亚硫酸盐/紫外体系的还原脱卤效能

水合电子(e-aq)是已知活性最强的还原物种之一.基于SO_3~(2-)受紫外光激发活化会释放e-aq的性质,提出了SO_3~(2-)/UV高级还原体系,用于降解稳定污染物.以7种卤乙酸为目标物,从卤素取代种类、卤代程度、实际水质本底影响等角度,考察了该体系对毒性卤代有机物(HOCs)的降解及脱卤效能,并探讨了相关机理.结果表明:HOCs的降解至少有直接光解和e-aq还原两条途径.卤素取代种类与卤化程度决定了HOCs的直接光解特性,其速率随氯、溴、碘取代顺序及卤化程度的增加而加快.SO_3~(2-)/UV体系显著提高了HOCs的降解及脱卤效率;对于直接光解慢的HOCs,其降解与脱卤主要由e-aq还原引起.SO_3~(2-)/UV体系在两种地表水质本底下仍具有较高的脱卤效能.     

紫外/亚硫酸盐高级还原工艺加速降解水中难降解含碘造影剂

紫外/亚硫酸盐（UV/SO₃^2-）是一种基于紫外活化SO₃^2-离子依靠生成还原性自由基——水合电子降解目标污染物的高级还原工艺.本文研究了UV/SO₃^2-加速降解含碘造影剂泛影酸钠（DTZ）的效能、机制与影响因素以及UV/SO₃^2-降解DTZ的路径.结果表明,UV/SO₃^2-降解DTZ符合一级动力学模型,降解速率快于单独UV和紫外/过氧化氢工艺,且降解速率随SO₃^2-浓度的增加而升高.弱碱性或碱性水质可强化UV/SO₃^2-降解效率,背景有机物对降解DTZ有一定抑制作用.DTZ降解机制包括直接光解和还原性自由基攻击,其中自由基攻击占主要部分.DTZ在UV/SO₃^2-的降解路径包括取代、脱羧基羟基化和酰胺键断裂等.     

水中萘普生的紫外光降解机制及其产物毒性研究

以120 W汞灯为紫外光光源,通过活性氧物种(ROS)的淬灭实验和溶解氧(DO)浓度实验和发光菌毒性实验,对水中萘普生(NPX)的降解机制、反应动力学及其产物毒性进行了研究.结果表明,NPX的紫外光降解过程包括了直接光解和ROS参与的自敏化光解两个过程,同时.OH、1O2、O.2-的自敏化光解贡献率分别为0.1%、80.2%、35.7%;溶解氧浓度实验表明,溶解氧对萘普生的降解具有抑制作用,而且浓度越大,抑制效果越明显;发光菌毒性实验表明,萘普生光降解生成了具有较萘普生更高风险的中间产物.本研究中萘普生的所有光解实验过程均符合准一级动力学方程.     

Photochemical degradation of nonylphenol in aqueous solution：The impact of pH and hydroxyl radical promoters

The degradation of nonylphenol (NP) in aqueous solution with UV, H₂O₂/UV, and Fenton/photo-Fenton processes was studied. The efficacy of direct and hydrogen peroxide photolysis proved to be dependent on the pH value. The addition of H₂O₂ to UV treatment improved NP degradation. The application of UV photolysis and the H₂O₂/UV system at pH 7 resulted in low pseudo first-order rate constants at 10^-4 sec^-1. In the experiments at elevated pH values the pseudo-first order rate constants increased to 10^-3 sec^-1. The efficacy of the Fenton process was lower in comparison with UV and hydrogen peroxide photolysis. The addition of UV irradiation to the H₂O₂/Fe²⁺ system substantially improved NP degradation efficacy. In terms of performance, the photo-Fenton process was similar to the H₂O₂/UV process. The most favourable process for complete nonylphenol degradation considering both operational cost and treatment efficacy was H₂O₂/UV at pH 11 and 250 mol/L H₂O₂.     

O3/UV反应体系的有机物消解动力学模型

为了提高O₃/UV（臭氧协同紫外）反应体系对有机物的消解效率,降低能源消耗,基于O₃分解的SHB机理和O₃、有机物在紫外辐射下的光解机理,并考虑该反应体系中存在的3种可能的有机物消解途径和反应器出口处O₃气体浓度变化,建立了O₃/UV反应体系的动力学模型.将该模型用于消解过程中有机物消解率变化规律的研究,进一步优化消解工艺参数.结果表明:使用苯酚和乙酸作为目标有机物,以该模型进行仿真,从理论上验证了O₃气体浓度与紫外辐射间存在协同作用和不同工艺参数下所建立模型的灵敏性;将该模型与其他模型、试验测量值进行对比,验证了其优越性和准确性;对比不同pH下的3种消解途径各自贡献率的仿真结果,发现O₃/UV反应体系的pH对其消解有机物效率具有重要影响.研究显示:在O₃/UV反应体系中,紫外辐射强度和投加的O₃气体浓度二者间具有协同作用,同时调节可获得更好的消解效果;在酸性条件下有机物消解以O₃直接氧化为主,碱性条件下则以自由基间接氧化为主.      

阿替洛尔在模拟太阳光照射下的光解

以1000W氙灯为光源,研究了阿替洛尔在模拟太阳光照射下的光降解行为,采用HPLC和SPE-LC-MS技术鉴定了阿替洛尔在250～600nm波长照射下的主要光解产物并提出了可能的光解途径.探讨了溶液pH值、硝酸根离子浓度、腐殖质和碳酸氢根离子等因素对阿替洛尔在模拟太阳光照射下光解的影响.结果表明,阿替洛尔在模拟太阳光下的直接光解很难发生,且改变溶液pH值不能促进直接光解.而在250～600nm波长照射下,阿替洛尔4h光解率达42%,光解途径主要有母体羟基化和支链的断裂反应.在模拟太阳光照下,NO3-对阿替洛尔光解有显著的光敏化作用,而富里酸(SRFA)光敏化作用微弱.HCO3-抑制了模拟太阳光照下阿替洛尔在NO3-溶液中的光解,腐殖质则通过自由基淬灭和内滤机制抑制了阿替洛尔在NO3-溶液中的光解.     

水处理光电催化反应器内部结构优化布设机理探讨

光电催化(PEC)反应器内部结构的优化布设对水中污染物的降解效率至关重要.本文采用氧化还原法制备了一种蓝色TiO_2纳米管阵列电极板,探究了PEC反应器内各布设因素对亚甲基蓝(MB)降解效果的影响.结果表明,阳极板与光源中心距离的减小、阳极板旋转角度的减小及阳极板数量的增加均会导致MB降解速率的加快.进一步分析表明,各布设因素对MB的降解影响均可归因为紫外(UV)辐照强度.MB的PEC降解速率与阳极板表面UV辐照强度呈线性正相关,其线性拟合公式的斜率(0.00219)和截距(0.0049)分别反映了UV光子应用于阳极催化氧化和直接光降解MB的相对效果,揭示了各反应对MB降解速率的贡献.此外,不同内径(64、72和80 mm)的PEC反应器对比结果表明,反应器内径越小,MB降解速率越快,但内径为80 mm的反应器降解MB的单位电能消耗(E_(EO))最低(17.24 kWh·m~(-3)·order~(-1)).最后,量化分析了不同内径反应器中阳极催化氧化和直接光降解对MB降解速率的贡献,为PEC反应器的优化设计提供了重要参考.     

Photolysis pathway of nitroaromatic compounds in aqueous solutions in the UV/H2O2 process

IntroductionNitrobenzene (NB) was mainly used in theproduction of aniline, also used as a solvent inpetroleum refining, as well as used in the manufactureof other organic compounds such as dinitrobenzenes,dichloroanilines and acetaminophen (WHO, 2003).Nit…     

Effect of natural aquatic humic substances on the photodegradation of bisphenol A

The photochemical degradation of bisphenol A (BPA) was studied in the presence of natural humic substances from different origins under simulated solar irradiation. BPA underwent insignificant direct photolysis in neutral water, but rapid photosensitized degradation in four humic substances solutions via pseudo-first-order reaction occurred. The photo-degradation rate of BPA was insensitive to the different initial BPA concentrations and was inhibited in aerated solution compared with the deoxygenated medium. The reactive oxygen species (ROS) such as ·OH and ¹O₂ produced from excitation of humic substances under irradiation was determined from the quenching kinetic experiment using molecular probe. The five main intermediate photoproducts of BPA in Nordic lake fulvic acid (NOFA) were tentatively identified using gas chromatography/mass spectrometer (GC/MS). Based on the identification of ROS and the analysis of photoproduct formation, the possible phototransformation pathways of BPA were proposed, involving the direct photolysis due to the energy transfer from the triplet state humic substance (³HS*) to BPA molecules and hydroxyl radical addition and oxidation as well. Translated from Acta Scientiae Circumstantiae, 2005, 25(6): 816–820 [译自: 环境科学学报]     

Photochemistry of insecticide imidacloprid: direct and sensitized photolysis in aqueous medium

The direct and sensitized photodegradations of imidacloprid, 1-(6-chloro-3-pyridinylmethyl)-N-nitro-2-imidazolidinimine, were investigated in aqueous solution and with and without various photo-sensitizers. Results of the study revealed that the intensity of lamp-house and irradiation wavelength had significant effects on the photolysis of imidacloprid. Complete degradation of 20 mg/L imidacloprid in aqueous phase was observed in 40 min under ultraviolet(UV) irradiation system, suggesting the ultraviolet ray played significant role in direct photolysis of imidacloprid. The additions of various photo-sensitizers lead to improve the degradation efficiency of imidacloprid under the irradiation of black light fluorescent lamp. TiO2 was the most efficient in the photo-catalytic degradation of imidacloprid among other photo-sensitizers in used this study. However, addition of acetone inhibited the photolysis of imidacloprid under the irradiation of UV, indicating the occurrence of competition between acetone and imidacloprid for photos. Mineralization of the imidacloprid was examined to clarify the final photochemical degradation products of the insecticide which were CO2, CI^- and NO3^-. Complete photo-oxidation of nitrogen to NO3^- occurred very slowlyvia the intermediate formation of NH4^ and NO2^- .     

邻苯二甲酸二丁酯降解过程的单体同位素分析

研究对比了邻苯二甲酸二丁酯（DBP）在不同降解过程（水解、UV/H₂O₂光解、直接光解、过硫酸钾光氧化）中的碳、氢同位素组成变化、分馏特征及二维同位素（Δδ²H-Δδ¹³C）的相关性.水解反应中DBP分子产生了显著的碳同位素分馏,未发现氢同位素分馏,而且碳同位素富集因子ε_C为（-2.7±0.4）‰,表明DBP水解时发生C-O键断裂,氢原子不参与反应.而UV/H₂O₂光解和直接光解反应（pH值分别为2、7和10）中,DBP分子呈现了相似的二维同位素相关性Λ值[（9±2）~（11±2）],推测经历了相同的反应过程.过硫酸钾光氧化降解时,明显偏大的Λ值（31±3）说明反应可能发生C-H键断裂.结果表明：二维单体同位素分析（2D-CSIA）技术可以有效区分DBP的水解、光解、光氧化3种不同类型的降解过程,有助于分析其降解路径.     

防晒剂对氨基苯甲酸在硝酸根溶液中的光解研究

以氙灯为模拟太阳光光源,研究了防晒剂分子对氨基苯甲酸（PABA）在硝酸根溶液中的光解,探讨了pH值、硝酸根离子的浓度和天然水体中广泛存在的腐殖质浓度对防晒剂PABA光解速率的影响.结果表明,PABA在硝酸根溶液中的光解反应符合一级动力学规律,PABA的光化学反应速率随硝酸根离子浓度的提高显著增大,其速率常数可由0.00...     

UV降解水溶液中吲哚美辛的动力学研究

以中压汞灯为光源,研究水环境中吲哚美辛(IDM)的紫外光降解机制.实验结果表明,IDM的光解反应符合准一级动力学规律,其降解速率常数随自身浓度的增大而减小,当IDM浓度由1 mg·L~(-1)增至12 mg·L~(-1)时,其速率常数由0.0148 min~(-1)减至0.00412 min~(-1).通过模型研究IDM的紫外光解机制时发现,其降解包括直接光解和自敏化光解,直接光解常数为0.0151 min~(-1).研究环境因子对IDM光解的影响时发现,碱性环境有利于IDM的降解,而溶解氧抑制IDM的光解,腐殖酸通过光掩蔽和自由基猝灭两个作用抑制IDM的光解,硝酸根通过接受光量子产生·OH促进IDM的降解,并通过竞争反应实验测得·OH稳态浓度为2.10×10~(-1)4mol·L~(-1),IDM与·OH的二级反应速率常数为9.86×109L·mol~(-1)·s~(-1).     

172nm真空紫外辐射降解水相有机染料的机理研究

研究了氙准分子灯的172nm真空紫外辐射对水相有机染料枣红的分解机理.氙准分子灯为平面状结构,反应溶液作为灯的一端电极直接与灯表面接触.分别在枣红溶液中通入氧气和氮气以及加入KCl,以具体确定172nm辐射对枣红分子的降解是通过直接光分解还是自由基起作用.研究结果表明,在枣红的降解过程中,直接光分解起主要作用,光降解过程符合准一级动力学反应,光量子产率为6 8×10 - 3mol·eistein- 1 .在HO·、HO2 ·和O2 ·- 自由基作用下,枣红的降解在10min后偏离了准一级反应.枣红降解效率达到约80 %后,COD去除率开始增大.GC MS分析表明,在光分解和热氧化作用下,枣红分子在降解过程中形成了许多小分子碎片.     

水中普萘洛尔的紫外光降解机制及其产物毒性

以高压汞灯为光源,研究了紫外光照条件下水中普萘洛尔(PRO)的光解行为、机制及安全性.PRO光解机制通过活性氧物种(ROS)猝灭实验来确定,光解产物安全性通过发光菌毒性实验来评价.结果表明,PRO的光解速率常数(k)随初始浓度的增加而下降,两者呈显著负相关关系(r2>0.95).随着溶液初始pH的升高,PRO的光解加快,pH 5~9的PRO溶液的k值为0.0953~0.267 min-1.ROS猝灭实验表明,PRO的紫外光解过程包括了激发三重态PRO(3PRO*)参与的直接光解,以及羟基自由基(·OH)和单线态氧(1O2)参与的自敏化光解,直接光解速率常数大于自敏化光解速率常数.采用FFA探针方法测定了不同实验条件下1O2的浓度,其总体变化规律与猝灭实验所得结论一致.发光菌毒性实验表明,PRO光解生成了比母体化合物毒性更强的中间产物.     

紫外活化过硫酸盐降解磷酸氯喹

以抗新型冠状肺炎药物——磷酸氯喹（CQP）为研究对象,考察其在紫外活化过硫酸盐体系（UV/PS）中的降解效果.通过竞争动力学实验,确定了CQP与羟基自由基（HO·）和硫酸根自由基（SO₄^-·）的二级反应速率常数,同时考察了PS浓度、pH和常见无机阴离子对UV/PS体系中CQP降解的影响,并通过建立动力学模型预测CQP浓度和主要自由基浓度以探究其影响机制.结果表明,UV/PS体系对CQP的降解效果显著优于单一UV、单一太阳光或单一PS体系,在10 min内可降解91.3%的CQP;在pH为6.9的条件下,CQP与HO·和SO₄^-·的二级反应速率常数分别为8.9×10⁹ L·（mol·s）^-1和1.4×10¹⁰ L·（mol·s）^-1,其中SO₄^-·是主要活性物种;CQP的降解速率随PS浓度增加而增大,HCO₃^-和Cl^-的加入对UV/PS体系中CQP的去除起到抑制作用,碱性较强的条件不利于CQP的转化.经LC-MS分析,发现CQP在UV/PS体系中主要经过N-脱乙基化、C—N键断裂和抽氢等反应被逐步降解为其他有机中间产物.加大PS浓度和pH可提高其矿化率.此研究可为抗新冠肺炎医药废水的处理提供帮助.     

四溴双酚A的辐照降解研究

研究了甲醇-水溶液中四溴双酚A(TBBPA)的电子束辐照降解.通过测定辐照前后TBBPA的浓度变化来研究吸收剂量、初始浓度、pH、自由基清除剂对辐照降解效果的影响.结果表明,TBBPA在甲醇-水溶液的辐照降解是还原性逐步脱溴降解过程,自由电子在降解过程中起主导作用,降解反应遵循一级动力学方程.在辐照剂量为10 kGy时,20 mg.L-1的TBBPA有91.6%发生脱溴降解,当向辐照体系充入氮气并且加入叔丁醇,可将TBBPA的降解效率提高到100%,或者调节辐照体系溶液的pH值至12,TBBPA的降解效率也可以达到100%.辐照降解是处理TBBPA的一种有效手段.     

Cu2+强化UV活化过氧乙酸降解水中的双氯芬酸

研究了Cu²⁺强化UV活化过氧乙酸（Cu²⁺/UV/PAA）对水中双氯芬酸（DCF）的降解,考察了pH值、PAA投加量、Cu²⁺投加量、无机阴离子（Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-和CO₃^2-）和溶解有机物（DOM）对DCF去除的影响;探讨了DCF在该体系中的降解产物和转化机理.结果表明：UV和Cu²⁺都能活化PAA产生活性自由基促进DCF降解.DCF在Cu²⁺/UV/PAA中的降解遵循准一级动力学,其降解可能归因于直接光解、HO^·氧化和CH₃COO^·、CH₃COOO^·等其它自由基氧化.在pH=3~11范围内,DCF降解的最佳pH=8.5.DCF的降解效率随着PAA投加量的增大而逐渐增高,过量的PAA能与DCF竞争HO^·.Cu²⁺用量的提高也能促进DCF的去除,但是过量的Cu²⁺可生成Cu（OH）₂导致其催化能力下降.由于NO₃^-在UV照射下可以产生HO^·,其对DCF降解有促进作用,且NO₃^-浓度越高,促进作用越明显.不同浓度的Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-和DOM对DCF降解影响较小.在Cu²⁺/UV/PAA降解DCF的过程中,共检测出13种降解产物.根据这些降解产物,提出了DCF可能的转化机理,包括8种不同的反应路径.     

异丙草胺光解体系中溶解氧的增强效应

研究了异丙草胺光解过程中溶解氧的协同效应,在不同初始浓度溶解氧存在时异丙草胺在水中的光解规律.随着溶解氧初始浓度的增加,光解速率和效率均有提高,其中最高和最低光解效率相差30%.初始溶解氧浓度达到7.5mg/L后,光解速率和效率出现了平台效应,并且随着溶解氧浓度增加而有所下降.伴随异丙草胺的光解,溶解氧也有消耗,可以推测溶解氧也参与了光反应.通过对降解产物的分析,发现含高浓度溶解氧和缺氧条件下的光解产物基本一致,但部分光解产物生成量不同.通过光解体系做自旋捕捉实验,推测可能是通过单线态氧¹O₂机制进行光氧化.     

Cu2+强化UV活化过氧乙酸降解水中的双氯芬酸

研究了Cu²⁺强化UV活化过氧乙酸（Cu²⁺/UV/PAA）对水中双氯芬酸（DCF）的降解,考察了pH值、PAA投加量、Cu²⁺投加量、无机阴离子（Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-和CO₃^2-）和溶解有机物（DOM）对DCF去除的影响;探讨了DCF在该体系中的降解产物和转化机理.结果表明：UV和Cu²⁺都能活化PAA产生活性自由基促进DCF降解.DCF在Cu²⁺/UV/PAA中的降解遵循准一级动力学,其降解可能归因于直接光解、HO^·氧化和CH₃COO^·、CH₃COOO^·等其它自由基氧化.在pH=3~11范围内,DCF降解的最佳pH=8.5.DCF的降解效率随着PAA投加量的增大而逐渐增高,过量的PAA能与DCF竞争HO^·.Cu²⁺用量的提高也能促进DCF的去除,但是过量的Cu²⁺可生成Cu（OH）₂导致其催化能力下降.由于NO₃^-在UV照射下可以产生HO^·,其对DCF降解有促进作用,且NO₃^-浓度越高,促进作用越明显.不同浓度的Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-和DOM对DCF降解影响较小.在Cu²⁺/UV/PAA降解DCF的过程中,共检测出13种降解产物.根据这些降解产物,提出了DCF可能的转化机理,包括8种不同的反应路径.