CuO活化过硫酸盐对孔雀石绿的降解

为研究CuO在活化过一硫酸氢盐(PMS)与过二硫酸盐(PS)降解染料时的差异,通过单因素控制实验,探究PMS/PS浓度、CuO投加量、初始pH和氯离子对CuO/PMS和CuO/PS体系降解孔雀石绿染料(MG)的影响。结果表明:常温常压下,在MG初始浓度为10μmol·L~(-1),PMS浓度为250μmol·L~(-1),CuO投加量为200 mg·L~(-1)的条件下,60 min后CuO/PMS体系对MG的降解率为86.73%;当MG初始浓度为10μmol·L~(-1),PS浓度为200μmol·L~(-1),CuO投加量为200 mg·L~(-1)时,60 min后CuO/PS体系对MG的降解率为79.07%,过量的CuO和过低的pH均会降低体系的氧化能力。当MG初始浓度为10μmol·L~(-1),氧化剂浓度为200μmol·L~(-1),CuO投加量为200 mg·L~(-1)时,CuO/PMS体系与CuO/PS体系对MG降解率分别为80.35%和79.07%,降解效果大致相当。在地下水/工业废水中氯离子普遍存在情况下,CuO/PS体系由于不产生硫酸根自由基,则避免了氯代副产物的生成,因而相对硫酸根自由基氧化体系具有一定优势。动力学分析显示,两种体系中MG的降解均遵循一级反应动力学模型。     

电化学氧化法处理含盐苯醌模拟废水

利用钛基二氧化铅电极(Ti/PbO_2)作为电催化活性阳极,通过电化学氧化技术对苯醌进行降解矿化,考察常见共存无机盐对苯醌废水降解效率的影响。结果表明,NaCl存在下苯醌废水溶液的COD去除率相比硝酸盐提高了62%,相比硫酸盐提高了45%,NaCl能够显著增强电氧化去除苯醌的电流效率。苯醌的降解对氯离子非常敏感,存在少量的氯离子即可以引起氧化效率明显增加。氯离子浓度越高,苯醌模拟废水的COD去除率越高;但当氯离子浓度高于0.3mol·L~(-1)时,COD去除率反而有所下降。pH为8的弱碱性环境更有利于含氯离子苯醌废水的电氧化降解反应。提高电流密度可增大COD去除率;但升高温度会降低COD去除率。在pH为8、NaCl浓度为0.3 mol·L~(-1)、电流密度为10mA·cm~(-2)、温度为20℃的条件下,初始浓度为100 mg·L~(-1)的苯醌经3 h电化学氧化降解后COD去除率可达80.9%。通过高效液相色谱对电氧化降解苯醌的中间产物进行分析,发现氯离子存在下苯醌的降解速度显著提高,中间产物顺丁烯二酸的生成速度更快,这说明由氯离子生成的强氧化剂对苯醌具有极强的开环能力。     

电絮凝─超滤协同去除水中的腐殖酸

采用电絮凝-超滤(electrocoagulation-ultrafiltration,EC-UF)技术协同去除水中腐殖酸(HA),主要考察了电流密度、初始pH、初始HA浓度、初始电导率等因素对HA去除率的影响,解析了在这些影响因素下HA的去除机理,并对滤饼层特征和膜污染机制进行了研究。结果表明,在电流密度j=10 A·m~(-2)、初始pH=7、初始电导率σ0=1 000μS·cm~(-1)、电解时间为15 min的条件下,初始HA浓度为10 mg·L~(-1)时,EC-UF工艺对水中的HA的去除率可以达到97.3%,膜污染为可逆污染,被污染的膜经过清洗后通量可恢复到初始的94%。     

3种不同工艺中莠灭净的去除特性及自由基鉴定

以三嗪类除草剂莠灭净(AMT)为目标污染物,对比研究了紫外(UV)、紫外激活过硫酸盐(UV/PS)与紫外激活过一氧硫酸氢盐(UV/PMS)3种不同工艺对AMT的去除效果以及反应动力学模型。考察了底物初始浓度、氧化剂浓度、溶液初始pH和水中腐殖酸浓度对AMT降解的影响,并对反应中生成的主要自由基进行鉴定。结果表明,3种系统下AMT降解均符合拟一级反应动力学模型(R~2≥0.93)。AMT在3种不同系统下降解效率基本遵循UV/PSUV/PMSUV规律。随着底物初始浓度的增加,AMT降解率减小,拟一级速率常数kobs减小;增加氧化剂的投加量可以促进AMT降解;溶液pH的改变对UV系统下AMT的降解影响较小,而在UV/PS系统下,随着pH的增大降解率逐渐减小,在UV/PMS系统中降解率则呈现先减小后增大的趋势;投加腐殖酸会抑制AMT的降解;pH为7时,UV/PS和UV/PMS系统中反应生成的自由基主要是·SO_4~-。     

VUV/UV/Cl2工艺去除饮用水中的乐果

乐果是常规饮用水处理技术难以去除的一种典型有机磷农药。为了能够控制并去除饮用水中的农药残留,达到进一步净化水质的目的,建立了降解动力学模型,采用模拟降解饮用水中乐果的方法,对比了乐果在紫外(UV)、氯(Cl2)、紫外/氯(UV/Cl2)、真空紫外/紫外(VUV/UV)和真空紫外/紫外/氯(VUV/UV/Cl2)5种工艺下的去除效果,并考察了乐果初始浓度、Cl2投加量、溶液p H、水中共存天然有机物(NOM)和无机阴离子(N O_3~-、Cl-、HCO_3~-、SO_4~(2-))对VUV/UV/Cl2工艺降解乐果的影响。结果表明:VUV/UV/Cl2对乐果的降解效率最高,乐果的去除率随其初始浓度的增加而减小;适当增加Cl2投加量,可提高乐果的降解效率;提高p H有利于乐果的降解;NOM对乐果的降解有一定的抑制作用;水中共存无机阴离子NO_3~-、Cl-和HCO_3~-可以捕获反应体系中的强氧化性羟基自由基(HO·),对乐果的降解起到抑制作用,而SO_4~(2-)因其捕获HO·的速率很低,无抑制作用。     

零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水

采用零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水,研究了初始pH、零价铁投加量、过氧化氢(H_2O_2)投加量及温度对红水中总有机碳(TOC)去除效果的影响,同时进行了TOC去除过程中反应动力学的探讨。结果表明,零价铁耦合芬顿氧化体系可有效降解TNT红水中的2,4-二硝基甲苯-3-磺酸钠和2,4-二硝基甲苯-5-磺酸钠。在初始pH为2,温度为20?C的条件下,加入1.5 g·L~(-1)零价铁反应1 h后,再加入100 mL·L~(-1)H_2O_2反应4 h,红水中二硝基甲苯磺酸盐浓度从500 mg·L~(-1)降至0 mg·L~(-1),去除率为100%,TOC浓度从150 mg·L~(-1)降至30 mg·L~(-1),去除率达到80%。反应中TOC的降解过程遵循拟二级反应动力学方程。零价铁耦合芬顿氧化法可以作为TNT红水的有效处理途径。     

负载CoO催化粒子电极的制备及其对腐殖酸的降解

以活性炭粉为载体,钴氧化物为催化活性组分,经造粒后制得PAC-Co催化粒子电极,研究了用于腐殖酸(HA)降解的PAC-Co催化粒子电极的制备条件,并采用扫描电子显微镜、X射线衍射和比表面积分析仪等对粒子电极进行表征。结果显示,焙烧温度600℃、焙烧时间2 h、Co(NO_3)_2浸渍液浓度0.1 mol·L~(-1)为PAC-Co最佳制备条件。在I=0.2 A、进水流量9 m L·min~(-1)、Na_2SO_4电解质0.01 mol·L~(-1)、pH=7条件下,对于初始COD_0=200 mg·L~(-1)的模拟HA废水,反应70 min后,PAC-Co对UV254、色度及COD的去除分别达到95.09、97.84与91.45%,去除率均高于普通活性炭颗粒所制备的GAC-Co粒子电极。     

紫外活化过硫酸盐/甲酸体系还原水中Cr(Ⅵ)机理及影响因素

采用紫外活化过硫酸盐/甲酸体系所产生的还原性二氧化碳阴离子自由基(CO_2~(·-)),研究了水溶液中高浓度Cr(Ⅵ)的去除效果;使用电子自旋共振(ESR)技术,鉴定识别了体系中产生的活性自由基;分析了体系的活化机理及其对Cr(Ⅵ)的还原机制;考察了过硫酸盐投加量、初始pH、腐殖酸、无机阴离子(Cl~-、HCO_3~-和NO_3~-)及初始Cr(Ⅵ)浓度等对Cr(Ⅵ)去除的影响。结果表明:紫外活化过硫酸盐/甲酸体系可以有效还原Cr(Ⅵ),当过硫酸钠与甲酸浓度分别为20 mmol·L~(-1)和40 mmol·L~(-1),未调初始pH为2.4时,初始浓度为200 mg·L~(-1)Cr(VI)在50 min内基本完全可被还原;此外,Cr(Ⅵ)还原去除率随过硫酸盐浓度升高而增强,在酸性条件下(pH=2.4),体系对Cr(Ⅵ)的还原效率最高,随着pH的增大,还原效率明显降低。进一步研究表明, Cl~-、HCO_3~-和NO_3~-对Cr(Ⅵ)的还原都存在抑制作用,在相同浓度下,其抑制程度分别为HCO_3~-NO_3~-Cl~-,腐殖酸也对Cr(Ⅵ)的去除存在抑制作用。紫外活化过硫酸盐/甲酸体系还原Cr(Ⅵ)过程符合零级反应动力学方程,其动力学常数为78.467μmol·(L·min)~(-1)。本研究结果为Cr(Ⅵ)废水的处理提供了一种高效的还原新技术。     

零价铁/过硫酸钾降解对氯苯酚模拟废水

以对氯苯酚(4-CP)为目标污染物,研究了零价铁(ZVI)活化过硫酸钾(KPS)氧化降解4-CP模拟废水的影响因素,对照了单独零价铁、单独过硫酸钾和联合体系的降解性能,检测了降解过程的氯离子和TOC的变化。结果表明,在p H值为5,零价铁投加量为0.3 g·L~(-1),过硫酸钾浓度为1.6 mmol·L~(-1),常温条件时,4-CP的去除率10 min可达87%。对照实验表明,体系中4-CP的降解不是零价铁或者过硫酸钾单独作用,而是联合体系产生的自由基的作用,其中硫酸根自由基起主要作用。体系中氯离子浓度随反应进行提高较快而TOC的去除率低于降解率,说明氧化脱氯作用明显,4-CP没有完全矿化。     

氢自养脱氮法去除污染地下水中硝酸盐氮的模拟研究

针对硝酸盐氮污染地下水,利用含水层介质培养驯化氢自养脱氮菌,借助静态实验,开展氢自养脱氮的室内研究,考察了初始NO_3~--N浓度、C/N、P/N、溶解氧(DO)和腐殖酸(HA)对脱氮能力的影响。结果表明,当初始NO_3~--N浓度为11mg·L~(-1)时,反应7 d后去除率为97.0%;当初始值分别为22和44 mg·L~(-1)时,13 d后去除率为97.9%和60.7%。在C/N≤2∶1时,生成的NO_2~--N峰值达3.45 mg·L~(-1)。当C/N=15∶1~20∶1时,去除率增加至97.1%~97.8%,NO_2~--N为0.12~0.35 mg·L~(-1)。当P/N由0.03∶1增加至0.29∶1时,去除率由76.5%上升至98.1%。当DO≤1.98 mg·L~(-1)时,去除率为93.7%~96.8%;当DO≥3.87 mg·L~(-1)时,去除率降低至84.1%~88.5%。当HA由0.05 mg·L~(-1)增加至38.75 mg·L~(-1)时,去除率为96.8%~98.1%,同时与初始HA相比残留HA呈降低趋势。初始NO_3~--N浓度、C/N、P/N和DO显著影响氢自养脱氮性能。HA抑制自养脱氮性能,且HA存在时部分NO_3~--N被异养脱氮去除。     

紫外光降解硝酸盐体系中四环素

为了考察紫外光照射下四环素(tetracycline,TC)在硝酸盐(NO_3~-)体系中的降解过程,研究了初始pH、TC初始浓度、NO_3~-浓度、腐殖酸以及磷酸盐等环境因子对TC光降解的影响,利用ESR检测和自由基猝灭实验,量化分析体系中不同氧化途径对TC去除的贡献率。结果表明:TC在NO_3~-体系中的光降解受pH影响显著;腐殖酸和磷酸盐对TC的降解表现出不同程度的抑制作用;TC通过直接光解、HO·、~1O_2和O_2~(·-)氧化4种途径降解,当TC浓度为10.0 mg·L~(-1),NO_3~-浓度为1.0 mmol·L~(-1),pH为7.0时光照150 min后,不同途径的贡献率分别为60.4%、25.6%、8.9%和5.1%。结果有助于了解TC的环境化学行为,为TC治理提供参考。     

用Nano-TiO_2/O_3和Nano-TiO_2/UV/O_3去除腐殖酸并控制臭氧副产物的生成

采用Nano-TiO_2/O_3和Nano-TiO_2/UV/O_3进行小试实验。通过对DOC、UV254、BrO_3~-和甲醛进行检测分析,研究了不同体系去除腐殖酸(HA)并控制臭氧副产物生成的效果。结果表明,当HA浓度为10 mg·L~(-1)时,Nano-TiO_2/O_3体系对DOC的去除主要在反应进行20 min内完成,去除率仅达12.0%左右,对UV254的去除主要发生在2 min内,去除率仅达14.5%左右;而Nano-TiO_2/UV/O_3体系DOC和UV254的去除率分别达32.8%和53.3%。HA的存在显著减少了NanoTiO_2/O_3体系BrO_3~-的生成量,出水BrO_3~-浓度为29.00μg·L-1,而Nano-TiO_2/UV/O_3体系出水BrO_3~-浓度为5.00μg·L-1。研究表明,相比Nano-TiO_2/O_3体系,Nano-TiO_2/UV/O_3体系能更好地控制BrO_3~-生成,同时能提高对HA的去除效果,且无甲醛生成的风险。     

电催化氧化降解水体中抗生素磺胺

采用电催化氧化方式降解水体中抗生素磺胺(sulfonamide,SA),考察SA初始浓度、溶液pH、电流强度、电解质种类和浓度对SA降解的影响,运用循环伏安法和水杨酸自由基捕获法研究电催化降解SA的作用机制,并通过LC-MS分析电催化SA的降解产物。结果表明:SA初始浓度0.12 mmol·L~(-1)、溶液pH为3.0、电流强度20 mA·cm~(-2)、电解质Na_2SO_4浓度为50 mmol·L~(-1)时,电催化氧化降解3 h后SA降解率为89.2%;电催化氧化降解SA的一级反应是直接氧化和间接氧化共同作用的过程,一部分SA分子在阳极表面通过电子转移直接氧化生成一级产物,另一部分SA分子与电解体系产生的·OH发生间接氧化,2种一级产物继续被·OH氧化,生成马来酸和富马酸。     

磁性纳米Fe_3O_4活化过硫酸盐降解水中磺胺甲恶唑

采用共沉淀法制备了具有较高催化活性的磁性纳米Fe_3O_4,并对其催化活化过硫酸盐(PS)降解磺胺甲恶唑(SMX)的性能进行了探究,考察了PS浓度、Fe_3O_4投加量、初始pH、共存阴离子(Cl~-、CO_3~(2-)、NO_3~-)以及腐殖酸(HA)对SMX降解效果的影响。SEM、EDS、FT-IR、XRD和BET表征结果表明,实验制备了较高纯度的Fe_3O_4纳米颗粒;重复性实验结果表明,Fe_3O_4具有良好的稳定性;催化降解SMX的实验结果表明,提高PS的浓度、增加Fe_3O_4的投加量均可提高SMX的降解率,且SMX的降解反应符合拟一级动力学。当PS浓度为0.5 mmol·L~(-1)、Fe_3O_4投加量为1.2 g·L~(-1)、初始pH=7.0时,Fe_3O_4活化PS降解SMX的效果最佳,在反应180 min后,SMX降解率达到93.3%。XPS光谱分析结果表明,反应过程中Fe~(2+)主要参与了活化PS降解SMX的过程。乙醇(EtOH)和叔丁醇(TBA)自由基淬灭实验结果证明,在Fe_3O_4/PS体系中同时存在SO_4~-·和·OH,SO_4~-·对SMX的降解发挥了主导作用。以上结果为含磺胺甲恶唑废水的处理提供了催化剂选择,也可为过硫酸盐高级氧化体系中阴离子和腐殖酸对反应的影响效果提供参考。     

超声联合过硫酸钠去除水中三氯生

采用超声(US)联合过硫酸钠(SPS)对水中三氯生(TCS)的去除进行了研究,GC/MS鉴定识别了联用工艺降解产物,考察了US功率、SPS的投加量、pH值、碳酸盐和溴离子等对TCS去除的影响。结果表明2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)为其主要降解产物,US/SPS工艺强化了单独US去除效果,SPS浓度为4 mmol·L~(-1),US功率为600 W时,初始浓度为410μg·L~(-1)的TCS 120 min后去除率可达100%。TCS的降解符合拟一级反应动力学方程,其动力学常数K=0.028 min~(-1)。TCS的去除率随SPS浓度的增加先增大后减小,实验范围内(0~600 W)TCS去除率随US功率增加而增大,强酸强碱环境不利于TCS的去除,TCS去除率随碳酸氢钠浓度的增加先减小后增大,碳酸钠的加入对TCS去除影响不大,溴离子对TCS的去除具有抑制作用。     

紫外线/氯高级氧化降解甲基异噻唑啉酮

采用紫外线/氯高级氧化技术处理水中非氧化性杀菌剂甲基异噻唑啉酮(methylisothiazolinone,MIT),阐明了氯投加量、光强、pH值对MIT降解的影响。研究表明,紫外线/氯高级氧化可以有效去除水中的MIT,且效果优于单独紫外线照射和单独氯氧化的处理效果。MIT的紫外线、氯氧化和紫外线/氯高级氧化降解符合准一级动力学模型,其表观降解速率常数kobs分别为0.037、0.061和0.086 min-1。对于紫外线/氯高级氧化技术,提高氯投加量和紫外线光强能够促进MIT的降解。紫外线/氯高级氧化在酸性条件下对MIT的处理效果较好,不同pH条件下MIT的降解速率顺序为pH 5pH 6pH 7pH 8。研究对MIT处理过程中的消毒副产物产生情况进行了检测,结果表明,紫外线/氯高级氧化处理MIT过程中可生成水合氯醛,单独氯氧化过程中没有检测到水合氯醛的生成。MIT初始浓度30 mg·L~(-1)、氯投加量40 mg·L~(-1)、紫外剂量为2 340 m J·cm-2时水合氯醛的生成量为4.2μg·L~(-1),低于我国水源地标准限值(10μg·L~(-1))。     

磁性还原氧化石墨烯负载Fe~0对罗丹明B的类芬顿降解

合成了磁性还原氧化石墨烯负载零价纳米铁材料(Fe~0-MF-RGO),并在双氧水(H_2O_2)的作用下构成类芬顿试剂用于对罗丹明B(Rh B)的吸附-催化降解。通过正交实验研究了pH值、Fe~0-MF-RGO用量、Rh B初始浓度、温度和H_2O_2浓度5个影响因素。在15℃、pH值为7.0、Fe~0-MF-RGO投加量1.0 g·L~(-1)、Rh B初始浓度为50 mg·L~(-1)以及H_2O_2浓度为0.8 mmol·L~(-1)的条件下,150 min后模拟废水中Rh B的去除率达到98.17%,经5次循环使用后去除率为72.97%。     

臭氧氧化深度处理某工业园的印染废水尾水

采用O_3氧化法深度处理印染废水尾水。单因素实验结果表明,提高O_3浓度有利于TOC与UV254的去除,提高至4 mg·L~(-1)后TOC与UV254去除率不再升高;TOC与UV254去除率随反应进程逐渐升高,前10 min为快速反应阶段,此后为慢速分解阶段;弱碱性环境有利于O_3的氧化作用。采用响应面法获得了O_3氧化在最佳条件(pH 8.76,O3浓度4.88mg·L~(-1),反应60 min)下印染废水尾水TOC和UV254去除率分别为22.85%和76.48%。TOC去除率远大于UV254去除率。该显著差异表明,O_3能有效破坏含C=C和C=O双键的简单芳香族化合物结构,但对有机物矿化能力较差。GC-MS分析结果表明,印染废水尾水中除含大量长链烷烃、卤代烷烃、环状烷烃外,还含有以甲苯,二甲苯为主以及少量难降解的萘、菲等苯系物;经O_3氧化后,水中仅存少量残留二甲苯,其余苯系物均未检出。     

O_3/ACF体系降解废水中的三烯丙基异氰脲酸酯

三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)生产废水具有有机物浓度高、难降解的特点,常规的处理方法对其处理效果普遍较差。本研究采用O_3/ACF协同催化氧化技术,以三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)生产废水为研究对象,分析了O_3/ACF催化降解TAIC废水的作用机理,并考察了ACF(活性炭纤维)用量、O_3浓度、pH、TAIC初始浓度及ACF使用次数对处理效果的影响。实验结果表明:通过投加叔丁醇和双氧水的对比分析,验证了反应过程中·OH自由基的存在;在ACF投加量为1.2 g·L~(-1),TAIC初始浓度200 mg·L~(-1),pH 7.0,臭氧浓度2 g·h-1,反应40 min后,TAIC的去除率为93.54%。     

Fe~0-C微电解去除地下水中2,4-DNT的影响因素

采用批实验研究初始pH值、溶解氧(DO)和地下水中常见的阴、阳离子等因素对Fe~0-C微电解对地下水中2,4-二硝基甲苯(2,4-DNT)去除率的影响,并分析Fe~0-C降解2,4-DNT的产物。结果表明,在pH=7,DO=0.23 mg·L~(-1)的条件下,Fe~0-C去除溶液中2,4-DNT有明显的效果,反应200 min时,去除率达到83.09%,比Fe~0和C的去除率提高了74.56%和9.89%;酸性条件下有利于2,4-DNT去除,初始pH=5的条件下,溶液中2,4-DNT的去除率为82%,而初始pH=10时,2,4-DNT的去除率分别为64%;反应体系中含有较高浓度的溶解氧有利于2,4-DNT的去除,在DO=9.26 mg·L~(-1)条件下,2,4-DNT的去除率比DO=0.23 mg·L~(-1)时提高了9.5%;地下水中一定浓度的阴(Cl-、SO_4~(2-))、阳离子(Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、K~+)可以提高2,4-DNT的去除率,提高率小于10%。反应过程中2,4-DNT降解的产物包括2-氨基-4-硝基甲苯(2A4 NT)、4-氨基-2-硝基甲苯(4A2 NT)和2,4-二氨基甲苯(2,4-DAT)。