水中有机污染物超声强化氧化技术研究进展

超声波技术在化学、环境、制药以及生物等领域有着广阔的应用前景。在降解水中难降解有机污染物方面，超声强化氧化技术有一定优势，降解效果显著，符合绿色环保技术的要求。超声强化氧化技术主要可分为超声空化技术、超声强化化学(催化)氧化技术、超声强化电化学(催化)氧化技术、超声强化光化学(催化)氧化技术、超声／生物降解等几大类，本文对各类技术的优缺点进行了评述。     

微波辅助催化湿式氧化技术降解高浓度苯酚废水

以纳米CuO为催化荆,采用微波辅助催化湿式过氧化氢氧化方法对高浓度苯酚废水(1 000 mg/L)进行降解处理,并与传统的催化湿式过氧化氢氧化技术进行比较,研究了微波强化作用对该技术的处理工艺条件、降解效率及机制的影响.结果表明,在微波的辅助作用下,当温度仅为60℃、压力为0.3 MPa时,催化湿式氧化反应15.0 min,苯酚废水的TOC去除率即达到90.8%.这表明微波促使催化湿式氧化反应可以在温和的条件下实现,而且效率高、速率快.进一步的降解机制研究发现,在微波的作用下,苯酚于2.0min内完全氧化转化,主要发生直接开环反应,生成短链羧酸,所经历氧化过程更为简单.     

超声波-光催化联合降解苯酚废水研究

超声降解和光催化降解均为自由基历程的高级氧化技术,同时,超声空化能够改善传质效果,因此,二者耦合能否产生协同效果是值得研究的。本文考察了苯酚溶液的超声降解、光降解、光催化降解、超声-光催化降解以及温度对光降解和光催化降解的影响。结果表明,40kHz,0.4w/cm2的超声波对苯酚没有明显的降解作用,而对光催化降解只有轻微的促进作用。光降解和光催化降解的过程曲线显著不同,但温度对二者均有显著的促进作用。     

超声波—光催化联合降解苯酚废水研究

超声降解和光催化降解均为自由基历程的高级氧化技术，同时，超声空化能够改善传质效果，因此，二者耦合能否产生协同效果是值得研究的，本文考察了苯酚溶液的超声降解、光降解、光催化降解、超声-光催化降解以及温度对光降解和光催化降解的影响，结果表明，40kHz,0.4W/cm^2的超声波对苯酚没有明显的降解作用，而对光催化降解只有轻微的促进作用。光降解和光催化降解的过程曲线显著不同，但温度对二者均有显著的促进作用。     

Mn-Ce复合氧化物微球的制备及其催化氧化甲苯性能

为了开发高效稳定、具有低温活性的降解VOCs催化材料,采用传统水热法制备了一系列不同锰铈比的催化剂(MnO_2、Mn_(0.95)Ce_(0.05)O_x、Mn_(0.90)Ce_(0.10)O_x、Mn_(0.80)Ce_(0.20)O_x及Mn_(0.60)Ce_(0.40)O_x),利用SEM、BET、XRD、H_2-TPR、O_2-TPD、拉曼光谱等技术对催化剂的物理化学性质进行了表征分析,同时考察了其对甲苯的催化氧化活性。结果表明:通过简单的水热合成法合成出的Mn-Ce复合氧化物均为微球,但Ce的加入使得微球催化剂表面的纳米针消失,变为光滑的微球体;而不同的催化剂在氧化甲苯时呈现不同的催化氧化性能,其中Mn_(0.80)Ce_(0.20)O_x具有最佳的甲苯氧化性能,这是由于其具有较强的氧化还原性能、较高的化学吸附氧含量及存在Mn-Ce固溶体。因此,通过控制催化剂中Ce含量,可调控催化剂的形貌和物理化学特性,从而使Mn-Ce复合氧化物在甲苯催化氧化中展现出优异的催化性能。研究结果为新型高效降解VOCs催化材料的设计和开发提供了新思路。     

化学预氧化-生物强化-生物刺激对土壤中菲降解的联合效应

通过室内实验,探究了低浓度过硫酸盐预氧化耦合生物强化或生物刺激技术处理下土壤中菲的降解率和修复效应。结果表明,浓度为0.1 mmol·g~(-1)、温度为50℃热活化的过硫酸钠对土壤中菲7 d的降解率为22.7%。预氧化后,加入高效降解菌和营养物质,强化微生物对菲的降解,继续培育21 d,最终降解率较第7天可提高8.08%～18.59%。同时添加高效降解菌和营养物质N,对土壤中菲的降解促进作用最强,最终降解率可达41.29%,较仅进行化学氧化的对照组和仅进行微生物降解的对照组分别提高17.44%和22.86%,较预氧化后不进行微生物强化的对照组提高12.9%。降解期间,土壤微生物数量和pH呈先下降,后上升趋势,最终维持在相对稳定水平。相关性分析结果表明,土壤中菲的降解率与氧化剂和营养物质N的添加呈显著正相关,土壤微生物数量与pH呈正相关,与氧化剂呈负相关,土壤pH与氧化剂及营养物质P呈负相关。研究结果证实了化学预氧化耦合生物强化和生物刺激技术能有效促进微生物对菲污染土壤的修复。     

光催化-臭氧氧化降解H酸的研究

采用光催化-臭氧氧化技术(催化膜/UV/O3)降解H酸.研究结果表明,光催化与臭氧氧化相结合具有明显的协同作用.实验进一步讨论了臭氧投加量、废水初始pH值和H酸初始浓度对光催化-臭氧氧化降解H酸的影响.降解后的H酸,萘环结构被破坏,可生化性提高.     

林可霉素制药废水的臭氧氧化处理

考察了臭氧氧化对林可霉素的效价削减效果。在初始抗生素浓度为100 mg·L~(-1)时,林可霉素效价削减50%所需消耗的臭氧量为0.118 mg·mg~(-1)抗生素,降解过程符合一级降解动力学特征。进一步采用林可霉素实际废水考察了污水化学需氧量(COD)和pH对抗生素臭氧氧化处理的影响,发现废水的COD每增加100 mg·L~(-1),则单位抗生素实现50%削减需要增加的臭氧量约为1.64 mg。碱性条件下,臭氧可催化分解生成羟基自由基等活性基团而加速林可霉素的降解。同时,臭氧氧化后林可霉素生产废水的厌氧可生化性提高了98.51%。研究结果可以为林可霉素生产废水的处理技术选择提供参考。     

超声协同TiO_2光催化降解4,4′-二溴联苯

以纳米TiO2膜为光催化剂,对4,4′-二溴联苯水溶液进行了超声光催化(US+UV)、光催化(UV)和超声(US)降解,探讨了初始浓度、超声的声强和频率等对降解4,4′-二溴联苯的影响。结果表明,4,4′-二溴联苯的超声光催化降解存在协同效应,降解率随4,4′-二溴联苯初始浓度的增大而下降,随声强和频率的增大而增大。超声光催化过程符合一级动力学方程,反应数率常数为0.011 min-1。超声光催化与光催化的降解产物不同。     

多元多相光催化氧化反应器及其对水中2,4-二硝基苯酚有机污染物降解的研究

利用多元多相光催化氧化反应器 ,可更换不同氧化剂、光源、金属氧化物半导体催化膜、电子捕获器 ,进行化学氧化、光氧化、光化学氧化、光催化氧化和光化学催化氧化等 5种类型多种组合试验 ,处理水中难降解有机物效果明显。设备具有持久性、灵活性、捕电性、简易性 ,适用于科研、工程试验中 ,亦可作教学设备     

Fe/C微电解-超声波/Fenton氧化-活性炭吸附处理仲丁灵农药废水

采用Fe/C微电解-超声波/Fenton氧化一活性炭吸附处理高色度、高COD、高盐分、高毒性的仲丁灵农药废水.试验结果表明:(1)Fe/C微电解处理仲丁灵农药废水的最佳条件:pH为4,铁屑投加量为0.5 mol/L,Fe与C摩尔比为2:1,反应时间为4h.(2)Fenton氧化的最佳条件:pH为4,FeSO4·7H2O投加量为0.03 mol/L,H2O2投加量为0.4 mol/L,反应时间为2 h.(3)在Fenton氧化的最佳条件下,超声波/Fenton氧化对COD去除率最高(平均约为80%).(4)当吸附时间为2 h、PH为6、活性炭投加量为20 g/L时.COD去除率可达90.5%.(5)采用Fe/C锻电解-超声波/Fenton氧化一活性炭吸附处理后,COD、色度均可达到<污水综合排放标准>(GB 8978-1996)中的一级标准.     

非均相Fenton和非均相US-Fenton体系中甲基橙降解动力学

在初始pH=3的条件下研究了甲基橙在非均相Fenton体系和非均相US-Fenton体系中的降解动力学。研究内容包括表观动力学方程和活化能。研究表明,超声的引入可以提高甲基橙的降解效率和降解速率。对比非均相Fenton和非均相US-Fenton体系中的表观动力学方程表明超声的引入可以提高反应速率常数,此外,还可以提高H2O2的利用率。通过对比分析,超声的引入可以降低反应所需的活化能,在超声的存在下,甲基橙的氧化活化能为25.12 kJ/mol,而在没有超声的条件下,需要的活化能为41.49 kJ/mol。     

A study on influential factors of high-phosphorus wastewater treated by electrocoagulation–ultrasound

A combined treatment of electrocoagulation and ultrasound was proposed to solve some problems which exist in the phosphorus removal processes in fine chemical industry. The intermittently discharged wastewater has the features of high initial phosphorus concentration and wide initial pH variation. The electrocoagulation–ultrasound effective performance for the removal of phosphorus was investigated. The results obtained from synthetic wastewater showed that the total phosphorus (TP) decreased from 86 to about 0.4 mg/L, and the removal efficiency reached about 99.6 %, when ultrasound was applied to the electrocoagulation cell under the optimum working conditions in 10 min. Comparatively, the TP removal efficiency of electrocoagulation group was 81.3 % and the ultrasound group has almost no change. Therefore, we can conclude that the electrocoagulation and ultrasound synergistic effect can effectively degrade high-phosphorus wastewater. We have discussed the impact of various parameters on the electrocoagulation–ultrasound based on the phosphorus removal efficiency. The results obtained from synthetic wastewater showed that the optimum working pH was found to be 6, allowing the effluent to be met the emission standards without pH adjustment. An increased current enhanced the speed of treatment significance, but higher current (>40 mA/cm²) enhanced ultrasonic cavitation effect causing flocculation ineffective. In addition, it was found that the optimum ultrasonic power was 4 W/cm² and the frequency was 20 kHz. The best ultrasound intervention and ultrasonic irradiation time were processed with electrocoagulation simultaneously. The results indicated that the electrocoagulation–ultrasound could be utilized as an attractive technique for removal of phosphate in the real wastewater.     

超声强化混凝去除蓝藻实验研究

研究了超声波对藻类的混凝去除强化,证明超声波可以快速、高效地提高藻类混凝去除效率,减少混凝剂用量.在混凝剂投加量为0.8 mg/L时,5 s超声处理,藻类去除效果比对照样好30%.同样,藻类去除率都为92%时,5 s超声预处理可以将混凝剂投加量降低至1/3.超声预处理时间对强化混凝效果有很大的影响,在实验条件下,1～5 s的超声处理均可产生满意的结果,1 s为最优、最经济时间,而预处理超过30 s反而降低混凝效果.低频下不同处理频率对超声强化混凝效果影响不大,在80 kHz的频率下,最佳功率为50 W.最佳pH值在8～9范围内.     

高级氧化技术降解水中有机磷农药的研究进展

综述了近年来发展迅速的高级氧化技术,主要包括臭氧高级氧化技术、光催化氧化法、超声降解法、电化学水处理技术和超临界水氧化法等.结合有机磷农药废水处理方法的进展,介绍了各种高级氧化技术在机理研究和应用方面取得的成果和存在的问题,并指出了高级氧化技术在有机废水处理方面所具有的潜力.     

超声波强化给水污泥沉降和脱水性能的研究

就超声波强化给水污泥沉降和脱水性能进行了研究.通过对SV、比阻和滤饼含水率等指标的分析发现,短时间的超声预处理可以明显改善污泥的沉降和脱水性能,且低频（25 kHz）比高频（147.9 kHz）时效果更好.当超声波声密度0.25 W/mL,超声时间3 s时,污泥滤饼含水率比原污泥下降4.7%.最佳超声波声密度0.45 W/mL.短时间超声条件下,超声波与絮凝剂的联用可以进一步降低污泥滤饼含水率,且达到相同滤饼含水率时可减少絮凝剂用量约80%,投资费用大大减小.超声波可以取代絮凝剂促进污泥的沉降性能.     

超声波强化给水污泥沉降和脱水性能的研究

就超声波强化给水污泥沉降和脱水性能进行了研究.通过对SV、比阻和滤饼含水率等指标的分析发现,短时间的超声预处理可以明显改善污泥的沉降和脱水性能,且低频(25 kHz)比高频(147.9 kHz)时效果更好.当超声波声密度0.25 W/mL,超声时间3 s时,污泥滤饼含水率比原污泥下降4.7%.最佳超声波声密度0.45 W/mL.短时间超声条件下,超声波与絮凝剂的联用可以进一步降低污泥滤饼含水率,且达到相同滤饼含水率时可减少絮凝剂用量约80%,投资费用大大减小.超声波可以取代絮凝剂促进污泥的沉降性能.     

高频超声辐照降解水中4-氯酚的研究

本文着重探讨了高频超声波 (1.7MHz)降解 4 氯酚的反应过程和反应机理 ,研究了高频超声波降解 4 氯酚的效果 ,并讨论了 4 氯酚初始浓度等因素对降解效果的影响。高频超声波降解 4 氯酚为一级反应 ,超声波空化效应在降解过程中起主导作用     

Degradation of X-ray contrast media compounds by combined ozone and ultrasound.

The aqueous degradation of iodinated X-ray contrast media (ICM) by the combination of ozone and ultrasound has been studied. Experiments were conducted at a constant ultrasound frequency of 20 kHz, at five power densities up to 0.235 W/mL, and various ozone centrations. In experiments involving dissolved ozone in solution, the addition of ultrasound significantly decreased the oxidation performance of the dissolved ozone, while the combination of dissolved oxygen and ultrasound gave a greater oxidation performance than ultrasound alone. However, the combination of gaseous ozone and ultrasound was found to give a higher degree of compound degradation than either ozone or ultrasound alone. In the experiments with final effluent, the degradation of ICM compounds by gaseous ozone and ultrasound was found to depend on the ozone dose applied. The degradation of ICM compounds in final effluent was modeled, which was found to moderately overestimate the observed compound degradation.