Fenton反应及其参与的光催化体系的机理研究进展

综述了光催化降解有机污染物和杀菌的机理,其中降解有机物机理的主要内容为空穴和羟基自由基(·OH)氧化分解有机污染物,杀菌机理与降解有机物类似,即电子和空穴或含氧自由基攻击细菌的细胞壁、细胞膜和胞内成分,使细菌失活。分别从Fe~(2+)和Cu~(2+)两种离子介导的Fenton反应总结了Fenton反应的机理,得出两种离子介导的Fenton反应具有类似机理的结论。最后阐述了目前在光催化体系中引入Fenton反应的研究现状及作用机理,发现将Fenton反应引入光催化体系是促进光催化活性的有效途径。     

二氧化钛光催化消毒技术在水处理中的研究

二氧化钛光催化消毒是一种新型的水处理技术,可以有效地去除水中常规的和新出现的致病微生物,杀菌效果好且相对常规消毒手段消毒副产物较少,处理工艺自身不会对处理水造成二次污染。通过总结光催化技术的研究历史,阐述了光催化氧化机理和杀灭微生物的具体过程,综述了二氧化钛光催化技术在水处理领域中杀灭细菌、真菌、藻类、原生动物和病毒的研究成果,论述了二氧化钛光催化消毒的必要性,并对二氧化钛光催化消毒的应用前景作了展望。     

Advances in photocatalytic disinfection of bacteria: Development of photocatalysts and mechanisms

Photocatalysis has attracted worldwide attention due to its potential in solar energy conversion. As a “green” advanced oxidation technology, it has been extensively used for water disinfection and wastewater treatment. This article provides a review of the recent progress in solar energy-induced photocatalytic disinfection of bacteria, focusing on the development of highly efficient photocatalysts and their underlying mechanisms in bacterial inactivation. The photocatalysts are classified into TiO₂-based and non-TiO₂-based systems, as TiO₂ is the most investigated photocatalyst. The synthesis methods, modification strategies, bacterial disinfection activities and mechanisms of different types of photocatalysts are reviewed in detail. Emphasis is given to the modified TiO₂, including noble metal deposition, non-metal doping, dye sensitization and composite TiO₂, along with typical non-TiO₂-based photocatalysts for bacterial disinfection, including metal oxides, sulfides, bismuth metallates, graphene-based photocatalysts, carbon nitride-based photocatalysts and natural photocatalysts. A simple and versatile methodology by using a partition system combined with scavenging study is introduced to study the photocatalytic disinfection mechanisms in different photocatalytic systems. This review summarizes the current state of the work on photocatalytic disinfection of bacteria, and is expected to offer useful insights for the future development in the field.     

悬浮型光催化纳滤膜反应器对染料中间体H酸溶液的降解

在多组分条件下通过采用悬浮型光催化纳滤膜反应器进行目标污染底物H酸的光催化降解效率及反应动力学研究,控制干扰污染物吐氏酸和变色酸浓度分别为5,10,20,25,40mg/L,控制H酸浓度100mg/L恒定不变.实验结果表明,在单组分光催化纳滤膜反应器中,在Ct/C030.7条件下,降解过程遵循L-H 零级(0~12min)与L-H一级(12~20min)的混合动力学模型;在多组分光催化纳滤膜反应器中,随着干扰物浓度的增加,在Ct/C030.7条件下(约0~20min反应时间段)其降解过程均对应地遵循L-H一级反应动力学模型.通过实验进一步证实,H酸光催化降解动力学的改变主要由耦合光催化反应器内底物和光催化剂表面H酸的浓度差异性引起.     

高铁酸盐对微生物的灭活特性及影响因素

高铁酸盐是一种集氧化、消毒和絮凝等多功能于一体的水处理剂,具有广阔的应用前景。综述了高铁酸盐在消毒方面的研究进展,包括高铁酸盐对细菌和病毒的灭活特性及影响消毒效果的主要因素,并将高铁酸盐与氯、臭氧等常规消毒技术在消毒效果、消毒机理、消毒副产物生成量等方面进行了详细比较。高铁酸盐在较宽的pH范围内对不同水体中的细菌和病毒均呈现较好的灭活效果,pH、温度和有机物是影响高铁酸盐消毒效果的重要因素,高铁酸盐和其他消毒技术联用将是未来研究的关注点。     

连续流光催化消毒器灭活E.coli及病毒的性能

紫外消毒是污水处理常用技术.紫外线仅能破坏微生物的遗传物质,阻断其繁殖,并不能彻底杀死微生物,一旦停止紫外光照射,微生物可在修复酶的作用下恢复活性.光催化过程能产生强氧化性·OH,破坏细胞壁和细胞膜,彻底杀死微生物.为考察光催化技术消毒效率、抑制复活性能及应用潜力,在市售紫外消毒器中安装了光催化组件,搭建了连续流动式光催化消毒器.以大肠杆菌(E.coli)和噬菌体为目标物评价其消毒能力.紫外剂量50 m J·cm-2条件下,初始浓度3.40×106CFU·m L-1的E.coli原水流经紫外消毒器后被去除4.12 log10的E.coli,而流经光催化消毒器后去除4.79 log10.同时光催化处理后E.coli的光复活率仅为紫外消毒后的17%.连续运行40 h的灭菌能力稳定.光催化设备对噬菌体F2和噬菌体MS2的去除率分别为6.37 log10和6.00 log10,表明该设备也具有病毒去除能力.     

太阳能固定膜光催化灭菌的特性

以实用型太阳能固定膜光催化中试装置对水中大肠杆菌的灭活特性进行了研究.结果表明,太阳能固定膜光催化灭菌包含光催化灭菌和阳光直接灭菌的协同作用,光催化杀菌效果优于阳光的直接杀菌效果.环境扫描电镜分析(ESEM)表明,光催化处理对菌体产生了致命性破坏.光催化灭菌还具有良好的持久性,灭菌处理8 h后,没有出现明显复活再生现象.光催化灭菌速率随循环流速、光强的增大而增大.太阳能固定膜光催化灭菌技术具有良好的应用前景.     

光氧化反应脱汞技术发展综述

燃煤电厂烟气中汞污染的控制技术研究是目前重要的环保课题之一。气相元素汞成为大气中汞污染的主要来源。文章分析了光氧化反应脱汞技术(包括光化学氧化反应和光催化氧化反应)的反应机理,认为光化学氧化反应技术脱汞均是在紫外光作用下,产生具有强氧化性的基态原子或自由基,将难以脱除的Hg0氧化为高价汞,再通过配套的电除尘器等设备将高价汞捕集,进而达到汞污染控制的目的。不同的是,在光化学氧化反应中,汞的氧化需要借助于电厂烟气中的O2、H2O等成分,而在光催化氧化反应中,反应需要在光催化剂(TiO2或TiO2负载复合物等)的催化作用下进行。阐述了光氧化反应汞脱除技术研究进展。光氧化反应脱汞技术的汞脱除率均可达到60%~70%,具备设备简单、无二次污染等优点。     

红球菌跨膜运输荧蒽的差异膜蛋白分析

提取不同时间荧蒽诱导下红球菌BAP-1分泌的膜蛋白,利用同位素标记相对和绝对定量技术（iTRAQ技术）结合液相二级质谱对差异膜蛋白进行聚类以及生物信息学分析.旨在从蛋白质层面上研究红球菌BAP-1跨膜运输荧蒽过程中起关键作用的膜蛋白种类及其作用机制.结果共鉴定到172个差异膜蛋白.通过差异膜蛋白的COG和GO功能分析,发现荧蒽的加入主要影响了红球菌BAP-1细胞膜上与能量、转运相关的膜蛋白.ABC转运蛋白和TonB依赖转运蛋白作为微生物主要的载体蛋白对BAP-1跨膜运输荧蒽起到了重要作用.过氧化氢酶和超氧化物歧化酶在第6d有一个显著上调,作为抗氧化防御机制来保护微生物.各种膜蛋白在不同阶段发挥着各自作用,这些蛋白共同组成蛋白互作网络调控红球菌BAP-1的跨膜运输过程.     

采油污水的电催化杀菌工艺及其作用机理

利用形稳阳极借助于电催化方法对油田污水中的硫酸盐还原菌(SRB)、铁细菌(FB)、腐生菌(TGB)进行杀菌实验研究,确定了最佳操作条件,并对杀菌机理作了初步探讨。结果表明,在电流密度30mA/cm2、极板间距2cm、pH值5.0下处理30min时三种细菌的杀菌率均达100%。通过对杀菌机理的初步探讨表明,在电催化过程中产生的活性氯对杀菌效果起主要作用。