Effects of metal ions on the catalytic degradation of dicofol by cellulase

A new technique whereby cellulase immobilized on aminated silica was applied to catalyze the degradation of dicofol, an organochlorine pesticide. In order to evaluate the performance of free and immobilized cellulase, experiments were carried out to measure the degradation efficiency. The Michaelis constant, K_m, of the reaction catalyzed by immobilized cellulase was 9.16 mg/L, and the maximum reaction rate, V_max, was 0.40 mg/L/min, while that of free cellulase was K_m = 8.18 mg/L, and V_max = 0.79 mg/L/min, respectively. The kinetic constants of catalytic degradation were calculated to estimate substrate affinity. Considering that metal ions may affect enzyme activity, the effects of different metal ions on the catalytic degradation efficiency were explored. The results showed that the substrate affinity decreased after immobilization. Monovalent metal ions had no effect on the reaction, while divalent metal ions had either positive or inhibitory effects, including activation by Mn^2 +, reversible competition with Cd^2 +, and irreversible inhibition by Pb^2 +. Ca^2 + promoted the catalytic degradation of dicofol at low concentrations, but inhibited it at high concentrations. Compared with free cellulase, immobilized cellulase was affected less by metal ions. This work provided a basis for further studies on the co-occurrence of endocrine-disrupting chemicals and heavy metal ions in the environment.     

真空紫外/氯处理饮用水典型致嗅物质

为有效去除常规水处理工艺难以去除的典型致嗅物质二甲基异莰醇（2-MIB）和土臭素（GSM）,采用真空紫外/氯高级氧化技术,探讨该技术降解致嗅物质的效能,研究在不同紫外光强、氯浓度、pH、重碳酸盐浓度、腐殖酸浓度条件下致嗅物质的降解效果,分析羟基自由基在致嗅物质降解中起到的作用,目标物浓度采用吹扫捕集-气质联用法（GC/MS）测定.结果表明,真空紫外/氯高级氧化技术可以有效去除饮用水典型致嗅物质,相比紫外/氯高级氧化技术而言,在30 min内2-MIB和GSM的去除率分别提高15%和8%;随着氯浓度和紫外光强度的增加,致嗅物质的降解速率加快;在弱酸性条件下,致嗅物质的去除效果明显,在pH为5时,2-MIB和GSM的去除率在反应10 min后分别可以达到95%和96%;水体中重碳酸盐和腐殖酸的存在,竞争消耗反应体系中的自由基,对致嗅物质的降解起到抑制作用;在反应体系中投加1 mmol·L^-1羟基自由基抑制剂叔丁醇后,2-MIB和GSM的去除率下降明显,分别下降40%和31%,表明羟基自由基在致嗅物质的去除中起到主要作用.     

核壳结构KNbO3@Co(OH)2的制备及其活化过一硫酸盐降解帕珠沙星的研究

制备了以KNbO₃为载体材料的Co（OH）₂复合材料并对其进行了详细的表征,分析了材料的组成成分、组成形态进而确定了其为核壳结构形貌的KNbO₃@Co（OH）₂.利用合成的样品作为催化剂活化过一硫酸盐（peroxymonosulfate,PMS）来降解帕珠沙星（pazufloxacin,PZF）,结果表明制备的催化剂对PZF的去除效率显著增加.讨论了不同初始PMS剂量对降解效率的影响,发现随着PMS增加可活化生成更多的硫酸根自由基（sulfate radicals,SO₄^·-）和羟基自由基（hydroxyl radicals,HO^·）来降解PZF,但继续增大PMS用量降解效率未见明显提升.酸性和中性pH值条件下利于反应活化PMS降解PZF,而碱性体系减缓反应,甚至强碱体系更易形成Co（OH）₂沉淀不利于反应体系中活性组分CoOH⁺的形成,大大抑制了催化性能.此外,在体系中加入淬灭剂叔丁醇（tert-Butanol,TBA）或者乙醇（ethanol,ETOH）进行自由基的淬灭实验,结果表明SO₄^·-自由基为体系降解PZF过程中主要贡献的自由基,而HO^·自由基的贡献较少.催化剂具有较好的稳定性5次循环之后仍能在10 min之内完全去除PZF.本研究提出了新的思路为制备其他载体的Co（OH）₂核壳结构提供参考依据,同时将该催化剂结合高级氧化技术应用到水体新兴有机污染物净化领域具有很好的应用前景.     

F-对弱吸附间苯二酚光催化降解效率的提升:游离·OH的作用

传统的光催化降解机制认为是光激发产生的氧化活性物质优先对吸附在催化剂表面的污染物分子进行降解,因此,弱吸附性有机物难以接触到光催化剂并发生降解.为探究提升弱吸附有机物光催化降解的机理,本文构建了一个高暴露{001}晶面TiO_2({001}-TiO_2)降解弱吸附间苯二酚(RE)的光催化体系.实验结果表明,所制备的{001}-TiO_2具有强亲水性,并能提供大量的F~-吸附位点.RE在{001}-TiO_2表面的吸附能力很弱,并且光催化降解效果很差.F~-的加入可使RE的光催化降解速率提升近3倍.通过自由基猝灭实验发现,RE的降解主要取决于溶液中游离羟基自由基(·OH)的作用,由于F~-能与{001}-TiO_2亲水表面的羟基及·OH形成强烈的竞争吸附,从而使·OH游离到溶液中氧化降解RE.EPR测试进一步证实了F~-不仅可以促使TiO_2产生更多的游离·OH,同时也能激发产生更多超氧自由基(·O~-_2),推测·O~-_2主要由有效分离的光生电子与O_2或·OH反应生成.综上,本研究明确了游离·OH对弱吸附RE的光催化降解效率起决定作用,F~-促使游离自由基产生的机制可为弱吸附有机污染物的降解提供新思路.     

Cometabolic degradation of veratryl alcohol and biphenyl by white rot fungus under nitrogen nutrition-rich condition

ＣｏｍｅｔａｂｏｌｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｖｅｒａｔｒｙｌａｌｃｏｈｏｌａｎｄｂｉｐｈｅｎｙｌｂｙｗｈｉｔｅｒｏｔｆｕｎｇｕｓｕｎｄｅｒｎｉｔｒｏｇｅｎｎｕｔｒｉｔｉｏｎｒｉｃｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎＬｉｎＬｕ，ＤｅｎｇＹａｏｊｉｅ，ＨｕＪｉ...     

酸性条件下微米级锌铜双金属降解罗丹明B

通过置换反应得到最佳组成的微米级锌铜双金属（以下简称mZn/Cu）,以罗丹明B为目标污染物,研究了溶液初始pH、mZn/Cu用量和罗丹明B浓度等因素对mZn/Cu降解罗丹明B的影响,并通过单因素实验,确定了罗丹明B降解的最优条件。与单金属材料相比,由于mZn/Cu构成微电池显著提高了其供给电子的能力和化学活性,从而导致罗丹明B被更为有效降解。通过向反应体系中充入氮气去除溶解氧和加入自由基捕集剂叔丁醇和对苯醌,罗丹明B的降解率均有显著降低,并证实了在酸性条件下溶解氧从mZn/Cu表面获得电子,产生出具有强氧化性的羟基自由基和超氧根自由基,最终导致罗丹明B的氧化降解。由此可见,研究不仅基于通过简单置换反应获得的mZn/Cu材料提出了1种新的高级氧化技术,而且还探讨了其作用机理,从而为实现低成本、高效率的水体有机污染物降解提供有价值的参考。     

臭氧-混凝耦合工艺污水深度处理特性及其机制

针对传统混凝工艺对溶解性有机物去除效果有限的问题,本文利用臭氧-混凝耦合工艺对污水处理厂二级出水进行深度处理.与相同混凝剂投量下的预臭氧-混凝工艺和传统混凝工艺相比,该耦合工艺处理效果明显优于预臭氧-混凝工艺和传统混凝工艺的处理效果.在两种pH条件下耦合工艺对溶解性有机污染物的去除率最大,分别为37.96%和39.66%.为了进一步明确该耦合工艺去除溶解性有机物的机制,测定了两种pH和有无混凝剂Al Cl3·6H2O存在时对臭氧衰减的影响,结果表明较高的pH和有混凝剂存在时都能够加快臭氧的分解速度.同时,选择羟基自由基(·OH)的指示剂对氯苯甲酸(p-CBA)间接计算了·OH的暴露量,结果表明耦合工艺中存在涉及·OH产生的高级氧化机制,而混凝剂可以提高臭氧化工艺中·OH的产量.当混凝剂与臭氧接触后,铝系混凝剂及其水解产物将作为催化剂促进臭氧分解为氧化能力更强的·OH,强化臭氧化效果,提高溶解性有机物的去除效率.     

臭氧氧化降解水中青霉素G特性和动力学特征

为考察水中PCN（青霉素G）在臭氧氧化过程中的降解规律与特征,采用臭氧直接氧化法处理模拟废水中的PCN,研究了初始pH、ρ（臭氧）、初始ρ（PCN）、自由基抑制剂TBA（叔丁醇）、反应温度等对水中PCN去除效果的影响,并分析了PCN在臭氧氧化降解过程中的降解特性和动力学特征.结果表明:①在溶液体积为1 L、初始ρ（PCN）为50 mg/L、初始pH为11、ρ（臭氧）为15 mg/L、反应温度为20℃时,反应5 min时PCN去除率为100%,反应2 h时TOC去除率为28.98%.②PCN的降解速率和TOC去除效果随pH的增大而升高,碱性环境有利于PCN的矿化.③臭氧氧化过程中,PCN的降解以臭氧直接氧化为主,其降解中间产物的矿化主要以臭氧间接氧化为主,TBA可抑制强氧化性羟基自由基的产生效率,因而对TOC的矿化有明显的抑制作用.④对PCN的降解过程进行一级、伪一级和二级动力学方程拟合,结果表明,伪一级动力学方程拟合相关性（R2=0.999 7）最高,k（反应速率常数）最大值为0.825 5 min-1.研究显示,臭氧直接氧化可有效降解水中PCN,但对中间产物的矿化去除效果较为有限,臭氧氧化降解PCN的过程遵循伪一级反应动力学方程.      

微生物燃料电池电活化过硫酸盐降解甲基橙偶氮染料

为研究MFC（微生物燃料电池）产生电能活化PDS（过硫酸盐）对偶氮染料的降解能力,以MO（甲基橙）为目标污染物,探讨pH、c（PDS）、初始c（MO）、无机阴离子等对MO降解的影响及降解机理.结果表明:①当pH为3~5时,MO降解率随pH降低而升高;当pH低于3时,MO降解率随pH的降低而降低;MO降解率随初始c（MO）的增大而降低.当c（PDS）为1~2 mmol/L时,MO降解率随c（PDS）增加而增大;当c（PDS）超过2 mmol/L后呈减小趋势.②最佳反应条件[pH为3、初始c（MO）为0.10 mmol/L、c（PDS）为2 mmol/L]下,反应4 h后MO降解率可达86.5%.③无机阴离子HCO₃-、NO₃-、CO₃2-对MO降解存在抑制作用,当阴离子投加量为10 mmol/L时,降解率分别为64.2%、68.8%、76.1%,而Cl-对MO降解无显著影响.④淬灭试验表明,体系的主要活性物质为SO₄-·及少量·OH.⑤通过紫外-可见光谱扫描,依据MO结构与特征吸收峰的关系,推测MO降解途径,即MO发色基团偶氮双键断裂,生成含苯环类中间产物,最终矿化为CO₂和H₂O.研究显示,MFC能有效活化PDS产生SO₄-·,对偶氮染料有较好的降解和矿化效果.      

Electrochemical degradation of p-nitrophenol with different processes

The electrochemical degradation of p-nitrophenol (PNP) under di erent conditions was investigated. The electrochemical behavior of PNP and its reduction product p-aminophenol (PAP) on stainless steel cathode and Ti/Pt anode through cyclic voltammetry were observed. Electrochemical degradation process was performed in an undivided cell and 92% PNP was removed corresponding to a 22% total organic carbon removal. A divided cell was also used and it was found that PNP degradation was mainly attributed to cathodic reduction, while anodic oxidation was responsible for PNP removal due to the reaction with hydroxyl radicals and surface oxide generated on the anode. The sequential electrolytic processes, reduction-oxidation and oxidation-reduction, were compared in the divided cell. In the case of reduction-oxidation process, the total organic carbon removal reached 40%, but PNP removal was the same with the undivided cell. A black deposit was found in the e uent and identified by Fourier transform infrared spectroscopy as a polymer of PAP produced by the 1,4-addition reaction of quinoneimine. Intermediates left in the solution such as hydroquinone, p-benzoquinone and PAP were determined by high performance liquid chromatography. Whereas, the oxidation-reduction process proved unsatisfying.