UV/H2O2降解美罗培南的影响因素及毒性研究

利用波长为254 nm的紫外灯活化过氧化氢(H_2O_2)氧化降解美罗培南(MPN),考察了H_2O_2投加量、初始pH值、水中常见共存阴离子(Cl~-、HCO~-_3、NO~-_3)和天然有机化合物(NOM)等重要影响因素对MPN降解的影响.结果表明,紫外光功率为4 W,初始pH为7.0,n(H_2O_2)/n(MPN)=20∶1时,反应20 min后,MPN的降解率达到97.8%.H_2O_2投加量的增加会加快MPN的降解速率,Cl~-和HCO~-_3对UV/H_2O_2体系中MPN去除效果的影响较小,极少量的NO~-_3会促进MPN的降解,当NO~-_3的浓度≥10 mg·L~(-1)时,MPN的降解受到抑制,且离子浓度越高,抑制程度表现越明显.NOM的存在对MPN的降解有抑制作用.与纯水相比,MPN在实际水体中的去除受到抑制,归因于水体基质的影响.大肠杆菌的急性毒性实验研究表明,MPN的中间转化产物保留了一些抗菌性能,但光解的最终产物无抗菌性能.     

UV/H2O2降解水中对乙酰氨基酚的动力学及反应途径

利用UV/H_2O_2间歇式光氧化反应器,考察该工艺降解水溶液中对乙酰氨基酚反应动力学和影响因素.结果表明,UV/H_2O_2可有效降解水溶液中的对乙酰氨基酚,降解过程符合拟一级反应动力学模型(R~2=0.990).通过考察影响反应的因素,如H_2O_2投量、紫外功率、pH值、共存阴离子(HCO_3~-、NO_3~-)浓度,研究结果表明,对乙酰氨基酚的反应速率常数随H_2O_2投量增大而增高,随着UV功率增强而增大;共存阴离子浓度的增加在一定程度上会降低反应速率常数;中性条件是降解体系的最适宜环境,此时的反应速率常数达到最大值.通过气象色谱/质谱(GC/MS)对中间产物的分析推测对乙酰氨基酚降解过程中首先形成了苯酚类物质进而被氧化生成易降解的物质.UV/H_2O_2对对乙酰氨基酚的矿化效果非常显著,在pH 7.0,紫外功率15 W,对乙酰氨基酚浓度42.0 mg·L~(-1),H_2O_2投加量为250.0 mg·L~(-1)时,总有机碳(TOC)去除率达到39%.     

紫外-高级氧化联合处理采气污水中残留甲醇研究

为了提高污水中残留甲醇的降解率,采用UV/TiO_2/H_2O_2、UV/Fenton、UV/H_2O_2/草酸铁等高级氧化法对甲醇降解进行试验研究,探讨了各处理体系对甲醇降解率的影响。结果表明,当甲醇初始浓度大约为1 000 mg/L时,单独UV对甲醇的降解率低于10%;以产生大量·OH为主的UV-AOPs方法使甲醇的降解率显著提高,其中UV/H_2O_2/草酸铁效果最好,甲醇降解率可达95.8%,UV/TiO_2/H_2O_2和UV/Fenton处理甲醇的降解率分别为84.8%、94%。当UV-高级氧化处理时间超过1 h时,超过90%甲醇可氧化为CO_2。     

UV/H_2O_2光化学降解水中的三氯生

研究了UV/H_2O_2对水中三氯生(TCS)的降解;考察了H_2O_2用量,pH值,常见无机阴离子(如HCO_3~-,Cl-,NO_3~-和SO_4~(2-))和天然有机物质(NOM)对TCS去除的影响;探讨了TCS的降解产物和转化机理.结果表明:TCS在UV/H_2O_2中的降解符合准一级反应动力学.随着H_2O_2用量的提高,TCS的降解效率也逐渐提高,但是过量的H_2O_2会和TCS竞争羟基自由基(HO·).TCS在pH 8.5时的降解效率高于研究的其它pH值(即pH 5.3-7.4).虽然HCO_3~-是一种常见的HO·淬灭剂,但是它对TCS的降解影响较小;其它无机阴离子(Cl-,NO_3~-和SO_4~(2-))对TCS的去除几乎无影响.NOM的存在会抑制TCS的降解,且NOM浓度越高,抑制作用越明显.由于实际水样中的HCO_3~-和NOM与TCS竞争HO·,TCS在实际水体中的降解与纯水中的相比受到一定程度地抑制.利用液相色谱-超高解析度四级杆飞行时间串联质谱仪(LC-QTOF/MS)检出26种TCS的降解产物,根据这些鉴定的反应产物推测TCS可能的转化机理主要包括6种不同的反应路径,分别为脱氯氢化,脱氯羟基化,羟基化,脱氢反应,环化反应和醚键断裂.     

紫外活化过硫酸钠去除水体中的三氯卡班

采用紫外活化过硫酸钠(UV/PS)降解三氯卡班(TCC).考察了UV、PS和UV/PS联用工艺去除TCC的效果,研究了PS投加量、反应初始p H值和腐殖酸(HA)等因素对UV/PS降解TCC的影响,推测了UV/PS工艺中TCC可能的降解途径,并对比了UV/PS和UV/H2O2工艺对TCC的去除效果和经济性.研究表明:UV与PS联用能够高效去除TCC,其降解过程符合拟一级动力学模型(R~2≥0.95);拟一级反应速率常数k随着PS投加量的增加先增大再减小,在PS投加量为250μmol/L时,k达到最大值0.0810min~(-1);偏酸性条件(p H=6.0)有利于TCC的降解;HA对TCC的降解有抑制作用,抑制作用与HA的浓度呈正相关;GC/MS鉴定表明,TCC降解过程中主要的中间产物有异氰酸4-氯苯酯和对氯苯胺,其可能的降解途径为TCC分子结构中与酮羰基相连的C-N键断裂,脱氯,经过一系列的反应形成对氯苯胺和异氰酸4-氯苯酯;UV/PS降解TCC过程中溶液中脱氯反应导致Cl~-浓度增加;与UV/H_2O_2工艺相比,相同条件下UV/PS工艺中k值增大了96.65%,单位电能消耗量提高了97%.     

UV/H_2O_2对氯消毒副产物TCM、DCBM的去除影响因素研究

针对UV/H_2O_2对氯化消毒副产物三氯甲烷(TCM)和一溴二氯甲烷(DCBM)的去除效果及影响因素进行研究,结果表明UV/H_2O_2方法对TCM和DCBM去除效果的影响因素有过氧化氢(H_2O_2)投加量、紫外光照强度、反应p H值和反应物初始浓度。通过不同的反应条件得出:H_2O_2在一定投加量变化范围(10~35 mmol/L)内,随投加量的增加,TCM和DCBM的去除率均呈先上升后下降趋势,H_2O_2最佳投加量分别为25,20 mmol/L;增大紫外光照(UV)强度,TCM和DCBM的去除率均显著提高;随初始p H值的增大,去除率均呈先上升后下降趋势,p H值为7.0时,去除率达到最佳;TCM和DCBM反应初始浓度分别为150,160μg/L时,其去除率最高,在有效时间内去除率分别为95.88%、92.56%。     

基于ACF-Fe/Ni的还原-氧化耦合体系对四氯化碳的去除

针对氯代烃的去除,铁的双金属纳米材料被证实具有十分广阔的应用前景。然而,大量研究表明基于铁的双金属材料在还原条件下对低氯代烷烃活性不高。因此,该研究基于ACF-Fe/Ni构建还原-氧化耦合体系,系统地探究对四氯化碳(CT)降解及其脱氯产物矿化的效能及机制,并深入地探讨ACF-Fe/Ni剂量、CT初始浓度、H_2O_2的浓度及环境温度对CT去除效率的影响。结果表明,基于ACF-Fe/Ni的还原-氧化耦合体系能够高效地去除CT。在ACF-Fe/Ni投加量为0.50 g/L、溶液初始pH为7.0、6.0 mg/L的CT及20.0 mmol/L的H_2O_2反应条件下,CT及其脱氯产物之间的碳平衡值仅为17.2%,TOC去除率达到18%,相比较单独ACF-Fe/Ni还原体系下CT的矿化度(6%),有了较大的提升。ACF-Fe/Ni投加量的增加能够明显地提升CT的降解效率及其脱氯产物DCM的去除率;H_2O_2浓度最优值为20.0 mmol/L;羟基自由基(·OH)为氧化体系中主要存在的活性自由基,对DCM的降解矿化起到了主导作用。     

GAC-O3/H2O2体系去除准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物的研究

为了降低准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中有机物浓度和提高体系可生化性,构建了GAC(粒状活性炭)-O_3/H_2O_2体系催化降解矿化垃圾床渗滤液尾水中有机物.同时,考察了体系O_3、GAC和H_2O_2投加量、初始pH值对GAC-O_3/H_2O_2体系处理渗滤液尾水的影响,并使用分子量分布、紫外-可见光谱和三维荧光光谱解析了难降解有机物在GAC-O_3/H_2O_2体系的转化机制.结果表明:在GAC投加量为10 g·L-1,O_3投加量为32.16 mg·min-1,H_2O_2投加量为3 m L·L-1,初始pH值为5的条件下,反应20 min后,其渗滤液尾水的COD和UV245分别从700.08 mg·L~(-1)和0.488下降到393.85 mg·L~(-1)和0.244,COD和UV254的去除率分别为43.80%和50.00%.经GAC-O_3/H_2O_2体系处理后,得益于含芳香环有机物的有效降解,渗滤液尾水中大分子有机物(大于50 k Da)明显减少,分子量小于1 k Da的有机物比例增多.与此同时,紫外区类富里酸荧光区及可见光区类富里酸荧光区峰值也大幅降低,其去除率分别为70.20%和58.69%,B/C从0.04增加到0.35,这也使得废水可生化性大幅提高.     

单偶氮染料AY17的光催化降解动力学及机制

为了研究水体环境中单偶氮染料酸性黄17(AY17)有效地去除方式及其可能的降解途径、转化和归趋等,实验首先探索了AY17在不同深度氧化体系中降解的可行性,研究发现其去除效率的大小按照UV/H_2O_2UV/Na_2S_2O_8≈UV/FeSO_4·7H_2OUV/KHSO_5UV/TiO_2排列.然后选取UV/TiO_2体系,研究了催化剂用量,反应温度,底物浓度以及溶液初始p H值等因素对其光催化降解动力学的影响,结果表明AY17的光催化降解遵循假一级动力学,其降解速率常数为0.011 2 min~(-1);当催化剂TiO_2用量为3 g·L~(-1)时其降解效果最好;高温有利于AY17的光催化降解,而随着底物浓度和溶液初始p H值的升高,其降解速率常数显著下降.最后利用GC/MS对AY17光催化降解中间产物进行了初步鉴定,研究发现在·OH等活性氧物种的作用下偶氮键的断裂、羟基自由基对芳香环上基团的取代以及吡唑环的裂解是其主要降解途径.     

O_3/H_2O_2催化氧化对苯二酚的影响因素及急性毒性变化

研究了O_3/H_2O_2催化氧化对苯二酚的去除效果及氧化过程中产物的急性毒性变化情况,并探讨了O_3/H_2O_2催化氧化对苯二酚的反应机理。结果表明:O_3/H_2O_2在中性条件下氧化对苯二酚反应中,通过H_2O_2和O_3分子联合作用(O_3投加量为210 mg/L、H_2O_2投加量为0.15%)可完全去除对苯二酚(浓度为150 mg/L)以及42%的TOC。以污染物在水环境中对发光细菌的抑光率为毒性指标,反应过程中的毒性作用先增大后减小。O_3/H_2O_2氧化是一种高效去除酚类化合物、降低急性毒性的方法,具有良好的应用前景。     

UV/H_2O_2体系降解六氯苯动力学及其机理研究

对比了3种不同氧化方法对水中六氯苯(HCB)的去除效果,考察了HCB初始浓度、H2O2投加量及pH值对UV/H2O2降解HCB效果的影响。结果表明,3种工艺对HCB的降解效果是H2O2相似文献   

UV增强Fe2+活化过硫酸氢钾降解罗丹明B

文章研究了紫外光(UV)辐射对微量Fe~(2+)活化过硫酸氢钾(PMS)降解罗丹明B(RhB)的增强作用以及其反应机理。考察了初始pH值、Fe~(2+)投加量、PMS初始浓度和RhB初始浓度等参数对UV/Fe~(2+)/PMS体系降解RhB的影响。对反应体系中的活性自由基、水中常见离子和腐殖酸对反应体系的影响以及RhB的矿化情况进行了探究。结果表明,在溶液体系pH值为3、Fe~(2+)投加量为50μmol/L、PMS浓度为500μmol/L的最佳条件下,10 mg/L RhB在体系反应10 min时降解率达到99%。自由基猝灭实验表明了硫酸根自由基和羟基自由基是攻击RhB分子的活性自由基,硫酸根自由基起到主要作用。水体中常见的碳酸氢根离子和腐殖酸在低浓度会促进降解而高浓度则抑制降解,氯离子则抑制降解反应。对TOC进行分析,60 min时RhB的矿化度达到48%。通过评估UV/Fe~(2+)/PMS体系降解RhB,验证了UV辐射对降解反应的增强作用,表明了UV/Fe~(2+)/PMS体系降解RhB的有效性。     

均相Fenton氧化降解苯甲酸废水的研究

采用均相Fenton高级氧化技术对苯甲酸废水进行降解,考察了p H值、H2O2投加量、Fe~(2+)的用量、苯甲酸溶液的初始浓度等因素对苯甲酸降解的影响。结果表明:在室温条件下,最佳初始pH=3,H_2O_2最佳的经济投加量(Qth)为12.3 mmol/L,Fe~(2+)最佳投加量为0.41 mmol/L(即c(H_2O_2)∶c(Fe~(2+))=30∶1);经60 min反应后,100 mg/L苯甲酸基本可完全去除,TOC去除率也可达41.9%以上;当苯甲酸浓度为200 mg/L时,TOC去除率最大,可达45.4%;当苯甲酸浓度高于200 mg/L时,可以采取分批投加H_2O_2的方式以获得较高的去除率。     

纳米四氧化三铁对2,4-D的脱氯降解

采用纳米四氧化三铁(Fe3O4)降解水溶液中的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),考察了2,4-D初始浓度、纳米Fe3O4投加量、溶液pH和温度等因素对2,4-D降解率的影响.结果表明,纳米Fe3O4对2,4-D有显著的降解效果,初始浓度为10 mg/L的2,4-D, 48 h内降解率可达48%.纳米Fe3O4对2,4-D的降解是一个还原脱氯过程,反应体系中氯离子浓度随2,4-D浓度降低而升高.LC/MS分析表明,2,4-D降解的主要产物是苯酚,其他中间产物是2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、4-氯苯酚(4-CP)和2-氯苯酚(2-CP).溶液中2,4-D的降解符合准一级反应动力学,产物4-CP、2,4-DCP和苯酚的反应速率常数K分别为0.0043、0.0026和0.0032 h -1.环境条件对降解效率有显著影响,2,4-D初始浓度在0～10 mg/L、纳米Fe3O4投加量0～300 mg/L的范围内,2,4-D降解率随初始浓度和纳米Fe3O4投加量的增加而增大;pH对2,4-D的脱氯降解有显著影响,在pH为3.0时,纳米Fe3O4对2,4-D的还原脱氯效果最好;温度升高,可以提高脱氯反应速率.     

UV/H2O2/微曝气联用工艺对BP的去除

采用新型工艺UV/H2O2/微曝气对水中内分泌干扰物(EDCs)4-叔丁基苯酚(BP)的降解进行研究.结果表明,UV/H2O2/微曝气工艺比UV/H2O2工艺可以更为有效地去除水中BP;UV/H2O2/微曝气联用工艺降解BP受BP初始浓度值、UV光强、初始H2O2投加浓度以及溶液初始pH影响较大.随着光强的增大,BP的降解速率呈线性增长;在329～882μg/L浓度范围内,k1随着浓度的增大而逐步降低;随着初始H2O2投加浓度从1mg/L上升到20mg/L,k1几乎呈线性增长;当BP溶液pH值为3.94时,UV/H2O2/微曝气对BP的降解速率最大.     

光助-二茂铁/H2O2非均相体系降解磺胺二甲基嘧啶

抗生素在废水和地表水中经常检出,因其可诱导细菌菌群的抗药性而备受关注,因而亟需发展新型高效的抗生素去除技术.本研究构建了基于二茂铁(Fc)的光助非均相氧化体系,并选取水体中广泛检出的磺胺二甲基嘧啶(SMZ)为模型化合物,研究了SMZ在该体系中的降解动力学、转化途径和产物.结果表明,相对于Fc、Fc+UV、H_2O_2、H_2O_2+UV、Fc+H_2O_2体系,SMZ在Fc+H_2O_2+UV体系中呈现更好的降解效率.自由基淬灭实验证实·OH是Fc+H_2O_2+UV体系中决定SMZ降解的最主要活性物种.电子自旋共振实验发现Fc+H_2O_2+UV体系中产生了超氧自由基阴离子,说明Fc在光照条件下可产生电子. H_2O_2接受电子后歧化产生·OH进而促进SMZ降解.采用轨道离子阱高分辨质谱对SMZ在Fc+H_2O_2+UV体系中的降解产物进行了鉴定,发现有SMZ的羟基化、脱SO_2和C—S、S—N及N—C键断裂的产物形成.水中常见溶解性组分,如DOM、Cl~-及Br~-,可淬灭·OH而抑制SMZ降解,但离子强度对SMZ在Fc+H_2O_2+UV体系中的降解无显著影响,说明该技术对于含有高盐度抗生素废水的处理仍具有较好的效果.     

O3/H2O2降解Atrazine效能研究

利用O3/H2O2降解莠去津,对氧化产物进行了色谱分析,以评价该体系降解莠去津效能.莠去津初始浓度2 mg/L,7.5mg/L的O3单独氧化去除率为27.2%;相同O3投量下,H2O2/O3摩尔比0.75时,5 min莠去津的去除率最高可达96.5%,表明H2O2/O3体系对莠去津的去除效果良好,降解速度快.以离子色谱对产物的离子进行分析,莠去津浓度下降的同时,硝酸根和氯离子浓度增高.GC-MS检测的产物和对LC-MS谱图的分析表明,有机产物中存在脱乙基、脱异丙基和脱氯莠去津,说明H2O2/O3并不能彻底氧化莠去津,因此工程中作为主要去除单元或突发性污染事件的应急手段可能还需要与活性炭等单元联用.     

苯酚在氯离子体系中的电化学氧化研究

研究了用Ti/RuO2-IrO2三元电极作阳极电解处理人工合成苯酚废水时Cl-初始浓度对处理效果的影响。结果表明,在一定的电解时间范围内苯酚在阳极上的电化学氧化符合一级动力学关系;废水中Cl-的初始浓度越大,苯酚完全被电化学氧化所需的时间也越短,其表观速度常数越大,电解中间体的生成和降解速率也越大。采用HPLC、GC/MS等方法鉴定出苯酚在Cl-体系下降解的中间产物主要有4-氯苯酚,1-氯苯酚,2,4-二氯苯酚,2,6二氯苯酚,2,4,6-三氯苯酚、各种短链脂肪酸及氯代醇等;最终产物是CO2、CHCl2和CHCl3。依此推导出了苯酚在Cl-体系下电化学降解的途径。     

UV协同ClO2去除三氯生及其降解产物的研究

采用UV/Cl O2工艺对三氯生(TCS)的去除进行了研究,考察了初始p H、Cl O2投加量、TCS初始浓度、腐殖酸(HA)在UV/Cl O2联用工艺中对TCS降解的影响.研究表明,UV/Cl O2工艺可以有效去除TCS且具有协同作用,光强为6.5μW·cm-2、Cl O2投加量为0.5 mg·L-1和TCS浓度为300μg·L-1时,单独UV和Cl O2在1 min内对TCS的去除分别为5.23%和84.93%,UV/Cl O2联用工艺TCS在1 min内去除可达到99.13%.实验范围内(p H 6~9)随着p H的增大TCS去除率从99.4%升到99.63%;增大Cl O2投加量可以提高TCS的去除,Cl O2投加量从0.5~1.5 mg·L-1时TCS去除率由98.1%提高到99.89%;TCS初始浓度与去除率呈负相关,初始浓度从100~500μg·L-1时TCS去除率由99.98%下降到94.39%;低浓度的腐殖酸有利于TCS的去除,高浓度的腐殖酸则相反.GC/MS对TCS的UV、Cl O2和UV/Cl O2的降解产物分析表明,TCS的主要降解产物包括2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、2,7-二氯代二苯并-对-二英(2,7-DCDD)等.     

零价铝/酸/氧体系H_2O_2积累对降解活性黑5效果的研究

研究了铝粉投加量、初始pH、多金属氧酸盐(POM)及Fe~(2+)添加对零价铝/酸/氧体系中H_2O_2浓度的变化和染料降解的影响。研究表明,不同条件下H_2O_2浓度变化呈现出一定规律性。在初始阶段,H_2O_2浓度逐渐上升,达到最大值后开始下降,最终浓度值趋于稳定。增加铝粉的投加量有助于提高零价铝/酸/氧体系中H_2O_2浓度;酸性越强,H_2O_2产生量越多,浓度达到最大值时所用的时间也越短;在实验研究的POM浓度范围内,零价铝/酸/氧体系中H_2O_2浓度随着POM的添加而增大;Fe~(2+)能与H_2O_2发生芬顿反应,产生·OH,因此,零价铝/酸/氧体系中H_2O_2的积累量随着Fe~(2+)浓度的升高而降低,而活性黑5的降解率却随着Fe~(2+)浓度的升高而升高。