环境因素对气相甲苯光氧化反应机制的影响

以低压汞灯为光源,采用石英管连续流动态反应系统和特氟龙气袋静态反应系统,研究了环境因素〔RH(相对湿度)、温度、光照强度、有氧(空气)/无氧(氮气)气氛条件〕对低浓度(10~20 mg/L)气相甲苯光氧化过程的影响. 结果表明:①RH对甲苯光氧化反应影响显著. 干燥条件(RH为0%~5%)下甲苯光氧化去除率在8.3%~8.7%之间;当环境中有水蒸气存在(RH为20%)时,甲苯光氧化去除率降至6.5%~7.2%,其后光氧化去除率随着RH的进一步增加而逐渐增大,在RH为60%时达到最大值(9.4%~11.5%);但当RH继续增至80%时,去除率迅速降至4.4%~5.6%. ②甲苯光氧化去除率随着温度、光照强度的增加而提高. ③无论是干燥(RH为0%~5%)还是湿润(RH为60%)环境下,甲苯在有氧气氛下的去除率均高于无氧气氛;甲苯在有氧气氛下光氧化产物主要是苯和苯甲醛,在无氧气氛中的产物主要是苯. ④在干燥、有氧条件下,O(1D)应是甲苯光氧化的活性物种;在湿润、有氧条件下,甲苯的光氧化主要是通过·OH氧化降解;在无氧条件下,甲苯的光氧化主要是通过甲苯的直接光解完成.      

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。     

常压和真空下CS2的光氧化反应

利用原位FTIR、XPS 和GC-MS等技术手段,研究了常温紫外光辐照下常压及真空状态中,CS₂的光氧化反应.结果表明,常压及真空状态下CS₂光氧化反应的产物均为COS、SO₂、CO 和 CO₂,反应均遵循表观一级反应动力学规律,但中间产物COS的浓度变化有较大的差异.常压下COS浓度先迅速增大,然后减少; 真空条件下COS浓度增加到常压下COS浓度的 1/10后基本持平,然后逐渐减小,整个变化趋势缓慢; 2种条件下CS₂的半衰期分别为31.6 s和39.8 s, 中间产物COS降解 98% 所需时间分别为 55 min和22 min.在相同的光照条件下,O₂浓度的增加有助于CS₂光氧化反应的进行.以CS₂光氧化中间产物COS为初始物的光氧化反应主要产物为CO₂和SO₂,后者可以进一步被氧化为SO2-4.适量增加O₂的浓度可以促进COS光氧化反应的进行,但O₂的浓度增加至一定程度后反应速率基本保持恒定.以上结论对揭示CS₂和COS的源和汇以及全球S物质循环具有重要价值.     

甲苯的光氧化降解试验研究

以气相甲苯为对象,研究其在波长为254 nm紫外光下的光氧化降解反应.同时,考察了甲苯初始浓度、光强和相对湿度对甲苯转化率的影响,分析了甲苯降解中间产物的生成机理.结果表明,随着甲苯初始浓度的增加,甲苯转化率缓慢下降;随着光照强度的增强,甲苯转化率逐渐增加;而提高相对湿度,甲苯转化率则为先升高后降低.在甲苯降解动力学分析中发现其光氧化降解过程符合伪一级反应动力学,且表观速率常数与光照强度成正比.通过对甲苯降解中间产物的分析,发现随着光照强度的增加,含苯环物质的降解更为充分,乙醇、乙酸等的相对含量逐渐增加,苯甲醇、苯甲醛缩二甲醇等的含量逐渐降低,在此基础上提出了甲苯生成含苯环产物及开环生成2-戊酮等的降解机理.     

重金属砷的前期处理实验

砷是一种有毒元素,自然界较常见的砷为三价或五价,三价砷有强毒性,五价砷毒性较弱.先进行前期处理将三价砷氧化为五价,以备下一步砷的去除.为此,试验用纯氧、双氧水使用2种氧化剂,将三价砷氧化成五价并比较不同温度、酸碱环境、氧化剂浓度、是否添加催化剂铜等参数.发现碱性环境较酸性环境有利砷的氧化,双氧水氧化效果比纯氧好,可能是它的反应活化能远小于纯氧的缘故.     

湿式氧化-磷酸盐固定化组合工艺处理磷霉素制药废水及其资源化

采用湿式氧化-磷酸盐固定化组合工艺处理COD为72750mg·L-1、总有机磷(TOP)为8225 mg·L-1的磷霉素制药废水并对废水中磷进行资源化回收.首先,采用湿式氧化工艺,利用分子氧作为氧化剂,将废水中有机磷转化成无机磷酸盐,分别考察了反应温度、氧分压和废水初始pH值对湿式氧化处理效果的影响,结果显示：在反应温...     

光助Fenton试剂法氧化处理煤油废水溶液

以含煤油水溶液为研究对象,采用光助Fenton试剂(photo-Fenton)深度氧化技术进行降解处理.研究结果表明,在[Fe²⁺]=0.3mmol/L, [H₂O₂]=6mmol/L,pH=3的弱酸体系下,油类去除率达75%.光强能直接提高处理效率.通过以水杨酸作为探针性物质推算出了由photo-Fenton化学体系产生的羟基自由基稳态浓度数量级为10-₁₄mol/L,揭示了煤油的深度光氧化反应机理.     

吗啉催化“一锅法”合成3-甲基-5-苯基-2-环己烯酮

以吗啉为催化剂,苯甲醛和乙酰乙酸乙酯为原料,采用"一锅法"合成了3-甲基-5-苯基-2-环己烯酮,并研究了吗啉的用量、碱和溶剂的种类、反应温度、反应时间等条件对该合成反应的影响。结果表明,当吗啉物质的量分数为苯甲醛的30%,以碳酸钾为碱,乙醇-水溶液(乙醇与水体积比为4∶1)为溶剂,于120℃温度下反应12 h,可得到3-甲基-5-苯基-2-环己烯酮的产率最高,为87%。产物结构经IR、1H NMR和13C NMR确证。反应历经了Robinson环合、水解、脱水、脱羧数个步骤,简化了合成操作。     

腐殖酸影响酸性水体中As(Ⅲ)光氧化的研究

为了考察紫外光(λ_(max)=365 nm)照射下三价砷(As(Ⅲ))在含有腐殖酸的水体中光氧化过程,该文研究了初始pH、HA浓度、外加铁离子以及不同分子量范围的HA组分等环境因子对As(Ⅲ)光氧化的影响。利用ESR检测和自由基猝灭实验以及不同气氛实验,量化不同活性物种对As(Ⅲ)光氧化的贡献率。结果表明,pH值对As(Ⅲ)在HA体系中的光氧化影响极大,低pH有利于As(Ⅲ)的光氧化。当pH为2.6,As(Ⅲ)浓度为100.0μg/L时,HA的最佳投加量为10.0 mg/L。Fe(Ⅲ)-HA络合物表现出低光活性,外加低浓度铁离子抑制As(Ⅲ)的光氧化,高浓度则促进As(Ⅲ)的光氧化。不同分子量范围的HA组分对As(Ⅲ)的光氧化贡献不同。As(Ⅲ)的形态转化是由于三重态腐殖酸(~3HA~*)的直接作用以及羟基自由基(HO·)直接氧化共同作用的结果。其中85%的As(Ⅲ)氧化是HO·直接氧化导致,HO·主要来自HO_2·/O_2·~-;剩余15%依赖于~3HA~*对As(Ⅲ)的直接氧化。研究结果有助于了解As(Ⅲ)在含有溶解性有机质的酸性水体中光化学转化行为。     

氯代烯烃胁迫下菌群SWA1的降解活性及群落结构

以填埋场覆盖土筛选的可高效降解三氯乙烯(TCE)的混合菌群SWA1为研究对象,考察了其对高浓度氯代烯烃的耐受性及微生物群落变化.SWA1对反-1,2-二氯乙烯(t-1,2-DCE),TCE和四氯乙烯(PCE)的最高耐受浓度分别可达580,250,500mg/L,远高于已报道菌株.生物降解研究结果表明SWA1可有效去除氯代烯烃,菌群生长到稳定期,对t-1,2-DCE的去除率高于90%.高通量测序结果和相关性分析显示不同氯代烯烃驯化后SWA1群落结构存在显著性差异,t-1,2-DCE共代谢生物降解中参与甲烷氧化和氯代烃降解的优势菌属分别为Methylophilus(相对丰度为17.4%~26.6%)和Methylomonas(相对丰度为31.7%~62.2%);TCE共代谢降解中参与甲烷氧化和氯代烃降解的优势菌属分别为Methylophilus(相对丰度为26.9%~46.3%)和Methylocystaceae(相对丰度为1.7%~33.4%).群体感应分析表明微生物间互利共生关系促进了SWA1的生物氧化.     

双氧化剂光催化降解水中邻苯二甲酸酯类污染物

采用过硫酸钠/双氧水双氧化体系光催化氧化降解水中邻苯二甲酸酯类有机污染物,考察了过硫酸钠/双氧水的投加比例、紫外光强、溶液pH以及邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的初始浓度等因素对降解率的影响,并在优化条件下对降解反应的动力学进行了考察。结果表明:室温下,过硫酸钠和双氧水浓度均为0.2mol/L且体积比为1:1,pH=7.0,光照距离为0.5cm,反应80min,DOP降解率达98%以上,反应动力学研究表明,过硫酸钠/双氧水双氧化体系光催化氧化降解水中DOP反应为表观一级。优于相同条件下两种氧化剂单独使用对DOP的降解效果。     

活化分子氧降解水中典型新污染物研究进展

近年来,新污染物在水体中被频繁检出,其化学性质稳定、易生物积累,给生态环境和人类健康带来严重威胁. 为解决此问题,高级氧化技术逐渐发展为一种有前景的环境修复方法,在众多氧化剂中,分子氧(O₂)是丰富、经济、绿色的氧化剂. O₂主要经由催化促进的电子转移和能量转移途径而被活化,进而转化为活性氧物种(ROS). 活化O₂转化为ROS,有望成为清除水中新污染物富有潜力的研究方法和实用技术. 目前,研发更高效催化材料(或其他类型活化材料),以实现对O₂的高效活化和对污染物的彻底、快速降解是相关领域研究的关注焦点. 本文重点介绍了活化O₂降解水中新污染物的基本概念和最新研究进展,包括O₂可转化生成的主要ROS、O₂活化策略、活化O₂用于降解新污染物的研究成果等,并对O₂活化所遇到的核心问题和未来发展趋势进行了总结和展望.      

苯甲醛清洁生产工艺研究

采用硫酸锰与碳酸铵反应制得的碳酸锰为原料 ,在 3种温度条件下连续焙烧转化成Mn2 O3 ,将Mn2 O3 、硫酸和甲苯进行固、油、水非均相氧化反应 ,制备苯甲醛 .反应结束后 3相自然分层 ,油相经简单蒸馏分出苯甲醛产品 ,没反应的甲苯循环使用 ;水相中还原生成的硫酸锰 ,循环与碳酸铵反应 ,制备碳酸锰 ;固相剩余的Mn2 O3 用于循环氧化反应 .对整个工艺流程优化 ,5次循环后的苯甲醛转化率仍保持在 75 %左右     

淮河(蚌埠段)饮用水源水生物接触氧化预处理生产性试验

为了探索饮用水生预处理的可行性,进行了国内第一家生产规模饮用水生物接触氧化预处理装置试验,试验表明,在水气比１：１,滤速３．６－６．０ｍ／ｈ时,生物预处理对水源水中有机物和氨氮的去除效率分别为１３．６％－２０．５％,７０％－９０％,影响生物预处理运行效果的主要因素是溶解氧和温度。     

磺酰脲类除草剂在环境中的光降解研究——水溶液中的光解动力学

以汞灯为光源,研究了甲黄隆,苯黄隆,氯黄隆,氯嘧黄隆,苄嘧黄和胺苯黄隆６种磺酰脲类除草剂在水液中的光解动力淡。结果表明,５种磺酰的降解呈一级动力学反应;体系的ＰＨ值对降解速率影响不明显,光强的影响较明显著;Ｈ２Ｏ２丙酮和溶解有机质均可促进磺酰光解;党妥氧对该类除草剂光解的影响表现为光氧化与淬灭２种作用的竞争。     

O3/H2O2降解水中致嗅物质2-MIB的效能与机理

采用O3/H2O2工艺对水中致嗅物质二甲基异莰醇(2-methylisoborneol,2-MIB)的去除效能与机理进行了研究,探讨了H2O2与O2的投加方式、摩尔比以及溶液pH值和水质等因素对2-MIB降解的影响,并通过Gc-MS对2-MIB的氧化降解中间产物进行了分析.实验结果显示,H202能明显促进O3对水中2-MIB的氧化降解.单独臭氧氧化2Omin时2-MIB的降解率为38.7%;在同样体系中加入适量的H202后2.MIB的降解率最大能提高到89.2%,H202与O3最佳投加摩尔比为0.6左右.低浓度(0.5 mg·L-1)腐殖酸对O3/H2O2体系2.MIB的降解速率有比较明显的促进作用,高浓度的腐殖酸则会产生较明显的抑制作用;自由基捕获剂叔丁醇对O3/H2O2体系中2-MIB氧化降解具有明显的抑制作用.鉴定出2-MIB的氧化降解产物有4-羟基-1,7,7-三甲基双环[2,2,1]庚烷-2-酮、1,7,7-三甲基双环[2,2,1]庚烷-2,4-二酮、1,7,7-三甲基双环[2,2,1]庚烷-2-酮等,并对2-MIB氧化机制和降解的可能途径进行了推导.     

Ag4HPMo10V2O40催化剂对PAEs类的催化降解实验

邻苯二甲酸酯类（PAEs）作为水中常见的环境激素对人类以及水中生物具有一定的危害,被各国列为"优先控制污染物"。基于此,设计合成出系列多金属氧酸盐（POMs）材料Ag_xH_5-xPMo₁₀V₂O₄₀,x=1~5,并采用湿法过氧化氢氧化法实现对邻苯二甲酸二乙酯（DEP）的高效氧化降解。该体系中,反应20 min DEP降解率可达到91.0%,TOC和COD去除率分别达到70.2%和81.1%,降解产物为低毒的乳酸、CO₂和H₂O等。实验过程中,催化剂具有较高的活性、稳定性及循环使用性,且表现出较高的底物适应性以及微量底物的去除性。     

环糊精介导强化氧化去除水中有机污染物综述

水体中顽固有机污染物会威胁水环境安全,可利用氧化方法对其进行去除。环糊精作为环境友好型材料,其介导强化氧化可延长氧化剂在水中半衰期,形成氧化“微环境”,能提高有机污染物的去除率,扩展化学原位修复的应用范围,受到环境领域研究者的重视。通过全面分析相关文献,归纳了环糊精与氧化剂及污染物形成二重及三重包络物的机制,阐述了包络在保护氧化剂、拉近氧化剂与污染物距离、增加氧化效率、控制氧化产物等方面的作用,分析了影响氧化效率的因素。结合实际应用效果,讨论了环糊精介导强化氧化对顽固有机污染物去除的有效性,并对未来的研究方向及应用前景进行了展望。     

The role of metal oxides on oxidant decay and disinfection byproduct formation in drinking waters: Relevance to distribution systems

Maintaining a residual disinfectant/oxidant (e.g., chlorine and chlorine dioxide), is a generally used strategy to control microbial contaminants and bacterial regrowth in distribution systems. Secondarily oxidant, such as hypobromous acid (HOBr), can be formed during chlorination of bromide-containing waters. The decay of oxidants and formation of disinfection byproducts (DBPs) due to the interaction between oxidants and selected metal oxides were studied. Selected metal oxides generally enhanced the decay of these halogen-containing oxidants via three pathways: (1) catalytic disproportionation to yield an oxidized form of halogen (i.e., halate) and reduced form (halide for chlorine and bromine or chlorite for chlorine dioxide), (2) oxygen formation, and (3) oxidation of a metal in a reduced form (e.g., cuprous oxide) to a higher oxidation state. Cupric oxide (CuO) and nickel oxide (NiO) showed significantly strong abilities for the first pathway, and oxygen formation was a side reaction. Cuprous oxide can react with oxidants via the third pathway, while goethite was not involved in these reactions. The ability of CuO on catalytic disproportionation of HOBr remained stable up to four cycles. In chlorination process, bromate formation tends to be important (exceeding 10 µg/L) when initial bromide concentration is above 400 µg/L in the presence of dissolved organic matter. Increasing initial bromide concentrations increased the formation of DBPs and calculated cytotoxicity, and the maximum was observed at pH 8.6 during chlorination process. Therefore, the possible disinfectant loss and DBP formation should be carefully considered in drinking water distribution systems.