生物炭活化过一硫酸盐降解水中四环素的研究：表征、催化活性、反应条件优化和机理

采用椰壳、玉米芯和稻壳作为前驱体制备出3种生物炭,并将其用于活化过一硫酸盐(PMS)降解水中的四环素.结果表明,玉米芯生物炭(CC-BC)的催化活性最高,反应120 min,四环素的去除率高达71.2%.根据生物炭的表征结果可知,CC-BC优异的催化性能归因于其巨大的比表面积和较高的表面缺陷度.同时,对PMS用量、催化剂用量、溶液pH、反应温度和水质等影响四环素降解的因素进行了研究.自由基猝灭试验和电子顺磁共振测试(EPR)的结果表明,四环素的降解包括自由基和非自由基两种路径,CC-BC/PMS反应体系中产生了SO₄^·-、·OH、O₂^·-和¹O₂活性物种.最后,重复使用性试验证明CC-BC具有良好的稳定性.     

污泥生物炭活化过硫酸盐介导产单线态氧降解罗丹明B

以污水厂填埋污泥为原料,在不同热解温度下制备了污泥生物炭(SBC),发现SBC能够高效活化过一硫酸盐(PMS),促进罗丹明B(RhB)降解,且900℃下制备的SBC降解RhB的速率常数(0.071 min^-1)分别为300和600℃下制备的SBC的7.1和4.7倍.SBC/PMS体系中RhB的降解速率随着PMS剂量(0.2～0.8 mmol·L^-1)的增加逐渐增加,达到0.8 mmol·L^-1后,继续增加投加剂量(1.6～3.2 mmol·L^-1)降解速率变化不明显;随着工作pH的提高(1～13),SBC/PMS体系中RhB的降解速率逐渐降低.光谱学分析显示,热解温度的升高会使官能团减少,提高SBC本身与PMS和RhB的电子传递速率,促进RhB高效降解.淬灭实验结果显示,SBC/PMS/RhB体系中产生的主要活性氧物种为¹O₂,其浓度约为1.5×10^-10mol·L^-1.本研究有望揭示SBC活化PMS处理难降解有...     

Co(Ⅱ)活化过一硫酸盐降解氨基三亚甲基膦酸的性能及反应机制

Co(Ⅱ)活化过一硫酸盐(PMS)能有效降解有机膦酸,但氨基有机膦酸的降解机制并不明确.以氨基三亚甲基膦酸(NTMP)为例,采用电子顺磁共振波谱(EPR)、自由基捕获实验和化学探针实验等探究其在Co(Ⅱ)/PMS体系下的降解机制,并分析了NTMP可能的降解路径和影响其降解的因素.结果表明,Co(Ⅱ)/PMS体系20 min内NTMP已经被完全降解,反应60 min后,78.3%NTMP被氧化生成正磷酸盐(PO₄^3-).¹O₂、 HO·和SO^-₄·对Co(Ⅱ)/PMS体系氧化NTMP的贡献较小,Co(Ⅱ)-PMS络合物是NTMP降解的主要活性氧化物种.NTMP与Co(Ⅱ)-PMS络合物反应,使其C—N键和C—P键断裂生成多种含膦酸基团的中间产物,并最终被氧化为PO₄^3-.随着PMS投加量和Co(Ⅱ)投加量的增加,NTMP氧化过程中PO₄^3-的产生率显著增加.此外,HCO<...     

硫化亚铁活化过一硫酸盐降解碘帕醇：表面反应机理及途径解析

构建了非均相FeS/过一硫酸盐(PMS)体系,并与均相Fe(Ⅱ)/PMS体系对比降解非离子型碘代X射线造影剂—碘帕醇(Iopamidol,IPM)的效果.通过自由基淬灭、电子顺磁共振(EPR)和FeS反应前后的X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外(FTIR)等表征,探究了FeS活化PMS降解IPM的机理.同时,通过密度泛函计算(DFT)、HPLC/MS/MS解析IPM的中间产物及降解途径,对IPM降解过程中碘代消毒副产物—碘仿(CHI₃)的生成量进行分析,并进一步采用生态结构活性软件(ECOSAR)预测IPM及中间产物的生态毒性变化.最后考察了初始pH、HCO₃^-、Cl^-和腐殖酸(HA)对体系降解IPM的影响.结果表明,FeS/PMS体系非均相降解IPM的主要活性物种是SO₄^·-、·OH和¹O₂,而Fe()/PMS体系主要是SO₄^·-、·OH,F...     

双金属硫化物CoMoS4活化过一硫酸盐降解双酚F

通过离子交换法合成了双金属硫化物CoMoS₄(CMS),通过活化过一硫酸盐(PMS)降解目标污染物双酚F(BPF)来考察其催化性能,并剖析了其中的反应机理.研究结果表明,CMS具有优异的催化性能,25℃时,50 mg·L^-1的CMS和0.5 mmol·L^-1的PMS体系在30 min内可以完全降解10 mg·L^-1的BPF;CMS抗干扰能力强,在降解过程中受水体中无机阴离子(Cl^-、NO₃^-、HCO₃^-)和腐殖酸(HA)的影响小;CMS同时具有较好的稳定性,循环使用3次后BPF降解率仍可达60.2%.自由基淬灭实验和电子顺磁共振(EPR)实验证明,硫酸根自由基SO₄^·-是CMS/PMS体系降解BPF的主要活性氧物种(ROS);并通过液相色谱-质谱仪鉴定BPF降解过程的中间产物,提出了两条主要的降解路径.     

钢渣碱活化过硫酸盐降解双酚A

通过钢渣水解后产生的碱性溶液活化过硫酸盐（PS）降解水中的双酚A（BPA）,考察了钢渣、过硫酸钾投加量对体系降解能力的影响.结果表明,在25℃,当投加3g/L钢渣以及2g/L过硫酸钾时,浓度50μg/L的BPA溶液可在1h后被降解72%.扫描电镜、X射线衍射分析及X射线荧光分析表征反应前后的钢渣,结果表明反应后钢渣的CaO及FeO含量均下降.自由基淬灭实验结果表明体系中同时存在O₂^·-,SO₄^·-和·OH 3种活性氧物种,对BPA降解的贡献分别占68.97%,9.52%和21.51%.在自来水中由于含有HCO₃^-水解过程而使降解效率升高,在市政废水出水中由于其他有机污染物对活性氧物种的竞争湮灭而使降解效率降低.机理推断认为,钢渣活化K₂S₂O₈体系中,自由基的生成由两类反应共同实现,除碱活化过程外还包含少量的氧化亚铁催化过程.LC/MS结果表明BPA的降解产物主要包括二羟基的醌及羧酸类物质.     

光驱动CQDs/PCN催化活化过硫酸盐降解双酚A

以柠檬酸和尿素为原料制备了碳量子点(CQDs),并采用热聚合法将CQDs分散在聚合物氮化碳(PCN)纳米片的表面(CQDs/PCN).通过SEM、TEM、XRD等测试技术对所制备的材料进行表征,证明了CQDs成功负载在PCN上.在模拟太阳光的条件下,考察了CQDs/PCN光催化活化过硫酸盐(PDS)对双酚A(BPA)的光催化性能.结果表明BPA在10min时降解率达到99.99%,且重复使用4次后仍能去除85%以上的BPA,说明该材料具有良好的重复性与稳定性.自由基猝灭实验表明CQDs/PCN-PDS光催化过程主要通过超氧自由基(·O₂^ˉ)、单线态氧(¹O₂)和空穴(h⁺)的作用降解BPA,推测了CQDs/PCN-PDS光催化去除BPA可能的反应机理.此外,通过分析光催化氧化中间产物,提出了BPA可能的降解路径.本研究为BPA的快速、高效降解提供了可能性,也为BPA降解提供了一种新的思路.     

纳米零价铁基生物炭活化过硫酸盐降解土霉素

采用纳米零价铁基生物炭(nZVI-BC)耦合过二硫酸钠(PDS)或过硫酸氢钾(PMS)构建吸附-高级氧化复合体系开展水中土霉素(OTC)的高效降解。考察了在不同PDS/PMS浓度、nZVI-BC投量、OTC浓度及初始pH条件下OTC的去除规律,并对体系中活性物种进行探究。结果表明:在0.20 mmol/L PDS/PMS,0.01 g nZVI-BC,50 mg/L OTC,原始pH为5.0±0.1条件下,OTC去除率可达到80%以上;SO₄-·在nZVI-BC/PDS体系中对OTC降解占有绝对主导地位(贡献度为57.00%),nZVI-BC/PMS体系则主要依靠SO₄-·、O₂-·和1O₂。     

Fe/TiO2-x可见光活化过硫酸盐降解双酚A的作用机制

以TiO₂和FeCl₃为原料,通过水热-煅烧的方法成功制备了具有高可见光催化活性的Fe/TiO_2-X催化剂并将其应用于催化活化过硫酸盐降解BPA的研究中.结果表明,研究体系具有优秀的催化氧化能力,BPA(50mg/L)的降解率在40min内达到100%,矿化度达到68.92%,研究同时对复合材料中有无Ti³⁺的自掺杂以及催化剂的投加量、PS浓度对体系降解有机物效能的影响进行了探究.该体系可通过自生光电子还原Fe³⁺实现三价铁和二价铁的高效循环.硫酸根自由基(SO₄^-·)和羟基自由基(·OH)为体系中主要的活性氧化物质,其中·OH贡献率超过66.2%.研究结果同时表明,碱性环境以及体系中的CO₃^2-对体系降解效能具有抑制作用.     

HSO3-强化Fe3+/S2O82-降解水中双氯芬酸

采用HSO₃^-强化Fe³⁺/S₂O₈^2-降解水中双氯芬酸（DCF）,考察了溶液初始pH值,Fe³⁺、HSO₃^-和S₂O₈^2-用量,溶解氧对HSO₃^-/Fe³⁺/S₂O₈^2-体系降解DCF的影响;通过自由基淬灭实验,识别了体系中主要的活性物种;最后,探讨了DCF在该体系中的降解产物和转化路径.结果表明：HSO₃^-可以明显促进Fe³⁺/S₂O₈^2-对DCF的降解,初始pH 4.0时,DCF降解效果最佳.DCF的降解速率随Fe³⁺或S₂O₈^2-浓度的增大而增大;适量增加HSO₃^-浓度可提高DCF的降解,而过量的HSO₃^-对DCF降解有一定抑制作用.在通入氮气条件下,DCF去除率仅下降10.4%,无明显的抑制作用.自由基抑制实验表明,该体系含有SO₄^·-、HO^·和SO₅^·-3种活性自由基,其对DCF降解的贡献率分别为83.0%、12.8%和4.3%.在HSO₃^-/Fe³⁺/S₂O₈^2-降解DCF的反应中共检测出4种产物,据此提出DCF可能的转化路径为：羟基化、脱羧基、脱水和甲酰化反应.     

Bi2WO6@MXenes-NS活化过单硫酸盐降解双酚A

为解决水环境中内分泌干扰物的去除难题,采用水热法合成Bi₂WO₆@MXenes-NS(BM-NS)复合催化剂,通过活化过单硫酸盐(PMS)降解双酚A (BPA)。利用SEM、TEM及XRD对所制备催化剂的形貌和晶体结构进行表征,考察了不同催化剂体系、PMS浓度,溶液pH和共存离子等因素对BPA降解性能的影响。结果表明：当MXenes-NS添加量(质量分数)为0.5%,催化剂浓度为1 g/L,PMS浓度为0.3 g/L,溶液pH为3.03时,BM-NS/PMS体系具有较强的BPA降解性能,120 min内去除率达到85.3%。溶液中无机阴离子对BPA去除率的影响顺序为Cl^-2PO^-₄2-₄-₃≈NO^-₃。催化剂经过4次循环实验后,BPA去除率仍保持在70.1%。自由基猝灭实验结果表明,SO     

蟹壳基生物炭催化臭氧降解阿特拉津的研究

在不同热解温度下制备了一系列蟹壳基生物炭(CSB),并应用于催化臭氧降解阿特拉津(ATZ)的研究中。该文采用BET、TG、SEM、XRD和FT-IR表征手段对生物炭的理化性质和形貌进行分析,在500℃下制备的CSB500的比表面积和孔体积达到最大,对应其表面活性官能团含量最高。同时,系统评价了催化剂投加量、初始pH、天然有机物和阴离子对CSB500/O₃体系降解ATZ的影响。结果表明,在500℃下制备的CSB500在催化臭氧降解ATZ表现出优异的催化活性,在15 min内对ATZ的降解率达到99%以上,伪一级反应速率k为0.362 min^-1,并且CSB500在多次循环实验中对ATZ的降解具有良好的稳定性。猝灭剂实验初步揭示了CSB500/O₃体系降解ATZ过程中存在·OH、O₂?^-和¹O₂等多种活性氧物种。最后,研究对反应机理提出了合理推测。     

微量铜离子联合碳酸氢盐类芬顿体系降解水中双酚A

基于铜离子(Cu²⁺)的类芬顿体系通常需要较高的Cu²⁺剂量,可能导致二次污染,为解决这一问题,构建了微量Cu²⁺(2.5μmol/L)联合碳酸氢盐活化过氧化氢(Cu²⁺/H₂O₂/HCO₃^-)体系用于水中双酚A(BPA)的高效降解.结果表明:在一定范围内,Cu²⁺/H₂O₂/HCO₃^-体系对BPA的降解效果随Cu²⁺投加量的升高而上升,随H₂O₂和HCO₃^-投加量的升高呈先上升再降低的趋势.在溶液初始pH值5.06～11.02范围内,BPA均可得到有效去除,且升高反应温度可促进BPA的降解.Cl^-、HPO₄^2-、腐殖酸会抑制BPA...     

活性炭负载钴铁氧化物活化PMS去除水中有机物

文章以颗粒活性炭(GAC)作为载体,通过浸渍-煅烧的方法将钴铁氧化物负载到GAC上,优化制备得到Co-Fe@GAC催化剂。使用扫描电子显微镜及X射线衍射对Co-Fe@GAC进行微观形貌及结构分析,探究了不同条件下催化剂活化过一硫酸盐(PMS)降解以罗丹明B(RhB)为代表的有机污染物的效果,并考察了共存离子及腐殖酸对其降解效果的影响。实验结果表明,增加Co-Fe@GAC和PMS投加量可以明显提升RhB的去除效率,且该体系在较宽的p H范围内表现出良好的降解效果及抗干扰能力。自由基捕获实验表明,在Co-Fe@GAC/PMS体系中同时存在羟基自由基和硫酸根自由基(SO₄^·-),且SO₄^·-发挥主导作用。此外,Co-Fe@GAC的催化性能较为稳定,能够多次重复使用。     

UV/MgO2体系对水体中双酚A的降解机制研究

双酚A(BPA)是一种典型的内分泌干扰物(EDCs),对人体和生物都存在毒性风险.高级氧化技术(AOPs)因其能产生大量的活性物种来降解污染物,成为目前处理环境中污染物最常用的方法之一.本研究采用紫外联合过氧化镁(UV/MgO₂)体系降解水体中的BPA,并探究了该体系对BPA的降解机制.实验结果表明,UV/MgO₂体系能够高效降解水体中的BPA,在1 h内降解率可达98%,体系降解的反应速率对比单独MgO₂和单独UV降解分别提高了约48倍和18倍.数据显示在0.5 g·L^-1 MgO₂浓度下BPA的降解速率最快.水体的pH、不同水体及水体中的不同离子对UV/MO₂体系降解BPA具有一定的影响作用(其中,SO₄^2-、HCO₃^-和HA有明显抑制作用),总体来说,体系的适应性较强.通过电子自旋共振(EPR)检测得知体系中存在·OH、¹O₂     

碳酸氢盐活化过氧化氢去除四环素的机理研究

采用碳酸氢盐活化过氧化氢(BAP)类芬顿体系去除水中四环素污染物,研究了不同反应条件对四环素去除效果的影响,并探究了碳酸氢盐活化过氧化氢降解四环素的机理.结果表明,BAP体系的pH适应范围较宽;HCO₃^-浓度和H₂O₂浓度的增加可加速BAP体系高效降解水中四环素的反应;温度显著提升了BAP体系中四环素的去除速率;水中共存阴离子(Cl-、NO₃^-、SO₄^2-)对BAP降解TC的影响不显著;当水中共存溶解性有机质浓度超过20 mg·L^-1时,对BAP降解TC的抑制作用明显.在不同的影响因素实验中,最优反应条件的TC去除率均保持在85%以上.自由基淬灭实验和电子顺磁共振鉴定结果表明体系中产生了CO₃^·-、HO·、O₂·-和1O₂,其中CO₃^·-起主要作用.在最优反应条...     

升流式污泥床对无机废水中氮硫转化及相互影响

采用无机含氨和硫酸盐(SO₄^2-)废水作为升流式污泥床(USB)反应器进水,研究了其对铵(NH₄⁺)和SO₄^2-的去除以及不同高度污泥层含氮、硫元素的转化途径.结果表明在反应器进水口处由于进水自含氧(外源性氧)和兼性厌氧菌受到氧化应激产生过氧化氢(内源性氧),两种“氧”共同存在下,反应器内生物脱氨量(以氮计)最高达40mg/L左右,且在USB反应器不同高度污泥层含氮化合物和含硫化合物的转化途径不同.在反应器底部污泥层,颗粒污泥表面氨氧化菌利用O₂将氨(NH₄⁺)氧化成亚硝酸盐(NO₂^-),在颗粒污泥内部厌氧氨氧化菌利用NH₄⁺和NO₂^-生成氮气(N₂)和硝酸盐(NO₃^-);同时,O₂的存在使得反应器底部污泥层部分厌氧颗粒污泥裂解,产生少量有机物,在颗粒污泥内部硫酸盐还原菌利用有机物将SO₄^2-还原生成硫离子(S^2-);硫自养反硝化菌利用NO₂^-/ NO₃^-将S^2-重新氧化为SO₄^2-.在反应器上部污泥层,由于只有少量内源性氧的存在,硫自养反硝化菌只能利用少量NO₂^-/ NO₃^-将S^2-氧化为硫单质(S₀);在USB反应器底部污泥层实现NH₄⁺的去除和SO₄^2-的循环,在上部污泥层实现了SO₄^2-的去除.     

SP-Fe/PMS去除河流缓流区水中含苯环有机污染物的性能及机理

河流缓流区水体由于自净能力较差,导致含苯环有机污染物(BCCs)在其中积累且不易降解,从而对人类健康和水生态系统造成潜在威胁.因此,本研究通过浸渍法制备了一种新型铁掺杂藻基生物质催化剂(SP-Fe),采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FTIR)等技术对SP-Fe的结构形貌、元素和官能团进行表征,并考察其在不同环境条件下活化过一硫酸盐(PMS)对河流缓流区水体中BCCs的去除性能及去除机理.结果表明：SP-Fe在实际河流缓流区水体中可迅速活化PMS,30 min内对两种典型BCCs—罗丹明B(Rh-B)和亚甲基蓝(MB)的去除率分别可达100%和95%.此外,SP-Fe含氮量高达6.24%(原子百分比),表明通过藻类蛋白质中的高N含量实现了自身的N掺杂.以Rh-B作为BCCs典型代表,通过自由基淬灭和电子自旋共振(ESR)实验表明,硫酸根自由基(SO₄^·-)、羟基自由基(·OH)和超氧自由基(O₂^·-)在SP-Fe/PMS去除BCCs的过程中起着重要作用.SP-...     

活化方式对过硫酸盐强化剩余污泥发酵的影响

对比考察了二价铁（Fe²⁺）、零价铁（ZVI）、超声波（US）3种活化方式对过硫酸盐（S₂O₈^2-）预处理剩余污泥的溶胞性能,并研究其对污泥厌氧发酵产酸进程的促进效能.结果表明,相对比未预处理污泥,S₂O₈^2-能够明显促进剩余污泥溶胞和发酵产酸进程;同时,活化后的S₂O₈^2-预处理效果明显优于未活化预处理实验组,其中S₂O₈^2-+Fe²⁺预处理体系的促进作用最为明显.Fe²⁺、ZVI和US活化S₂O₈^2-的3组溶胞率分别为42.6%、36.5%和32.9%,相比未活化实验组（22.3%）提高了10.6%～20.3%;3组活化体系最大挥发酸浓度分别为8052,6613,4996mg COD/L,而未活化组仅为3296mg COD/L.此外,不同方式活化S₂O₈^2-预处理对溶解性有机物溶出及挥发酸组分分布也有一定影响.从环境和经济角度来看,S₂O₈^2-+Fe²⁺体系对促进污泥发酵进程具有更大意义.     

氮掺杂还原氧化石墨烯泡沫吸附/活化过硫酸盐协同去除双酚A的研究

利用氧化石墨烯和氨水为原料,采用水热法-冷冻干燥技术制备了易回收氮掺杂还原氧化石墨烯泡沫(N-RGF)催化剂,通过SEM,XRD,XPS,FT-IR,BET和TG等手段对催化剂结构和表面物理化学性质进行表征和分析.利用N-RGF通过吸附/活化过二硫酸盐(PDS)降解协同去除双酚A(BPA),优化了其制备条件,并探讨去除机理.结果表明,N-RGF为网状三维结构,孔径约为1～5μm,最优条件为180℃水热反应20h,氮掺杂量为6%.制备的N-RGF降解BPA速率是RGF的4.88倍.活性物种捕获实验和电子顺磁共振(EPR)研究结果显示单线态氧(¹O₂)是N-RGF活化PDS降解BPA的主要活性物种.HPLC-MS检测了降解过程的中间体,并提出了可能的降解途径.MCF-7雌激素活性测试结果显示N-RGF通过吸附/活化PDS可有效消除母体的雌激素活性而不产生雌激素活性更强的中间体.