Fe~0-厌氧微生物体系处理活性艳蓝X-BR的试验研究

采用零价铁(Fe0)-厌氧微生物处理体系,以蒽醌染料活性艳蓝X-BR为处理对象,通过摇床试验研究了Fe0投加量、pH值等因素对染料脱色的影响,并对比了该染料在3种不同处理体系中的脱色效果.结果表明,在Fe0-厌氧微生物体系中,Fe0投加量和pH值均存在最适宜值,当两者分别控制在400mg/L和7,染料初始浓度和反应时间分别为100mg/L和68h时,该体系脱色率可达到90%以上;与相同反应条件下的纯Fe0、纯厌氧微生物体系相比,该体系的脱色率提高近40%.根据紫外-可见光谱分析,Fe0可有效促进厌氧微生物对X-BR及其中间产物的降解,实现完全脱色.其脱色符合准一级动力学,当染料初始浓度由50mg/L增至800mg/L时,反应速率常数k值由0.0470h-1降至0.0102h-1.     

纳米Fe/Ni还原水中2,4-二氯酚途径及pH的影响

利用改性纳米Fe/Ni双金属还原降解2,4-二氯酚(2,4-DCP),考察了p H对Fe/Ni还原降解2,4-DCP的效率的影响。结果表明:当p H=5.5,反应时间为120 h时,由于吸附及还原2种作用,Fe/Ni对水中2,4-DCP的去除率接近100%,且47.0%的2,4-DCP被脱氯还原为苯酚。p H5.5时,Fe0被腐蚀消耗较多,且H+会与2,4-DCP争夺电子,不利于还原反应的进行;p H5.5时,因参与脱氯还原的H+不足及铁氢氧化物沉淀覆盖活性位点,导致还原降解效率随着p H升高而降低。通过分析中间产物和最终产物的浓度变化,明确了2,4-DCP的还原降解途径:(1)2,4-DCP被Fe/Ni还原脱去一个氯生成2-氯酚或4-氯酚,然后继续脱氯生成苯酚;(2)2,4-DCP直接被脱去2个氯生成苯酚。     

针铁矿、磁铁矿和石膏对2,4-二氯苯酚厌氧降解的影响

2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)常用于农药生产,在水体和土壤中广泛分布,具有难降解、高毒性的特点.通过模拟自然过程,在厌氧反应体系中投加铁氧化物和硫酸盐矿物,重点考察了不同矿物对2,4-DCP降解的影响.结果发现,厌氧体系中针铁矿、磁铁矿和石膏对2,4-DCP均没有明显的吸附作用;质量衡算结果表明所有反应体系中仅发生2,4-DCP向4-氯苯酚(4-chlorophenol,4-CP)的转化;与无外加碳源组相比,乙酸钠的加入使得2,4-DCP的还原脱氯反应速率增大一倍.分析表明针铁矿和磁铁矿加入可刺激脱氯功能菌的生长或活性,进而提高微生物的电子传递能力和2,4-DCP的降解速率;石膏加入强烈抑制脱氯功能菌的生长或活性,进而抑制2,4-DCP的降解.研究结果对认识难生化降解卤代酚在厌氧环境中的迁移转化及环境工程中此类物质的处理具有潜在意义.     

ZVI/EDDS/Air体系降解水中2,4-二氯酚的研究

建立零价铁(ZVI)、乙二胺二琥珀酸(EDDS)和曝气三者组成的类Fenton(ZVI/EDDS/Air)处理体系,考察了初始EDDS浓度、铁粉投加量、曝气速率、2,4-二氯酚(2,4-DCP)浓度、初始pH以及反应温度等对水溶液中2,4-DCP降解的影响.结果表明,该体系能有效降解2,4-DCP,并且其降解规律符合准一级动力学方程.在2,4-DCP质量浓度100 mg·L-1、EDDS浓度0.80 mmol.L-1、铁粉投加量20 g·L-1、曝气速率为2 L.(min.L)-1的最佳实验条件下室温反应1 h,2,4-DCP的降解率达到99%.ZVI/EDDS/Air体系对氯酚的降解较ZVI/EDTA/Air体系具有环境友好、反应条件温和,而且对2,4-DCP的降解效果好等优点.     

"Fe0/优势脱氯菌"体系降解2,4,6-TCP特性及机制研究

采用批处理实验方式,对"Fe0/优势脱氯菌"体系降解2,4,6-TCP过程进行研究,探讨了零价铁与微生物的协同作用及其机制.结果表明,Fe0对微生物具有促进生长和界面富集的作用,"Fe0/优势脱氯菌"体系菌浓度(D600表示)是单独优势脱氯菌体系的约1.7倍,反应96 h铁表面有大量细菌附着生长,其形态呈现短杆状或类球状;Fe0腐蚀产生的OH-对体系酸化起平衡调节作用,在pH值7.0、Fe0浓度5 g.L-1、2,4,6-TCP浓度30 mg.L-1的初始条件下,体系pH值稳定在7.8左右,有利于2,4,6-TCP还原脱氯反应的进行和优势脱氯菌的生长;2,4,6-TCP的主要降解路径为2,4,6-TCP→2,4-DCP→4-CP.     

纳米级Pd/Fe@SiO2复合颗粒对2,4-DCP的还原脱氯研究

为有效抑制纳米级Pd/Fe颗粒的团聚和钝化及改善其表面特性,将纳米SiO_2包覆在Pd/Fe颗粒表面,超声波辐照下液相还原法制备纳米级Pd/Fe@SiO_2复合颗粒,采用TEM、SEM、XRD、EDX及BET表征其物性,以2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)为目标污染物,探究其对2,4-DCP的还原脱氯影响因素、降解机理和动力学,结果表明:制备的纳米级颗粒粒径均匀、分散性好,比表面积大;体系中纳米级Pd/Fe投加量、钯化率、TEOS投加量、反应温度及溶液初始pH均会对2,4-DCP的降解效果产生明显影响;并推测出纳米级Pd/Fe@SiO_2复合颗粒对2,4-DCP的降解机理即快速吸附—逐步脱氯—最终脱附释放,其降解符合拟一级动力学关系.     

Fe^0/厌氧微生物联合体系处理2，4，6-三氯酚影响因素的研究

利用Fe^0/厌氧微生物联合体系对2,4,6-三氯酚（2,4,6-TCP）进行降解研究。结果表明,Fe^0/厌氧微生物联合体系可以有效降解2,4,6-TCP,Fe^0与厌氧微生物之间存在明显的协同效应。Fe^0/厌氧微生物联合体系处理2,4,6-TCP的最优条件为：微生物接种量0．434gVSS/L,Fe^0投加量15g/L,体系初始pH值7．0～8．0。     

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.     

蜜环菌漆酶对氯酚类污染物催化降解条件优化

利用蜜环菌发酵所得的漆酶粗酶液直接对2种氯酚类污染物2,4-二氯酚(2,4-DCP)和2-氯酚(2-CP)进行催化降解实验,探讨了反应时间、pH值、反应温度、氯酚浓度、以及漆酶酶量对其降解效果的影响,得出了最适降解条件并对其降解动力学进行分析.结果表明,在适宜的条件下,漆酶粗酶液可有效降解2,4-DCP和2-CP且蜜环菌漆酶催化降解2,4-DCP的能力较强,2,4-DCP最适降解温度为40℃,最适浓度为75 mg.L-1,最适酶量为0.1 U.mL-1,最适pH值为6.5,在最优条件下反应10h后,2,4-DCP最高降解率可达97%以上.2-CP最适降解温度为50℃,最适浓度为100 mg.L-1,最适酶量为0.1 U.mL-1,最适pH值为6,在最优条件下反应10 h后,2-CP最高降解率高达93%以上.蜜环菌漆酶粗酶液对2,4-DCP和2-CP的降解反应符合一级动力学特征.结果表明蜜环菌粗漆酶液能有效转化氯酚类化合物,说明该酶在酚类污染物治理和环境保护等方面有潜在应用价值.     

镍质量比对纳米Fe/Ni还原水中2,4-二氯酚的影响

采用置换沉积法制备Fe/Ni双金属以还原降解2,4-二氯酚(2,4-DCP),测定了置换液中Ni2+与纳米铁质量比(MNi2+/MFe)不同时所制备的Fe/Ni双金属中的镍含量,考察了镍质量比对Fe/Ni还原2,4-DCP效率的影响,结果表明,随着MNi2+/MFe增大,Fe/Ni双金属中的镍含量增加,并且对2,4-DCP的还原效率也相应提高。当MNi2+/MFe增至40%时,对2,4-DCP的去除率最高,接近100%,且82.0%的2,4-DCP被完全脱氯还原为苯酚,SEM结果也表明该比例制备的Fe/Ni较分散、粒径较小。Fe/Ni与2,4-DCP反应后,Fe0被氧化为铁氧化物Fe3O4、Fe2O3或Fe O(OH)。     

pH值对纳米零价铁吸附降解2,4-二氯苯酚的影响

在不同pH条件下,对纳米铁(颗粒粒径为30～40 nm)及其降解2,4-二氯苯酚反应体系进行取样,并进行透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜-能谱联用(SEM-EDX)以及电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)等形貌观测与分析表征,以考察pH值在纳米零价铁降解氯酚反应过程中的影响和作用.结果表明,在降解2,4-二氯苯酚的过程中纳米铁由分散的颗粒逐渐团聚,其表面逐渐氧化,并最终被呈针状结晶的碱式氧化亚铁(FeOOH)覆盖,从而阻碍了降解反应的进一步进行.在酸性体系中,纳米零价铁的氧化和团聚现象有所缓解,尽管会造成一部分铁量的损失,但反应产生大量的亚铁离子参与并促进了脱氯降解反应的进行,反应过程中溶液pH值有逐渐升高的趋势.不同pH条件下,纳米铁对氯酚的去除率随pH值的降低而升高,酸性条件有利于提高氯酚的还原降解速率,当pH=3时,24 h内氯酚的去除率可达到90%以上.     

电-Fenton氧化降解2,4-二氯酚

以气体扩散电极为阴极,以Ti/SnO₂-Sb₂O₅-IrO₂为阳极,构建了电-Fenton氧化系统降解水中2,4-DCP(2,4-二氯酚),在考察气体扩散阴极产生H₂O₂适宜电位基础上,研究了初始 c (Fe2+)和电化学反应时间对2,4-DCP降解的影响以及反应过程中 c (H₂O₂)、 c (Fe2+)和ρ(Cl-)的变化. 结果表明:该方法联合了电-Fenton氧化和钛基氧化物阳极氧化2种作用共同降解2,4-DCP,在阴极电位为-0.7 V、 c (Fe2+)为0.15 mmol/L、反应60 min时,2,4-DCP去除率为89.1%;反应120 min时,2,4-DCP的吸收特征峰完全消失,去除率达到100%;反应240 min时,ρ(TOC)降至9.15 mg/L,去除率达79.4%. 反应体系中ρ(H₂O₂)与ρ(Fe2+)呈负相关. 2,4-DCP被降解后,其苯环上的氯主要以Cl-的形式存在于溶液中.      

Degradation of 2,4-dichlorophenol with a novel TiO2/Ti-Fe-graphite felt photoelectrocatalytic oxidation process

Degradation of 2,4-dichlorophenol(2,4-DCP)was studied in a novel three-electrode photoelectrocatalytic(PEC)integrative oxidation process,and the factors influencing the degradation rate,such as applied current,flow speed of O_2,pH,adscititious voltage and initial 2,4-DCP concentration were investigated and optimized.H_2O_2 was produced nearby cathode and Fe~(2 )continuously generated from Fe anode in solution when current and O_2 were applied,so,main reactions,H_2O_2-assisted TiO_2 PEC oxidation and E-Fenton reaction,occurred during degradation of 2,4-DCP in this integrative system.The degradation ratio of 2,4-DCP was 93% in this integrative oxidation process,while it was only 31% in E-Fenton process and 46% in H_2O_2-assisted TiO_2 PEC process.So,it revealed that the degradation of 2,4-DCP was improved greatly by photoelectrical cooperation effect.By the investigation of pH,it showed that this integrative process could work well in a wide pH range from pH 3 to pH 9.     

苯酚存在对生物强化系统降解2,4-二氯酚的影响

研究了采用生物强化技术降解废水中2,4-二氯酚(简称2,4-DCP)时,不同浓度的苯酚存在对生物强化系统降解2,4-DCP的影响,并通过半连续流实验研究了苯酚长期存在下强化系统中2,4-DCP和苯酚生物降解速率的变化趋势.结果表明,苯酚浓度为10mg/L,50mg/L,100 mg/L及300mg/L时,都会对强化系统中2,4-DCP的降解速率产生一定的抑制作用,而且抑制作用随着苯酚浓度的增加而增强.不同浓度的苯酚与2,4-DCP长期共存时,2,4-DCP的降解速率表现出下降的趋势,而苯酚的降解速率则有所增强.     

以混合单氯酚驯化厌氧颗粒污泥降解2,4-DCP的研究

利用邻氯酚 (2-CP)和对氯酚 (4-MCP)的模拟废水驯化厌氧颗粒污泥并考察驯化的污泥对2,4-二氯酚 (2,4-DCP)的降解性.通过摇瓶试验和运行连续流反应器研究了将2种单氯酚驯化过的污泥混合后对混合单氯酚以及2,4-DCP的降解特性,并比较了驯化与未驯化的污泥降解2,4-DCP过程的差异.驯化与未驯化的污泥分别在50 h和180 h左右将2,4-DCP降解完全,表明混合单氯酚驯化的厌氧颗粒污泥降解2,4-DCP 比未驯化的厌氧颗粒污泥快.虽然2种污泥降解过程都出现了4-MCP积累现象,但驯化的污泥可以逐渐降解4-MCP,未驯化的污泥则无法降解.因此,混合单氯酚驯化的污泥可以强化邻、对位脱氯功能,并且提高污泥对2,4-DCP的降解性.连续流厌氧颗粒污泥-悬浮载体反应器的运行结果表明,接种混合单氯酚驯化的厌氧污泥能够同时降解2种单氯酚,可缩短启动时间,并提高了降解二氯酚效率.2-CP的去除率一直维持在80%左右,4-MCP随着进水浓度变化去除率在30%～80%波动.     

采用高效菌提高普通活性污泥系统抗2,4-DCP负荷冲击能力

研究了用于处理生活污水的普通活性污泥反应器(CAS)受到2,4-二氯酚(2,4-DCP)间歇性负荷冲击时,投加高效菌的生物强化系统和对照系统对污染物的响应及系统稳定性,并考察了长期运行过程中强化系统对目标污染物去除能力的变化.结果表明,投加5%和15% 2,4-DCP复合高效菌的强化CAS系统,其对目标污染物的降解能力及抗负荷冲击能力得到显著提高.当系统受到间歇性2,4-DCP负荷冲击[110.37～171.60 mg/(L·d)]时,对于单次投菌后前30日内发生的间歇性负荷冲击,强化系统有效保持了对目标污染物的强化效果;在无2,4-DCP存在的情况下连续运行70d,当系统再次受到2,4-DCP负荷冲击时,强化系统的强化效果与前几次相比已明显下降,不能够快速有效去除污染物并维持系统稳定,因此有必要再次投加高效菌.     

A high activity of Ti/SnO2-Sb electrode in the electrochemical degradation of 2,4-dichlorophenol in aqueous solution

Electrochemical degradation of 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) in aqueous solution was investigated over Ti/SnO₂-Sb anode. The factors influencing the degradation rate, such as applied current density (2-40 mA/cm²), pH (3-11) and initial concentration (5-200 mg/L) were evaluated. The degradation of 2,4-DCP followed apparent pseudo first-order kinetics. The degradation ratio on Ti/SnO₂-Sb anode attained > 99.9% after 20 min of electrolysis at initial 5-200 mg/L concentrations at a constant current density of 30 mA/cm² with a 10 mmol/L sodium sulphate (Na2SO4) supporting electrolyte solution. The results showed that 2,4-DCP (100 mg/L) degradation and total organic carbon (TOC) removal ratio achieved 99.9% and 92.8%, respectively, at the optimal conditions after 30 min electrolysis. Under this condition, the degradation rate constant (k) and the degradation half-life (t_1/2) were 0.21 min^-1 and (2.8±0.2) min, respectively. Mainly carboxylic acids (propanoic acid, maleic acid, propanedioic acid, acetic acid and oxalic acid) were detected as intermediates. The energy efficiencies for 2,4-DCP degradation (5-200 mg/L) with Ti/SnO₂-Sb anode ranged from 0.672 to 1.602 g/kWh. The Ti/SnO₂-Sb anode with a high activity to rapid organic oxidation could be employed to degrade chlorophenols, particularly 2,4-DCP in wastewater.