超声波/零价铁(US/Fe)协同降解氯酚类化合物的QSPR研究

在同一反应条件下测定US/Fe协同降解6种氯酚类化合物的降解速率常数(κ).采用软件Chemoffice2005内置的MOPAC2002计算氯酚类化合物的分子结构参数,运用偏最小二乘(PLS)回归分析方法,对氯酚类化合物进行定量结构-性质相关(QSPR)研究,得到预测性较好的模型.模型结果显示,影响US/Fe协同降解性能(logK)的主要因素是Vp、Ehomo、logKow、(Elumo-Ehomo)2和Elumo-Ehomo.推测在US/Fe协同体系中:(1)氯酚类化合物的降解反应不是以空化泡内热解反应为主;(2)Fe表面的吸附作用对降解反应起决定影响,且氯酚化合物与·OH的氧化反应占主导作用.     

MWNTs/TiO2对典型氯苯类化合物的光催化降解研究

研究复合光催化剂MWNTs/TiO2对典型氯苯类有机化合物光催化降解动力学及主要光降解路径.结果表明,同一初始浓度和相同光催化降解实验条件下,60min时典型氯苯类有机化合物的光降解率均达到90%以上.其中六氯苯和五氯苯的光催化降解速率常数分别为0.0664h-1和0.0670h-1,其大小明显高于其它氯苯类化合物.1,二氯苯的光催化降解反应速率常数仅为0.0430h4--1,在典型氯苯类化合物中最小.三氯苯的3种同分异构体——1,3-三氯苯、24-三氯苯和1,5-三氯苯的光催化降解速率常数分别为0.0547h2,1,,3,-1、0445h0.-1和0.0439h-1.六氯苯的主要光催化降解路径为:HCB→PeCB→1,2,3,5-TeCB→1,2,4-TCB→1,4-DCB.     

US/Fenton协同降解苯酚模拟废水

研究了US/Fenton协同作用对水中苯酚的降解效果,探讨了Fenton试剂浓度、H2O2/Fe2 配比、溶液pH值等对苯酚降解效果的影响.结果表明:Fenton试剂投加量的增加对降解反应先促进后抑制;当H2O2/Fe2 配比为40∶1,H2O2投加量为40mmol/L,溶液pH值3.0～7.0时,US/Fenton对苯酚的降解速率最快,反应30min后的降解效率远大于单独US、Fenton试剂氧化处理下的降解效率总和,其表现一级动力学速率常数增强因子可达到2.45,表明US/Fenton联用存在明显的协同效应.     

US/Fe~(2+)预处理对Fenton和光Fenton处理渗滤液性能的影响

考察了不同反应条件下US/Fe2+预处理对光Fenton和Fenton处理垃圾渗滤液中TOC去除率的影响。单因素试验结果表明:低p H值、低Fe2+用量和低初始浓度有利于US/Fe2+预处理提升后续光Fenton和Fenton对渗滤液TOC去除率;在最佳反应条件下,US/Fe2+预处理后再进行光Fenton和Fenton处理,对渗滤液的最高去除率分别为65.4%和61.9%。US/Fe2+和相关Fenton处理渗滤液反应符合一级反应动力学,其反应动力学常数的大小顺序表明:US/Fe2+预处理与后续的光Fenton和Fenton具有协同作用机制。     

超声波/零价铁协同降解三氯甲烷特性研究

研究三氯甲烷在单独超声(US)、单独零价铁(Fe0)及超声波/零价铁协同体系(US/Fe0)中的降解发现,拟一级动力学能很好地拟合降解过程,协同体系中三氯甲烷一级降解速率常数(K_US/Fe0)为0.010　3 min-1,约为同等条件下零价铁体系所得K_Fe0的3倍,且大于K_Fe0与K_US之和,说明二者之间存在协同效应.考察零价铁投加量〔ρ(Fe0)〕,初始pH,初始三氯甲烷浓度(c₀),超声功率,溶液离子强度等控制参数对三氯甲烷降解速率(K_US/Fe0)的影响,结果表明,其拟一级速率常数分别在ρ(Fe0)为6 g/L,初始pH为6.0,c0为5 mmol/L以及0.5 mol/L　Na₂SO₄当量离子强度下达最大值,并且随着超声功率的增大而增大.      

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.     

超声波/H2O2/CuO协同氧化降解苯酚

以CuO为催化剂,利用超声波(US)、H2O2及US/H2O2降解苯酚模拟废水,考察了多种因素的影响,并对其降解动力学进行了分析.结果表明,CuO催化作用明显;H2O2投加量的增加对降解反应先促进后抑制;溶液pH值先升高后降低,当溶液初始pH值为5.50时,苯酚的降解效果最好.在溶液初始pH值为5.50,CuO加入量为1mg/mL,H2O2投加量为40mmol/L时,US/H2O2/CuO降解苯酚的速率常数(k)为3.04(10-2min-1,明显大于US、US/H2O2、H2O2/CuO处理下的k值(5.25(10-4,2.31(10-3,2.31(10-2min-1),降解过程均符合表观一级反应动力学.     

超声协同双金属Fe-CoO_x异相催化PMS的研究

采用溶胶-凝胶法(sol-gel method)制备铁钴双金属氧化物(Fe-CoO_x)催化剂,研究其协同超声(超声)催化过硫酸氢钾(PMS,KHSO5)降解酸性橙7(AO7)的效果及机理。结果显示:Fe-CoO_x/US/PMS体系的催化效果相较同条件下Fe Ox/US/PMS、CoO_x/US/PMS体系更好;随着初始PMS浓度的增加,AO7的降解率先增加后降低;增加US功率后AO7的降解率先增加后降低;Fe-CoO_x初始投加量从0.035 g/L上升至0.05 g/L后,30 min时AO7的降解率由30.58%上升至77.50%,继续增加投量,提升效果不明显;AO7的降解率与初始AO7呈负相关;投加叔丁醇(TBA)、甲醇(MA),50 min时AO7的降解率分别为60.64%、26.58%,表明体系中自由基主要为·OH和SO-4·。XRD和XPS结果显示:Fe-CoO_x催化剂粒径为8.8~10.7 nm,催化剂中的Fe、Co主要以Fe2+、Fe3+、Co2+、Co3+存在,并且表面羟基氧的含量为24.07%。研究显示:Fe-CoO_x催化剂具有较好的催化性能,能够有效地协同超声催化PMS生成自由基,对水中污染物的降解具有良好的效果。     

海藻酸钙包覆纳米Ni/Fe颗粒用于同时去除水中铜离子和氯苯

基于纳米铁系材料易团聚、使用寿命短等缺点,本文利用"绿色"、可降解的海藻酸钙包覆Ni/Fe纳米颗粒(CA-Ni/Fe NPs)同时去除水溶液复合污染物铜离子和氯苯.结果发现,降解120 min后,CA-Ni/Fe NPs对混合液中初始浓度为50 mg·L-1铜离子的去除率为85.9%,而对于50 mg·L-1氯苯的去除率则为95.7%.这说明由于纳米Ni/Fe催化剂的高反应活性,CA-Ni/Fe NPs可以用于同时去除复合污染物.实验同时发现,铜离子和氯苯的去除率均随着体系温度、投加量、pH值的升高而增大.动力学和热力学实验研究表明,铜离子和氯苯的同步去除符合伪一级动力学,并且是化学吸附占主导的反应,提出了CA-Ni/Fe NPs对氯苯脱氯降解和还原铜离子的机理.将CA-Ni/Fe NPs用于处理废水,经过3次使用之后同时去除水溶液中铜离子和氯苯的效率分别维持在83.8%和91.7%.     

灭幼脲(Ⅲ)在模拟大气条件下光解行为的研究

研究了灭幼脲(Ⅲ)在模拟大气条件下的光解行为,测定了在不同气氛环境中灭幼脲(Ⅲ)的反应速率.结果表明,灭幼脲(Ⅲ)在氮气及空气中的光解为一级反应,其反应速率常数分别为:0.00703h^-1和0.0109h^-1;在氧气中近似二级反应,其速率常数为0.00445h^-1(mg/g)^-1.其主要光解产物为:对氯苯胺,对氯苯基异氰酸酯,邻氯苯甲酰胺,对氯苯基脲和N—(邻氯苯甲酰基)对氯苯胺.根据产物组成,建议了可能的反应历程.     

芳香有机物电化学氧化降解的研究

为了考察物质结构对难生物降解芳香化合物电催化氧化的影响,实验研究了典型的酚类和胺类芳香污染物的电化学氧化降解。结果表明:电催化氧化技术可有效处理水中的芳香化合物,苯环上取代基对有机物的电催化降解活性有很大影响,带有供电子取代基团的芳香化合物的电催化降解速率比带有吸电子取代基团的芳香化合物的电催化降解速率快。处理2 h,苯酚、苯胺和甲苯胺接近完全去除,对氯苯酚和对氯苯胺的去除率超过90%,对硝基苯酚和2,4-二氯酚的去除率也达到70%左右。     

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.     

雾化-多相协同臭氧氧化处理硝基苯废水的动力学研究

硝基苯属于典型的难降解有机化合物,通过雾化-多相协同臭氧氧化技术对硝基苯废水的处理效果进行了分析研究.通过对实验中的主要影响因素进行分析,结果表明,液滴粒径对硝基苯降解速率常数具有负相关性;紫外灯功率、活性炭投加量和水温对硝基苯降解速率常数具有正相关性;pH值和臭氧投加量对硝基苯降解速率常数具有最佳值.雾化-多相协同臭氧氧化技术对硝基苯的降解过程遵从一级化学反应动力学方程.经验动力学方程为：C=C0exp（-4.54＆#215;10-6Q0.50G0.31W0.11t）.     

TiO2光催化降解哒螨酮机理研究

以TiO2 为催化剂对非均相纳米光催化降解杀虫剂哒螨酮进行了机理研究 .结果表明该反应遵循一级动力学方程 .速率常数为 0 0 2 95 7min-1 ,半衰期为 2 3 4 4min .重点利用气质联用 (GC MS)结合与标准品 ,合成化合物相对照的方法 ,鉴定出反应过程中可能产生的 8种中间产物 .据此 ,提出了降解路线 .同时用PM3算法计算模拟前线电子密度 (FED2 ) .证明哒螨酮分子中S原子上分布的FED2 最大 ,是诱发降解系列反应的起始位点 .此结论与实验结果———光催化降解哒螨酮的初始步骤是分子的苯环和杂环之间碳硫键的断裂相一致     

偶氮染料4BS光解动力学和总氮脱除的初步研究

采用单独紫外光氧化降解偶氮染料直接耐酸大红(4BS),研究了不同因素对4BS光解效果的影响,并初步考察了光解对4BS溶液总氮的去除效果. 结果表明,单独紫外光氧化法对4BS及溶液中的总氮有一定的去除效果. 在非强碱性条件下,4BS的光解过程符合准一级反应动力学模型. 速率常数随紫外光强的增强而增大,并且与初始ρ(4BS)呈负相关关系. 溶液pH是影响光解反应的重要因素,速率常数随pH升高而增加显著,强碱性条件下光解速率最快. 光解对溶液中总氮的去除分为三步,含氮结构的发色基团易吸收紫外光,在反应初期被降解而生成气态含氮物,生成的中间产物比较稳定,需要经过一段时间的能量积累才能继续降解,从而总氮的去除率再次升高.      

Effects of particle composition and environmental parameters on catalytic hydrodechlorination of trichloroethylene by nanoscale bimetallic Ni-Fe

Catalytic nickel was successfully incorporated into nanoscale iron to enhance its dechlorination efficiency for trichloroethylene （TCE）, one of the most commonly detected chlorinated organic compounds in groundwater. Ethane was the predominant product. The greatest dechlorination efficiency was achieved at 22 molar percent of nickel. This nanoscale Ni-Fe is poorly ordered and inhomogeneous; iron dissolution occurred whereas nickel was relatively stable during the 24-hr reaction. The morphological characterization provided significant new insights on the mechanism of catalytic hydrodcchlorination by bimetallic nanoparticles. TCE degradation and ethane production rates were greatly affected by environmental parameters such as solution pH, temperature and common groundwater ions. Both rate constants decreased and then increased over the pH range of 6.5 to 8.0, with the minimum value occurring at pH 7.5. TCE degradation rate constant showed an increasing trend over the temperature range of 10 to 25℃. However, ethane production rate constant increased and then decreased over the range, with the maximum value occurring at 20℃, Most salts in the solution appeared to enhance the reaction in the first half hour but overall they displayed an inhibitory effect. Combined ions showed a similar effect as individual salts.     

双菌种协同代谢酚类化合物的机制研究

以恶臭假单胞菌和热带假丝酵母为对象,进行了苯酚、间甲酚和4-氯酚的生物降解实验,研究了2种菌的纯培养和混合培养方式下3种酚的降解特性和代谢机制.结果表明,当苯酚、间甲酚和4-氯酚的初始浓度分别为100、50和60 mg.L-1时,相对于纯培养,混合培养的动力学常数k的绝对值分别提高了19.0%、2.6%和46.4%.苯...     

水中染料酸性嫩黄的超声/H_2O_2降解动力学研究

采用超声/H2O2降解水中酸性嫩黄染料,探讨了超声波/H2O2降解酸性嫩黄的动力学规律并考察了超声波功率、染料初始浓度、H2O2用量以及初始pH对降解速率的影响。结果表明,超声波对酸性嫩黄的降解以及超声波/H2O2对酸性嫩黄的协同降解均符合一级反应动力学规律,降解速率常数随超声波功率的增大而增大,随染料初始浓度的增大而减小;投加适量的H2O2可提高降解速率,但H2O2用量过高反而会使降解速率减慢;溶液pH<5时,降解速率较快,且pH越小,降解速率越快;pH≥5时,降解速率较慢。     

Photocatalytic degradation of the dye sulforhodamine-B： A comparative study of different light sources

The photocatalytic degradation of dye pollutant sulforhodamine-B （SRB） in aqueous titanium dioxide （TiO2） dispersions was examined under three lighting regimes： UV light （330 nm〈λ〈 380 nm）, sunlight, and visible light （λ〉450 nm）, all investigated at pH=2.5. Total organic carbon （TOC） and chemical oxygen demand （CODer） assays show that the degradation rate of SRB is much higher when irradiated with UV and sunlight compared with visible light. The temporal concentration changes of SRB illustrated a first-order reaction and the rate constant, k, is 0.197 min^-1, 0.152 min^-1, 0.027 min^-1, respectively, under the three lighting conditions. The final mineralized products were amine compounds identified by infrared spectrophotometry. When irradiated with visible light, the photocatalytic degradation rate could be improved by lowering the H2O2 concentration and inhibited by increasing the H2O2 concentration, but results contrary to the above were obtained when UV light was used for irradiation.     

模拟可见光下土壤表面石油的光化学降解研究

在模拟可见光照射下,分析了土壤中的初始含油量、土壤类型和土壤pH值对石油在土壤表面光降解过程的影响,并利用紫外-可见分光光度法(UV-Vis)、气相色谱-氢火焰离子化检测器(GC-FID)和傅立叶红外光谱(FTIR)等方法对石油在光降解过程中的演变规律进行研究.结果表明,石油在土壤表面上的光化学降解行为符合准一级反应动力学,实验测得石油的光解速率常数为0.002 6～0.017 2 h^-1,半衰期为40～267 h.GC-FID分析结果表明,在光降解50 h后,石油的饱和烃组分中高碳数的烷烃相对含量降低,低碳数的烷烃相对含量提高;芳香烃组分的大部分色谱峰有明显地降低或消失.红外光谱分析发现,光照60 h后土壤萃取液中可能产生了羰基类化合物,说明石油在光降解过程中逐渐发生氧化.