低温基质隔离研究凝聚相中α-蒎烯臭氧化反应过程

来自天然源的VOC与大气中的O₃等氧化剂发生反应,生成的产物可通过凝结、成核或气-粒分配等物理过程转移至颗粒相中,形成二次有机气溶胶(SOA). 采用低温基质隔离系统与程序升温技术(温度从6 K升至室温)相结合,研究了凝聚相中α-蒎烯与O₃反应的瞬变物种,并采用傅里叶红外光谱仪进行检测. 结果表明:POZ(初级臭氧化物)和SOZ(次级臭氧化物)是α-蒎烯与O₃反应的瞬变物种. POZ的红外特征吸收峰位于699和998 cm-1等处,分别对应于OOO不对称伸缩振动峰、C—O伸缩振动和CH₂摇摆振动耦合,与理论计算结果相吻合;SOZ的红外特征吸收峰位于960和1 205 cm-1等处,分别对应于甲基弯曲振动和OCO弯曲振动,与理论计算结果相吻合. 采用与试验值最为接近的B3LYP方法优化输出了POZ和SOZ的构型,二者均为不对称结构. 未检测到CI(Criegee中间体),可能是由于高能态的CI极不稳定且冷头导热效果不好,致使傅里叶红外光谱仪未能捕捉到CI的吸收峰. 对比乙烯、丙烯、环戊烯的臭氧化过程发现,三者均检测到中间产物POZ和SOZ的生成,其中POZ构型均为O信封式、SOZ构型均为OO半椅式.      

生物过滤塔和生物滴滤塔净化α-蒎烯性能比较

分别采用以木屑/泥炭为填料的生物过滤塔(BF)和以聚氨酯小球为填料的生物滴滤塔(BTF)净化α-蒎烯废气,比较两者的挂膜时间及对α-蒎烯的降解性能.结果表明,采用气液相联合方法,过滤塔和滴滤塔分别在21d和27d内完成挂膜;扫描电镜观察表明,填料上生物膜菌群生长良好,优势菌为杆菌和球菌.在α-蒎烯进口浓度80～2200mg.m-3、空床停留时间(EBRT)29～102s条件下,两者对α-蒎烯均有较好的去除效果,过滤塔与滴滤塔的最大去除负荷分别为50g.m-.3h-1和43g.m-.3h-1;滤塔中CO2生成量与α-蒎烯降解量之间呈线性关系,通过线性拟合得出过滤塔与滴滤塔的α-蒎烯矿化率分别为74%与68%,滤塔中减少的α-蒎烯主要被微生物利用而去除.菌落数(CFU)分析表明,在挂膜阶段滤塔微生物数量增长明显,稳定运行阶段菌落数随着EBRT的延长而增加,在EBRT102s条件下单位反应器空间内过滤塔和滴滤塔菌落数分别为5.52×1014cfu.m-3和1.84×1014cfu.m-3.     

硅胶负载纳米TiO2催化臭氧化降解水中微量硝基苯的研究

研究了纳米TiO2负载于硅胶表面作为臭氧氧化硝基苯过程中的催化剂时,热处理温度对催化活性的影响.结果表明,在700℃条件下烧结的纳米TiO2/硅胶表现出了最佳活性,反应10min硝基苯去除率相比于单独臭氧氧化提高了约25%.在一定范围内催化剂投量越大,硝基苯去除率越高.碱性pH环境有利于催化臭氧化反应的进行,但当pH值高于10时,硝基苯去除率有所降低.催化臭氧化反应遵循一级反应,反应速率常数与硝基苯的初始浓度无关.典型的自由基捕获剂叔丁醇与碳酸根离子对硝基苯的降解有强烈的抑制作用,间接地证明催化臭氧化反应遵循自由基作用机理.反应温度为10～40℃之间时,硝基苯去除率随着温度升高而提高.催化剂重复使用实验证明TiO2在硅胶表面负载牢固,催化剂具有较好的稳定性与耐用性.     

污水厂二级出水溶解性有机物臭氧化特性研究

采用液相色谱荧光检测器将三维荧光图谱与凝胶色谱分子量分布相结合,对污水处理厂二级出水溶解性有机物(EfOM)的臭氧化反应特性进行了研究.结果表明臭氧会使得二级出水溶解性有机物三维荧光强度明显降低.HPLC-SEC的结果表明臭氧不会改变腐殖质类物质的分子量分布,但臭氧会与小分子蛋白类物质发生反应.根据制备液相的分析结果,小分子蛋白类物质中含有大量苯环及其他共轭结果物质,因此臭氧会优先与小分子蛋白类物质发生反应.同时,XPS分析结果表明臭氧在低投加量下就会与苯环结构反应,提高脂肪类饱和有机物含量,随着投加量进一步升高,含氧官能团(羰基,羧基)数量有所升高.     

白马泉风景区夏季大气PM2.5中二次有机物的初步研究

实验选择2010年7月于雅安市白马泉风景区常绿阔叶林内采集PM2.5样本,并对样本进行甲醇提取、三甲硅醚衍生化及GC/MS分析,探讨研究区域内气溶胶中异戊二烯氧化产物、α-/β-蒎烯氧化产物、小分子羧酸(苹果酸、2-羟基戊二酸)的浓度与昼夜变化趋势,并结合大气污染气体(SO2、NOx、O3)和环境气候条件(风速、温度、湿度等)对其浓度的影响进行讨论.结果表明,24 h PM2.5样本中,2-甲基丁四醇、异丁烯三醇、2-甲基甘油酸的浓度分别为63.3、45.0、4.4 ng.m-3;降蒎酸、3-羟基戊二酸、3-羟基-1,2,3-丁三酸的浓度分别为4.1、5.0、5.3 ng.m-3.除降蒎酸外,此次研究的其他二次有机气溶胶组分均呈现昼高夜低.白马泉风景区聚集了较高浓度的天然源二次有机物与当地亚热带繁茂的植被、湿热气候、沟谷型地貌及大气污染状况等诸多环境因素有关.     

苯酚液相臭氧氧化和复合氧化反应动力学

推导了苯酚液相臭氧氧化和复合氧化（O3/H2O2）反应动力学模型,研究了苯酚液相臭氧氧化和复合氧化过程的降解,得出了苯酚液相臭氧氧化和复合氧化在温度288～313K和pH3.2～9.8条件下的反应动力学,探讨了反应机理,认为：在酸性(pH3.2）及弱酸性（pH6.2～6.5）时,苯酚的臭氧化和复合氧化降解反应均为O3分子的直接氧化过程;在碱性（pH9.8）条件下,苯酚复合氧化降解机理以自由基反应为主。     

水中本底成分对O3/H2O2氧化降解2,4-D的影响

重点考察了水中本底成分对O3/H2O2高级氧化工艺去除水中微量农药2,4-D的影响规律.实验结果表明,自来水本底比蒸馏水本底更有利于水中2,4-D的去除;自由基捕获剂叔丁醇对于2,4-D的催化臭氧化反应具有比较明显的抑制作用,但是HCO3-却对水中2,4-D的氧化降解有一定的促进作用;一定浓度的腐殖酸对于2,4-D的催化臭氧化反应具有比较明显的促进作用,较高浓度的腐殖酸对于2,4-D的催化臭氧化反应具有明显的抑制作用;水中的Na 、K 、Mg2 、Ca2 、Cu2 、Zn2 在较低浓度时对2,4-D的降解没有明显影响,在高浓度时有一定的抑制作用;Co2 、Ni2 、Ca2 、Cr3 在较低浓度时对2,4-D的氧化降解有促进作用,高浓度时候有一定的抑制作用.     

纳米TiO2催化臭氧化对松花江水中氨氮的影响

研究了以负载于陶粒、硅胶、沸石表面的纳米TiO2作为催化剂时,催化臭氧化松花江水过程中氨氮浓度的变化.结果表明,在单独臭氧化过程中,氨氮浓度先升高后下降,反应30 min后的氨氮浓度与初始浓度相近.在以TiO2/陶粒、TiO2/硅胶为催化剂的催化臭氧化过程中,氨氮浓度也是先升高后下降,但反应过程中氨氮的平均浓度要高于单独臭氧化过程.以TiO2/沸石为催化剂时,催化臭氧化过程中氨氮浓度先下降,然后略有升高,继而又下降,30 min时对氨氮的去除率接近80%.单独臭氧化和催化臭氧化过程中,增大臭氧投量,氨氮浓度最大值出现的时间提前,并且反应过程中氨氮浓度平均值降低.增大催化剂TiO2/陶粒、TiO2/硅胶的投量,催化臭氧化过程中氨氮浓度平均值升高.增大TiO2/沸石投量,有利于氨氮的去除,但投量增大到50g以上时,对氨氮的去除效果影响很小.温度从10℃升高到30℃,对TiO2/陶粒、TiO2/硅胶催化臭氧化过程中氨氮浓度的变化影响不大.而以TiO2/沸石为催化剂时,温度升高有利于催化臭氧化过程中氨氮的去除.     

臭氧/活性炭协同降解有机物的初步研究

研究了活性炭对3种与臭氧反应速率相差较大的有机物（苯甲酸、对氯苯甲酸和乙酸钠）的臭氧化降解的影响．结果表明,活性炭能提高这3种有机物的臭氧化降解速率,但是活性炭的影响作用与有机物种类有关,对与臭氧反应速率越小的有机物其作用越显著;三者之中,乙酸钠的相对速率提高最大;是单独臭氧化速率的5倍     

铁钛共掺杂氧化铝诱发表面双反应中心催化臭氧化去除水中污染物

多相催化臭氧化技术因能有效去除水中有机污染物而受到广泛关注.然而,基于单一位点氧化还原的金属氧化物催化臭氧化过程存在速率限制步骤,使活性受到抑制,极大地限制了多相催化臭氧化技术的实际应用.为解决这一瓶颈,以过渡金属物种Fe和Ti对金属氧化物γ-Al₂O₃基底进行晶格掺杂制备出新型双反应中心催化剂FT-A-1 DRCs.通过XRD、TEM和XPS等技术对其形貌结构和化学组成进行了表征分析,证明Fe和Ti对于Al的晶格取代,形成表面贫富电子微区（富电子Fe微中心和缺电子Ti微中心）.FT-A-1 DRCs被用于催化臭氧化过程,对布洛芬等一系列难降解有机污染物的去除表现出优异的活性和稳定性.利用EPR和电化学技术揭示了界面反应机制.发现在催化臭氧化过程中,O₃/H₂O在富电子微中心被定向还原产生·OH,而污染物可在缺电子微中心作为电子供体而被氧化,为反应体系持续提供电子.这一反应过程利用污染物自身的能量实现了污染物的双途径降解（·OH攻击和直接电子供体）,突破了金属氧化物催化臭氧化过程存在速率限制步骤.     

水中有机物臭氧化去除反应机理

随着臭氧化在水处理技术中应用日益增多,研究臭氧化去除水中有机物的机理日显重要。本文在介绍了决定水中臭氧化反应速率的二种反应,即直接反应和间接反应的基础上,着重讨论了芳族化合物、烯烃化合物、环状烯烃化合物,苯酚、苯、苯胺、硝基芳烃、喹啉、二甲基4氯酚氧基醋酸、油酸、有机硫磷化合物,甲醇、甲醛、甲酸和马拉硫磷等与臭氧的反应机理。      

臭氧与几种酸性染料在水中的反应动力学研究及其反应过程分析

臭氧和臭氧与其它工艺的结合使用对处理印染工业废水具有巨大的潜力.本文研究了臭氧与三种酸性染料在水中的反应动力学,并对染料——酸性媒介深黄GG与臭氧的反应过程进行了探讨研究结果表明:1.臭氧与染料在水中的反应遵循二级反应动力学.反应动力学常数受染料分子结构的强烈影响;2.臭氧与偶氮类染料在水中反应时,偶氮键(-N=N-)断裂,可能产生硝基和亚硝基化合物,这类化合物对人有很强的毒性,在工程实践中应有所警惕.     

臭氧氧化对城市二级处理水中溶解性有机物特性的影响及反应动力学分析

通过试验研究了臭氧氧化对城市二级处理水中有机物特性的影响。结果表明,适当的条件下臭氧氧化可提高水的可生化性,不同接触时间水中有机物的分子量分布特征不同;臭氧对水中有机物的氧化过程分为3个阶段,均属于一级反应,并得出了相应的动力学方程。利用上述结果,选择适当的控制条件,为臭氧预氧化与不同型式膜组合实现城市污水的高效低耗的再生利用提供一定的理论依据。     

水中腐殖酸的O_3氧化与其生物可降解性实验研究

分析探讨了水中DBPs的重要先质———腐殖酸的臭氧化机理 ,采用O3氧化作为生物预处理 ,可以提高腐殖酸的生物降解能力。实验研究表明O3氧化 +生物流化床组合工艺下HA的UV- 2 50 和CODMn的去除率与单独生物处理相比 ,预臭氧化后水中有机物生物降解能力可提高30 %左右。     

超声-臭氧氧化处理硝基苯废水实验研究

在实验装置上对超声-臭氧氧化处理硝基苯废水进行了实验研究，主要考察了废水初始pH值、反应时间，臭氧通入量、超声功率等因素对硝基苯去除率的影响，实验结果表明，超声辐射可以在臭氧氧化过程中起加速反应的作用，而且随着超声功率的增大，加速反应的能力增强；废水初始pH值为11时硝基苯去除效果最佳；随着臭氧通入量的增大，反应时间的延长，硝基苯去除率不断增大；超声-臭氧处理硝基苯废水过程中硝基苯的降解规律为表现一级反应。     

通风、过氧乙酸和臭氧氧化降低室内空气微生物

为了防止室内空气微生物导致的传染病发生 ,对某校园室内的空气进行通风、过氧乙酸和臭氧灭菌降低微生物的实验研究结果表明 ,通风可以有效地降低室内微生物的浓度 ,是最为经济和易行的措施 ;过氧乙酸灭菌效果好 ,持续时间较长 ,可在不易实施通风情况下采用过氧乙酸灭菌 ;臭氧具有迅速杀菌的效果 ,使用时要与人保持一定距离 ,最好超出 1m。本研究为合理实施改善室内空气卫生环境提供了参考数据 ,3种降低室内空气微生物的方法各有其效和特点 ,使用时应根据具体情况选定     

染料废水处理的工艺实验研究

采用中和 -电解 -臭氧氧化工艺首先对高浓度染料生产工艺废水进行预处理 ,再与低浓度废水混合混凝、吸附处理。经电解正交实验设计及工艺实验确定本研究工艺实验为 :废水pH中性、电解条件为电解时间 2h ,电解电压10V ,电流密度 0 0 18A cm2 、O3氧化时间 2h、混凝剂 1#、3#浓度均为 2 5 0mg L、炉渣吸附时间 30min。总脱色率与CODCr总去除率均达 99% ,可以达标排放     

高浓度食品添加剂废水中试研究

根据食品添加剂废水水质变化大,成分复杂特点,提出了"水解酸化—接触氧化—臭氧催化氧化—曝气生物滤池(BAF)"的组合工艺。废水COD从进水2000～7000mg/L降到100mg/L以下,最低为33mg/L,排放水质达到国家排放标准。水解酸化系统使废水平均COD从5290mg/L降到2323mg/L,并使大颗粒难降解分子部分转化为小颗粒可降解分子,为后续的接触氧化系统处理提供良好的条件,接触氧化出水平均COD为268mg/L。接触氧化出水含较多难生物降解有机物,经O3氧化预处理后在COD下降45%的情况下其BOD5/COD由0.3升为0.44,更易于生化降解。废水经曝气生物滤池平均出水COD为66mg/L。中试研究表明,水解酸化系统和臭氧催化氧化(负载MnO2的陶粒为催化剂)-曝气生物滤池深度处理系统是该工艺处理高浓度废水稳定达标的关键。     

催化臭氧化降解磺基水杨酸的机理

通过对不同工艺参数的考察及催化剂活性组分变化的分析,探讨了VO₂/硅胶催化臭氧化降解磺基水杨酸的机理.结果表明,催化体系的本质是催化剂中的四价钒催化臭氧分解生成了活性更高的羟基自由基,所生成的五价钒对体系化学耗氧量(COD)的去除也有很大的贡献(近10%).循环使用试验表明,20min时,VO₂/硅胶催化剂在第1次和第10次的COD去除率分别为76%和70%,显示了较好的应用前景.     

两级臭氧-活性炭组合工艺净化太湖水中试研究

采用两级臭氧-活性炭组合工艺在以太湖水为水源的某水厂进行深度处理中试研究。结果表明:该组合处理工艺对有机污染物有稳定的去除效果,在预臭氧投加量为0.5 mg/L、主臭氧投加量为0.7 mg/L下,相对于原水对CODMn,UV254(紫外吸光度),DOC,THMEP,氨氮,亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的平均去除率分别为47.06%,80%,31.92%,58.9%,65.5%,81.25%和9.1%,出水满足GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》的要求,炭滤池出水中臭氧消毒副产物均低于标准限值,组合工艺对有害物质冲击负荷有一定的抵抗能力。