基于ACF-Fe/Ni的还原-氧化耦合体系对四氯化碳的去除

针对氯代烃的去除,铁的双金属纳米材料被证实具有十分广阔的应用前景。然而,大量研究表明基于铁的双金属材料在还原条件下对低氯代烷烃活性不高。因此,该研究基于ACF-Fe/Ni构建还原-氧化耦合体系,系统地探究对四氯化碳(CT)降解及其脱氯产物矿化的效能及机制,并深入地探讨ACF-Fe/Ni剂量、CT初始浓度、H_2O_2的浓度及环境温度对CT去除效率的影响。结果表明,基于ACF-Fe/Ni的还原-氧化耦合体系能够高效地去除CT。在ACF-Fe/Ni投加量为0.50 g/L、溶液初始pH为7.0、6.0 mg/L的CT及20.0 mmol/L的H_2O_2反应条件下,CT及其脱氯产物之间的碳平衡值仅为17.2%,TOC去除率达到18%,相比较单独ACF-Fe/Ni还原体系下CT的矿化度(6%),有了较大的提升。ACF-Fe/Ni投加量的增加能够明显地提升CT的降解效率及其脱氯产物DCM的去除率;H_2O_2浓度最优值为20.0 mmol/L;羟基自由基(·OH)为氧化体系中主要存在的活性自由基,对DCM的降解矿化起到了主导作用。     

UV/H2O2降解水中对乙酰氨基酚的动力学及反应途径

利用UV/H_2O_2间歇式光氧化反应器,考察该工艺降解水溶液中对乙酰氨基酚反应动力学和影响因素.结果表明,UV/H_2O_2可有效降解水溶液中的对乙酰氨基酚,降解过程符合拟一级反应动力学模型(R~2=0.990).通过考察影响反应的因素,如H_2O_2投量、紫外功率、pH值、共存阴离子(HCO_3~-、NO_3~-)浓度,研究结果表明,对乙酰氨基酚的反应速率常数随H_2O_2投量增大而增高,随着UV功率增强而增大;共存阴离子浓度的增加在一定程度上会降低反应速率常数;中性条件是降解体系的最适宜环境,此时的反应速率常数达到最大值.通过气象色谱/质谱(GC/MS)对中间产物的分析推测对乙酰氨基酚降解过程中首先形成了苯酚类物质进而被氧化生成易降解的物质.UV/H_2O_2对对乙酰氨基酚的矿化效果非常显著,在pH 7.0,紫外功率15 W,对乙酰氨基酚浓度42.0 mg·L~(-1),H_2O_2投加量为250.0 mg·L~(-1)时,总有机碳(TOC)去除率达到39%.     

UV/H2O2降解美罗培南的影响因素及毒性研究

利用波长为254 nm的紫外灯活化过氧化氢(H_2O_2)氧化降解美罗培南(MPN),考察了H_2O_2投加量、初始pH值、水中常见共存阴离子(Cl~-、HCO~-_3、NO~-_3)和天然有机化合物(NOM)等重要影响因素对MPN降解的影响.结果表明,紫外光功率为4 W,初始pH为7.0,n(H_2O_2)/n(MPN)=20∶1时,反应20 min后,MPN的降解率达到97.8%.H_2O_2投加量的增加会加快MPN的降解速率,Cl~-和HCO~-_3对UV/H_2O_2体系中MPN去除效果的影响较小,极少量的NO~-_3会促进MPN的降解,当NO~-_3的浓度≥10 mg·L~(-1)时,MPN的降解受到抑制,且离子浓度越高,抑制程度表现越明显.NOM的存在对MPN的降解有抑制作用.与纯水相比,MPN在实际水体中的去除受到抑制,归因于水体基质的影响.大肠杆菌的急性毒性实验研究表明,MPN的中间转化产物保留了一些抗菌性能,但光解的最终产物无抗菌性能.     

O_3/H_2O_2催化氧化对苯二酚的影响因素及急性毒性变化

研究了O_3/H_2O_2催化氧化对苯二酚的去除效果及氧化过程中产物的急性毒性变化情况,并探讨了O_3/H_2O_2催化氧化对苯二酚的反应机理。结果表明:O_3/H_2O_2在中性条件下氧化对苯二酚反应中,通过H_2O_2和O_3分子联合作用(O_3投加量为210 mg/L、H_2O_2投加量为0.15%)可完全去除对苯二酚(浓度为150 mg/L)以及42%的TOC。以污染物在水环境中对发光细菌的抑光率为毒性指标,反应过程中的毒性作用先增大后减小。O_3/H_2O_2氧化是一种高效去除酚类化合物、降低急性毒性的方法,具有良好的应用前景。     

光电催化氧化体系降解苯胺类污染物的同步耦合反应机制研究

以3,4-二甲基苯胺(3,4-dimethylaniline,3,4-DMA)为苯胺类污染物的代表,通过降解贡献度分析、不同影响因素下动力学公式的建立及中间产物分析来探究其在高盐光电催化氧化体系下的同步耦合反应机制.结果表明,氯类活性物质与羟基自由基对3,4-DMA 10 min降解的贡献率分别为87.55%和7.9%,UV直接氧化、阳极直接氧化、光生空穴直接氧化的作用均可忽略.在不同的初始pH值(A)、初始氯化钠浓度(B)、电流密度(C)、光照强度(D)条件下,光电体系中的光催化与电催化反应均表现出协同效应,且电催化反应占主导.4种影响因素可通过影响氯类活性物质与羟基自由基的产生来对耦合机制产生作用.根据所得动力学公式ln(c_0/c_t)=0.0042A~(-0.2422)B~(0.3378)C~(1.4742)D~(0.2300)t,4种因素对反应体系的作用强弱顺序为:电流密度(C)初始氯化钠浓度(B)初始pH值(A)光照强度(D).基于GC/MS对中间产物的检测结果,提出3,4-DMA的两种可能降解路径:①3,4-DMA依次降解为3,4-二甲基苯酚、邻二甲苯、邻甲基苯甲酸、甲苯、苯甲醛、烷烃类物质、CO_2和H_2O;②3,4-DMA依次降解为含N联苯类物质、脂肪酸类物质、CO_2和H_2O.     

金属氧化物降解六氯苯的活性比较及催化机理研究

以氧化铝(α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3)、氧化钙(CaO)、过渡金属氧化物(Mn O_2、α-Fe_2O_3、γ-Fe_2O_3、Ni_2O_3、CuO)为催化剂,考察了催化剂种类、添加比例等因素对六氯苯(Hexachlorobenzene,HCB)降解效果和产物组分的影响.结果表明,催化效果随催化剂添加比例的提高显著增加.在反应温度为350℃,反应时间1 h,金属氧化物添加比例为100∶1的条件下,碱土金属氧化物CaO及过渡金属氧化物中的α-Fe_2O_3和Ni_2O_3降解活性较好,这3种氧化物对HCB的降解率分别达到65.5%、100.0%和100.0%,脱氯率D_1分别为54.4%、81.9%和77.5%.HCB降解有机产物分析结果显示,8种金属氧化物与HCB样品反应产物中均存在低氯代苯,在α-Fe_2O_3和Ni_2O_3的催化作用下有2~4氯代低氯苯检出,说明在降解过程中存在明显的逐级脱氯/加氢反应;与CaO反应后的产物中低氯代苯较少,经拉曼光谱定性分析,有无序碳的检出,说明除了脱氯/加氢还存在脱氯缩合反应.     

紫外线和次氯酸钠对Escherichia coli和Poliovirus的消毒作用

本研究选用大肠杆菌(Escherichia coli)和脊髓灰质炎病毒(poliovirus)分别作为典型的细菌和病毒,利用培养和定量PCR的检测技术,对比研究紫外线消毒和次氯酸钠消毒对细菌和病毒的作用特点.结果表明:脊髓灰质炎病毒比大肠杆菌更难被灭活,达到1-log所需的氯剂量分别为19.2 mg·L~(-1)·min和10.14 mg·L~(-1)·min;所需的紫外线剂量分别为6.37 m J·cm~(-2)和1.81 m J·cm~(-2).定量PCR方法检测大肠杆菌和脊髓灰质炎病毒达到1-log的核酸损伤所需的紫外线剂量和氯剂量要比培养法高出1~2数量级,紫外线消毒对脊髓灰质炎病毒的RNA损伤量明显大于对大肠杆菌的DNA损伤,病毒的单链RNA对紫外线的敏感性更强,该结果与培养法正好相反.达到1-log核酸损伤脊髓灰质炎病毒所需的紫外线剂量为135 m J·cm~(-2),大肠杆菌所需的剂量为270.3 m J·cm~(-2),核酸损伤需要更多的消毒剂量,可能由于消毒过程微生物进入活性但处于非可培养状态(VBNC),以及灭活对微生物其他分子的损伤和微生物死后核酸的持续性.     

紫外-高级氧化联合处理采气污水中残留甲醇研究

为了提高污水中残留甲醇的降解率,采用UV/TiO_2/H_2O_2、UV/Fenton、UV/H_2O_2/草酸铁等高级氧化法对甲醇降解进行试验研究,探讨了各处理体系对甲醇降解率的影响。结果表明,当甲醇初始浓度大约为1 000 mg/L时,单独UV对甲醇的降解率低于10%;以产生大量·OH为主的UV-AOPs方法使甲醇的降解率显著提高,其中UV/H_2O_2/草酸铁效果最好,甲醇降解率可达95.8%,UV/TiO_2/H_2O_2和UV/Fenton处理甲醇的降解率分别为84.8%、94%。当UV-高级氧化处理时间超过1 h时,超过90%甲醇可氧化为CO_2。     

三相流化床电分解水相2-氯酚的实验研究

采用以γ -Al2O₃/SnO₂+Sb₂O₄ 作为粒子电极的三相流化床处理水相2-氯酚(2-CP),考察了pH 值和粒子电极对去除效果的影响,并分析了中间产物.结果表明,碱性环境比酸性或中性环境有利于2-CP 的降解,处理90min 后,2-CP 和TOC 去除率分别达97.0%和58.9%.粒子电极有助于反应器电流效率提高,反应初期(15 min),与不含粒子电极的电氧化相比,瞬时电流效率提高了1.7 倍.LC-MS 及IC 分析显示,2-CP降解中间产物有氯代对(邻)苯二酚、氯代对(邻)苯醌、丁二酸、乙酸和甲酸,且开环先于脱氯.     

零价铁-氧化剂联合降解土壤中硝基氯苯及土壤性质变化

硝基氯苯是重要的化工原料和中间体,其在土壤中的不断积累对生态环境和人体健康构成了严重威胁.高级氧化修复技术可以将有机污染物直接或间接矿化为CO_2和H_2O,从而成为近年来研究的重点.本文针对南京某化工厂搬迁遗留的硝基氯苯污染的场地土壤,研究了零价铁还原与氧化剂氧化的联合体系对硝基氯苯的降解率,并对反应过程的中间产物和动力学进行了分析,研究了降解后土壤性质的变化.结果表明,当采用KMnO_4、Fenton试剂、30%H_2O_2和Na_2S_2O_44种氧化剂直接氧化时,土壤中硝基氯苯的降解率分别为75.0%、62.9%、58.1%和41.5%;经零价铁还原1 h后,再施加氧化剂氧化处理,硝基氯苯降解率大幅提高,分别达到91.5%、88.5%、87.4%和70.4%.零价铁还原体系中间产物氯代苯胺浓度4 h时达到最大,施加氧化剂后迅速下降,4 h后下降至最低并维持较稳定水平;硝基氯苯氧化反应在单一氧化剂反应体系符合一级动力学方程,但在零价铁与氧化剂联合反应体系符合二级动力学方程;降解后的土壤性质有较大变化,CEC、TOC和土壤养分显著下降,Eh和EC显著增加,土壤pH除施加Na2S2O4下降显著外,施加KMnO_4、Fenton试剂、30%H_2O_2时下降较小,但同时添加零价铁土壤pH下降显著;土壤全N、全P、全K变化不显著,这些可为修复后土壤的再利用提供数据参考.