花状BiOBr催化剂制备及对废水底物降解的光催化特性

以Bi(NO_3)3·5H_2O为铋源,KBr为溴源,采用水热法调节不同前驱液pH值制备花状BiOBr光催化剂,并用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和紫外-可见光漫反射光谱(UV-vis)对产品进行结构表征。同时,在花状BiOBr光催化降解甘蔗糖蜜酒精废水反应中考察了催化剂用量、溶液pH值、通氧量、电子捕获剂用量及光照强度对糖蜜酒精废水脱色率的影响,并进行正交试验优化。结果表明,水热产品均属于四方晶系的BiOBr,其带隙能为2.57~2.65eV。花状BiOBr能有效降解甘蔗糖蜜酒精废水中的有机物质,废水脱色率显著提高。在400W金属卤化物灯照射下反应180min、添加3.0g·L-1BiOBr光催化剂、通氧量为120L·h-1(M档)、废水pH值为0.11、电子捕获剂KBrO3添加量为3.0g·L-1、离液面9cm高度条件下,花状BiOBr光催化降解经30倍稀释的甘蔗糖蜜酒精废水的脱色率为98.5%,CODCr去除率为51.8%。四方晶系花状BiOBr晶体的可见光催化糖蜜酒精废水过程符合一级动力学反应。     

一株槭射脉革菌MY51的分离鉴定及对染料的脱色能力

通过对兔眼蓝莓叶片组织中分离得到的内生真菌MY51进行鉴定和产木质素降解酶活性检测,探讨该菌株对染料的脱色能力.通过形态学和分子生物学分类法对菌株MY51进行鉴定;对菌株MY51所产3种木质素降解酶酶活曲线进行测定;利用菌株MY51对固体条件下8种染料进行脱色能力的检测,筛选出较易脱色的染料后,以脱色效果较好的染料模拟污水染料,研究菌株MY51在静态条件下对不同浓度固体染料的脱色能力.结果表明,菌株MY51为白腐真菌——槭射脉革菌(Phlebia acerina),该菌株可以产木质素过氧化物酶、漆酶和锰过氧化物酶等木质素降解酶;且木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶活性均在培养第8天达到最大值,分别为11.05、1.21 U/L;漆酶活性在第10天达到最大值18.52U/L;菌株MY51对不同的染料均有脱色效果,对活性红和活性黑的脱色效果最显著;但染料浓度较高时会对菌株MY51的脱色产生一定抑制作用,脱色15 d后,MY51对质量浓度为10、50、100、250和500 mg/L活性红脱色率分别为98.2%、94.5%、87.8%、88.3%和85.6%;对质量浓度为10、50、100、250和500mg/L的活性黑脱色率分别为98%、93%、83.3%、74.5%和65.5%.本研究表明菌株MY51对活性染料具有较好脱色能力,在染料废水处理领域具有一定的应用前景.(图10参31)     

耐高盐撕裂蜡孔菌P2对模拟橙黄G染料废水的脱色及废水脱色前后的毒性测试

为评价撕裂蜡孔菌P2处理橙黄G染料废水的应用潜力,采用批次实验在开敞系统中研究静置与摇动、染料初始浓度、pH、温度、盐度、碳源、氮源、金属离子等因子对该菌降解橙黄G染料废水的影响,同时利用植物萌发与微生物抑菌试验进行染料与脱色溶液的毒性测试.结果表明,与摇动培养相比,静置培养更适合于撕裂蜡孔菌的脱色,最适脱色pH与温度分别为9和25℃.盐度测试结果显示撕裂蜡孔菌能在浓度为128 g L-1的盐溶液中能进行高效脱色,可达70%以上.在上述参数体系的优化基础上,分别进行了碳源、氮源与金属离子的添加优化实验,结果显示碳源、氮源与金属离子的最适浓度分别为4 g L-1葡萄糖、0.15 g L-1硝酸铵和0.1 mmol L-1 Zn2+.菌丝吸附在整个脱色过程中作用较小,撕裂蜡孔菌对橙黄G的脱色过程以酶的降解为主,未发现该菌分泌漆酶,只分泌锰过氧化物酶与木质素过氧化物酶,其最高活性分别为230 U mL-1和158 U mL-1.植物与微生物毒性分析显示撕裂蜡孔菌脱色后的产物对植物与微生物的毒性大大降低.因此,撕裂蜡孔菌对于处理橙黄G染料废水具有良好的应用潜力.     

聚苯胺修饰的辣根过氧化物酶电极的研究

采用电化学聚合法制备聚苯胺膜 ,并通过静电吸附固定辣根过氧化物酶 ,形成聚苯胺修饰的辣根过氧化物酶电极 .聚苯胺在电极与酶分子之间传递电荷 ,因此 ,在没有额外的电子媒介体的条件下 ,这种酶电极对H2 O2 的电流响应高达 2 5 μA ,响应时间小于 15s .酶电极与流动注射分析相结合构成实验系统 ,可以测量 0 1mmol·l-1H2 O2 ,表观米氏常数为Km=9 5 1mmol·l-1.     

电-Fenton法降解青霉素的动力学研究

采用电-Fenton法处理青霉素钠(Penicillin G sodium, PGN)模拟废水,当T=20℃,pH=3时,投加0.5g·l-1 FeSO4和0.2ml·l-1 H2O2,在0.6A电流下降解青霉素钠废水(100 mg·l-1), 20min后青霉素钠去除率为79%,40min后去除率为95%.拟合实验数据得到青霉素钠降解反应的速率方程式为:-d[PGN]/dt=2.35×106 exp(-32869.4/RT )[Fe2 ]0.53[H2O2]0.8[PGN]1.14反应速率常数和反应级数表明,初始阶段降解反应进行非常迅速,且H2O2浓度比Fe2 浓度对电-Fenton降解反应的影响重要.     

低pH值下上流式厌氧污泥床反应器(UASB)以糖蜜为底物制取高纯度氢气

采用由有机玻璃制成的上流式厌氧污泥床反应器(UASB),以糖蜜废水为发酵底物,投加适量氯化铵和磷酸二氢钾,研究在低p H值下系统的产氢性能.在系统启动初期,投加碳酸氢钠控制进水p H=6.75—7.15,使系统处于中性厌氧发酵,固定进水COD为4000 mg·L~(-1),HRT=8 h.系统运行20 d后,系统处于混合型发酵类型,随后停止投加碳酸氢钠.系统经过45 d的运行,乙醇和乙酸浓度占总浓度的79.39%,而丙酸的浓度只占总浓度的10.89%,形成了稳定的典型乙醇型发酵.第65天,乙醇和乙酸的浓度分别为840.56 mg·L~(-1)、403.12 mg·L~(-1),乙醇与乙酸浓度占总浓度的93.2%,氢气含量为86.97%.在出水p H=2.81时,系统产氢性能最佳.氢气产率为2.079 mmol·L~(-1)·h~(-1),氢气产量1.12 m3·m-3·d~(-1),氢气含量91.46%,是稳定期氢气含量的1.65倍.     

新型生物电Fenton法降解偶氮染料：铁复合碳毡阴极研究

传统电Fenton反应通过电化学方法产生H2O2,需外加电源,能耗大,成本高。基于MFC持续产电并可驱动阴极电Fenton系统运行的特点,本研究以铁复合碳毡为阴极电极,构建了微生物燃料电池驱动的生物电Fenton系统,探讨了铁复合碳毡及阴极pH对偶氮染料(金橙I号)脱色的影响。结果发现,铁复合碳毡脱色效果均好于普通碳毡。当pH为3时,4 h后Fe@Fe2O3/CF阴极脱色率达91.7%,明显高于α-FeOOH/CF和FeAlSi/CF的83.4%和69.9%。扫描电镜发现,Fe@Fe2O3以微粒状结构附着于碳毡表面,比表面积增大,可能是Fe@Fe2O3/CF脱色性能改善的主要原因。研究表明,低pH有利于生物电Fenton反应的进行。当pH由3.0提高至5.0时,Fe@Fe2O3/CF阴极脱色率降低至47.1%。阴极室染料脱色与阳极室废水TOC削减呈线性相关,说明阳极生物氧化是驱动阴极生物电Fenton反应的原动力。本研究提供了一种能自我维持、无需外源电力的生物电Fenton系统,为印染废水脱色提供了崭新的途径。     

UV-B增强对番茄的伤害及H2O2的防护作用

UV-B辐射使番茄叶片的叶绿素a,叶绿素b及总叶绿素含量先升高后降低,同样使叶片的抗氧化酶过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性先升高随后降低,而使超氧化物歧化酶(SOD)活性升高,膜脂过氧化产物MDA的含量增加;中等剂量(5mmol*l-1)的H2O2预处理能提高叶绿素b的含量,明显提高抗氧化酶的活性,并延缓CAT活性的降低,抑制膜质过氧化产物MDA的产生.中等浓度H2O2预处理能提高番茄对UV-B增强的抗性.     

合成锰钾矿型化合物对偶氮染料的脱色研究

利用合成锰钾矿型化合物对酸性橙Ⅱ染料废水进行了脱色研究,讨论了初始溶液酸度、样品投加量、样品粒径大小、反应时间、反应温度等实验条件对脱色率的影响;在最佳脱色条件为:25℃条件下,pH值为2.9,粒径160-200目,锰钾矿投加量0.10g,反应2h,对50ml浓度为400mg·l-1酸性橙Ⅱ模拟废水的脱色率可达到95%以上,处理后废水色度为25倍,完全达到了<纺织染整工业污染物排放标准>(GB4287-1992)中的一级标准.通过反应前后锰钾矿比表面积的测定及Mn(Ⅱ)溶出试验研究结果表明,染料与锰钾矿颗粒物的界面发生了氧化还原反应,使染料的发色基团破坏而导致其脱色;另外锰钾矿会吸附小分子物质.据此推断染料废水的脱色是锰钾矿型化合物的吸附性和氧化性共同作用的结果.     

过硫酸钠氧化脱色罗丹明B——影响因素和机理

采用过硫酸钠(PDS)直接氧化和催化活化氧化脱色罗丹明B(RhB),分别考察了PDS剂量、pH、催化剂、Cl-浓度对RhB脱色的影响.结果表明,PDS在无外加催化剂下能够有效脱色RhB,pH越低,脱色率越高;当pH 2.4,PDS用量为3.5 g·L^-1,在120 min内RhB的脱色率可达92%;自由基淬灭实验表明,酸性条件下主要为PDS直接氧化脱色RhB,并存在小部分硫酸根自由基(SO₄4·-)作用.在pH 5.6、pH 8.0条件下,外加活性炭纤维(ACF)、四氧化三铁(Fe₃O₄4)、Fe₃O₄4负载型催化剂(ACF/Fe3O₄4)可促进PDS对RhB脱色;在pH 2.4条件下,外加ACF对RhB脱色的促进作用较小,Fe₃O₄4、ACF/Fe₃O₄4对RhB脱色有一定抑制作用.不同pH和催化剂处理下,低浓度Cl-(0.01、0.04 mO₄l·L^-1)对RhB脱色速率都呈现抑制作用,高浓度Cl-(0.08 mO₄l·L^-1)相对于低浓度Cl-处理都呈促进作用.不同浓度Cl-处理在反应前60 min RhB脱色速率差异较大,而反应120 min后脱色率差异较小.提出Cl-通过调控SO₄4·-脱色RhB途径来影响RhB脱色速率的机理,Cl-竞争消耗SO₄4·-降低RhB脱色速率,但经一系列反应生成的Cl2·-能与RhB快速反应而提高RhB脱色速率;Cl-对RhB的脱色反应速率的影响存在抑制-促进双重机制,且与Cl-浓度相关.研究结果为基于PDS直接氧化和催化氧化处理含盐染料废水的研究和应用提供了一定的理论依据.     

连续流微生物电解池处理有机废水同步生产甲烷北大核心CSCD

为进一步提高有机废水的厌氧处理效率,同时实现能源物质的回收,采用微生物电解池并结合连续流工艺处理有机废水并同步回收甲烷,系统地研究不同水力停留时间、有机负荷、外加电压对微生物电解池内基质浓度的降解、甲烷生产速率等方面的影响.结果表明,在同一有机负荷下,随着外加电压(0.6 V,1.0 V,1.2 V)的升高,微生物电解池COD的去除效率和甲烷生产率也同时提高.在进水COD浓度为1 178 mg L-1、水力停留时间为8 h、外加电压为1.2V的条件下,其COD去除率、甲烷浓度、甲烷产生速率分别为97.7%、96%、1 071 m L L-1 d-1,较普通厌氧发酵(对照组)分别提高了31.5%、13.6%、123%;当进水COD浓度为4 812 mg L-1、水力停留时间为20 h、外加电压为1.2 V时,甲烷的产生速率达1 888 m L L-1 d-1,达理论产率的98.0%,而此条件下对照组甲烷产生速率仅为理论值的64.9%.说明连续流微生物电解池能够明显提高有机废水的处理效率,并实现处理过程中稳定回收甲烷的目的.高通量分析结果显示:微生物电解池阳极碳毡优势菌群为methanogens与Geobacter sp.,其丰度分别占总菌群的53.3%和7.5%,而对照组碳毡相应丰度仅为25.2%和0.7%.此外,研究发现有机负荷与电解池能量的消耗呈负相关,当外加电压为0.6 V时,有机负荷由3.5 kg m-3d-1提升至5.7 kg m-3d-1时,电解池能量消耗降低了79.3%.据此认为,通过优化水力停留时间和外加电压来处理有机废水并同步生产甲烷是可行的.     

氯化四(4-磺酸钠苯基)卟啉铁(Ⅲ)催化过氧化氢氧化降解2,4,6-三氯苯酚的动力学研究

用紫外-可见分光光度法研究了水溶性金属卟啉Fe(TPPS)Cl催化H2O2氧化降解2,4,6-三氯苯酚(TCP)的动力学(TPPS为四(4-磺酸钠苯基)卟啉),探讨了反应体系酸度、H2O2/Fe(TPPS)Cl物质的量之比、温度对氧化降解速率的影响,提出了反应机理,建立了反应动力学数学模型.研究结果表明,TCP初始浓度为3.8×10-4 mol.L-1、Fe(TPPS)Cl浓度为4.0×10-5 mol.L-1、H2O2浓度为1.8×10-3mol.L-1、温度为25℃、pH值为6.8、反应时间为90 min时,TCP的降解率可达到99%,其表观活化能为10.96 kJ.mol-1.因此,Fe(TPPS)Cl作为模拟过氧化物酶在催化降解TCP过程中是一种有效的催化剂.     

分子筛负载Fe3+可见光协助降解有机污染物

通过NaY型分子筛负载Fe3 制备异相Fenton催化剂(FeY),采用FeY在可见光(λ＞420 nm)照射下研究其降解染料罗丹明B(RhB)和2,4-二氯苯酚(DCP).通过对RhB降解过程的紫外-可见光谱、ESR和红外光谱分析,以及总有机碳量(TOC)的跟踪测定,FeY/H2O2体系在可见光照射下能有效地降解RhB,降解反应主要涉及到·OH自由基的产生和参与.RhB/FeY/H2O2体系在可见光照射下,反应270min,RhB脱色率达到100%,TOC去除率达75.6%.DCP/FeY/H2O2体系在可见光照射下,反应150min,DCP降解率达81.0%.利用酶催化反应米氏方程测定催化剂的活性,FeY催化常数Kcat=2.28×105 mol·l-1·min-1.     

一株聚乙烯降解菌的筛选及其降解特性研究

为解决聚乙烯塑料在自然环境中难降解的问题,从土壤中分离出一株降解菌用于聚乙烯塑料生物降解研究。经筛选纯化,对该菌进行生理生化实验、16Sr DNA序列分析和系统发育进化树构建;将菌株接种于以不同相对分子质量聚乙烯粉末(相对分子质量分别为2000、5000、100 000)和膜片(相对分子质量400 000)为唯一碳源的基础液体培养基中,于30℃、180 rpm下培养;采用分光光度法每隔24 h测定菌体生长浓度、总蛋白含量、还原糖含量以及p H值;培养14 d,采用ABTS法和愈创木酚法测定漆酶和锰过氧化物酶酶活力;培养60 d,称量聚乙烯残留物质量,于扫描电子显微镜下观察膜片表观,对膜片力学性能变化进行测定。鉴定结果表明,该菌为放线菌属的东方拟无枝酸菌(Amycolatopsis orientalis);菌生长浓度随聚乙烯相对分子质量的增大而减小;胞外蛋白质量浓度为(27.625±0.400)~(0.958±0.180)μg·m L~(-1);还原糖质量浓度为(15.664±1.764)~(2.660±0.000)μg·m L~(-1);p H值显著下降;漆酶和锰过氧化物酶酶活力酶活力分别为3 500~3 000 U·L~(-1)和2 600~2 000 U·L~(-1);聚乙烯失重率为(35.81%±0.39%)~(5.57%±0.22%);电镜观察发现膜片表面出现大量降解孔洞和大面积菌体附着;膜片力学性能显著下降;亲水性增大,表面能增大。证明东方拟无枝酸菌能够直接作用于普通聚乙烯塑料表面,是一株高效的降解菌株。推测该菌通过分泌胞外酶氧化聚乙烯长烃链,降低聚乙烯表面能,且在降解过程中产生酸性物质,长烃链最终转化成小分子物质;在菌株降解聚乙烯中起直接作用的酶为漆酶和锰过氧化物酶。     

外源脱落酸(ABA)增强菹草抗镉(Cd2+)胁迫能力

以高等沉水植物菹草(Potamogen crispus)为试验材料,观察4 mg·L-1 Cd2 胁迫条件下外施脱落酸(abscisic acid,ABA)对菹草某些生理生化指标的影响.结果表明,外施ABA可以明显减轻Cd2 毒害作用,使Cd2 胁迫下菹草叶片中叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸含量增加,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性提高,过氧化物酶(POD)活性和O(-)/(·)2产生速率降低,且以施用2.5～5 μmol·L-1 ABA效果最好.     

Fe-C-H_2O_2协同催化氧化处理印染废水

用Fe-C-H2O2协同催化氧化体系对印染工业废水的降解脱色处理进行了研究。对影响印染废水降解的几种因素如铁屑/碳粒质量比、双氧水的质量分数、废水pH等进行考察。试验结果表明,对于色度为650度和ρ（COD）为468mg·L-1的印染废水,在废水pH=4.8的情况下,当铁屑/碳粒质量比为25∶1、H2O2用量为150mg·L-1、催化反应30min时,印染废水的脱色率达98%以上,CODCr去除率可达78%。与Fe-C微电解法相比,Fe-C-H2O2协同催化氧化方法对印染废水的脱色能力和去除COD,表现出了更好的处理效果。     

高效产H_2O_2气体扩散电极的研究

采用C/PTFE气体扩散电极在无隔膜体系中进行H2O2发生工艺研究,探讨了石墨和Vulcan XC-72碳黑两种碳材料以及电解电压、p H值对该反应过程的影响.结果表明,在较低的空气流量(1.41 cm3·min-1·cm-2)下,以Vulcan XC-72碳黑为表面的气体扩散电极相比石墨电极有较高的H2O2产率和电流效率,碱性条件比酸性条件下H2O2产率和电流效率更好;在2.6 V恒定电压下,2 h后,H2O2浓度达到了250 mg·L-1,电流效率从69.8%降到44.7%,单位产量能耗从5.87 k Wh·kg-1升高到9.16 k Wh·kg-1.     

酞菁锌改性介孔分子筛催化降解孔雀石绿

以介孔分子筛MCM-41为载体,采用浸渍法将1,4,8,11,15,18,22,25-八环戊氧基酞菁锌(α-CyOPcZn)负载到分子筛上得到了一种新型的催化剂CyOPcZn/MCM-41.并通过氮气吸附、红外光谱扫描及电镜扫描对催化剂的结构进行表征.考察了该催化剂的用量、H2O2浓度对孔雀石绿降解作用的影响.实验结果表明,在模拟可见光照射下,当催化剂用量0.6 g.L-1、H2O2浓度为0.1 mmol.L-1时,60 min后使0.1 mmol.L-1的孔雀石绿水溶液的脱色率达到98.6%,并呈现出一级反应的动力学特征,速率常数k为0.0891 min-1.催化剂重复使用3次后,脱色率可达96%以上.     

湿式洗涤/过氧化物氧化法脱除甲硫醇恶臭气体:H_2O_2、过二硫酸盐、过一硫酸氢盐的比较

对比了碱性条件下3种过氧化物(过氧化氢H2O2、过二硫酸盐PS、过一硫酸氢盐PMS)对恶臭气体CH3SH的湿式洗涤脱除能力.实验发现在pH=12时,相对于H2O2和PS,PMS脱除CH3SH的效果最好,PMS对CH3S-的降解能力最强,反应迅速且不受pH及自身浓度的影响,不同浓度H2O2降解CH3S-的能力大于PS.随着pH的增加(pH=12、12.5、13),PS降解CH3S-的速率基本不变,而H2O2的降解速率迅速减小.分析发现,降解过程的产物中含有甲磺酸(CH3SO3H),并且是PMS脱除过程中的主要产物.     

pH和含水量对设施菜地土壤N_2O排放的影响

采用室内培养方法,选取两个土壤空隙含水量(water-filled pore space,WFPS)(55%和65%WFPS)和3个p H(5.5、6.5、7.5),研究p H和含水量对设施菜地土壤N_2O排放的影响.结果表明,含水量为55%WFPS时,p H值为5.5、6.5、7.5处理的N_2O累积排放量分别为1219.95±24.16、522.96±13.88、209.84±13.86μg·kg~(-1).含水量为65%WFPS时,p H值为5.5、6.5、7.5处理的N_2O累积排放量分别为1448.57±5.63、831.90±10.41、432.65±12.69μg·kg~(-1).除55%WFPS+p H 6.5处理与65%WFPS+p H 7.5处理间的N_2O累积排放量差异不显著(P0.05),其它各处理间均存在显著性差异(P0.05).65%WFPS+p H 5.5处理的N_2O累积排放量显著高于其他处理(P0.05),比55%WFPS+p H 7.5处理的增加了5.9倍.同一含水量下,土壤p H值在5.5—7.5内N_2O累积排放量随p H值的降低而增加.同一p H下,含水量在55%—65%WFPS内土壤含水量越高N_2O累积排放量越大.p H和含水量是影响设施菜地土壤N_2O排放的重要因素.