液相中MnO2催化臭氧化降解磺基水杨酸

研究了β-MnO2,γ-MnO2和由MnSO4产生的胶状MnO2在液相中催化臭氧化降解磺基水杨酸的催化性能.结果表明,液相中MnO2催化臭氧化降解磺基水杨酸的活性与体系的pH值有关,而与其物相无关.在本实验条件下,三种MnO2在pH=1.0时均显示了较好的催化臭氧化活性,而在pH=6.8和8.0时却无活性.实验结果还表明,催化剂催化分解臭氧活性的高低与其催化臭氧化降解有机物的活性并无直接关系.     

光照对芦丁稳定性及抑菌活性的影响

黄酮类化合物具有多羟基结构易被氧化,为了解其羟基被氧化后,是否还具有抑菌、抗癌等多种生物学活性,对芦丁光照处理前后的含量、抗氧化活性(清除DPPH.和还原能力)、分子结构以及抑菌活性进行了比较研究.结果表明,随着光照时间的延长,芦丁含量和抗氧化活性均呈下降趋势,降解反应属于一级反应,半衰期为187.3 d.结构鉴定表明,光照处理芦丁母核结构没有降解,只是A环5、7-OH和B环3′、4′-OH氢解离,芦丁在溶液中以负离子或自由基形式存在.芦丁氧化前后的浓度与抑菌效果均成良好的量效关系,其相关系数分别为0.933 2和0.933 0.但氧化芦丁的EC50值(15.58 g/L)与对照(6.34 g/L)相比差异显著(P<0.01).可见,氧化芦丁的抑菌活性明显降低.这进一步表明,芦丁分子结构的细微改变与体外的抗氧化活性和抑菌活性三者之间的构效关系基本一致.     

磺胺甲恶唑和甲氧苄啶对生物脱氮过程的影响规律

近年来,滥用抗生素对环境和人类健康的潜在危害引起了广泛的关注.生物脱氮是废水处理系统中的重要组成部分,抗生素的大量存在影响了水中含氮污染物的高效去除.本文以磺胺甲恶唑(SMX)和甲氧苄啶(TMP)为例,探究了这两种抗生素单独作用和混合存在时对生物脱氮的影响,以及脱氮过程中抗生素自身的降解情况.结果显示,在硝化过程中,暴露48 h的条件下,TMP和SMX对硝化过程的抑制作用随其浓度的增大而增强,并且TMP和SMX混合作用时对硝化过程的抑制比单独作用时明显增强,SMX和TMP分别单独作用和混合存在时,对污泥的氨氧化最大抑制率分别为42.1%、55.2%和64.0%.在反硝化过程中,TMP通过影响硝态氮还原为亚硝态氮的过程,对反硝化产生明显的抑制作用.此外,在脱氮过程中,SMX和TMP自身会被微生物降解,在硝化过程中SMX比TMP更容易被降解,而在反硝化过程中TMP比SMX更容易被降解.     

常温常压纳米零价铁活化分子氧矿化三嗪类除草剂新策略

三嗪环的开环及矿化是三嗪类除草剂农药在环境中彻底消除的必要步骤.温和条件下高级氧化技术氧化三嗪类除草剂的最终产物是三聚氰酸,无法实现其开环矿化.本课题组拟通过在纳米零价铁活化分子氧氧化体系引入镍离子,促进氢自由基产生,调控体系中活性物种种类,诱导三嗪类除草剂加氢脱氯,避免羟基自由基加羟基脱氯生成极其稳定的三聚氰酸中间产物,优化三嗪类除草剂的降解途径,实现常温常压下纳米零价铁活化分子氧矿化三嗪类除草剂.本文计划系统考察体系中界面电子转移途径、分子氧活化机理、溶剂水的作用、活性物种的种类,深入分析活性物种生成和消亡途径;研究除草剂污染物的降解特性以及各种活性物种在三嗪类除草剂C—Cl和C—N键断裂过程中的作用,揭示不同活性物种与典型三嗪类除草剂的相互作用规律,阐明三嗪类除草剂降解和三嗪环开环等机理,为发展绿色高效农药污染控制技术提供理论支持.     

FeVO4可见光光催化降解有毒有机污染物

采用液相沉淀法制备了FeVO4光催化剂,以X射线衍射法(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)对其进行了表征.在可见光(λ≥420 nm)照射下,研究了FeVO4活化H2O2降解染料OrangeⅡ及无色小分子2,4-二氯苯酚(DCP)的光催化活性.同时优化了光催化剂FeVO4的制备条件、探讨了光催化降解OrangeⅡ体系中H2O2浓度、FeVO4用量及pH对其降解作用的影响.结果表明,在可见光照射下,H2O2浓度为1.50×10-3 mol.L-1,FeVO4量为0.17 g.L-1,pH值为6.4时,FeVO4对OrangeⅡ光催化降解活性最好,14 h后对OrangeⅡ的矿化率达到51.6%.在光催化反应条件下,12 h后对DCP的降解率达到64.3%,表明FeVO4具有可见光催化特性.运用ESR技术跟踪测定光催化降解过程中氧化物种的变化,发现FeVO4活化H2O2产生羟基自由基(.OH),表明FeVO4的光催化降解过程主要涉及.OH的氧化历程.     

TiO2/浮石光催化降解水中邻苯二甲酸二甲酯

采用溶胶.凝胶法制备,TiO2/浮石催化剂,光催化氧化水中内分泌干扰物邻苯二甲酸二甲酯(DMP).考察催化剂用量、pH值对降解率的影响;同时分析降解动力学和有机物矿化程度.结果表明,催化剂最佳投放量为40 g·L-1,最佳pH为6.5.在最佳条件下,DMP初始质量浓度20.0 mg·L-1,5 h DMP降解率达90%以上.降解速率符合准一级动力学方程,动力学方程为:Ln(p0/p)=0.470t-0.050,速率常数=0.470h-1.考察降解过程水样的矿化程度,前4 h矿化率没有明显变化,4 h后矿化率逐渐加快,7 h矿化率达到70%.TiO2/浮石具有成本低、易回收利用、能充分与被降解物接触等优势,用于治理水体中DMP具有一定的实际可行性.     

α-MnO2/水界面磺胺嘧啶的氧化降解动力学

通过反歧化法合成α-MnO2,并以α-MnO2为氧化剂,研究了不同锰氧化物剂量、不同磺胺嘧啶初始浓度和不同pH值下α-MnO2/水界面磺胺嘧啶的氧化降解动力学,并讨论了不同的反应条件对反应动力学的影响.结果表明,α-MnO2可以有效的氧化降解甚至矿化磺胺嘧啶,反应符合准一级反应动力学方程,在25 ℃,pH 4.6的反应条件下,反应120 min后,11.5 mmol·L-1的α-MnO2对0.02 mmol·L-1磺胺嘧啶去除率达到99.98%.α-MnO2剂量和磺胺嘧啶的初始浓度均与磺胺嘧啶氧化降解的动力学常数呈显著正相关关系,相关因子分别为0.67和0.18,相关系数R分别达到0.9961和0.9979;而磺胺嘧啶的降解动力学常数与体系的pH则呈显著负相关关系,相关因子为-0.25,相关系数R达到0.9975.初步探讨了锰氧化物氧化降解磺胺嘧啶机理.研究表明,土壤及沉积物中的锰氧化物可以有效促进其中残留抗生素类药物磺胺嘧啶的降解消除过程.     

铁锰矿类Fenton异相光催化降解有毒有机染料

选取6种天然铁锰矿石为光催化剂,以可见光(λ420nm)照射下活化H2O2降解有机染料罗丹明B(RhodamineB,RhB)为探针反应,筛选出活性较高的天然矿石(磁赤铁矿)催化降解RhB及2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,DCP).实验表明,可见光下磁赤铁矿在pH=7.0的介质体系,H2O2浓度为3×10-3mol·l-1条件下可有效降解RhB.通过反射紫外光谱、原子吸收分光光度法、XRD初步表征了磁赤铁矿组成结构;采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、红外光谱(IR)、总有机碳(TOC)测定等方法,研究了其可见光照射下对RhB光催化降解特性.结果表明,在实验条件下RhB矿化率达60%,DCP矿化率达到63.93%.利用电子自旋捕捉技术(ESR)跟踪测定RhB降解过程中氧化物种,表明催化降解过程涉及羟基自由基(·OH)氧化过程.拟定异相矿石类Fenton体系与传统均相Fenton体系相比,具有反应介质pH范围宽(3.0—7.0)、可见光激发及催化剂易得廉价等优势。     

液相中MnO2催化臭氧化降解磺基水杨酸

研究了β-MnO2,γ-MnO2和MnSO4产生的胶状MnO2在液相中催化臭氧化降解磺基水杨酸的催化性能。结果表明，液相中MnO2催化臭氧化降解磺基水杨酸的活性与体系的pH值有关，而与其物相无关．在本实验条件下，三种MnO2在pH=1．0时均显示了较好的催化臭氧化活性，而在pH=6．8和8．0时却无活性。实验结果还表明，催化剂催化分解臭氧活性的高低与其催化臭氧化降解有机物的活性并无直接关系。     

NaClO催化氧化法降解活性黄X-R废水和该方法的适用范围

采用NaClO催化氧化法对活性黄X-R废水进行了脱色降解的系统研究,探讨了反应条件对脱色效果的影响,分析了染料的降解机理.结果表明,该方法对染料的脱色率不到50％,脱色率随着染料和有效氯浓度的增加而略微增大,随着初始pH的上升而减小,催化剂的投加对脱色率的影响甚微.NaClO氧化法的对比实验结果表明,NaClO的直接氧...     

Fe-ZSM-5协同真空紫外和过硫酸盐催化氧化甲苯的强化工艺与机制

近年来,真空紫外(VUV)协同过硫酸盐的高级氧化工艺已被逐渐开发用于处理低浓度挥发性有机污染物(VOCs).然而,如何根据VUV及PMS的特性选择合适的催化剂从而提高工业低浓度苯系VOCs的降解和矿化效率成为当前的挑战.因此,本研究从改性ZSM-5的酸性入手,通过浸渍湿法成功制备了Fe-ZSM-5催化剂.利用Fe-ZSM-5耦合真空紫外和过硫酸盐的高级氧化体系在湿法条件下降解低浓度甲苯污染物,并对其催化性能和降解机制进行了探讨.结果表明,VUV+PMS+Fe-ZSM-5体系在240 min内仍能保持接近100.0%的甲苯去除率,矿化率高达67.0%.采用氨程序升温脱附(NH₃-TPD)和吡啶红外(Py-FTIR)等表征对样品酸类型和酸量进行定性和定量分析,结果表明Fe改性减少了ZSM-5催化剂Br?nsted酸的量,而显著增加了Lewis酸的量,有利于提高反应的活性和稳定性.电子顺磁共振谱(EPR)结果表明,在VUV+PMS+Fe-ZSM-5体系下,硫酸根自由基(SO₄^·-)和羟基自由基(·OH)作为主要活性物种参与了甲...     

铈负载SBA-15分子筛催化臭氧氧化水中环丙沙星

通过水热法合成纯硅介孔分子筛SBA-15,并采用等体积浸渍法制备Ce负载SBA-15分子筛催化剂(Ce/SBA-15),将其应用于催化臭氧氧化环丙沙星(CIP).小角X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)表征结果表明,Ce/SBA-15保持了纯硅SBA-15有序的介孔结构.Ce/SBA-15催化臭氧氧化环丙沙星(CIP)结果显示,催化剂有良好的活性,对环丙沙星的矿化率为63.3%,比单独臭氧氧化高出22.9%;随着铈负载量增加,催化剂活性呈现先增大后减小趋势,负载量为2%时催化效果最佳;TOC去除率随着反应温度增加而提高;溶液初始pH对反应有显著的影响,pH=5.01时TOC去除率最大.以水杨酸作为羟基自由基(·OH)捕获剂,用比色法测定·OH产量为0.0072 mmol·L~(-1).溶液中投加1 mmol·L~(-1)磷酸根时,催化臭氧氧化中TOC去除率降低了25.8%,催化效果受到明显抑制,表明·OH的生成发生在Ce/SBA-15表面.     

Co-Cu双金属氧化物活化过一硫酸盐去除水中磺胺甲噁唑

采用钴铜双金属氧化物(Co-Cu)为催化剂,活化过一硫酸盐(PMS)降解水中的磺胺甲噁唑(SMX).使用场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对催化剂的形貌和元素组成进行表征.考察了催化剂和PMS浓度、无机阴离子和富里酸(FA)对Co-Cu/PMS体系降解SMX的影响.结果表明,当pH为7.0时,在催化剂用量为50 mg·L^-1,PMS浓度为0.5 mmol·L^-1条件下,50 mg·L^-1的SMX在30 min内去除率为95.6%,增加PMS浓度或提高催化剂用量均可加快SMX的降解速率.水中FA与HCO₃^-对SMX的去除率有一定的抑制作用,而Cl^-和SO₄^2-对反应无影响.淬灭实验与电子顺磁共振(EPR)结果显示,硫酸根自由基(SO₄^·-)和单线态氧(¹O₂)为Co...     

负载型纳米Fe-Pd降解水溶性偶氮染料

采用阳离子交换树脂表面为载体,合成了负载型纳米Fe-Pd二元复合金属材料,采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析对该材料进行表征,研究了其对一些水溶性偶氮染料的降解效果.实验表明,该材料对0.05 g.L-1甲基橙、日落黄、酸性橙8、金橙G和活性红2等偶氮染料有较好的降解效果,纳米双金属中Pd含量的增加有利于染料的降解;反应体系初始pH值对染料的降解率影响较大,本研究中,pH 4酸性条件下降解效果最佳;制备的材料在第10次活化后,仍有较好的降解效果;为环境中偶氮染料的降解提供了一种有效的方法.     

Fe_3O_4@Graphite电极中性条件下电Fenton降解有机污染物

制备了Fe3O4复合石墨电极(Fe3O4@graphite),通过循环伏安测定,对自制电极的电化学特性进行了表征.在外加电压无隔膜反应池中,基于Fe3O4@graphite为阴极,铂网为阳极,在pH7.0中性条件下,探讨了降解有机染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)及无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,DCP)的电Fenton反应特性,结果表明,对1.0×10-5mol.l-1RhB在外加电压6 V和支持电解质Na2SO410 g.l-1条件下,电Fenton反应120 min,RhB降解率达100%.采用过氧化物酶催化反应吸光光度法和苯甲酸荧光分析法跟踪测定RhB降解反应过程中H2O2和羟基自由基(.OH)的变化,表明RhB降解过程涉及.OH历程.采用红外光谱分析和TOC测定RhB降解过程中深度氧化变化,表明电Fenton反应条件下,RhB反应过程中其分子结构被破坏,生成羧酸或者胺类小分子化合物,同时180 min矿化率达59.2%,对2,4-DCP而言,240 min降解率为98.6%,14h矿化率为86.8%.     

光电Fenton耦合转盘技术处理四环素废水

本实验中,我们开发了一种耦合紫外光催化和转盘技术的电Fenton反应器用于降解含有四环素的有机废水.在该反应器中,O_2首先在旋转的石墨阴极表面发生还原反应生成H_2O_2,随后H_2O_2被催化分解成活性自由基来降解矿化有机物.实验中了考察了pH,阴极电压,转速等实验条件对系统生成H_2O_2能力的影响.结果表明,在pH=3,阴极电压-0.8 V vs.SCE,转速为400 r·min~(-1)条件下,经过75 min反应H_2O_2的积累浓度有最大值(51.5 mg·L~(-1)).实验证明该系统对四环素有较好的降解和矿化效果.以1.0 mmol·L~(-1)的Fe~(2+)作为催化剂,紫外/电Fenton耦合转盘系统可以在45 min内将初始浓度50 mg·L~(-1)四环素降解94.2%且90 min时TOC的去除率为68.2%.紫外/电Fenton处理效果明显优于电Fenton系统.进一步实验分析发现,紫外线的引入可以通过两种途径来提升电Fenton的处理效果.一方面紫外光可以促进Fe~(3+)还原成Fe~(2+),加速体系铁离子循环,从而提升电Fenton的处理效果;另一方面还可以通过直接激发H_2O_2分解成活性自由基加速降解四环素.     

针铁矿纤铁矿催化降解苯酚动力学速率及其反应产物研究

研究了针铁矿和纤铁矿在过氧化氢参与下对苯酚的催化降解的动力学速率与溶液pH关系,并用紫外吸收谱测定其反应产物的谱学特征,发现纤铁矿反应体系降解苯酚的速率大于针铁矿反应体系,其中又以pH=3.8的纤铁矿体系反应速率常数最大。当溶液pH=3～4时,苯酚可被完全降解,并有40%～60%有机碳(TOC)被矿化。当溶液pH=4～5时,苯酚可被转化为多酚类化合物,但基本上不被矿化。当溶液pH>5时,苯酚没有发生明显的转化和矿化。     

电催化氧化阳极制备及其降酚特性

以自制Ti基SnO2/Sb2O3/IrO2镀层形稳电极(Dimensionless Stable Anode)为阳极,采用电催化氧化法处理模拟含酚废水.通过涂层分析和电化学性能测试表征了自制电极特性,考察了电解质类型和浓度、电流密度、苯酚初始浓度及体系初始pH值等因素对苯酚氧化过程的影响,并探讨其降解动力学规律.结果表明,自制电极是以SnO2为基础的纳米级固熔体氧化物电极且具有较好的表面结构,运行稳定性较好.苯酚的降解主要依赖于以NaCl为电解质时产生的氯系活性物质的间接氧化作用.随着电解质浓度及电流密度的增加,苯酚降解速率随之增大;而苯酚的初始浓度越大,降解速率越慢.体系初始pH对过程影响不明显.苯酚的降解过程符合一级反应动力学。     

电晕放电等离子体对头孢唑林钠的降解

为探究电晕放电等离子体对头孢唑林钠(cefazolin sodium,CFZ)的降解过程及产物,考察了不同因素对CFZ降解的影响,并结合光谱学及质谱分析推断出了CFZ降解过程中的部分中间产物及降解途径.结果表明,电晕放电等离子对CFZ有着良好的降解效能,且降解过程基本符合一级反应动力学,CFZ初始浓度、pH及载气条件均对反应存在影响.光谱学表明CFA被矿化NO_3~-、SO_4~(2-)和CO_3~(2-)等小分子无机离子.对CFZ的降解过程中降解副产物分析可知,电晕放电过程中CFZ主要有3种降解途径分别是噻二唑基团脱硫降解、头孢母核发生分子间内脂化和四氮唑开环矿化.     

Fenton法与光Fenton法降解2,4-D的研究

对Fenton法与光Fenton法降解农药2,4-D进行了研究.探索了反应条件对降解效果的影响;确定了反应动力学和处理效率;同时考察了主要阴离子对反应效率的影响;以及不同条件下体系中羟自由基(·OH)的产生规律.结果表明,过氧化氢或亚铁离子的浓度过低或过高都对2,4-D的降解有不利影响,氧化剂与催化剂之间的最佳比例为5:1,最佳初始pH值在3.0-3.5之间.在最佳条件下,氧化剂与2,4-D比例为1:1时,可在10min内降解85%的农药,TOC去除率也达80%以上.引入紫外线,可在降低氧化剂剂量下达到同样效果.碳酸根和磷酸根分别在不同程度上影响2,4-D的降解效率.各种条件对体系中·OH产生效率的影响与2,4-D降解效果的变化规律一致,说明·OH是导致2,4-D降解的活性基团.