强化高锰酸钾氧化体系中自由基的产生与利用研究进展

高锰酸钾在水处理行业中的应用已趋于成熟,但与臭氧、芬顿及其他高级氧化技术相比,高锰酸钾与难降解有机污染物的反应速率较低,需要与其它方法联用来强化自身的氧化能力.近年来随着对强化高锰酸钾氧化机理研究的不断深入,人们发现该体系中产生的自由基对有机污染物的降解有显著的促进作用.为此本文综述了强化高锰酸钾氧化体系中各类无机与有机自由基的产生路径和促进有机污染物降解的机制,提出了后续的研究展望,以期为强化高锰酸钾氧化技术的进一步推广提供理论依据.     

高锰酸钾氧化降解水中微量有机污染物的研究进展

由于微量有机污染物(Micro-organic pollutants,MCs)在饮用水源中被频繁检出,MCs微污染日益受到水处理行业的关注.高锰酸钾(Potassium permanganate,PM)具有氧化性强、适用p H范围广、操作简便安全等优点,其在我国饮用水厂预氧化工艺中的应用已日趋广泛.本文综述了PM对多类代表性MCs(包括内分泌干扰物、药物、农药等)的降解效能,讨论了MCs结构特点、p H和水中共存物质(腐植酸、无机离子)对PM与MCs反应动力学的影响、反应机理以及反应溶液的毒性变化,以期为饮用水厂PM预氧化工艺的优化提供参考.     

类芬顿反应的催化剂、原理与机制研究进展

芬顿氧化法是高级氧化技术的一种,通过产生高活性的自由基降解水中有机污染物,在水处理领域受到广泛关注.近年来,针对芬顿反应的研究主要集中在开发高活性、高稳定性的非均相类芬顿催化剂.本文综述了近年来非均相芬顿催化领域的研究进展,分析了铁基、锰基、铜基、钴基等过渡金属及其氧化物,以及负载型催化剂的构造特点、催化机理和作用机制,探讨了过氧化氢和过硫酸盐的催化活化路径与方式,总结了非均相类芬顿催化体系实现高效降解有机污染物的机理与途径,以期为高效类芬顿催化剂的设计和应用提供科学依据.     

臭氧对气体中甲硫醇的氧化降解

甲硫醇是主要恶臭污染物之一,研究甲硫醇的降解技术对于恶臭异味的治理具有重要意义.为了获得臭氧对气体中甲硫醇的氧化降解性能,实验研究了臭氧对气体中甲硫醇的均相氧化过程,考察了氧含量、臭氧投加量、反应时间、温度和湿度等因素的影响.结果表明,氧气可将甲硫醇部分氧化为二甲二硫.甲硫醇去除率随臭氧投加量、反应时间的增加而升高,且臭氧对气体中甲硫醇的氧化降解过程符合伪一级动力学反应模型.甲硫醇的去除率随温度升高而增大,该趋势在温度高于50℃时不再明显;氧化反应的最佳相对湿度为45%—62%.采用原位红外光谱、气相色谱-质谱联用和离子色谱技术对甲硫醇氧化降解过程的研究证明,考察条件下,臭氧不能将全部甲硫醇矿化为二氧化碳和水,而是生成了部分醛类和酮类中间产物,且甲硫醇中硫的主要氧化产物是硫单质.综合考虑臭氧氧化甲硫醇的最佳反应条件和降解产物,该工艺存在能耗高、易造成二次污染等不足,在实际应用中不建议采用臭氧直接氧化工艺对含甲硫醇臭气进行净化.     

臭氧技术在水处理中的应用及发展

阐明了臭氧氧化的主要作用原理,介绍臭氧技术在水处理中的应用现状,综述包括臭氧生物活性炭、光催化臭氧法、超声臭氧法在内的各种臭氧高级氧化技术的发展.     

高铁酸钾氧化降解新兴有机污染物的研究进展

新兴有机污染物在传统的污水处理厂处理过程中难以完全去除,如果进入到水环境中,不仅影响水质,而且对水生态系统和人类健康具有潜在的风险.高铁酸钾在水处理领域被称为环境友好型的多功能水处理剂,其氧化降解新兴有机污染物的研究备受关注.本文详细介绍了高铁酸钾的结构和性质,重点论述了高铁酸钾与新兴有机污染物的反应机制,如:化学反应动力学、线性自由能关系、反应副产物及其毒性变化,并对未来的研究方向与发展趋势进行了展望.     

农药废水中有机硫、磷污染物湿式空气氧化反应的研究

以o,o-二甲氧基或o,o-二乙氧基硫代磷酰氯废水为典型废水,在180—230℃,氧气压力为0.7—1.5MPa的反应条件下,在2L的不锈钢高压釜中,研究了农药废水中有机硫磷化合物在湿式空气氧化过程中的降解机制。实验结果表明,有机硫磷化合物分子中的有机硫通过氧化反应降解为硫酸,有机磷通过水解反应降解为磷酸。有机硫氧化生成的硫酸是废水湿式空气氧化过程中酸度增加的主要来源,酸性条件比碱性条件更利于有机硫磷化合物的湿式空气氧化降解。     

羟胺促进臭氧氧化降解阿特拉津

臭氧(O_3)能有效氧化去除废水中的微量有机污染物,但其较高的成本限制了在我国废水处理中的应用.因此,开发新型的O_3高级氧化技术以提高O_3的利用率,已成为亟待解决的问题.本研究发现,羟胺(NH_2OH)可大幅提高连续流O_3氧化去除农药阿特拉津(ATZ)的效率.与单独臭氧氧化体系相比,当[NH_2OH]0∶[O_3]s(摩尔浓度比)=0.25时,反应3 min时的ATZ去除率([O_3]s∶[ATZ]0=10,p H 7.0)由37.9%提高至83.8%.当[NH_2OH]0∶[O_3]s=0.25—0.75时,反应前3 min内的加速程度随NH_2OH初始浓度的升高而降低,随后在0.75比例下的加速程度升高,这与[NH_2OH]∶[O_3]s在反应过程中的持续降低及二级氧化剂生成的变化有关.二级氧化剂的生成种类和浓度主要受[NH_2OH]0∶[O_3]s影响,有羟基自由基生成.反应3 min后,在0.25比例下二级氧化剂主要通过攻击ATZ的烷基等含碳基团加速其降解,0.75比例下二级氧化剂对含氯基团的攻击加剧.本研究将为利用NH_2OH开发新型的O_3高级氧化技术提供依据.     

改性零价铁降解多溴二苯醚的研究进展

多溴二苯醚(PBDEs)是一类持久性有机污染物(POPs),其无害降解技术是一个研究热点.PBDEs的降解方法包括生物降解、光降解、电解降解、零价铁(ZVI)还原降解、Fenton试剂氧化降解等.其中,零价铁因其优良的还原性能,被逐渐应用于PBDEs等POPs的还原降解,但零价铁因比表面积小、易团聚、易氧化等缺点,需通过改性以改善其降解效果.本文重点从减小铁颗粒粒径、应用搭载系统、加入活性金属、添加表面活性剂、使用辅助手段(超声或微波等)等5个方面综述了改性零价铁降解PBDEs的研究进展,讨论了各改性方法的优缺点,介绍了卤代有机污染物脱卤产物的后续降解方法,并展望了今后的研究重点.     

酮洛芬在臭氧作用下的降解机制、产物及毒性

利用臭氧(O_3)氧化降解酮洛芬(KET),采用淬灭实验探究了实验过程中KET的降解机理,鉴定了降解中间产物,推测了其降解路径,并且对KET降解过程中的急性毒性进行了评价.结果表明,臭氧能有效降解KET,其降解符合一级动力学.降解过程中臭氧和羟基自由基(·OH)共同作用于KET.KET降解过程中生成了21种主要产物,其中包括3-乙基二苯甲酮、3-(1-过氧化氢乙基)-二苯甲酮、3-(1-乙酰基)-二苯甲酮等产物,降解路径包括羟基化、脱羧基、脱甲基、侧链氧化、酮基断裂等.明亮发光杆菌急性毒性实验表明KET降解过程中生成了较母体更高风险的中间产物.     

催化湿式氧化/过氧化法处理难降解有机物的研究进展

常规的水处理工艺成熟,运行成本低,但其对难降解有机物的处理效果差,难以满足日益严格的排放标准.本文将催化湿式氧化法(CWAO)与催化湿式过氧化氢氧化法(CWPO)合称为催化湿式氧化/过氧化法,两者都具有效率高、占地少的显著特征,可以直接把难降解有机物分解为二氧化碳和水,已成为新的研究热点.本文综述了催化湿式氧化/过氧化法降解有机物的原理和进展,分析了催化剂对常规湿式氧化/过氧化反应过程的加速和降解效率的影响,讨论了催化湿式氧化/过氧化技术存在的主要制约瓶颈,提出了有机物的定向调控转化和资源化是今后减污降碳的主要方向.     

新型改性淀粉水处理剂在水体中的降解实验研究

研究了二硫代氨基甲酸改性玉米淀粉(DTCS)及其捕集重金属后产物在水体中的稳定性,考察了氧化剂、光催化氧化等不同方法下的降解效果.确定了降解的最佳反应条件.当氧化剂和紫外光共同作用时,降解效果更好.对降解产物的定性、定量分析结果表明,降解产物无毒,该水处理剂在水体中可安全降解.     

臭氧氧化印染废水生化出水的生化降解特性

测定了不同比臭氧消耗量条件下,印染废水生化出水中生化可降解溶解性有机碳（BDOC）在28 d内的变化过程,并对接种培养前后的三维荧光光谱进行了分析.结果表明,臭氧氧化能有效降低印染废水生化出水的色度和芳香度,明显提高可生化性.在比臭氧消耗量2.7 mg.mg-1条件下,预计臭氧氧化和生物滤池联用技术对DOC的去除率约为54%.另外,亲水性有机物对BDOC的贡献率与比臭氧消耗量呈正比关系.类腐殖和类色氨酸物质的荧光强度在一定程度上反映了生化难降解有机物的含量.     

臭氧发生器研究进展

由于臭氧在水处理中具有广阔的应用前景,故臭氧发生器的研制一直是人们关注的重大研究课题,并介绍了国内外臭氧发生器在电极结构、介质材料等方面的研究进展.     

三维电催化氧化处理难生化降解有机废水研究进展

难降解有机废水成分复杂、危害大,易导致癌变、畸变,对人类健康产生重大影响,是需要优先治理的环境问题.在许多情况下,采用传统生物法和物理化学法来处理难生化处理有机废水很难达到理想的处理效果,并且其操作工艺复杂,成本相对较高.三维电催化氧化技术的出现为难降解有机废水的处理提供了一种绿色环保高效的方法.三维电催化氧化体系具有...     

复合二氧化氯对药物及个人护理品的降解效能

药物及个人护理品(PPCPs)在水处理工艺中的迁移转化备受关注.二氧化氯(ClO_2)是一种常用的消毒剂,但水厂中二氧化氯制备工艺得到的常为复合二氧化氯(即ClO_2和Cl_2的混合物).目前,复合二氧化氯对PPCPs的去除方面研究还比较缺乏.本文研究了复合二氧化氯对16种常见PPCPs的降解效能,并与单独二氧化氯氧化进行比较.研究发现,PPCPs的降解效果与其化学结构密切相关.ClO_2可选择性氧化磺胺甲基嘧啶等含富电子基团的PPCPs,对甲硝唑等不含富电子基团的PPCPs降解能力有限,对咖啡因和扑米酮基本不降解.相比单独二氧化氯氧化,复合二氧化氯能促进萘啶酸、氟甲喹和对乙酰氨基酚的降解,但是对甲硝唑、二甲硝咪唑和避蚊胺的降解能力低于单独二氧化氯氧化.复合二氧化氯使用中亚氯酸盐生成量降低.     

农药废水中的有机硫,磷污染物湿式空气氧化反应的研究

以ｏ，ｏ－二甲氧基或ｏ，ｏ－二乙氧基硫代磷酰氯废水为典型废水，在１８０－２３０℃，氧气压力为０．７－１．５ＭＰａ的反应条件下，在２Ｌ的不锈钢的高压釜中，研究了农药废中有机硫磷化合物在温式空气氧化过程中的降解机制。实验结果表明，有机硫磷化合物分子中的有机硫通过氧化反应降解为硫，有机磷通过水解反应降解为磷酸。有机硫氧化生成的硫酸是废水湿式空气氧化程中酸度增加的主要来源。酸性条件比碱性条件更利于有机硫磷     

电化学模拟-质谱技术在环境领域的发展与应用

有机污染物的环境转化及生态风险是环境领域的研究热点,然而常规的研究手段程序繁琐、成本较高,且信息量有限,因此当前迫切地需要发展一项可以快速评估有机污染物的环境转化行为与风险的技术手段。在线电化学模拟-质谱技术是由注射泵、电化学反应池、联机的高效液相色谱仪及质谱检测仪组成的可用于快速评估有机污染物环境转化行为及风险的技术。本文对电化学模拟-质谱技术在环境领域中的发展与应用情况进行了详细的阐述。采用该技术可以使有机污染物在电化学反应池内发生氧化或还原反应,经联机的质谱仪检测得到活性中间产物及最终产物的结构信息,以模拟有机污染物在环境中的氧化或还原的转化过程以及研究污染物的环境结合残留机制;通过在电极表面产生电芬顿反应,可模拟研究难降解有机污染物在敏化光解或高级氧化处理工艺中的转化路径;根据有机化合物在电化学反应池内的起始反应电压可以判断有机污染物在环境中的持久稳定性。此外,电化学模拟-质谱技术可用于模拟研究有机污染物在生物体内经代谢后形成的活性中间产物与酶、蛋白质及DNA等生物大分子的结合致毒机制。与传统研究手段相比,电化学模拟-质谱技术具有快速、简便及产物信息全面等显著优越性,将在有机污染物的环境行为、水处理技术、环境监测、环境健康风险等研究领域有更广泛的应用。由于该技术刚刚起步,今后在电极材料的多样化、系统的自动化等方面有待进一步发展。     

基于甲烷氧化菌的难降解有机物生物降解研究进展

难降解有机物具有毒性大、成分复杂和长期残留性等特点,易在环境中大量积累,会对生物体产生三致作用,对环境造成严重破坏.研究表明甲烷氧化菌对多种难降解有机物具有良好的降解能力.甲烷氧化菌能以甲烷作为唯一的能源和碳源,在氧化甲烷的过程中会产生甲烷单加氧酶(monooxygenase,MMO),MMO是一种高度非特异性酶,能够促进多种有机物的转化,使甲烷氧化菌在环境污染控制中具有潜在应用价值.本文总结甲烷氧化菌对氯代烃、农药、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和甲苯等污染物的降解情况,并提出甲烷氧化菌在环境污染控制方面的研究方向.     

典型全氟烷基酸的光/电催化降解：性能提升策略与反应机制

全氟烷基酸(perfluoroalkyl acids,PFAAs)在全球水体中普遍存在,且对生物体和人体均具有潜在毒害作用,是近年来被广泛关注的主要污染物之一.水环境中PFAAs的去除和降解是降低其生态健康风险的重要手段,也是目前研究的焦点之一.PFAAs分子中所有C—H键均被C—F键取代,特殊的结构使PFAAs具有极高的化学稳定性,常规的氧化技术难以实现水环境中PFAAs的有效降解.光催化氧化和电催化氧化是目前处理难降解有机污染物的两种主要高级氧化技术,也是研究水环境中PFAAs降解去除的主流关键技术.以全氟辛基羧酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)和全氟辛基磺酸(perfluorooctane sulfo nates,PFOS)为研究PFAAs降解的两类典型代表,本文综述了近年来光催化氧化和电催化氧化两种技术在水相PFOA和PFOS降解研究的文献报道,对提高PFAAs降解效率所采用的主要技术改进策略及其背后的理论机制进行了梳理和总结.基于提高催化反应活性物质产率,增加活性反应位点和反应物传质效率以及提高反应体系稳定性等优化策略,对光催化中催化剂和电催化中电极...