Fe~(2+)/单过氧硫酸氢盐(PMS)体系降解水体中酮洛芬的机制研究

以酮洛芬(KTP)为目标污染物,研究了其在Fe~(2+)/单过氧硫酸氢盐(PMS)体系中的降解行为.溶液的pH值不仅会影响KTP的存在形态,而且也会影响Fe~(2+)/PMS体系中Fe~(2+)的形态,进而影响KTP的降解,结果表明,酸性条件有利于KTP的降解,当pH=3时降解效果达到最佳,降解率为66.87%.分别以乙醇和叔丁醇做为自由基猝灭剂,检测到体系中存在硫酸根自由基与羟基自由基,且酸性时以硫酸根自由基为主导,而中性和碱性时以羟基自由基为主导,说明随pH值的升高体系中发生了SO_4~(-·)向HO·转化.当HCO_3~-浓度从0增大至0.01 mmol·L~(-1)时,其对KTP的降解起到促进作用,继续增大至10 mmol·L~(-1)时,对KTP的降解起抑制作用.HA在0至10 mg·L-1浓度范围内对KTP的降解起到促进作用,继续增大至50 mg·L~(-1)时则表现出抑制作用.自然水体中低浓度的腐殖酸、碳酸氢盐对KTP的降解起到促进作用,而高浓度则表现为抑制作用;采用UPLC/MS/MS对KTP降解产物进行鉴定,推测KTP在Fe~(2+)/PMS体系下的降解途径主要涉及脱羧反应、酮基化反应和羟基化反应;用发光菌急性毒性实验评价了KTP降解过程中的毒性变化,发现KTP氧化过程中体系的毒性低于氧化前KTP的毒性,表明Fe~(2+)/PMS体系是一种有效降低KTP毒性的方法.     

高锰酸盐复合药剂强化预氯化控制THMs生成量

通过小试和中试实验研究了高锰酸盐复合药剂(PPC)与氯联合预氧化工艺对三卤甲烷(THMs)的控制效果.小试的研究结果表明,适当投加PPC(1.0 mg·l-1)可使预氯化的THMs生成量降低14.1%,预加氯量是联合预氧化工艺THMs生成量的决定因素,pH值降低,THMs生成量减少,并且在pH6.0的条件下,PPC显著降低了预氯化工艺的THMs生成量;中试的研究结果表明,与单独预氯化(3.0mg·l-1)相比,联合预氧化工艺(PPC 1.0 mg·l-1 Cl22.0 mg·l-1)过滤后水中的THMs减少了47.9%;模拟管网系统试验的研究结果表明,联合预氧化工艺的THMs生成量与单独预氯化相比降低了17.2%.因此,PPC和氯联合预氧化工艺可降低饮用水的THMs生成量,提高饮用水的化学物安全性.     

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.     

UV与UV/H2O2降解水中马拉硫磷的机理及毒性变化

本文以马拉硫磷作为研究对象,利用高效液相色谱串联飞行时间质谱仪(HPLC-TOF/MS)鉴别出其在单独UV和UV/H_2O_2降解过程中主要产物的分子结构,进而结合产物生成量的变化推导出可能的降解路径.同时,利用发光细菌发光抑制法和AChE活性抑制法对降解产物综合生物毒性进行了评估.结果表明,利用单独UV降解马拉硫磷,其去除率达到90%时发光抑制率从23.5%降低至15.4%,AChE抑制率未见显著变化;而经UV/H_2O_2工艺处理后,在相同马拉硫磷去除率(90%)条件下,发光抑制率从23.5%升高至93.7%,AChE抑制率由22.1%升高至88.1%.由此可见,不同氧化过程会对马拉硫磷溶液的生物毒性产生显著影响,且目标污染物的去除率不能指示溶液毒性的变化.     

零价铁活化过硫酸钠对偶氮染料4BS的脱色机理

以直接耐酸大红4BS为研究对象,利用零价铁(ZVI)活化过硫酸钠(PDS)对其进行脱色研究,考察了PDS浓度、ZVI浓度、pH、温度等对脱色的影响.结果表明,一定浓度的ZVI与PDS联合使用能促进大红4BS的脱色,在20 min时脱色率达98.79%,远高于使用单一药剂的效率,且反应符合准一级反应动力学方程.低pH有利于反应的进行,随着pH值降低,反应速率逐渐加快,在pH=10.42时,反应90 min仅脱色9.41%,而在pH=3.03时脱色率达95.57%.温度的升高虽然能加快大红4BS的脱色,但是会使PDS的利用率降低,当温度由20℃增大到60℃时,PDS的利用率降低12%,且温度对大红4BS降解速率的影响符合阿伦尼乌斯模型(R2=0.988),计算的活化能为14.44 k J·mol-1.分别以叔丁醇与异丙醇为分子探针的自由基清除实验显示:ZVI活化PDS降解大红4BS是以SO-4·为主导的自由基反应过程.     

Fe(Ⅲ)/HSO3-降解双氯芬酸钠动力学及机理研究

研究了基于Fe（Ⅲ）活化亚硫酸氢盐（HSO₃^-,BS）的新型高级氧化技术对水中双氯芬酸钠的降解,考察了pH、Fe³⁺用量、BS用量、DCF初始浓度、溶解氧、温度、Cl^-及黄腐酸（FA）对Fe（Ⅲ）/BS降解DCF的影响,探讨了DCF的降解机理.结果表明,Fe（Ⅲ）/BS可实现Fe（Ⅲ/Ⅱ）自循环,快速高效地降解DCF,其降解符合伪一级反应动力学,表观速率常数为0.7453 s^-1,表观反应活化能为104.80 kJ·mol^-1;该体系SO₄^-起主要作用.初始pH 4.0时,DCF的降解效率最佳;其降解随Fe（Ⅲ）和BS用量增加而增加,然而过量的Fe（Ⅲ）或BS则呈现抑制作用;在自然搅拌、曝空气或氮气条件下DCF均可得到有效降解;Cl^-和黄腐酸（FA）对DCF的降解有抑制作用,其抑制效果随两者浓度增加而增大.产物鉴定表明,DCF可能的4种降解路径为:羟基化、脱羧基、脱氯氢化和甲酰化反应.     

左氧氟沙星在高锰酸钾体系中的转化行为

借助超高效液相色谱-飞行时间串联质谱技术,选择典型的喹诺酮抗生素左氧氟沙星为目标化合物,研究了其在高锰酸钾体系中的氧化转化行为.结果表明,左氧氟沙星在高锰酸钾体系中快速降解,高锰酸钾的高投加量和低p H有利于左氧氟沙星的转化.从转化体系中分离鉴定出9种主要转化产物,结合有机化学反应原理,分别提出了左氧氟沙星在酸性、中性、碱性条件下的转化路径.涉及的机理主要包括脱烷基、氧化等多种反应.SOS/umu遗传毒性测试结果显示随着体系中左氧氟沙星的去除,遗传毒性效应也明显降低,且与左氧氟沙星剩余浓度呈线性相关性,提示体系的遗传毒性效应主要由母体哌嗪环所致.     

三种不同氧化工艺条件下对乙酰氨基酚的降解过程与产物毒性变化研究

作为一种典型的药物,对乙酰氨基酚(acetaminophen,ACE)由于其广泛存在和潜在毒性引起重要关注.本研究比较了氯化、紫外/过氧化氢(UV/H2O2)和紫外/氯(UV/Cl)三种工艺对ACE的降解情况.结果表明,3种工艺中,UV/Cl和UV/H2O2工艺均能完全降解ACE,其中UV/Cl工艺的降解速率更快. UV/H2O2和UV/Cl工艺降解能用准一级动力学模型很好地拟合,它们的反应动力学常数(kobs,ACE)分别为0.1343 min-1和0.0657 min-1(293K,p H=7).通过p H实验发现,酸性条件下UV/Cl工艺效果更好,而p H对UV/H2O2工艺没有显著影响.相比而言,ACE的矿化比降解困难许多,在60 min后其矿化率最高仅为5.60%(UV/Cl工艺).在UV/Cl工艺降解过程中,检测到12种主要的转化产物,其转化途径主要包括羟基化、氯取代、二聚化、脱酰化和氧化反应.通过发光菌实验对溶液毒性进行分析,3种工艺条件下ACE溶液的毒性都会有所升高,其中氯化工艺最为突出.每种工艺中不同的反应活性物质导致了ACE转化产物的不同,最终使得溶液毒性不同程度地升高.     

硫酸介质中高锰酸钾氧化降解非离子表面活性剂Tween-80动力学研究

应用光谱法研究了硫酸介质中,高锰酸钾氧化降解非离子表面活性剂Tween-80(聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯)的动力学性质,探讨了高锰酸钾和硫酸浓度,以及反应温度对氧化降解过程的影响,结果表明,氧化降解反应的速率常数(k)随着硫酸浓度的增大而增大,但却随着高锰酸钾浓度的增大而减小;温度对反应速率常数的影响,较好地遵循阿累尼乌斯公式.通过对反应混合物浊点变化的分析,说明了非离子表面活性剂Tween-80分子中存在活性较高的氧乙烯结构单元,是其被高锰酸钾氧化降解的根本原因.     

热活化过硫酸盐降解水中的普萘洛尔

利用热活化过硫酸盐(PS)技术降解水中的普萘洛尔(PRO),探究PS初始浓度、温度、初始p H以及自然水体成分对其降解的影响.结果表明,PRO的降解过程符合准一级反应动力学规律,增加PS初始浓度和升高温度都可以显著提高PRO的降解速率常数(kobs).碱性条件下PRO的降解效果明显好于酸性和中性条件.自由基清除实验表明,在酸性和中性条件下,SO·-4是体系主要的氧化物种,而在碱性条件下,HO·对PRO的降解起主导作用.自然水体中的HCO-3对PRO的降解有显著的促进作用,而腐殖酸(HA)则强烈抑制PRO的降解.增加PS初始浓度可以显著提高PRO的矿化率.     

铝对蚕豆根尖细胞的遗传损伤

铝作为土壤主要元素之一,是酸性条件下影响植物生长发育的一个主要原因。为进一步探讨酸性条件下铝对植物细胞的毒性作用机理,文章以蚕豆(ViciafabaL.)为材料,研究了不同酸度(pH4.5和pH5.8)的三氯化铝对根尖细胞的遗传损伤作用。结果表明,pH5.8和pH4.5的铝处理(0.03~50mmol·L-1)组中根尖细胞分裂指数呈浓度依赖性降低,微核细胞数显著增加。相同铝浓度时,pH4.5组的分裂指数低于pH5.8组,微核率高于后者。此外,铝处理能诱发根尖细胞核固缩,固缩率随酸度增强和铝浓度增大而增高。研究结果表明,三氯化铝对蚕豆根尖细胞具有遗传损伤作用,酸性增强时铝的毒性作用增强。     

UV-254 nm活化过硫酸盐降解麻黄碱的影响因素和机理

采用UV-254 nm活化过硫酸盐高级氧化技术去除水中污染物麻黄碱(EPH),并研究了其降解动力学过程和降解机理.考察了过硫酸盐(PS)投加量、EPH的初始浓度、不同pH值及不同离子(HCO~-_3、NO~-_3、Cl~-)对降解效果的影响.结果表明,UV-254 nm活化过硫酸盐工艺能有效去除实验条件下的EPH,其氧化降解反应符合二级动力学方程.EPH去除率随着PS投加量的增加而增大.pH对降解反应有较大的影响,在pH=7的条件下,反应速率最快,表观反应动力学常数(k_(obs))为0.467 min~(-1).进一步研究表明,HCO~-_3、NO~-_3和Cl~-对EPH的降解都存在抑制作用,在相同浓度下,其抑制程度依次为Cl~- NO~-_3 HCO~-_3.通过UPLC-MS/MS鉴定了麻黄碱降解的中间体,并提出了可能的降解机理和转化途径.     

光催化复合氧化技术对环丙沙星和磺胺甲恶唑的深度处理

研究了光催化复合氧化技术对两种典型抗生素环丙沙星和磺胺甲恶唑的降解与矿化效果.用响应面法对所采用的复合氧化反应器进行运行条件优化,然后在优化所得的最优运行条件的基础上分别探究了pH值对CIP和SMX在该复合氧化体系中降解与矿化效果的影响.结果表明,降解受pH影响较小,CIP在中性条件下更易被矿化,SMX在酸性条件下更易被矿化.最后对CIP和SMX在该体系中降解所生成的中间产物进行抑菌活性分析,结果表明,水样中的抑菌活性分别在CIP和SMX的矿化率达到34.12%和13.04%时完全消失.     

喹啉反硝化降解过程中pH调节机制

以喹啉为碳源,采用序批式摇瓶考察了在不同初始pH下,喹啉反硝化降解和pH的变化.结果表明,在中性偏碱性环境(7.5—10.5)中,随着喹啉进行反硝化降解,pH呈现先下降后上升的趋势;而在酸性环境pH(4.5—6.5)中,pH持续上升.碱性越强,pH下降的幅度越大;酸性越强,pH上升的幅度越大.在酸性和碱性环境中,喹啉的降解和亚硝态氮的还原都会受到抑制,在碱性环境中亚硝态氮的还原受到的抑制比喹啉降解受到的抑制大,而在酸性环境中则相反.喹啉的羟基化使pH降低,反硝化使pH升高.这些特性组成了喹啉反硝化降解过程中pH的调节机制,当系统遭遇过酸过碱时,能将pH值调节至7.0—8.0较为适合微生物生存的范围内.     

砷对绿藻的毒性效应及氧化还原条件的影响

选择绿藻中耐毒品种莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)为研究对象,分析三价砷加入对其体系氧化还原条件的影响,研究代表性绿藻莱茵衣藻C.reinhardtii对水体三价砷毒性的响应.结果表明,光照或黑暗条件下莱茵衣藻C.reinhardtii的生长都会使pH升高,氧化还原电位(Eh)减小.根据pH-Eh分析可知,水体三价砷As(Ⅲ)大部分以H_2AsO_3~-存在,H_2AsO_3~-加入后pH升高和Eh减小趋势更为明显,并随其浓度增大,Eh会出现缓慢上升趋势.同时,pH与Eh变化也会影响砷对藻类的毒效应,当pH值为10.0—10.5,Eh为-143—-136 mV时,三价砷浓度增大对藻类生长速率没有明显影响,但当pH值为9.5—10.1,Eh为-156—-143 mV时,三价砷浓度增大会明显降低了藻类生长速率.     

双金属Fe~0-Cu~0的合成及其催化过硫酸钠(PS)降解邻苯二甲酸二丁酯的研究

以铜金属有机骨架材料Cu_3(BTC)_2·12H_2O (Cu-BTC)为前驱体,通过浸渍还原方法成功制备出粒径为20-30 nm的Fe~0-Cu~0双金属催化剂.为评估该双金属催化剂对过硫酸钠(PS)的催化活性,对邻苯二甲酸二丁酯(DBP)进行氧化降解研究.考察了Fe~0/Cu~0的摩尔比、PS浓度、催化剂用量及初始pH对DBP降解的影响.结果表明在Fe~0/Cu~01.0时,DBP的降解去除率随着双金属催化剂Fe~0/Cu~0摩尔比的增加而增大.DBP的降解率随着PS和Fe~0-Cu~0双金属催化剂浓度的增加而增大,并在PS和Fe~0-Cu~0浓度分别为1.62 mmol·L~(-1)和0.3 g·L~(-1)时达到最佳去除效果.除pH值为7.0外,DBP的降解率随着初始pH值的增加而下降.     

介质阻挡放电对水中敌草隆的降解研究

采用介质阻挡放电方法降解水溶液中的敌草隆,对影响敌草隆降解的因素进行了研究,并初步探讨了其降解动力学.结果表明,提高放电功率、减小介质层厚度和减小放电间距均能提高敌草隆的降解率,酸性条件下更有利于敌草隆的降解.相同实验条件下敌草隆初始浓度的升高会导致其降解率降低.添加不同种类的金属离子(Fe2 ,Fe3 ,Cu2 )均能提高敌草隆的降解率,不同金属离子在投加量为30 mg·l -1时,敌草隆降解率提高量的大小顺序为: Fe2 >Fe3 >Cu2 .自由基清除剂(叔丁醇、异丙醇、碳酸钠)的加入抑制了敌草隆的降解.敌草隆在介质阻挡放电反应器中的降解符合一级反应动力学.     

大气颗粒物酸性研究

采集了北京市2007年1月总悬浮颗粒物(TSP)、PM10和PM2.5样品,将TSP样品溶解在pH=5.60稀硫酸溶液中,用反滴法测定了颗粒物在酸性条件下的酸度和潜在酸性,评价了实际大气环境下颗粒物对降水酸化的影响.     

高铁酸钾氧化降解罗丹明(RhB)水溶液的研究

利用高铁酸钾氧化降解罗丹明(RhB)水溶液.研究表明,pH值、反应时间及K2FeO4投加量等因素对RhB的降解效果均有显著影响.酸性条件有利于RhB的降解,K2FeO4投加量在nK2FeO4 : nRhB= 2: 1时达到最优.pH = 2.0时,初始浓度为100 mol·l-1的RhB水溶液经K2FeO4氧化5 min后,脱色率和CODCr去除率分别为55.64%和24.55%.通过对反应后溶液的荧光光谱分析和GC-MS分析,推测RhB首先被K2FeO4氧化为羟基化RhB阴离子(RhB·OH-),随后进一步被氧化开环.     

高锰酸钾预氧化并复合高岭土与聚合氯化铝(PAC)絮凝去除水中颤藻

采用高锰酸钾预氧化复合高岭士与聚合氯化铝(PAC)混凝,对去除水中颤藻进行了研究.通过正交试验得出了在试验水质条件下,颤藻去除最佳条件为:高锰酸钾投加量为0.5mg·l~(-1),预氧化时间为15min,PAc投加量为2.5mg·l~(-1),粒径为160目的高岭土投加量为50mg·l~(-1).在此条件下,高锰酸钾可氧化颤藻失活但并没有破坏藻细胞壁,防止了藻毒素的释放.预氧化产生的水合二氧化锰作为凝结核促进了絮体的形成,并使之更加密实、易沉降,且沉降后藻絮体不再上浮,提高了处理后的水质.