超声辅助乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸洗脱土壤重金属及环境风险削减评价

采用超声辅助乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA)淋洗修复重金属污染土壤,结果表明,超声辅助EGTA对Cu和Cd的洗脱效果较好,对Zn和Pb的洗脱能力较弱,增加液固比可显著提高淋洗效果,增加超声时间和功率的效果则相对较小.淋洗处理后Cu、Zn和Cd浸出浓度减小,Pb浸出浓度增加.构建综合考虑土壤重金属残留量、浸出浓度和毒性的环境风险指数对修复效果进行评价,考察了EGTA投加量、液固比、超声时间以及超声功率等淋洗条件对重金属去除率和环境风险削减率的影响,并进行模拟和优化.当淋洗条件为EGTA投加量1.7 g·L~(-1)、液固比10、超声时间40 min、超声功率600 W时,环境风险削减率预测值为79.7%,实测值为78.0%.可还原态Cu残留量、弱酸提取态Pb残留量和可还原态Zn残留量显著减少,弱酸提取态Zn残留量显著增加,而Cd各不同形态组分残留量均显著减少.超声辅助EGTA淋洗可有效削减Cu和Zn环境风险,但显著提高了Pb环境风险,EGTA投加量过高还可能提高Cd的环境风险.因此不适用于Pb污染土壤修复,用于Cd污染土壤修复时需管控其可能产生的二次污染风险.     

高铁酸钾降解嗅味物质异佛尔酮的效能及机理

采用高铁酸钾降解水中典型嗅味物质异佛尔酮(IPO),考察了高铁酸钾投加量、溶液初始pH、IPO浓度、温度和反应时间等因素对IPO降解率的影响.采用响应面法进行多因素实验设计,利用二次多项式和逐步回归法拟合了IPO降解率、Fe~(2+)、Fe~(3+)与降解条件之间的关系,对降解条件进行了优化.采用GC-MS分析IPO的降解产物,探讨了IPO的降解机理.结果表明,高铁酸钾可以在1 min内迅速降解IPO. IPO降解率与高铁酸钾投加量正相关,与溶液初始pH负相关.在IPO初始浓度为6.0 mg·L~(-1)、溶液初始pH值为4.0、高铁酸钾投加量为0.9 g·L~(-1)、反应时间为5 min时,IPO降解率可达100%. Mn~(2+)、Mg~(2+)、NH~+_4和HCO~-_3等共存离子会抑制高铁酸钾对IPO的降解.高铁酸钾对IPO的氧化降解作用大于吸附、混凝的去除作用. GC-MS检测到的降解产物有4-羟基-4-甲基-2-戊酮、5-异丙基-5-甲基二氢-2(3H)-呋喃酮和4-甲基-4-戊烯-2-酮等物质,推测高铁酸钾对IPO的降解途径主要是氧化、加氢和脱碳等.     

EGTA/TSP联合修复模拟重金属污染黄棕壤及其环境风险评价

针对淋洗可能导致土壤残留重金属活化问题,研究淋洗/钝化联合修复对重金属污染土壤风险的削减作用。以乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸[ethylenebis (oxyethylenenitrilo) tetraacetic acid,EGTA]为淋洗剂,以重过磷酸钙(triple super phosphate,TSP)为钝化剂,研究了EGTA投加量、液固比、淋洗时间和TSP投加量等对模拟重金属污染黄棕壤中Cu、Zn、Pb和Cd 4种重金属洗脱率和浸出浓度的影响,通过响应面法设计多因素实验,拟合了土壤重金属环境风险削减率与EGTA投加量、液固比及TSP投加量之间的关系,采用涵盖土壤重金属含量、浸出浓度和毒性的土壤重金属环境风险评价方法对修复效果进行评价。结果表明,EGTA对Cu和Cd的洗脱率较高,可显著降低Zn和Cd浸出浓度。增加淋洗时间有助于提高Cu、Zn和Cd洗脱率并降低其浸出浓度,但提高了Pb浸出浓度。随着液固比的增加,Zn和Pb洗脱率呈上升趋势,Cd洗脱率呈下降趋势,Cu洗脱率先提高后下降;Cu、Zn和Cd浸出浓度呈下降趋势,而Pb浸出浓度呈上升趋势。TSP钝化大幅度削减了Pb浸出浓度。总环境风险削减率(β)与EGTA投加量、液固比及TSP投加量呈二次方关系,当EGTA投加量为1.0 g·L~(-1),液固比为10,TSP投加量w为2%时,β为62.80%,与验证实验结果相近,表明模型具有较好的模拟和预测能力。提高EGTA投加量和液固比可以大幅度降低Cu、Zn和Cd的环境风险,TSP钝化处理对Pb环境风险的削减作用较好,EGTA投加量与液固比以及EGTA投加量与TSP投加量对β表现为协同作用。     

超声强化铋掺杂氧化铟降解偶氮染料废水

本实验利用溶剂热法合成了铋掺杂氧化铟催化剂,利用XRD、EDS和SEM对催化剂的结构和形貌进行了表征.研究表明,铋离子已经掺杂进氧化铟的晶格中.掺杂后的催化剂粒径为纳米级,且具有良好的球形形貌.本文以偶氮染料直接大红废水为目标降解物,分别考察了不同催化剂对该染料废水的降解性能以及铋掺杂氧化铟催化剂的投加量、染料的浓度、溶液的p H、超声频率和超声功率对该染料的降解性能.在本实验条件下,催化剂投加量为7.5 mg、染料浓度为10 mg·L~(-1)、pH值为6、超声频率为45 kHz、功率为100 W时,对染料废水的去除效果最优,总去除率可达83.7%,比空白实验的去除率提高将近5倍.     

模拟日光-非均相Fenton光催化降解喹啉

以铝-分子筛(Al-MCM-41)为载体,采用加热回流法制备一种非均相芬顿催化剂还原氧化石墨烯-羟基铁/Al-MCM-41(r GO-Fe OOH/Al-MCM-41).以喹啉模拟有机废水,考察该催化剂在不同氧化体系、不同H_2O_2投加量、不同催化剂投加量和不同水质因素(喹啉初始浓度和p H值)条件下对喹啉降解效能的影响,同时考察了催化剂的重复使用性.结果表明,喹啉的光芬顿降解过程符合准一级反应动力学,降解过程中溶液中的NO-3浓度先升高后下降,表明喹啉的吡啶环被打开.对比芬顿反应,模拟日光芬顿反应中光的引入促进羟基自由基的产生,使得喹啉去除率由45%提高到了99%;喹啉降解速率随着催化剂和H_2O_2投加量的增加而升高,但投加量过多会消耗·OH自由基从而抑制喹啉降解,在光芬顿体系中,该催化剂在p H=3.6—9.6的范围内都表现出了很高的活性;当喹啉初始浓度为20 mg·L~(-1),催化剂投加量为0.5 g·L~(-1),H_2O_2投加量为20 mmol·L~(-1),p H=6.3时,该催化剂对喹啉有很好的矿化效果(TOC去除率为3%).催化剂重复使用性能稳定,重复使用5次喹啉去除率仍高达99%,但TOC去除率略有降低,铁溶出率为0.48%以下.     

零价铁协同超声波降解2,3,4,6-四氯酚的特性

研究了2,3,4,6-四氯酚(TeCP)在超声波/零价铁协同体系中的降解,结果表明,拟一级动力学能很好的拟合降解过程,协同体系中TeCP一级降解速率常数为0.0141min~(-1),为同等条件下零价铁体系降解速率常数的10.07倍,且大于两者之和,说明两者之间存在明显协同效应;零价铁(Fe~0)投加量、初始pH值、初始TeCP浓度(C_0)、超声功率和溶液离子强度等控制参数对TeCP降解速率的影响表明,其拟一级速率常数在Fe~0量为2g·l~(-1),初始pH值为6.0,离子强度0.8mol·l~(-1)Na_2SO_4以及超声功率350W时达最大值,并随着C_0的升高而降低.     

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.     

表面活性剂强化油菜-微生物联合修复滴滴涕污染农田土壤研究

为了提高设施农业滴滴涕(DDTs)污染土壤的修复效果,通过田间实验研究不同浓度的混合化学表面活性剂(SDBS-TW80)和生物表面活性剂鼠李糖脂(RL)对油菜和甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)联合去除设施农业土壤中DDTs的强化作用。结果表明,1个月后,单种油菜处理、接种降解菌和油菜-降解菌联合处理土壤中DDTs降解率分别为12.0%、38.2%和43.1%,显著高于对照处理。SDBS-TW80和RL均能不同程度地强化油菜-微生物对土壤中滴滴涕的去除效果。SDBS-TW80施加量为40 mg·kg~(-1)时设施农业土壤中滴滴涕降解率最高(56.5%),RL施加量为5 mg·kg~(-1)时降解率最高(65.7%),RL比SDBS-TW80更有利于提高DDTs污染土壤的生物修复效果。此外,当RL施加量为5 mg·kg~(-1)时对于毒性较强的p,p'-DDE也具有较好的降解效果,降解率高达69.5%。结果证实利用表面活性剂强化油菜联合甲基营养型芽孢杆菌现场修复DDTs污染土壤是可行的。考虑到修复效率和毒害作用,实际应用中应优先选用5 mg·kg~(-1)RL组合。     

Mn~(2+)协同Fe~(3+)-EDTA在中性pH条件下催化类Fenton降解水中卡马西平

研究了Mn~(2+)协同Fe~(3+)-EDTA络合体催化类Fenton反应,在中性p H条件下对水中新兴污染物卡马西平的降解情况.考察了Mn~(2+)∶Fe~(3+)、EDTA∶Fe~(3+)和H_2O_2∶Fe~(3+)的物质的量比率、Fe~(3+)浓度和初始p H等关键因素对卡马西平降解效果的影响.结果表明,共存Mn~(2+)能够显著增强Fe~(3+)-EDTA络合体催化类Fenton反应体系的氧化能力.在0.1 mmol·L~(-1)Fe~(3+)、EDTA∶Fe~(3+)为2∶1、Mn~(2+)∶Fe~(3+)为1∶1、H_2O_2∶Fe~(3+)为150∶1和p H 7.0的条件下,经过20 min反应时间,卡马西平的降解率能够达到100%,表观降解速率常数达到0.6374 min~(-1).其增效机理是通过Mn~(2+)-EDTA与H_2O_2反应促进O_2~(·-)的产生,进而加速还原Fe~(3+)-EDTA至Fe~(2+)-EDTA,间接提高HO~·的产生速率.研究结果能够为水中卡马西平的有效去除提供参考.     

甲氧苄啶在有机酸络合Fe~(2+)活化过硫酸钠体系中的降解机制

在有机酸(OAS)/Fe~(2+)/过硫酸钠(PDS)体系中生成的具有强氧化能力的硫酸根自由基(SO_4~(·-)),可以降解水中难降解污染物甲氧苄啶(TMP).分别探讨了柠檬酸(CA)浓度、Fe~(2+)浓度、PDS浓度、p H值对甲氧苄啶降解的影响,以及不同浓度的4种有机酸在不同p H值下对TMP降解的影响.结果表明,当TMP浓度20μmol·L~(-1),p H=7,温度25℃,反应时间30 min,摩尔比CA∶Fe~(2+)∶PDS∶TMP=5∶15∶40∶1时,TMP的降解率高达82.55%;柠檬酸和EDTA有促进TMP降解作用,焦磷酸钠和草酸起抑制TMP降解作用.猝灭实验证实了TMP的降解是SO_4~(·-)和·OH共同作用的结果,SO_4~(-·)起主导作用;液相色谱质谱检出5种中间产物,推测TMP的降解路径涉及羟基化反应、脱甲氧基化反应和裂解反应.     

固相合成钛酸钙的光催化性能

采用CaCO3和TiO2作为原料,在1400℃、2h条件下烧结得到CaTiO3.应用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对高温处理后的混合物料进行了表征.以亚甲基蓝为降解物,研究了光照时间、pH值、溶液初始浓度、催化剂投加量对CaTiO3光催化性能的影响.实验结果表明,光照时间延长,亚甲基蓝降解率增加,但是亚甲基蓝被降解速率降低;碱性条件有利于CaTiO3对亚甲基蓝的光催化降解;CaTiO3对低浓度的亚甲基蓝溶液具有较高的光催化降解率;随着CaTiO3投加量增加,亚甲基蓝降解率增大,但是当CaTiO3投加量大于0.1g时,随着CaTiO3投加量的增加,亚甲基蓝的降解率几乎不变,甚至有所降低.     

两级Fenton法预处理高浓度高色度铜拉丝乳化液实验研究

金属线材厂拉制线材用的铜拉丝油由基础油(矿物油、植物油和合成油)、乳化剂、抗氧化剂、抗泡剂等物质组成,能与水形成稳定的乳化液,主要起冷却、润滑、清洗、防锈等作用,经冷热交替和微生物降解会导致其变质,需要周期性的更换,产生需要处理的废乳化液。废乳化液量随着线缆行业的快速发展越来越多,该废液呈蓝色且有机物浓度高,若排放将对周围环境产生严重污染,经过处理达标排放成为该类企业的当务之急。Fenton氧化法是一种高级氧化技术,在酸性条件下,H_2O_2被Fe~(2+)催化分解并产生大量具有强氧化性的·OH,通过·OH氧化降解废水中的有机物,达到废水净化的目的。在处理有毒有害难生物降解有机废水方面具有较强的应用优势;本研究采用两级Fenton氧化法对高浓度高色度铜拉丝乳化液进行预处理,通过实验研究了H_2O_2和FeSO_4投加量、初始反应pH值、反应时间等因素对该废水处理效果的影响。结果表明,首级Fenton法处理废水的最佳反应条件为:pH值为2、H_2O_2(质量分数30%)投加量为140 mL·L~(-1)、FeSO_4(质量分数10%)投加量为96mL·L~(-1)和反应时间为40 min;二级Fenton氧化法考察了H_2O_2及FeSO_4投加量、反应时间等因素处理首级Fenton上清液的情况,结果表明:H_2O_2(30%)投加量为144 mL·L~(-1),FeSO_4(10%)投加量为192mL·L~(-1),初始反应pH值为2,反应时间为80min。原水COD约40000mg·L~(-1)降低到2000mg·L~(-1)以下,COD去除率高达95%,颜色从蓝色变成了无色,满足了后续生化处理对进水浓度的要求。为解决同类高浓度铜拉丝乳化液废水预处理提供了技术参考。     

漆酶修复土壤DDT污染的动力学研究

研究了漆酶在土壤灭菌与否以及在不同施用剂量条件下对土壤DDT污染的修复动力学特征.结果表明,在土壤灭菌与否和不同施用剂量条件下,漆酶对DDT各组分及DDTs的降解率均随着时间的延长而不断提高,且在第15天之前提高迅速,到第15天之后至第25天基本上处于稳定状态.DDTs的降解过程符合拟表观一级动力学方程,非灭菌对照处理和灭菌对照处理之间,以及非灭菌加酶处理和灭菌加酶处理之间DDTs的降解速率常数分别相近,且加酶处理的降解速率常数明显高于对照处理.随着加酶量的增大,DDTs的降解速率常数也呈增大趋势,其中在加酶量为6 U·g-1土时其降解速率常数最大.     

滴滴涕类农药在广东省沿海地区水产品中的残留及人体暴露水平

水产品的摄入是人体暴露于有机氯农药的主要途径之一.实验检测了采自广东省11个沿海城市水产市场的海鲜类水产品(包括6种虾类、2种蟹类和13种贝类共228个样品)中滴滴涕类农药(包括o,p’-DDT、p,p’-DDT、o,p’-DDD、p,p’-DDD、o,p’-DDE和p,p’-DDE)的残留.结果显示,DDTs在虾类、蟹类和贝类体内的平均湿重含量范围分别为0.8￣17.6ng·g-1、5.1￣16.0ng·g-1和0.6￣209.4ng·g-1.不同水产品之间因生活环境和生活习性的不同,导致其DDTs含量存在较大差别.与我国最新的食品残留标准(GB2763-2005)相比,所检测样品DDTs的含量均未超标.但若以美国环境保护局(USEPA)的标准来衡量,则DDTs含量超标的百分率达27.6%.据最近的膳食结构调查显示,广东省沿海地区的居民每天虾、蟹、贝类水产品的平均消费量为26.0g,因而通过海鲜类水产品每天摄入DDTs的量为2.4ng·kgbodyweight-1·day-1,这一结果远远低于我国设定的每日耐受摄入量(PTDI)和联合国粮农组织及世界卫生组织(FAO/WHO)的相关标准.     

Al/H_2O_2体系氧化降解甲基橙

考察了Al/H_2O_2体系对甲基橙(MO)的氧化降解行为,探讨了Al粉、H_2O_2投加量、溶液初始pH以及共存阴离子等因素对MO降解的影响,并利用荧光光谱法通过证实·OH自由基的形成对降解机理进行了初步探讨.结果表明,Al/H_2O_2体系对MO的降解受溶液pH影响较大,在初始pH 3.0,铝粉投加量为4.8 g·L~(-1),H_2O_2投加量为7.2 mmol·L~(-1),对于含MO 20 mg·L~(-1)的染料废水,10 h MO降解率可达95.2%,而当初始pH3.5时,MO的降解被强烈抑制.无机阴离子(Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-)单独存在时,对Al/H_2O_2体系降解MO影响较小,MO降解率仍可达90.0%以上.无机阴离子(Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-)共同存在时,对Al/H_2O_2体系降解MO具有叠加效应,MO降解率仅达60.0%左右.Al/H_2O_2体系重复利用性能良好,对MO降解经7个周期后,降解率仍可达92.0%.降解机理研究表明,Al/H_2O_2体系氧化降解MO过程中,·OH发挥了主要作用.     

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.     

AQS/PPy修饰石墨板阴极应用于罗丹明B的降解

采用恒电位法制备了蒽醌二磺酸钠(AQS)掺杂的聚吡咯(PPy)修饰石墨板阴极.石墨板阴极经修饰后,电化学活性得到显著提高,其电子转移内阻及电子转移量分别为未修饰的约50%和5.7倍.实验进一步考察了阴极电位、初始pH值以及Fe~(2+)含量对罗丹明B降解实验的影响,结果表明,在阴极电位为-0.1 V,pH值为3.0,Fe~(2+)浓度为0.2 mmol·L~(-1)的条件下,60 min内对罗丹明B的降解率最高可达85.76%,且长时间运行后,降解效果重复性较好.结合不同条件下的过氧化氢产量和自由基变化淬灭实验,推断了降解过程的机理,即AQS/PPy修饰的石墨板电极,有利于分子氧在电极表面被催化还原为H_2O_2,和体系中Fe~(2+)产生羟基自由基,故罗丹明B降解是以羟基自由基为主导的电芬顿反应过程.     

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.     

珠江三角洲淡水养殖沉积物及鱼体中DDTs和PAHs的残留与风险分析

采用GC-ECD和GC-MS分析了珠江三角洲淡水养殖鱼塘沉积物及鱼体中DDTs、PAHs的质量分数。结果表明,珠江三角洲地区鱼塘积物中DDTs质量分数范围为2.87～8.25ng·g-1,PAHs质量分数分布在61.76～196.05ng·g-1(干物质量)之间;鳙鱼、草鱼等5种鱼肌肉样品中DDTs质量分数为5.47～125.27ng·g-(1湿质量),PAHs质量分数为30.94～410.06ng·g-1(湿质量),5个品种鱼体内DDTs质量分数均未超过国家食用卫生标准。部分鱼塘中含有o,p’-DDT和p,p'-DDT,表明近期曾受到DDT污染。生态风险分析表明,珠江三角洲部分地区DDTs污染生态风险较高。     

化学氧化剂-微生物协同作用对除草剂氟乐灵降解过程的影响

氟乐灵在水产养殖中常被用来清除池塘底部青苔,但是使用过后也会对鱼类产生毒性。因此,清除水体过量的氟乐灵对养殖后期鱼类生长极其重要。选取过碳酸钠和过硫酸氢钾为研究对象,在比较2种氧化剂降解效果的基础上,研究了化学氧化剂-微生物协同作用对除草剂氟乐灵降解过程的影响。结果显示,过碳酸钠比过硫酸氢钾更适宜作为化学氧化剂对养殖水体中氟乐灵进行降解。单独使用0.15 mg·L~(-1)过碳酸钠和φ=0.01%比例、添加浓度为109CFU·m L-1的FJ-01菌液中微生物对氟乐灵5 d的降解率分别为44.79%和66.78%,而两者结合处理时5 d的降解率高达75.87%,显著优于单一的微生物降解或化学氧化。该研究表明化学氧化剂和微生物协同降解是水产养殖中氟乐灵污染水体修复的良好途径和方法。