纳米磁铁矿/生物质炭催化对Fenton氧化降解苯酚的增强机理

以生物质炭负载纳米磁铁矿(nMBC)作为催化剂,采用非均相Fenton反应体系对模拟苯酚废水进行氧化降解处理研究,确定n MBC—Fenton法处理苯酚废水的最佳工艺条件,并揭示其强化机理。实验结果表明:对于质量浓度为50 mg/L的苯酚废水,其最佳降解条件为温度为45℃,pH为3.0,H_2O_2浓度为5 mmol/L,nMBC用量为2.0 g/L。反应进行20 min后,苯酚去除率可达约100%。nMBC剂量、废水初始pH和温度等因素均对处理效果有较大影响,其中pH决定苯酚去除率,而nMBC剂量是影响降解速率的主要因素。此外,nMBC—Fenton法催化氧化降解苯酚过程符合准一级动力学反应(R~2>0.97)。     

城市生活垃圾产量影响因素的路径分析——以厦门市为例

城市生活垃圾产量日益剧增,已成为制约我国城市健康和可持续发展的瓶颈.深入开展城市生活垃圾产生量的影响因素研究有助于揭示垃圾产生机制,把握其动态变化趋势,从而指导生活垃圾可持续管理及调控.因此,以厦门市为例,基于1979-2010年生活垃圾清运量及经济、生活水平、城市发展水平、社会人口学特征、自然等方面的时间序列数据,运用路径分析方法,开展了城市生活垃圾产量影响因素研究.结果表明,所构建的路径分析模型拟合优度很高,相比较简单的相关分析,很好地解释了因素与垃圾产量的因果关系;城市规模、人均可支配收入、城市化率、GDP的直接影响系数分别为0.58(p ＜0.001)、0.55(p＜0.001)、0.52(p ＜0.001)、0.51(p ＜0.001),均大于0.5,说明正影响作用很大;家庭特征直接影响系数为-0.40(p ＜0.001),为较大负影响;GDP通过旅游人次、城市规模通过家庭特征对垃圾产量有间接作用,影响系数分别为0.13(p ＜0.001)、0.31(p＜0.001);各因素总影响系数排序为城市规模(0.89,p＜0.001)＞ GDP(0.64,p ＜0.001)＞人均可支配收入(0.55,p ＜0.001)＞城市化率(0.52,p ＜0.001)＞家庭特征(-0.40,p＜0.001)＞旅游人次(0.19,p＜0.001)＞年均温度(0.09,p ＜0.001);旅游人次影响作用为中等偏弱,温度只引起生活垃圾产量的年内变动而不影响年际变化.     

N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪-H2SO4水溶液吸收SO2动力学

在鼓泡式反应器中,以N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪(HPP)-硫酸水溶液为吸收剂,利用初始速率法探讨了SO2吸收反应动力学.结果表明:HPP-H2SO4水溶液吸收SO2为快速反应;吸收速率NA随着SO2进口体积浓度yA和吸收剂浓度CN的增大而增大,随着吸收温度T的升高而降低;吸收速率对CN是0.5级反应,对yA为0.85级反应.同时,建立了HPP-H2 SO4水溶液吸收SO2的吸收速率NA与CN、yA及T之间的经验关系式,发现该经验关系式的预测值与实验值符合较好,可用于工程设计计算.     

纳米Fe3 O4-H2 O2 非均相Fenton反应催化氧化邻苯二酚

由四氧化三铁(Fe3O4)-过氧化氢(H2O2)构成的非均相Fenton体系主要利用H2O2分解产生的羟基自由基氧化去除难降解有机污染物.研究了邻苯二酚在纳米Fe3O4-H2O2构成的非均相Fenton体系中的催化氧化特征,同时对实验室制备的纳米级Fe3O4和商品微米级Fe3O4两种催化剂的催化活性进行比较,并考察了H2O2初始浓度对邻苯二酚的催化氧化的影响.结果表明,自制纳米Fe3O4-H2O2体系较商品Fe3O4-H2O2体系,能更快速地去除溶液中的邻苯二酚和总有机碳(TOC),邻苯二酚的去除率接近100%,同时能迅速催化H2O2分解.邻苯二酚的催化氧化反应遵循准一级反应动力学方程,H2O2的分解反应能用三级反应动力学方程较好拟合.此外,反应过程中铁释放低于0.3 mg.L-1,不足以启动均相Fenton反应,反应机制为由界面反应控制的非均相反应机制.     

炔雌醇氯化反应的动力学和机制研究

对典型内分泌干扰物炔雌醇(EE2)在模拟饮用水氯化过程中的反应行为进行了深入研究.结果发现,EE2的氯化反应符合二级反应动力学.表观速率常数kapp随pH的变化规律证明EE2分子中的酚环是氯原子攻击的首选位置.EE2的转换是由不同形态的EE2和HClO之间的3个基元反应控制.去质子化的EE2阴离子明显比其中性共轭体更具活性.高效液相色谱/质谱(HPLC/MS)分析表明氯原子可以通过亲电取代反应接到EE2分子中的酚羟基的邻位,先后生成一氯和二氯代EE2,第三个氯原子的取代导致苯环结构的破坏,分子不稳定发生水解.本研究的结果对全面了解EE2在饮用水氯化消毒过程中的反应规律,为评价EE2对人体的潜在暴露提供了依据.     

Destruction of 4-phenolsulfonic acid in water by anodic contact glow discharge electrolysis

Destruction of 4-phenolsulfonic acid (4-PSA) in water was carried out using anodic contact glow discharge electrolysis. Accompanying the decay of 4-PSA, the amount of total organic carbon (TOC) in water correspondingly decreased, while the sulfonate group of 4- PSA was released as sulfate ion. Oxalate and formate were obtained as minor by-products. Additionally, phenol, 1,4-hydroquinone, hydroxyquinol and 1,4-benzoquinone were detected as primary intermediates in the initial stages of decomposition of 4-PSA. A reaction pathway involving successive attacks of hydroxyl and hydrogen radicals was assumed on the basis of the observed products and kinetics. It was revealed that the decay of both 4-PSA and TOC obeyed a first-order rate law. The effects of different Fe ions and initial concentrations of 4-PSA on the degradation rate were investigated. It was found that the presence of Fe ions could increase the degradation rate of 4-PSA, while initial concentrations lower than 80 mmol/L had no significant effect on kinetic behaviour. The disappearance rate of 4-PSA was significantly affected by pH.     

针铁矿/H_2O_2体系对染料橙黄Ⅱ光化学脱色的实验研究

以针铁矿(α-FeOOH)为光催化剂,在金属卤灯(λ≥365 nm)照射下,对α-FeOOH与H2O2组成的非均相Fenton体系内橙黄Ⅱ的脱色进行了研究。考察了初始pH值、α-FeOOH用量、H2O2浓度和反应时间对橙黄Ⅱ脱色过程的影响。结果表明,在α-FeOOH用量为0.3 g/L,H2O2浓度为6 mmol/L,pH 3.0时,橙黄Ⅱ的脱色效果最好,光照90 min后脱色率达到99.4%。橙黄Ⅱ的光降解反应动力学符合Langmuir-Hinshelwood(L-H)动力学方程。对不同时间溶液中的总有机碳(TOC)监测,结果表明体系中橙黄Ⅱ的矿化率较低,通过对溶液中铁(Fe2+和总铁)溶出的测定,说明可能的反应涉及针铁矿表面的铁循环。     

Photocatalytic degradation of C. I. Reactive Red 24 solution with K6SiW11O39SnII

Environmental friendly materials, K₆SiW₁₁O₃₉Sn (SiWSn), was synthesized. SiWSn photocatalytic decomposition of C. I. Reactive Red 24 (RR24) with the UV-lamp (253.7 nm, 20 W), Xenon lamp filtered less than 390 nm light (500 W) and sun light was investigated. The results showed that RR24 solution could be effectively decolorized with the SiWSn photocatalyst. The photocatalytic degradation efficiency of RR24 with SiWSn was affected by the initial concentration of RR2 solution, the amount of SiWSn and the photolysis time. It is demonstrated that the process of photodegradation of RR24 with SiWSn is a pesudo first-order reaction, which can be described by Langmuir-Hinshelwood equation. Hydroxyl radicals and holes are both the main oxidants in the photocatalytic reaction of RR24 with SiWSn.     

大气中丙烷光氧化臭氧生成活性的烟雾箱模拟

利用自制光化学烟雾箱模拟了丙烷和NOx大气光化学反应,研究了相对湿度以及丙烷与NOx初始浓度比值对臭氧生成的影响.实验表明,臭氧最大值及丙烷的臭氧生成活性最大值(IRmax)都随相对湿度的增大而减小.低相对湿度时,臭氧最大值大约出现在反应的22 h,IRmax变化范围为0.023 1～0.039 1;而高相对湿度时,臭氧最大值大约出现在反应的16 h,IRmax变化范围为0.017 2～0.032 0.在反应的20 h内,前12 h内相对湿度对丙酮的生成量影响不大,12 h后低相对湿度时丙酮生成量更大.在实验的4～20 h内,相对湿度为17%时,丙酮浓度为153×10-9～364×10-9;而相对湿度为62%时,丙酮浓度为167×10-9～302×10-9.臭氧最大值随着丙烷与NOx初始浓度比值增加而减少,在低相对湿度时线性负相关性更好.另外,还利用了MCM丙烷子机制对反应进行了数值模拟,并与实验结果进行比较,发现两者还存在较大的偏差.     

尿素分解共沉淀法中反应时间对 ZnAl类水滑石结构和磷吸附性能的影响

采用尿素分解均匀共沉淀法合成了一系列反应时间不同的ZnAl类水滑石,考察了其结构特征及其对水中磷酸根的吸附性能.结果表明,随着反应时间由12 h增加至96 h,制得的ZnAl均具有典型的类水滑石层状结构,但其中的n(Zn)/n(Al)由2.06降至0.70,比表面积升至ZnAl-12的7.6倍.样品中Al比例升高引起的层板正电性增加以及样品比表面积的升高引起了ZnAl对水中磷酸根的吸附性能总体上随着其制备反应时间的增加逐渐增强,同时表明表面的物理化学吸附在磷酸根的去除过程中具有重要作用.当反应时间为24 h时,制备得到的ZnAl类水滑石由于其很高的可交换阴离子含量而具有最高的磷酸根吸附性能,其在25℃的饱和吸附量(以P计)约为34.1 mg.g-1.这说明离子交换也是一种十分重要的磷去除途径.此外,不同反应时间制得的类水滑石对磷酸根的吸附等温线表现为Langmuir型;测得的磷吸附动力学结果均符合准二级动力学方程.