紫外活化甲酸产二氧化碳阴离子自由基还原Cr (VI)的研究

研究高效还原技术是去除废水中Cr（VI）的有效手段,本研究提出了一种新颖有前景的基于紫外（UV）活化甲酸（HCOOH）产还原性二氧化碳阴离子自由基（CO₂^•;-）去除Cr（VI）的方法.通过对比UV、HCOOH、UV/HCOOH三种体系对Cr（VI）还原效率和电子自旋共振（EPR）对体系中自由基的检测研究了其活化原理和还原机制.结果表明UV能显著活化HCOOH产生CO₂^•-（α_H=19.08G,α_N=15.86G,g=2.0036）.此外,试验考察了主要影响因素对Cr（VI）去除效果的影响,包括初始Cr（VI）浓度、甲酸投加量、初始pH值、反应温度、有机污染物以及水中常见阴离子.结果显示当甲酸浓度为40mmol/L,Cr（VI）初始浓度为10mg/L,反应时间在60min内,UV/HCOOH体系对Cr（VI）的去除率能达到100%.在酸性条件下（pH≤3.5）能显著促进Cr（VI）的还原,且Cr（VI）去除效率随着初始HCOOH浓度和反应温度升高而增加.进一步研究表明,该体系下NO₃^-对Cr（VI）的还原有着显著的促进作用,而Cl^-、HCO₃^-和对硝基苯酚（pNP）则有抑制作用.不同温度下Cr（VI）去除率与时间关系的拟合结果表明,当反应时间t³;40min,UV/HCOOH体系去除Cr（VI）过程遵循准一级反应动力学,根据不同温度下对应的反应速率常数k,结合阿伦尼乌斯方程,计算求得准一级反应的活化能为15.9kJ/mol.     

羟基自由基氧化降解水中土臭素的效率与机制

土臭素(Geosmin,GSM)是一种由蓝绿藻及放线菌产生,具有令人讨厌土霉味的化合物.地表水中存在土臭素,尽管量少,但因传统水处理工艺难以去除,大大降低了饮用水的感官质量.本文采用大气压强电场电离放电结合水力射流空化方式制备的羟基自由基(Hydroxyl radicals,·OH)对水中GSM进行氧化降解,研究了氧化剂投加剂量、接触时间因素的影响,并根据气相色谱-质谱(GC-MS)全扫描获取的中间产物探讨了·OH氧化降解GSM的机制.实验结果表明:当氧化剂投加剂量为0.8 mg·L~(-1),管路中接触反应6 s,可把初始浓度100 ng·L~(-1)的GSM降解到10 ng·L~(-1)以下;提高氧化剂投加量至2.6 mg·L~(-1),接触反应180 s,可氧化降解500 ng·L~(-1)的GSM至10 ng·L~(-1)以下,达到我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006).在GSM水样中加入叔丁醇(Tertiary butyl alcohol,TBA)·OH淬灭剂,GSM氧化降解效果明显降低,间接证明了降解GSM的主要物质为·OH.对氧化降解GSM的中间产物分析表明·OH可以破坏GSM双环结构并最终将其矿化成CO_2和H_2O.     

Fe2+和零价铁活化过一硫酸盐降解酸性橙7

采用环境友好的Fe~(2+)和零价铁(ZVI)作活化剂,活化过一硫酸盐(PMS)来降解水中酸性橙7(AO7).结果表明,在Fe~(2+)-PMS体系中,AO7的降解效果不佳,但通过添加适量的络合剂,AO7的去除率会大幅提高.ZVI在PMS存在下被腐蚀,并能够缓慢、持续不断地释放Fe~(2+).ZVI-PMS体系可以在比较宽泛的pH范围(3～9)有效、快速地降解AO7,并且在酸性条件下降解速率较快.淬灭实验结果显示,硫酸根自由基(SO_4~(·-))对AO7的降解起主要作用.除了Cl~-和高浓度(50 mmol·L~(-1))的NO_3~-能够促进AO7的降解外,其他水中共存的阴离子对AO7在ZVI-PMS体系中的降解具有抑制作用,而腐殖酸(HA)则无明显影响.AO7在超纯水中的去除率高于其他实际水体,但反应90 min后,污水厂出水过滤水和胶体浓缩液中的AO7去除率也可高达98.6%和87.6%,说明ZVI-PMS可能可以有效地去除含有较高DOC含量的污水中的AO7.利用GC-MS检测到辐照后溶液中有3种中间产物,推测主要是通过AO7偶氮键断键后的中间产物进一步氧化形成.此外,TOC在一定程度上降低,说明部分AO7被矿化.     

丰枯水期鄱阳湖表层水中羟基自由基浓度及其抗生素净化作用研究

鄱阳湖位于我国农业大省江西省,表层湖水中羟基自由基(HO·)引发的水体光化学反应,可能对流域内的农业污染物—抗生素具有潜在的净化作用.因此,本研究以氙灯模拟太阳光测得鄱阳湖及周边河流羟基自由基表观光量子产率(ΦHO·),在丰水期为(0.57~10.33)×10~(-5),枯水期为(0.45~3.52)×10~(-5).丰水期溶解态有机物(DOM)对HO·形成的贡献率为85.8%~98.7%,枯水期为58.5%~97.6%,表明DOM是HO·形成的主导物质.可能由于水体混合均匀,丰水期除抚河水体可能有其特殊的化学组成外,其它湖泊与河流的水化学组成接近,表现出随溶解态有机碳含量升高,ΦHO·呈先增大后减小的现象.枯水期水体各化学组成含量显著高于丰水期,光屏蔽与淬灭可能起主要作用,只有当NO_2~-含量较高时才显示出对HO·形成的贡献.依据太阳光强可得鄱阳湖丰水期及枯水期表层水HO·的稳态浓度分别为9.51×10~(-16)与4.92×10~(-17)mol·L~(-1),湖水中5种抗生素在HO·作用下的半衰期分别为2.3~13.9 d与44.5~268.7 d,丰水期鄱阳湖表现出更高的光化学净化能力.     

多核yolk?shell型Co3O4@mSiO2纳米反应器降解双酚A

采用阳离子表面活性剂协助的自模板法合成了中空介孔SiO₂微球（HMSS）,然后向含HMSS的悬浮液中加入醋酸钴溶液和氨水,让两种溶液经HMSS表面介孔进入空腔中反应生成Co₃O₄内核,合成了多核yolk-shell型Co₃O₄@mSiO₂（介孔SiO₂）纳米反应器.结合XRD、XPS、SEM、STEM、BET等手段,分析了纳米反应器的形貌、结构、元素形态和比表面积.结果显示纳米反应器均匀分散,粒径约为300nm,表面布满介孔,内部分布大量Co₃O₄纳米粒子,拥有极大的比表面积161m²/g,远大于Co₃O₄纳米粒子的比表面积35m²/g,能有效吸附双酚A（BPA）,1h吸附容量达12.7mg/g.多核yolk-shell型Co₃O₄@mSiO₂纳米反应器能高效催化过一硫酸氢盐（PMS）降解BPA,2h降解率达81.8%,远高于Co₃O₄纳米粒子的降解率51.3%,同时能节省PMS的投加量,避免水中盐度过高.此外,合成的纳米反应器具有很好的再利用性,在pH值3~9范围内表现出稳定而高效的催化性能.     

加热和亚铁离子活化过硫酸钠氧化降解4-CP的研究

通过加热和亚铁离子2种方法活化过硫酸钠产生强氧化性的硫酸根自由基,利用硫酸根自由基氧化难降解有机污染物.以对氯苯酚(4-CP)为目标污染物,研究了温度、pH值、亚铁离子浓度、过硫酸钠浓度、柠檬酸浓度对4-CP降解率的影响.结果表明,升高温度可以显著地提高4-CP降解率.反应4h后,在30℃,4-CP降解率只有2.5%;在50℃,4-CP降解率能够达到43.5%;而在60℃,4-CP降解率为100%.pH值对4-CP降解率的影响较大,依次为pH4.0pH7.0pH10.0.在室温下,亚铁离子是促使4-CP降解的必要条件,并且对反应条件进行了优化,分子探针实验证实了硫酸根自由基的存在.在过硫酸钠/亚铁离子体系加入适量的柠檬酸能够有效利用溶液中的亚铁离子,在等量的过硫酸钠存在条件下,常温下过硫酸钠/亚铁离子/柠檬酸体系对4-CP降解率为50.9%,优于50℃下过硫酸钠体系对4-CP降解率43.5%.     

镧对UV-B胁迫下大豆幼苗类黄酮含量与抗氧化能力影响

为进一步认识La(Ⅲ)提高类黄酮含量及减轻UV-B辐射伤害植物机制,以大豆幼苗为材料,采用水培实验的方法研究了La(Ⅲ)对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗类黄酮抗氧化能力的动态影响.结果表明, UV-B辐射(T1:0.15W·m-2和T2:0.45W·m-2)胁迫下,大豆幼苗类黄酮含量在胁迫期和恢复期均先升后降,质膜透性、MDA含量先升(1～5d)后降(6～11d),类黄酮对O·-2和·OH的清除率与其含量变化趋势近同.各处理组类黄酮含量La(Ⅲ) UV-B>UV-B>La(Ⅲ)>CK, La(Ⅲ) T1>La(Ⅲ) T2;质膜透性、MDA含量UV-B>La(Ⅲ) UV-B>CK>La(Ⅲ), La(Ⅲ) T2>La(Ⅲ) T1;类黄酮对O-2和·OH清除率La(Ⅲ) UV-B>UV-B>La(Ⅲ)>CK, La(Ⅲ) T1, La(Ⅲ) T2,表明La(Ⅲ)对类黄酮的调控作用,提高了清除活性氧自由基的运行效率,降低了MDA浓度,维持了质膜正常透性,且对低剂量(T1)的防护效果优于高剂量(T2),进而在防御系统层面实现了La(Ⅲ)对UV-B辐射伤害大豆幼苗的防护效应.     

二价铜离子与抗坏血酸共存下的杀菌效果及其机理

考察了二价铜离子与抗坏血酸的组合对大肠杆菌的杀菌效果。实验证明:高浓度的铜离子与抗坏血酸的组合有非常好的杀菌效果,不论是酸性还是中性条件下都能在0.5 h杀灭所有的大肠杆菌;低浓度的铜离子与抗坏血酸的组合也有不错的杀菌效果,且随着pH值的升高,杀菌效果增强,pH=4的条件下24 h后杀灭大肠杆菌,pH=7的条件下0.5 h便能杀灭所有杆菌。实验运用ESR检测羟基自由基,并结合杀菌实验结果推断二价铜离子与抗坏血酸反生了类Fenton反应。     

Pollutants removal and simulation model of combined membrane process for wastewater treatment and reuse in submarine cabin for long voyage

A laboratory scale test was conducted in a combined membrane process (CMP) with a capacity of 2.91 m3/d for 240 d to treat the mixed wastewater of humidity condensate, hygiene wastewater and urine in submarine cabin during prolonged voyage. Removal performance of chemical oxygen demand (COD), ammonia nitrogen (NH4 +-N), turbidity and anionic surfactants (LAS) was investigated under di erent conditions. It was observed that the e uent COD, NH4 +-N, turbidity and LAS flocculated in ranges of 0.19–0.85 mg/L, 0.03–0.18 mg/L, 0.0–0.15 NTU and 0.0–0.05 mg/L, respectively in spite of considerable fluctuation in corresponding influent of 2120–5350 mg/L, 79.5–129.3 mg/L, 110–181.1NTU and 4.9–5.4 mg/L. The e uent quality of the CMP could meet the requirements of mechanical water and hygiene water according to the class I water quality standards in China (GB3838-2002). The removal rates of COD, NH4 +-N, turbidity and LAS removed in the MBR were more than 90%, which indicated that biodegradation is indispensable and plays a major role in the wastewater treatment and reuse. A model, built on the back propagation neural network (BPNN) theory, was developed for the simulation of CMP and produced high reliability. The average error of COD and NH4 +-N was 5.14% and 6.20%, respectively, and the root mean squared error of turbidity and LAS was 2.76% and 1.41%, respectively. The results indicated that the model well fitted the laboratory data, and was able to simulate the removal of COD, NH4 +-N, turbidity and LAS. It also suggested that the model proposed could reflect and manage the operation of CMP for the treatment of the mixed wastewaters in submarine.     

光助非均相芬顿体系中羟基自由基的荧光光谱法测定与影响因素研究

以TiO2/Al2O3为载体制备了Fe2O3/TiO2/Al2O3催化剂,建立了三相流化床光助非均相芬顿反应体系.选取香豆素为羟基自由基捕获剂,采用荧光法检测光助非均相芬顿反应体系中产生的活性中间体,发现在体系中有高活性的羟基自由基生成.实验讨论了溶液的pH值、H2O2投加量、催化剂投加量、光强对光助非均相芬顿反应体系中羟基自由基生成量的影响.结果表明,以香豆素为羟基自由基捕获剂的实验方法可以较好地检测不同实验条件下光助非均相芬顿反应体系中产生的羟基自由基,且该光助非均相芬顿反应体系中羟基自由基的生成在30 min内符合零级反应动力学.溶液的pH值、H2O2投加量、催化剂投加量、光强均对反应体系中羟基自由基的生成存在一定的影响.