过一硫酸盐的活化及其降解水中有机污染物机理的研究进展

基于活化过一硫酸盐（PMS）产生SO₄^-·的新型高级氧化技术,在芬顿和类芬顿催化降解水中有机污染物的研究中占有重要地位。本文从活化PMS方法的特点和用途出发,对目前活化PMS的主要方法进行了论述,并对活化PMS降解水中有机污染物的机理进行了探讨,最后对该领域研究中存在的问题进行了分析。指出,开发高效的协同活化PMS的方法将成为该领域研究的必然趋势。     

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%.     

煤矿矿井水中SO4^2-的去除方法研究

制备了高效SO4^2-吸附剂,用其对某煤矿矿井水进行了试验,对影响吸附剂吸附效率的各因素进行了研究,结果表明：吸附剂用量1.0 g/L时,去除率达到最高,为93.5%。溶液在酸性范围内吸附剂对SO42-去除率明显大于碱性范围。随着SO4^2-浓度的增加,吸附剂的去除率逐渐降低。试验水温选择为25℃,最佳吸附时间为40 m in,最佳pH为7.0。     

煤矿矿井水中SO2-4的去除方法研究

制备了高效SO2-4吸附剂,用其对某煤矿矿井水进行了试验,对影响吸附剂吸附效率的各因素进行了研究,结果表明:吸附剂用量1.0 g/L时,去除率达到最高,为93.5%.溶液在酸性范围内吸附剂对SO2-4去除率明显大于碱性范围.随着SO2-4浓度的增加,吸附剂的去除率逐渐降低.试验水温选择为25℃,最佳吸附时间为40 min,最佳pH为7.0.     

质子化改性交联壳聚糖的制备及其吸附硫酸根离子的性能

以壳聚糖为原料，甲醛为氨基保护剂，戊二醛为交联剂，采用反相悬浮交联法制备交联壳聚糖，再对其进行质子化改性得到质子化改性交联壳聚糖吸附剂。通过正交实验对该吸附剂的制备条件进行优化，并对其吸附水中硫酸根（SO₄^2-）的吸附等温特性和动力学进行研究，最后对制备和吸附过程进行能谱分析（EDS）并对吸附剂进行了再生实验。实验结果表明，交联反应的优化条件为：反应温度50℃、反应时间6 h、甲醛：戊二醛：壳聚糖为4.5：0.5：3（质量比）；该吸附过程符合Langmuir吸附等温模型，在25℃（298 K）下，吸附容量最大可达133.87 mg/g；吸附过程较好地符合拟二级动力学模型；EDS分析表明了交联反应、质子化改性和吸附反应均已发生；该吸附剂的再生性能良好，可以重复使用。     

烟气脱硫溶液中硫酸根的去除

分别采用石灰乳化学沉淀法和低温结晶法去除烟气脱硫溶液中的SO42-。实验结果表明：在室温、CaO溶液质量分数25%的条件下，石灰乳化学沉淀法对SO42-的去除率仅为59.51%，且向溶液中引入了Ca2+，产生的硫酸钙固体废物难以再生利用；采用低温结晶法处理烟气脱硫溶液，在结晶温度7 ℃、结晶时间3 h、NaOH加入量34.8 g/L的条件下，SO42-的去除率为82.04%、滤液中的ρ（Na+）为3.88 g/L。在现场工业应用试验中，采用低温结晶法去除烟气脱硫溶液中的SO42-，平均SO42-的去除率可达70.00%以上，滤液中的ρ（Na+）小于15.00 g/L。该法可有效抑制烟气脱硫溶液中SO42-含量的增加。     

离子色谱法测定PM_(2.5)中硫酸根离子含量不确定度评议

准确测定大气颗粒物中水溶性组份对分析污染物来源及身体健康具有重要意义。本文采用离子色谱法测定PM2.5中硫酸根离子含量,并对测定的不确定度进行分析。分析过程不确定度来源是样品重复性测量引入不确定度,样品测量准确性引入不确定度和标准曲线的不确定度。应用不确定度评定理论,计算硫酸根离子的合成不确定度。结果表明,滤膜中硫酸根离子本底浓度高低与剪裁滤膜环节是不确定度的主要来源。为了提高分析的准确性,建议使用本底低的滤膜,并取整张滤膜进行分析。     

负载型颗粒活性炭催化过硫酸钠氧化降解橙黄G

通过在颗粒活性炭(GAC)上负载氧化铁,并以此作为催化剂(Fe/GAC)在常温常压下催化过硫酸钠(PS)产生硫酸根自由基降解偶氮染料橙黄G.研究了体系pH、氧化剂浓度、催化剂浓度对橙黄G去除率的影响,并且对催化剂的重复使用性能进行了测试.结果表明,在Fe/GAC/PS体系中,[OG]0=0.2 mmol/L,[GAC] =1 g/L,[PS]0=2 mmol/L,降解2h后OG去除率为99％,且有较高的矿化率;随着氧化剂浓度和催化剂浓度的增加,OG的去除效率提高;催化剂有较好的重复使用性.利用扫描电镜(SEM)对催化剂进行了表征,可以看出在活性炭上成功负载氧化铁.利用化学分子探针竞争实验鉴定催化反应中的活性物种SO4-·和OH·.     

磁性氮掺石墨烯活化过硫酸钾降解水中亚甲基蓝

活化过硫酸盐产生硫酸根自由基的高级氧化技术在水环境污染物治理中引起了广泛的关注和研究.本研究采用水热法制备磁性氮掺石墨烯(M-N-G)作为催化剂.利用SEM、BET、XRD和VSM等手段表征材料,系统研究了该材料活化过硫酸盐降解亚甲基蓝的效能.结果表明:M-N-G的比表面积为94.35 m2·g-1,磁性Fe3O4分布在材料表面,能有效的活化过硫酸钾降解亚甲基蓝.当催化剂的用量为200 mg·L~(-1),过硫酸钾浓度为0.4~0.5 mmol·L~(-1)时,在p H=3~6时对10 mg·L~(-1)亚甲基蓝的降解率达90%以上.体系温度在15~32℃时,降解速率常数在0.0227~0.0488 min-1,反应活化能为33.7 k J·mol-1.EPR分析及自由基漼灭实验证明了体系中有羟基自由基和硫酸根自由基产生.TOC分析结果表明:TOC去除率可达50%.M-N-G经过简单的稀硫酸和水洗后,可高效重复利用4次.该技术方法简单、高效、无二次污染,能为有机污染物废水处理提供一种新的方法选择.     

微生物电解系统生物阴极的硫酸盐还原特性研究

针对传统硫酸盐生物还原方法中供氢体系能耗大和氢气利用率低的特点,构建双极室微生物电解系统(microbial electrolysis system,MES),研究了微生物利用阴极作为电子供体去除废水中硫酸盐及电子利用的特性.外加电压为0.8 V时,MES生物阴极在36 h内SO2-4平均去除量为109.8 mg·L-1,平均还原速率可达73.2 mg·(L·d)-1.运行时MES的最高电流密度为50~60 A·m-3,电子回收率为(43.3±10.7)%,约90%的电子被用于还原SO2-4.微生物利用MES阴极产生的H2作为电子供体还原SO2-4,主要还原产物为溶解态的S2-和气态的H2S,还原过程主要发生在前12 h.对MES施加不同外加电压的实验显示,外加电压为0.8 V时的SO2-4去除率和电荷量都比0.4 V时高;但0.4 V情形下MES的电子回收率可达到70%,且周期结束时阴极H2低于检出限,推测微生物可以直接利用阴极的电子从而提高了能量效率.实验结果最终表明,微生物可利用MES的阴极进行代谢去除废水中的SO2-4,阳极微生物产生电子降低了系统能耗,这为含硫酸盐废水的高效低耗处理提供了新的研究思路.