“木质素优先”策略下生物质还原催化分离技术研究进展

木质纤维素生物质是地球上最丰富的可再生碳资源，有潜力替代石油来生产清洁燃料和化工产品。当前木质素组分的高效利用很困难，木质素高值化是实现生物质全组分利用的关键。为实现生物质全组分的高值化利用，本文研究了基于“木质素优先”策略的分离机制，综述了木质纤维素还原催化分离的研究进展，探索了木质素脱除率、单酚产率和选择性及碳水化合物保留率等的影响因素，分析了生物质原料、溶剂、酸碱添加剂、催化剂和反应器对“木质素优先”策略的影响规律，提出了新型催化剂和反应器的设计思路，展望了木质素还原催化分离的研究方向。分析表明：单酚产率按照硬木→草本作物→软木顺序依次递减，醇水两相体系有利于木质素和半纤维素的提取与溶解以及纤维素结构的保留，酸的加入不仅提高木质素脱除率和单体收率还能促进半纤维素的水解，半/全流动反应器有效避免后续催化剂和碳水化合物的分离。     

微电解接触氧化系统处理水源中2-氯酚研究

在微电解接触氧化系统中,研究了2-氯酚的降解特性和机理。在酸性溶液中,2-氯酚的降解效率比其在中性和碱性溶液的高。向其中加入活性炭,由于表面催化的作用使得2-氯酚更易降解。溶液中的溶解氧参与电极反应并促进2-氯酚的降解。降解产物有1,2-苯二酚、丙三醇、草酸和乙酸。通过对中间产物的分析,提出了2-氯酚可能的降解途径。     

紫外辐射下的生物降解及微生物群落的变化

分别采用一体式循环床紫外光/生物膜反应器（PCBBR）和气升式内循环的紫外光/生物膜反应器（ILPBR）,用于苯酚、2,4,6-三氯酚（TCP）和抗生素药物磺胺甲恶唑（SMX）的降解.结果表明,苯酚、TCP和SMX在紫外光解与生物降解的共同作用下,其去除速率分别达到0.65、0.11和0.17 mg.（L.min）–1...     

连续流动分光光度法测水体中的氨氮

采用连续流动分析仪,用连续流动分光光度法,对水体中的氨氮进行实验研究。优化了试验方法,使氨氮的标准曲线线性相关性高,操作简便,大大提高了检测的效率,缩短了样品测量时间。样品中的测量值均在国家标准之内,测量的精度高。     

氯酚类化合物对青鱼和细鳞斜颌鯝幼鱼的毒性

以我国特有青鱼和细鳞斜颌鯝为受试物种,利用其生命早期阶段的急性毒性LC50值和28d慢性生长抑制试验所获得的最大可接受浓度(MATC)评价了3种氯酚类化合物的毒性效应.实验结果显示,2,4-二氯酚(2,4-DCP),2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)和五氯酚(PCP)对青鱼和细鳞斜颌鯝的的96hLC50值分别为4.01(3.61～4.68)、1.22(1.12～1.31)、0.10(0.08～0.11)mg·mL-1和2.48(1.94～2.89)、1.10(0.38～1.36)、0.09(0.08～0.10)mg·mL-1,且3种氯酚类化合物对青鱼的毒性和细鳞斜颌鲴的毒性存在良好的线性相关性.根据化学物质对鱼类毒性分级标准,PCP对青鱼和细鳞斜颌鲴均为剧毒,2,4-DCP和2,4,6-TCP对青鱼和细鳞斜颌鲴均为高毒.青鱼对2,4-DCP,2,4,6-TCP和PCP的MATC分别为0.05mg·mL-1、0.10mg·mL-1和0.015mg·mL-1,对应的急慢性毒性比(ACR)分别为80.2、12.2和6.67;细鳞斜颌鲴对2,4-DCP、2,4,6-TCP和PCP的MATC分别为0.30mg·mL-1、0.15mg·mL-1和0.01mg·mL-1,对应ACR分别为8.27、7.33和9.00.     

对氯酚经Fenton体系预降解后的生物流化床处理

采用Fenton-生物流化床联用工艺处理对氯酚(4-CP)模拟废水,考察了不同Fenton处理程度时4-CP的降解产物和出水的可生化性,从而确定合适的Fenton体系预处理程度.同时,采用快速排泥法进行活性炭的挂膜以实现流化床的启动,并考察了流化床连续运行阶段停留时间(RT)、pH对降解效果的影响及反应器的抗冲击能力.最后研究了4-CP在Fenton-生物流化床联用工艺中的降解过程.结果表明,当4-CP初始浓度在1～2mmol·L-1时,通过Fenton体系可使83%左右的苯环破裂,转化成小分子有机酸;利用微生物作用可使剩余的苯环类物质和大部分的有机酸被降解,出水CODCr100mg·L-1.Fenton-生物流化床工艺具有高效处理难降解废水的优点,是一项具有应用前景的废水处理技术.     

光合细菌黑暗好氧降解2-氯酚的特性研究

研究了光合细菌PSB-1D在黑暗好氧条件下处理2-氯苯酚时的降解规律和影响因素。考察了不同培养时间、碳源、氮源、初始pH值、PSB-1D接种量、摇床转速、不同初始2-氯苯酚浓度等因素对PSB-1D生长和2-氯苯酚处理效果的影响。结果表明:以葡萄糖、硫酸铵和酵母膏作为最佳碳氮营养源,初始pH值为7.0、接种量为10%、摇床转速为130r/min为最佳工艺条件,在此条件下PSB-1D处理2-氯苯酚降解率可达61.50%。黑暗好氧条件下光合细菌PSB-1D降解2-氯苯酚的规律符合一级降解动力学模型。随着初始2-氯苯酚的浓度逐渐由20mg/L提高到150mg/L,半衰期由39.36h延长为92.88h,也即2-氯苯酚浓度越高,降解所需的时间越长,降解速率常数Kb亦逐渐减小,由0.01754mg(/L·h)降到0.007458mg(/L·h)。     

含钛高炉渣制光催化剂降解水中2,4-二氯酚的研究

以攀钢含钛高炉渣为原料制备了光催化剂,并将其用于降解水中2,4-二氯酚,研究了光催化剂投加量、光照强度、反应物浓度、反应时间对2,4-二氯酚降解率的影响。结果表明:高炉渣制光催化剂对2,4-二氯酚具有良好的光催化效果,在催化剂投加量为0.3g/L,光照时间为2h的条件下,浓度为50mg/L的2,4-二氯酚的降解率达到了77.1%。通过反应的动力学分析,确立出高炉渣制光催化剂对水中2,4-二氯酚的降解反应为一级反应。对2,4-二氯酚的光催化降解产物进行分析发现,苯环上的C—Cl键被光催化剂产生的羟自由基·OH氧化断裂,氯取代基成为游离Cl-存在于溶液中,2,4-二氯酚被·OH降解生成中间小分子有机产物,这些小分子有机物再进一步被光催化降解。     

Ru/AC催化臭氧氧化难生物降解有机物

研究了臭氧单独氧化和Ru/AC催化臭氧氧化DMP、酚类物质和消毒副产物前体物.结果表明,Ru/AC能显著提高臭氧氧化中有机物的矿化效果.在DMP降解中,反应100 min后TOC的去除率由单独臭氧氧化的28.84%提高到66.13%.在23种酚类物质降解中,反应60min后TOC的去除率由单独臭氧的9.57%~56.08%提高到41.81%~82.32%.相对于单独臭氧,Ru/AC催化臭氧氧化更能有效地降低水源水中消毒副产物的生成势,以卤乙酸生成势的降低最为明显,100 min后卤乙酸生成势由144.02μg/L降到58.50μg/L,低于美国环保局规定的限制浓度60μg/L.而使用单独臭氧处理并不能使卤乙酸生成势降到符合美国EPA的规定.比较了BAC、O3+BAC、O3/AC+BAC以及Ru/AC+O3+BAC工艺处理水源水的效果,TOC平均去除率分别为3.80%、20.14%、27.45%和48.30%;COD平均去除率分别为4.37%、27.22%、39.91%和50.00%;UV254去除率分别为8.16%、62.24%、67.03%和84.95%.Ru/AC+O3+BAC工艺相比其他工艺,更能有效地...     

珠江口地区表层水中氯酚化合物污染研究

采用固相微萃取、气-质联用方法,测定分析了珠江口、横门水道及鱼塘表层水中氯酚(CPs)的污染特征。结果显示:USEPA优先控制的四种CPs类化合物在珠江口地区水体中检出率达到98.75%,不同水体氯酚污染程度由高到低的顺序为横门水道>珠江口>鱼塘。参照有关标准,珠江口地区CPs残留水平对环境及人类生活产生危害的风险可能性较低。多元回归分析表明,铁、锰总含量与总CPs和PCP含量存在显著负相关。