UV/PS降解水中2,4-二氯苯酚的特性研究

比较采用PS,UV和UV/PS工艺降解2,4-DCP的去除效果及一级动力学常数,研究光解反应中OH·和SO_4·~-的贡献率,计算SO_4·~-与2,4-DCP反应的二级动力学反应常数,考察实际水体中UV/PS光解2,4-DCP的效果,以及两种有效工艺UV和UV/PS经济性计算和比较.结果表明,分别单独采用PS,UV降解,降解率是4%和46.2%,而采用UV/PS去除率高达96.4%,大大提高单独PS系统降解2,4-DCP的效率,表明UV/PS系统可高效去除2,4-DCP.采用PS,UV和UV/PS降解2,4-DCP基本遵循拟一级反应动力学,一级反应动力学常数分别为0.4×10~(-3),6.2×10~(-3)和35.1×10~(-3)min~(-1).光解反应中起主作用的是自由基SO_4·~-.SO_4·~-与2,4-DCP二级动力学反应常数是7.07×109(mol/L)-1s-12,4-DCP在3种实际水体(锡东水厂,西氿水库,横山水库)中降解率比在超纯水中的高.经济计算中UV/PS协同系统的能量利用率最高.     

紫外活化过硫酸钠灭活水中噬菌体MS2的特性及机制

水环境中的病毒对常见的消毒技术有较强的抵抗力.为了开发水中病毒的高效灭活技术,以噬菌体MS2为对象,研究紫外活化过硫酸钠（UV/PS）体系灭活病毒的特性和机制.采用双层平板法对噬菌体MS2进行定量检测,研究UV/PS对水样中噬菌体MS2的灭活率和动力学特征,并考察PS用量、pH值和噬菌体初始浓度等因素对灭活效果的影响.利用透射扫描电镜观察UV/PS处理前后噬菌体的形貌,利用电子顺磁共振波谱法确认反应体系中存在的自由基种类.在自由基淬灭实验的基础上,分析计算UV/PS体系中各因素对噬菌体灭活的贡献率.结果表明,当紫外辐照强度为160 μW·cm^-2时,UV/PS处理4 min即可去除4.39 lg的噬菌体MS2,较单独使用同样辐照剂量的UV消毒灭活率高1.44 lg.UV/PS体系对噬菌体MS2的灭活动力学过程符合一级反应动力学模型.增加体系中的PS初始浓度能明显提高对噬菌体的灭活率和灭活速率,而pH和噬菌体初始浓度对UV/PS灭活噬菌体的影响较小.UV/PS处理可导致噬菌体的衣壳破损,促进了噬菌体颗粒团聚.UV/PS体系中存在SO₄^-·和·OH,是噬菌体MS2灭活的重要因素.·OH比SO₄^-·对噬菌体MS2灭活的贡献更大.     

UV/MgO2体系对水体中双酚A的降解机制研究

双酚A(BPA)是一种典型的内分泌干扰物(EDCs),对人体和生物都存在毒性风险.高级氧化技术(AOPs)因其能产生大量的活性物种来降解污染物,成为目前处理环境中污染物最常用的方法之一.本研究采用紫外联合过氧化镁(UV/MgO₂)体系降解水体中的BPA,并探究了该体系对BPA的降解机制.实验结果表明,UV/MgO₂体系能够高效降解水体中的BPA,在1 h内降解率可达98%,体系降解的反应速率对比单独MgO₂和单独UV降解分别提高了约48倍和18倍.数据显示在0.5 g·L^-1 MgO₂浓度下BPA的降解速率最快.水体的pH、不同水体及水体中的不同离子对UV/MO₂体系降解BPA具有一定的影响作用(其中,SO₄^2-、HCO₃^-和HA有明显抑制作用),总体来说,体系的适应性较强.通过电子自旋共振(EPR)检测得知体系中存在·OH、¹O₂     

UV和H2 O2联合消毒灭活饮用水中大肠杆菌研究

以大肠杆菌为研究对象,对单独紫外线(UV)、H2O2及两者不同组合方式的灭活效果进行了分析.结果表明,单独H2O2对大肠杆菌基本无灭活效果,加入浓度为20 mg·L-1的H2O2接触时间为30 min时,灭活率仅为0.02个对数级;单独UV工艺可在一定程度上灭活大肠杆菌,紫外线剂量为10 mJ·cm-2时,灭活率可达到4.51个对数级.紫外线和H2O2联合消毒在一定程度上提高了消毒效果,且不同的组合方式对灭活效果有很大的影响.先UV后H2O2消毒效果优于先H2O2后UV,当紫外线剂量为5 mJ·cm-2时,加入H2O2分别反应2.5、5、10、20 min后,两者的灭活率分别较单独UV消毒增加0.09、0.35、0.38、0.68和0.01、0.07、0.14、0.53个对数级.而UV与H2O2同时消毒效果优于UV与H2O2顺序消毒,当紫外线剂量为5 mJ·cm-2时,加入H2O2反应20 min后,灭活率较UV-H2O2和H2O2-UV工艺分别增加了0.43和0.58个对数级.随着紫外线强度的增加,大肠杆菌的灭活效果不断提高.     

UV/PAA降解氟甲喹污染水体的机制研究——pH影响、pH等组分相关性评价和脱氟性能分析

氟喹诺酮类抗生素应用广泛，基于其存在的环境生态风险，该类药物受到人们的重点关注.本研究采用紫外光活化过氧乙酸(UV/PAA)并用于不同pH氟甲喹(FLU)污染水体的降解.结果发现，在过氧乙酸(PAA)投加量为2 mg·L^-1时，UV/PAA对FLU具有优异的降解活性，此时FLU的反应速率常数比单独UV降解和单独PAA降解分别提升7.09和7.27倍.酸性环境有利于FLU的降解，酸性实验条件下FLU的降解率均可以达到80.0%以上，·OH在其中起主要作用；随着pH升高，FLU的降解率逐渐降低.FLU在体系中会发生脱氟降解；经过组分相关性分析发现，pH与FLU的降解速率常数k(|r|=0.96>0.5)、·OH浓度(|r|=0.91>0.5)和脱氟量(|r|=0.95>0.5)都呈显著负相关；而降解速率常数k、·OH浓度和脱氟性能两两之间具有显著的正相关关系.UV/PAA对FLU的矿化效果良好，反应30 min内FLU的荧光特征峰基本消失.经LC-MS/MS技术鉴定，FLU可能的降解途径包括：喹诺酮环开环、脱氟和脱羰等反应，降解途径有利于毒性的降低....     

电活化过硫酸盐去除铜绿微囊藻的效果及机理研究

为了开发微藻及藻类有机物的高效去除技术,采用电活化过硫酸盐(EC/PS)体系处理含铜绿微囊藻的水样. 通过藻细胞密度和叶绿素a含量测定以及扫描电镜观察,研究了EC/PS体系的除藻特性及影响因素;采用荧光区域积分法定量分析了除藻过程中胞内有机物(IOM)和胞外有机物(EOM)的变化特征;利用电子顺磁共振波谱仪测定了EC/PS体系中的自由基类别,并分析了EC/PS体系的除藻机理. 结果表明:①在初始藻细胞密度为1.24×107~1.30×107 cells/mL,电压为7 V,初始pH为6,初始PS浓度为4 mmol/L的条件下,当EC/PS体系处理60 min时,藻细胞和叶绿素a的去除率分别达90.80%和98.41%,明显优于单独EC体系和单独PS体系;当EC/PS体系处理10 min时,IOM的总荧光响应值降低了77.39%. 在处理过程中,以腐殖酸类物质为主的胞内有机物会大量释放. ②EC/PS体系中电化学作用对除藻的平均贡献率为54.63%;同时,除藻过程可产生大量的SO₄?·和·OH,且其随处理时间的增加而增加. 研究显示,EC/PS体系能有效去除铜绿微囊藻及藻类有机物,反应体系中的SO₄?·和·OH发挥了重要作用.      

UV/SPS降解水中三氯生的效能及动力学

采用短波紫外光激活过硫酸钠(UV/SPS)对水中三氯生(TCS)的去除进行了研究,考察了紫外光波长、紫外光强、过硫酸钠(SPS)投加量、pH值和腐殖酸(HA)等因素对TCS去除的影响,计算了自由基(·OH、SO_4~(·-))与TCS的二级反应速率常数及其对TCS去除的贡献值,鉴定了反应中主导自由基,对比了UV254/SPS和UV254/H_2O_2对天然水体中TCS的去除效果,GC/MS分析了TCS降解的中间产物及可能的降解路径.结果表明UV/SPS能有效去除TCS,紫外光波长为254nm,光强为11.5μW·cm-2,SPS浓度为1 mmol·L~(-1)时,100s后初始浓度为275μg·L~(-1)的TCS去除率可达98.15%,TCS降解过程符合拟一级反应动力学方程,其动力学常数K=0.039 2 s~(-1).实验范围内TCS去除的速率常数随紫外光强(I)和SPS投加量的增加而增大,波长对TCS去除影响不显著,中性条件不利于TCS降解,HA对TCS去除具有抑制作用.·OH和SO_4~(·-)与TCS反应速率常数分别为7.62×109L·mol~(-1)·s~(-1)、9.86×109L·mol~(-1)·s~(-1),UV254/SPS中主导自由基为SO_4~(·-),其对TCS去除贡献率为97.63%.UV254/SPS工艺更能有效地去除TCS,其拟一级动力学常数K值是UV254/H_2O_2工艺的4.13倍.TCS降解过程中主要生成了2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、苯酚等中间产物.     

城市污水二级处理出水中不同种类PPCPs的臭氧氧化效果与机制研究

研究了臭氧氧化对城市污水二级处理出水中15种典型药品和个人护理品(PPCPs)的去除效果及O₃分子氧化和·OH自由基氧化的贡献.结果表明,PPCPs的臭氧氧化去除效果与其亲核官能结构特性相关,芳香胺结构为主的PPCPs易降解,烷基胺结构为主的PPCPs可部分降解,亲核特性较弱的双键为主的PPCPs难降解;在臭氧投加量为5.5 mg·L^-1条件下,这3类PPCPs的去除率为分别为大于95%、57%～68%和39%～57%.臭氧氧化过程中,O₃分子氧化和·OH自由基氧化均起重要作用.易降解PPCPs的氧化机制以O₃分子氧化为主,贡献率为82%～91%;可降解和难降解PPCPs的氧化机制以·OH自由基氧化为主,贡献率分别为48%～71%和66%～94%.二级出水中臭氧氧化过程中,UVA₂₅₄去除率可呈单线性或分段线性指示PPCPs的去除效率.     

铜对颤蚓的快速灭活机制及其在水厂应用分析

采用对苯二甲酸(terephthalic acid,TA)作为羟基自由基(hydroxyl radical,.OH)捕捉剂,利用荧光分光光度法对铜暴露30 min后颤蚓体内.OH浓度进行测定,并结合灭活率、过氧化氢酶(catalase,CAT)和丙二醛(malondialderhyde,MDA)等指标测试,研究了铜对颤蚓的灭活效果及毒性作用机制.结果表明,铜对颤蚓具有高效快速灭活作用,1 mg.L-1暴露条件下灭活率即可达100%;其主要灭活机制之一是诱导颤蚓体内.OH增加,继而.OH对颤蚓产生氧化胁迫和脂质过氧化.0.05 mg.L-1暴露条件下,.OH浓度即可上升69.2%,铜可引起颤蚓CAT活性显著降低,对CAT活性具有抑制作用,氧化胁迫作用明显;0.05~0.25 mg.L-1的暴露条件下MAD相对浓度的增加表明铜对颤蚓产生了脂质过氧化作用.颤蚓灭活率、.OH、CAT和MDA等随铜浓度的变化表明,铜的快速灭活作用并非由.OH本身产生的氧化胁迫和脂质过氧化单独完成.铜灭活用于水厂颤蚓风险控制可行性分析表明,反冲洗前采用1 mg.L-1的铜溶液浸泡滤池30 min,引起的残留铜浓度仅为4.3μg.L-1,远低于生活饮用水卫生标准规定的1 mg.L-1.     

电催化臭氧技术降解啶虫脒

研究了臭氧氧化、紫外/臭氧(UV/O₃)和电催化臭氧(electro-peroxone, EP)3种技术降解啶虫脒的机制,比较了3种技术降解地下水和地表水中啶虫脒的效率和能耗(使用E_EO指标表征)。发现啶虫脒为臭氧难氧化物质,与臭氧(O₃)和羟基自由基(·OH)的二级反应速率常数分别为(0.05±0.01) mol/(L·s)、(2.8±0.2)×109 mol/(L·s)。经6 min臭氧氧化后,地下水和地表水中的啶虫脒去除率仅为26%和64%。与之相比,UV/O₃和EP技术可以完全去除地下水和地表水中的啶虫脒。臭氧氧化、UV/O₃和EP技术降解啶虫脒的能耗分别为0.11~0.27,1.22~1.24,0.12~0.24 kW·h/m3。结果表明,EP技术是一种去除饮用水中啶虫脒的高效低耗技术。     

紫外灭活水中3种致病性曲霉的效能及其光复活控制

以饮用水中常见的3种曲霉(黑曲霉Aspergillus niger、黄曲霉Aspergillus flavus、烟曲霉Asperillus fumigatus)为研究对象,紫外线作为消毒手段,研究其灭活效能与机制及紫外控制曲霉光复活的效果.结果表明,由于孢子尺寸、孢子色素、疏水性的不同,灭活结果存在差异,3种曲霉孢子对...     

紫外/超声协同灭活隐孢子虫的影响因素及机制

为研究UV/US（Ultraviolet/Ultrasonic,紫外/超声）协同对水中隐孢子虫的灭活机制,采用UV灯（功率为14 W）与US发生器（频率为20 kHz,功率为150 W）组合装置协同灭活隐孢子虫,考察pH、温度、浊度和HA（腐殖酸）对UV/US协同灭活隐孢子虫的影响,并通过SEM（扫描电镜）、蛋白质试验和琼脂糖凝胶电泳检测对灭活机制进行了探讨.结果表明:pH对UV/US杀灭隐孢子虫的影响不大,碱性条件下灭活率略高于中性和酸性条件;温度对灭活率有一定影响,5℃下灭活率较低,随温度的上升,灭活率逐渐提高,25℃下10 min灭活率可达99%以上;悬浮物抑制隐孢子虫的灭活,浊度为40 NTU时,UV/US作用25 min的灭活率仅为93.88%;HA对灭活的影响表现为低浓度促进,高浓度抑制;ρ（HA）高于10 mg/L时,继续增大ρ（HA）对隐孢子虫灭活率影响不大.研究显示:UV/US协同作用对隐孢子虫的灭活机制主要是使其卵囊破裂,同时损伤了隐孢子虫胞内的DNA.      

再生水中5种抗生素抗性菌的紫外线灭活及复活特性研究

抗生素抗性菌作为再生水中的新兴污染物而受到广泛关注.为探明紫外线对抗生素抗性菌的灭活和消毒后抗性菌的复活潜能,研究了以城市污水为水源的再生水(简称"再生水")中青霉素抗性菌、氨苄青霉素抗性菌、头孢氨苄抗性菌、氯霉素抗性菌和利福平抗性菌的紫外线灭活特性,并考察了再生水中的抗生素抗性菌在黑暗条件下的复活潜能.结果表明,20mJ·cm-2紫外线消毒剂量下,实际再生水中青霉素抗性菌、氨苄青霉素抗性菌、头孢氨苄抗性菌和氯霉素抗性菌的灭活率均高于4-log,与总异养菌群灭活率相当,而利福平抗性菌的灭活率(3.7-log)略低于总异养菌群.紫外线消毒后,再生水静置22 h后,抗生素抗性菌普遍出现复活现象,当紫外线消毒剂量为常规剂量20 mJ·cm-2时,消毒后再生水中的抗生素抗性菌菌落形成能力高达3-log.因此,常规的紫外线消毒剂量不能有效控制再生水储存或运输过程中抗生素抗性菌的复活.     

低频超声辅助电催化降解水中抗菌药氟康唑

采用低频超声(20kHz,78W)辅助电催化氧化(Ti/SnO₂-Sb/La-PbO₂阳极)去除水中氟康唑,并考察其降解机制.低频超声不能有效降解氟康唑,但低频超声辅助提高阳极表面·OH产率(81.95倍)、污染物的传质效率和电极微界面电子传递能力,进而使氟康唑电催化降解准一级动力学常数由0.134min^-1提升至0.180min^-1、矿化动力学常数提升29.03%.当超声功率从26W提高至130W时,氟康唑的降解动力学常数提高42.68%;电流密度从2mA/cm²升至20mA/cm²,氟康唑的降解动力学常数提升24.00倍.氟康唑的主要降解机理为·OH间接氧化(贡献率:82.45%～85.71%),主要降解路径为脱氟、断键、环化和氧化,最终生成甲酸、草酸、NO₃^-和F^-等小分子产物.     

CaO2/UV体系降解吲哚美辛的反应机制与影响因素研究

高级氧化技术是处理环境污染物的有效手段之一,本文采用CaO₂/UV体系降解吲哚美辛(IDM),深入探究该体系对IDM的降解机制.实验结果表明,CaO₂/UV体系能够有效处理IDM污染水体.数据显示在1.0 g·L^-1的CaO₂浓度下IDM反应速率最快,且其反应受到pH等环境因素的影响较小.采取淬灭法以量化该体系中不同的活性物质对反应的贡献率,结果发现¹O₂的贡献率达90.53%,是起主要作用的活性物质;采取探针法对反应体系内的活性物质进行定量测试,实验结果可知体系内的·OH、O₂^-·以及¹O₂的稳态浓度分别为1.3×10^-13、1.2×10^-6和4.3×10^-10 mol·L^-1.对该体系降解IDM的产物进行分析,证实该体系通过¹O₂和·O...     

紫外增强KMnO4氧化电镀废水中铜-有机络合物

高锰酸钾(KMnO₄)是一种氧化性能很强且环境友好的氧化剂.本文探究了紫外(UV)增强KMnO₄处理氧化铜-乙二胺四乙酸有机络合物(Cu-EDTA)的动力学和机制,考察了KMnO₄浓度、初始溶液pH及水体中常见离子等影响因素对该体系的影响,确认了主要活性物种,并推导了Cu-EDTA的氧化路径和KMnO₄的作用机理.结果表明:相比单独UV或KMnO₄的作用,UV/KMnO₄能够显著增强Cu-EDTA的氧化效果.在初始pH=3.2、最佳氧化剂和污染物比例为1.2、反应时间为20 min的条件下,Cu的去除效率可以达到92%.随着KMnO₄浓度在0.09～0.9 mmol·L^-1范围内增加,Cu去除率随之增加.粹灭实验表明,与HO·相比,活性锰物种(RMnS)是UV/KMnO₄氧化Cu-EDTA的主要活性物种.采用超高效液相色谱-质谱联用技术分析Cu-EDTA的降解产物,表明其降解遵循脱羧反应.不...     

喹啉的O3及O3/UV降解规律

研究了O3单独作用及O3/UV联合作用时喹啉的降解规律,并对结果进行了比较.研究表明,空气吹脱和UV本身对喹啉的去除贡献率都不大.O3单独作用时,提高体系的初始pH值有利于喹啉的降解.O3/UV联合作用时,在某个临界pH值上,无论是提高还是降低体系的初始pH值都有可能提高喹啉的去除速率.初始pH值较低时,O3单独作用时喹啉的去除速率明显低于O3/UV联合作用时喹啉的去除速率,但在初始pH值较高的情况下,UV的介入可能会降低喹啉的降解速率.无论是O3单独作用还是O3/UV联合作用,喹啉的降解基本上满足伪一级反应动力学规律,如果体系的pH值基本保持恒定,这种规律就更为明显.     

TiO2光催化联合技术降解苯酚机制及动力学

主要研究了TiO2光催化体系结合H2O2或外加电催化(EC)体系对苯酚催化降解效率的影响,评价比较TiO2/UV、H2O2/UV、TiO2/UV/H2O2、TiO2/UV/EC体系下苯酚降解机制及动力学.结果表明,TiO2/UV/H2O2和TiO2/UV/EC体系下苯酚降解效率明显高于TiO2/UV体系,当苯酚溶液pH值为6,TiO2质量浓度0.2 g·L-1,紫外光照2 h,光催化降解效果达到86%,当电流密度为12 mA·cm-2,则苯酚可达到100%去除.比较了不同催化体系下的能量利用率,苯酚降解15 min,TiO2/UV/EC体系能量利用率最大为0.030 6 g·(kW·h)-1,其能量消耗为0.0640 kW·h-1,说明采用TiO2/UV/EC体系能更多地利用能量降解苯酚.通过不同催化体系下中间产物分析,建立苯酚及其中间产物对苯二酚、邻苯二酚和苯醌的拟一级降解动力学模型,通过模型验证各催化体系下苯酚的降解历程,同时也说明了TiO2/UV/EC体系有利于苯酚及其中间产物的降解.     

白腐真菌Pleurotus ostreatus产羟基自由基及其对苯酚的降解研究

白腐真菌可通过醌(Quinone,简称Q)氧化还原循环产生羟基自由基(·OH)。本研究以Pleurotus ostreatus为供试白腐真菌并建立了醌氧化还原循环,通过单因素评价了醌种类、醌含量、菌丝量和Fe3+/EDTA对·OH产生速率和苯酚去除率的影响。结果表明当醌为2,6-二甲氧基-1,4-苯醌(DBQ)且其含量为600μM(在300~600μM范围),菌丝量为120 mg(在0~120 mg范围),Fe3+/EDTA为100/600(在100/700~100/300范围)时,·OH的产生速率和苯酚的去除效率均最高;同时发现·OH的产生速率越高,苯酚去除率也越高,由此推测在氧化还原循环中·OH的氧化作用是去除苯酚的主要原因。     

UV/H_2O_2、UV/O_3和O_3体系中自由基产生效率的比较研究

以水杨酸(Salicylic Acid,SA)为模型探针分子,采用高效液相色谱法(HPLC)研究了UV/H2O2、UV/O3和O3等高级氧化工艺的羟基自由基(·OH)产生效率。实验结果表明,在SA初始浓度40mg/L,反应时间10min,氧化剂投加量2mmol/L的条件下,2,5-DHBA和2,3-DHBA为水杨酸与·OH反应的主要中间产物。三种高级氧化工艺中,UV/H2O2体系具有最高的羟基自由基(·OH)产生效率。