Photodegradation of perfluorooctanoic acid by 185 nm vacuum ultraviolet light

The photodegradation of persistent and bioaccumulative perftuorooctanoic acid （PFOA） in water by 185 nm vacuum ultraviolet （VUV） light was examined to develop an effective technology to deal with PFOA pollution. PFOA degraded very slowly under irradiation of 254 nm UV light. However, 61.7% of initial PFOA was degraded by 185 nm VUV light within 2 h, and defluorination ratio reached 17.1%. Pseudo first-order-kinetics well simulated its degradation and defluorination. Besides, fluoride ion formed in water, 4 shorter-chain perfluorinated carboxylic acids （PFCAs）, that is, perfluoroheptanoic acid, perfluorohexanoic acid, perfluoropentanoic acid, and perfluorobutanoic acid. These were identified as intermediates by LC-MS measurement. These PFCAs consecutively formed and further degraded with irradiation time. According to the mass balance calculation, no other byproducts were formed. It was proposed that PFCAs initially are decarboxylated by 185 nm light, and the radical thus formed reacts with water to form shorter-chain PFCA with one less CF2 unit.     

全氟羧酸在185 nm真空紫外光下的降解研究

以全氟辛酸为代表的全氟羧酸是一类新的持久性有机污染物,广泛地存在于各种环境介质.研究了全氟辛酸、全氟庚酸、全氟己酸、全氟戊酸和全氟丁酸等5种全氟羧酸在185 nm真空紫外光下的光降解行为,以发展1种有效降解全氟羧酸的方法.结果表明,全氟羧酸在185 nm紫外光照下发生显著地降解并生成氟离子,而在254 nm紫外光照下降解不明显. 反应6h后, 全氟丁酸降解率达到60%以上;而其它4种全氟羧酸的降解率达到90%以上,脱氟率在21%～71%之间,表现出随碳链增长而降低的趋势. 氮气、空气、氧气等3种反应气氛对全氟羧酸在185 nm紫外光下的降解与脱氟没有显著影响. LC/MS分析表明,全氟辛酸光降解时逐级生成短链的全氟庚酸、全氟己酸、全氟戊酸和全氟丁酸. 全氟羧酸在185 nm光照下首先发生脱羧反应,脱羧后的自由基与水反应生成少1个碳原子的全氟羧酸和氟离子.     

VUV/HPW/BMMs体系对全氟辛酸（PFOA）的脱氟研究

采用真空紫外灯(VUV)和双模型介孔材料(BMMs)负载磷钨酸(HPW)催化剂构建光催化体系,探究该体系对水中全氟辛酸(PFOA)的脱氟效果.研究了PFOA初始浓度、HPW/BMMs投加量、初始p H值对体系脱氟的影响,并采用响应曲面法(Response Surface Method,RSM)分析了最佳边界反应条件.结果表明,体系对PFOA具有明显的脱氟效果:脱氟效率随PFOA初始浓度的增大而减小;催化剂投加量为0.2 g·L~(-1),脱氟效率最高达50.2%;体系p H为3~4时,体系脱氟效果显著.基于Box-Behnken响应曲面法,各影响因子对脱氟效率的显著性排序为:p HPFOA初始浓度HPW/BMMs投加量.p H值与HPW/BMMs投加量及初始PFOA浓度交互作用显著,模型回归性良好,最佳运行条件为:p H=3.82,HPW/BMMs投加量为0.3 g·L~(-1),PFOA初始浓度为20 mg·L~(-1),反应4 h的脱氟率达到52.6%,与预测值相比偏差为1.2%.本研究为高效降解全氟化合物提供了新思路.     

用185nm UV降解水中二苯甲酮和孔雀石绿

研究了185nm紫外光降解水中二苯甲酮和孔雀石绿和总有机碳(TOC)的规律.研究了浓度、体积、流速、pH等因素对二苯甲酮的降解效果的影响.通过改变污染物初始浓度、体积、流量、pH值以及添加无机离子来讨论185nm紫外光对孔雀石绿的降解效果,探讨了降解的最佳条件.降解达到了治理水中二苯甲酮和孔雀石绿污染的目的.用这种方法降解水中二苯甲酮和孔雀石绿,去除率能够达到99.9%以上,是一种非常有效的治理污染方法.实验同时验证了185nm UV降解水中的二苯甲酮和孔雀石绿符合准一级动力学规律.     

Removal of gaseous volatile organic compounds via vacuum ultraviolet photodegradation: Review and prospect

Volatile organic compounds (VOCs) have attracted much attention for decades as they are the precursors of photochemical smog and are harmful to the environment and human health. Vacuum ultraviolet (VUV) photodegradation is a simple and effective method to decompose VOCs (ranging from tens to hundreds of ppmV) without additional oxidants or catalysts in the air at atmospheric pressure. In this paper, we review the research progress of VOCs removal via VUV photodegradation. The fundamentals are outlined and the key operation factors for VOCs degradation, such as humidity, oxygen content, VOCs initial concentration, light intensity, and flow rate, are discussed. VUV photodegradation of VOCs mixture is elucidated. The application of VUV photodegradation in combination with ozone-assisted catalytic oxidation (OZCO) and photocatalytic oxidation (PCO) systems, and as the pre-treatment technique for biological purification are illustrated. Based on the summary, we propose the challenges of VUV photodegradation and perspectives for its future development.     

VUV/Fe3+体系对水中全氟辛酸(PFOA)脱氟影响因素研究

采用VUV/Fe3+光催化体系对全氟辛酸(PFOA)进行脱氟处理,考察了PFOA初始浓度、Fe3+浓度、体系pH值对体系脱氟的影响,并运用响应面正交法(RSM)优化分析了最佳反应条件.结果表明,VUV/Fe3+体系对PFOA具有明显的脱氟作用.PFOA浓度与Fe3+浓度比为1.8∶1～1.2∶1和pH为3～4时,有利于体系的脱氟.基于Box-Behnken响应曲面法,各影响因子显著性排序为pH>Fe3+投加量>PFOA初始浓度,pH值和Fe3+投加量交互作用显著.模型回归性良好,最佳运行条件组合为:pH=3.41,Fe3+投加量为30μmol·L-1和PFOA初始浓度为38.6μmol·L-1(16mg·L-1)条件下,反应4h的脱氟率达到54.13%,与预测值相比偏差为0.36%.在VUV体系引入Fe3+提高了PFOA及中间产物对紫外光利用的效率.     

UV185+254nm辐照下MnOx-TiO2分解甲醛与臭氧的机理

为提高185nm真空紫外光下甲醛与副产物臭氧的分解效率,以MnOx-TiO2复合催化剂取代TiO2光催化剂,发现甲醛与臭氧的转化率分别从44.7%和38.7%提高到77.5%和96.8%.研究比较了真空紫外光下和暗态下(加臭氧)甲醛与臭氧在MnOx-TiO2催化剂上的分解性能,及UV254nm下光催化分解甲醛的效率.结果表明,真空紫外光下气相活性氧物种的氧化与MnOx表面的臭氧催化氧化过程是甲醛分解的主要途径,而MnOx-TiO2上光催化氧化甲醛效率很低;副产物臭氧主要于MnOx表面活性位上由热催化分解.用真空紫外光辐照MnOx-TiO2催化剂,可提高MnOx催化分解臭氧的稳定性.     

Rate of hexabromocyclododecane decomposition and production of brominated polycyclic aromatic hydrocarbons during combustion in a pilot-scale incinerator

Here, we examined the incineration of extruded polystyrene containing hexabromocyclododecane(HBCD) in a pilot-scale incinerator under various combustion temperatures(800–950℃) and flue gas residence times(2–8 sec). Rates of HBCD decomposition ranged from 99.996%(800℃, 2 sec) to 99.9999%(950℃, 8 sec); the decomposition of HBCD, except during the initial stage of combustion(flue gas residence time 2 sec), followed a pseudo-first-order kinetics model. An Arrhenius plot revealed that the activation energy and frequency factor of the decomposition of HBCD by combustion were 14.2 kJ/mol and 1.69 sec~(-1),respectively. During combustion, 11 brominated polycyclic aromatic hydrocarbons(BrPAHs)were detected as unintentional by-products. Of the 11 BrPAHs detected, 2-bromoanthracene and 1-bromopyrene were detected at the highest concentrations. The mutagenic and carcinogenic BrPAHs 1,5-dibromoanthracene and 1-bromopyrene were most frequently detected in the flue gases analyzed. The total concentration of BrPAHs exponentially increased(range,87.8–2,040,000 ng/m~3) with increasing flue gas residence time. Results from a qualitative analysis using gas chromatography/high-resolution mass spectrometry suggest that bromofluorene and bromopyrene(or fluoranthene) congeners were also produced during the combustion.     

紫外光降解高浓度氯苯气体的研究

为评价紫外光降解作为高浓度挥发性有机物生物预处理的可行性,系统考察了其对高浓度氯苯气体的去除性能及其影响因素.所考察的影响因素包括紫外光波长、进口ρ(氯苯)、空塔停留时间和气体相对湿度等.结果表明:复合254和185 nm波长紫外光照射对氯苯的去除效果优于单一254 nm波长;紫外光降解反应器的进口ρ(氯苯)在2 300～2600 mg/m3,空塔停留时间为27 s时,对氯苯气体的去除率可达40%,继续延长空塔停留时间对氯苯去除率的提高作用有限;进口ρ(氯苯)在150～3 000 mg/m3时,氯苯去除速率随进口浓度单调增加,当高于3 000 mg/m3时,氯苯去除速率基本保持不变;增加气体相对湿度可以提高紫外光降解反应器对氯苯的去除效果.      

Effects of humic acid fractions with different polarities on photodegradation of 2, 4-D in aqueous environments

Four fractions (A, B, C, and D) of humic acids (HAs) were separated based on the polarity from weak to strong. UV-vis absorption and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis show that the fractions C and Dpossessedmore aromatic C=C content. The influences of HAs and their fractions on the photolysis were investigated by the photodegradation of 2,4-D solutions under simulated solar light irradiation. The degradation rate of 2,4-D was found to decrease in the presence of bulk HAs or their fractions especially at high HAs concentration. The fractions of strong polarity C and D retarded the degradation rate more than the fractions of weak polarity A and B. This could be attributed to the different absorption intensity of the four HAs fractions in the order of D ⩾ C > A > B, and the stronger π-π electron donor-acceptor interactions between the strong polar fractions and 2,4-D.     

紫外辐照改性生物炭对VOCs的动态吸附

采用365 nm紫外光辐照改性椰壳生物炭,以提升对挥发性有机污染物(VOCs)的吸附性能.选取苯和甲苯两种典型的VOCs为吸附质,考察了改性前后生物炭的吸附穿透曲线.结果表明,紫外辐照改性后的生物炭其吸附性能显著增加,对苯和甲苯的饱和吸附量分别由7.27 mg·g~(-1)和7.98 mg·g~(-1)提升至122.80 mg·g~(-1)和236.36 mg·g~(-1),吸附穿透时间也由1 min和2 min大大延长至390 min和620 min.生物炭表面理化特征分析表明,紫外辐照增大了生物炭表面含氧官能团的含量和外比表面积,这可能是改性生物炭吸附性能提升的关键因素.Yoon-Nelson、Thomas和BDST模型均能很好地模拟改性生物炭对不同浓度苯和甲苯的吸附过程,其相关系数大于0.992.热重分析结果表明,紫外辐射对生物炭的热稳定性影响甚微.改性生物炭吸附饱和后,可经热再生后重复利用,对甲苯的吸附重复利用5次后仍有较高的吸附能力.     

天津夏季郊区VOCs对臭氧生成的影响

挥发性有机物是O₃重要的前体物之一,在O₃生成方面起着决定性作用.为研究天津郊区VOCs特征及其对O₃生成的作用,利用SyntechSpectras GC955在线监测系统监测天津市津南区54种VOCs的浓度,并结合最大增量活性因子计算VOCs的臭氧生成潜力.结果表明, 2018年7月津南区VOCs总浓度为(32.33±23.77)μg·m^-3,其中烷烃质量浓度最高,芳香烃和烯烃次之,炔烃最低,丙烷、乙烯和甲苯分列VOCs质量浓度的前3位.观测期间TVOC的OFP为107.81μg·m^-3,烯烃对OFP的贡献最大,为55.80%,乙烯、异戊二烯和甲苯分列OFP贡献率的前3位.后向轨迹分析表明,不同来向和性质的气团下TVOC及其OFP不同.VOCs/NO_x体积分数比值估算表明,观测期间O₃生成对VOCs较为敏感.乙苯/间,对-二甲苯和乙烷/乙炔等特定物种对浓度比值的变化表明, 3次O₃污染过程均伴随VOCs的老化过...     

GC-MS用于分析印染废水处理中有机污染物的降解及迁移的研究

为分析和比较印染废水处理中"物化+生化"和"生化+物化"2种耦合工艺的优缺点,应用气相色谱-有机质谱联用仪(GC-MS)分析了2种耦合工艺在印染废水处理中有机物的降解过程,并对物化污泥和排放水体中的有机污染物进行了检测.结果表明,"物化+生化"工艺对有机物的降解效果不如"生化+物化",后者对各类污染物的平均去除率比前者高6.2%,主要差别体现在厌氧水解工艺的作用效率上.此外,"物化+生化"工艺导致印染废水中典型有机污染物向物化污泥以及排放水体中迁移,容易引起二次污染.     

2017年厦门金砖会晤期间人为减排和气象条件变化对臭氧污染特征的影响

针对厦门"金砖会晤"空气质量保障活动，本研究选取2017年8月10日—9月10日的O₃、NO₂和挥发性有机物（VOCs），以及气象因子等在线观测数据，开展人为减排、副热带高压、台风等对东南沿海城市大气O₃污染特征的影响研究.结果表明，研究期间厦门大气O₃-8 h平均浓度为（110.0±40.6）μg·m^-3.与管控前相比，无台风影响的管控I期的O₃-8 h浓度上升了19.9 μg·m^-3，而管控II期的O₃-8 h浓度下降了27.9 μg·m^-3.对于管控I期和II期，台风影响下O₃-8 h浓度较无台风时段分别下降85.2 μg·m^-3和8.9 μg·m^-3.在排放控制和台风的共同作用下，峰会期间厦门大气O₃浓度的日变化显现出"削峰填谷"的特征.另外，与管控I期相比，管控II期O₃前体物VOCs浓度显著下降，其臭氧生成潜势（OFP）下降了44.6%.总之，运用区域联防联控策略，对臭氧前体物（NO_x和VOCs）实施针对性减排，可有效地降低沿海城市大气O₃日间最高浓度.     

生物法净化废气中低浓度挥发性有机物的过程机理研究

 针对生物法净化低浓度挥发性有机废气的过程机理研究表明，生物膜填料塔净化低浓度甲苯气体是一个以气膜控制为主的传质过程，其中甲苯的生化降解属于瞬时快速化学反应，即甲苯的生化降解反应速率远远超过甲苯在液膜中的扩散速率，甲苯的生化降解在气液相界面处即可发生，其宏观表现即为甲苯气体直接吸附在润湿的生物膜上后迅速被微生物生化降解。因此，可以从气体吸附理论的新角度去解释生物法净化废气中低浓度挥发性有机物的动力学过程。对于低浓度挥发性有机废气的生物法净化装置的设计与操作而言，凡能改善传质条件、减少气膜阻力的措施均能强化这一生物吸收净化过程。     

河谷型城市土壤有害金属有机酸与细菌淋溶特性

在野外调查与前期研究的基础上,根据一点多样混合采样法收集宝鸡河谷型城市污染土壤样品50个.通过等温振荡平衡法研究了人工合成的螯合剂EDTA、DTPA、低分子有机酸草酸(Oxalic acid)、丁二酸(Butanedioic acid)、柠檬酸(Citrate)和枯草芽孢杆菌对城市污染土壤有害金属As、Cr、Cu、Pb、Sb、V、Zn的淋溶解吸特性.研究结果表明,EDTA、DTPA对宝鸡城市污染土壤As、Cr、Cu、Pb、Sb、V、Zn的整体淋溶解吸效果要优于草酸、丁二酸和柠檬酸.有机酸对宝鸡城市土壤有害金属As、Cr、Cu、Pb、Sb、V、Zn淋洗速率顺序为:柠檬酸:PbSbZn≈AsCuVCr;DTPA:Pb≥Cu≈ZnSbAsVCr;EDTA:Pb≥ZnCuSbAsVCr;草酸:PbSbAsVCuCr;丁二酸:CrPbSbAsVCu(丁二酸淋洗的Cr随时间缓慢增加).枯草芽孢杆菌对土壤有害金属淋溶具有pH和温度的依赖性,特别对Pb、Sb的淋溶解吸特为敏感,较高pH(pH=6)淋溶要大于低pH(pH=2).研究表明,枯草芽孢杆菌淋溶土壤有害金属是细菌本身、有机酸和淋溶液pH共同作用的过程.重金属Pb和Sb是宝鸡市环境污染与人群健康风险最主要的因子,因此,有机酸和细菌及其淋溶pH综合作用对西部河谷型城市土壤有害金属Pb、Sb复合污染的原位修复提供了新的思路.     

外加不同铁源和丛枝菌根对砷污染土壤上玉米生长及磷、砷吸收的影响

通过盆栽模拟试验研究了添加不同铁源及接种丛枝菌根真菌(Arbuecular mycorrhizal fungi,AMF)对高砷污染土壤上玉米生长及其吸收磷、砷、铁、锰、铜和锌的影响.试验结果表明,与对照相比,添加硫酸亚铁并接种AMF显著地提高了土壤有效铁、锰含量,降低了土壤中水溶性砷、磷含量以及玉米地上部砷的含量,并极大地增加了植株对磷的吸收,提高了植株体内磷砷吸收量之比,从而明显地改善了植株的菌根建成和生长状况.在不接种情况下,硫酸亚铁和石灰混合处理显著地降低了土壤水溶性砷、磷含量及根系砷含量,并明显增加了磷的吸收以及磷、砷吸收量的比值,使玉米植株生物量和根长增加的幅度较其它铁源处理时更大.尽管添加铁尾矿砂增加了土壤水溶性磷的含量以及植株磷的吸收而在一定程度上改善了玉米的生长,但这种效果以不接种时更为明显,因而有必要根据土壤的污染程度调整铁尾矿砂的添加量和接种抗性菌株,以强化植物的抗砷能力.