无机阴离子对类-Fenton反应的影响

对比研究了4种常见无机阴离子(ClO4-、NO3-、Cl-和SO42-)对类-Fenton 反应中H2O2分解和有机物(莠去津=2.1 μmol·L-1和苯酚=50μmol·L-1)降解的影响.实验在pH=3.00±0.05 (25℃) 条件下完全混合反应器中进行.结果表明,在类-Fenton 反应过程中,ClO4-和NO3- 的存在对H2O2分解和有机物降解几乎没有影响;在不存在有机物条件下,Cl-和SO42- 的加入使得H2O2分解速率显著降低,ClO4-≈NO3- Cl- SO42-;莠去津存在条件下,莠去津降解速率为ClO4-≈NO;C1'SO42-,而H2O2分解速率为ClO4-≈NO3-≈Cl- SO42-;苯酚存在条件下,苯酚和H2O2的降解速率为ClO4-≈NO3-≈SO42- Cl-.无机阴离子对类-Fenton反应的影响一方面是由于Cl-和SO42-与Fe3 发生络合反应,阻碍了Fe3 与H2O2络合物的形成,减少了·OH 的产生;另一方面Cl-和SO42-消耗·OH,形成较低氧化活性的无机自由基(SO4·-和Cl2·-);同时,根据类-Fenton 反应降解有机物的不同,无机阴离子对类-Fenton 反应的影响也有所不同.     

磁铁矿活化过硫酸钠降解泥浆体系中的三氯乙烯

研究了磁铁矿活化过硫酸钠技术氧化泥浆系统中三氯乙烯(TCE)的效果.同时,考察了Fe2+、Cl-和HCO-3对TCE降解过程的影响,并采用有机碳含量不同的2种天然土壤,以及用H2O2去除低聚合"软碳"和高温灼烧去除全部有机碳后所得到的2种土壤,考察了有机质含量对TCE降解的影响,检测了反应过程中有机质的变化.结果表明,在中性pH值条件下,磁铁矿活化过硫酸钠是表面活化反应,反应产物为α-Fe2O3,TCE氧化降解过程符合准一级反应动力学方程.在初始TCE浓度20 mg·L-1、磁铁矿投量20 g·L-1时,TCE在48 h后的去除率达到97%.Fe2+对反应有促进作用,Cl-和HCO-3均会对反应起到抑制作用,其中,HCO-3的抑制作用强于Cl-.TCE降解速率受土壤有机质含量影响较大,土壤去除有机质(SOM)后TCE的降解速率明显加快.通过检测有机质变化发现,过硫酸钠对有机质的去除较小,有机质对TCE降解的抑制可能是通过消耗过硫酸钠、表面消耗自由基和对有机污染物的竞争吸附等多种途径引起的.     

高效硫酸盐还原菌的分离及特性研究

采用叠皿夹层法,从糖蜜酒精废水厌氧反应器的污泥中分离出一株硫酸盐还原菌,命名为SRB-22。该菌株的菌体形态呈杆状和弧状,革兰氏染色阴性,属于兼性厌氧菌,初步确定为脱硫弧菌属(Desulfovibrio)。在不含Fe2+的培养基中,菌株4h后进入对数生长期,32h达到生长最高峰。探讨了SO42-初始浓度、COD/SO42-比值、Fe2+初始浓度对SRB-22硫酸盐去除率的影响,结果表明:在一定浓度范围内,SO42-初始浓度越大,菌株完全去除SO42-所需时间也越长,当SO42-浓度大于6g/L时,菌株对SO42-的去除率明显降低;随着COD/SO42-比值的增加,SO42-的去除率呈上升的趋势,COD/SO42-值达到2.4时,培养5d后即可较好地还原SO42-;在一定浓度范围内,随Fe2+初始浓度的增大,SO42-的去除率增加。当Fe2+浓度达到1.0g/L以上,SO42-的去除率迅速下降。     

地下水化学成分对植物油改性纳米铁还原硝基苯影响

研究了不同地下水化学成分(pH值、Ca2+、Fe2+、Cl-、SO42-)对VOMNI降解硝基苯(NB)的影响.结果表明,经乳化油改性后,纳米铁团聚现象得到改善,分散性提高;VOMNI对硝基苯的还原过程符合一级反应动力学方程,反应速率常数为0.0783min-1;酸性条件下更有利于硝基苯的降解和苯胺的生成;钙硬度对VOMNI还原硝基苯有抑制作用;Fe2+、SO42-、Cl-对硝基苯的降解和苯胺的生成有一定的促进作用.     

载镁活化天然沸石处理高氟地下水实验研究

为了研究地下水中阴离子对载镁活化天然沸石除氟效果的影响,考察了4种主要阴离子——Cl-,HCO3-,SO42-,PO43-的影响,并分析了吸附剂的除氟机理及表面结构和成分。结果表明:对于初始氟浓度不同的水样,随着阴离子浓度的增加,吸附剂对氟的去除效率逐渐降低。Cl-对吸附剂除氟效果影响较小,氟去除率降低较慢;随着HCO3-浓度的增大(由100 mg/L到1 000 mg/L),水样pH缓慢由7.48增大到9.44,而氟去除率则由63.78%缓慢下降到52.70%(2 mg/L);SO42-及PO43-对改性沸石除氟效果影响较大,氟去除率降低较快,且SO42-的影响大于PO43-。所以,镁改性天然沸石对该4种阴离子的吸附顺序是:SO42->PO43->HCO3->Cl-。     

EDDS螯合Fe(Ⅲ)活化过硫酸盐技术对TCE的降解效果

为解决传统Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐过程中Fe有效性较低的问题,采用可生物降解的EDDS(乙二胺二琥珀酸)螯合Fe(Ⅲ)活化过硫酸盐处理水溶液中的TCE(三氯乙烯),考察c(过硫酸盐)、c〔Fe(Ⅲ)〕/c(EDDS)〔下称Fe(Ⅲ)/EDDS〕、溶液初始pH以及阴离子浓度对TCE降解效果的影响,并研究体系中产生的活性氧自由基. 结果表明:c(过硫酸盐)为15.0 mmol/L、Fe(Ⅲ)/EDDS为4时,60 min内TCE去除率达99.7%;提高c(过硫酸盐)、Fe(Ⅲ)/EDDS均有利于TCE降解,但超过一定限值后对TCE去除效果增强不明显;溶液初始pH(3~11)越高,TCE去除率越低;加入Cl-、HCO₃-、SO₄2-和NO₃- 4种阴离子均会抑制TCE降解,抑制程度表现为HCO₃->Cl- >SO₄2->NO₃-;自由基清扫试验证实体系中存在SO₄-·、·OH和O₂-·等3种活性氧自由基,·OH对TCE的降解起主导作用. 因此,EDDS螯合Fe(Ⅲ)活化过硫酸盐技术能够产生以·OH为主的活性氧自由基,从而快速高效去除水溶液中TCE,但降解过程受水质参数影响.      

Fe0去除黄土地区土壤水中的硝酸盐

在欧美发达国家,以Fe0为填料的PRB(permeable reactive barriers)技术已成功用于去除土壤和地下水中的硝酸盐污染,而在我国的实际应用还未见报道,但我国许多地区的土壤水中硝酸盐污染日趋严重,必须采取相应措施.为此,在实验室条件下,通过批实验采用200～300目的还原铁粉研究了在有黄土存在时溶液pH、铁粉表面预处理及铁粉与硝态氮质量比、土壤水中主要阴离子及加活性炭等对硝酸盐去除效果的影响.结果表明,在黄土的碱性条件下,Fe0仍然可以还原硝酸盐,起始pH值影响不大,因为土壤的缓冲作用能抵消进水pH值的影响;铁粉经过酸预处理后能提高反应速率和硝酸盐的去除率;增大铁粉与硝态氮的质量比能提高硝酸盐的去除率,但当这个比值超过100∶1以后,用酸预处理和不作预处理的效果相当,且再增大比值对硝酸盐的去除率影响不大.黄土地区土壤水中的主要阴离子Cl-、SO42--和HCO3-可促进铁粉腐蚀进而加快硝酸盐的还原,同浓度下促进作用顺序为SO42-＞HCO3-＞Cl-;加入活性炭可形成原电池从而加快硝酸盐的去除.硝酸盐还原产物主要是氨,亚硝酸盐只是在反应初期出现但很快就减少,可溶性铁含量都小于0.2mg·L-1.     

单室型微生物燃料电池处理黄姜废水的性能研究

以黄姜废水为底物,采用单室型微生物燃料电池,验证了MFC处理黄姜废水的可行性,研究了进水COD和SO42-浓度对产电性能的影响.控制电导率和COD等条件一致,黄姜废水最大功率密度为葡萄糖配水的80.3%.低COD浓度条件下MFC产电稳定,功率密度随COD浓度上升而提高,最高为322 mW/m2;当COD提高至2766 mg/L以上时,MFC稳定产电的时长缩短且更新基质后无法恢复最佳产电水平,表明过高的COD负荷会抑制产电微生物活性.COD最终去除率在68.2%~84.8%之间,且随着初始浓度的提高去除率有所下降.进水SO42-浓度的提高使MFC输出功率密度增大,但当SO42-浓度>7 716 mg/L(电导率>8.19 mS/cm)时,继续提高SO42-浓度无法使功率密度增大.与沉淀SO42-后的废水比较,含硫原水的最大功率密度平均下降14.5%,其库仑效率也随SO42-浓度提高明显下降,表明存在SO42-作为电子受体被还原,降低了MFC的效率.     

盐酸羟胺强化Fe(Ⅲ)-EDDS/过硫酸盐处理水溶液中TCE

采用盐酸羟胺（HAH）强化Fe（Ⅲ）-EDDS（乙二胺二琥珀酸）活化过硫酸盐（PS）体系降解水溶液中的三氯乙烯（TCE）.结果表明,Fe（Ⅲ）-EDDS/PS体系中加入HAH能够强化TCE去除效率,TCE降解效率随PS或HAH初始浓度增大而增强,但实验条件下存在最佳投加量.当溶液初始pH值为3~7时,Fe（Ⅲ）-EDDS/PS/HAH降解TCE基本没有影响,但碱性条件会抑制TCE去除,HAH强化工艺能够有效缓解Cl^-（1~100mmol/L）和低浓度HCO₃^-（1~10mmol/L）对TCE降解的抑制作用.与Fe（Ⅲ）-EDDS/PS相似,加入HAH后反应体系中存在SO₄^·-、^·OH和O₂^·-,但降解TCE的主导自由基由^·OH转变为SO₄^·-.     

UV强化草酸络合Fe3+活化过硫酸盐氧化降解苯胺

采用UV-草酸络合Fe~(3+)[UV-Fe(C_2O_4)3-3]活化过硫酸钠(PS)氧化降解苯胺,研究了Fe(C_2O_4)3-3浓度,PS浓度,pH对PS活化效率及苯胺氧化降解效果的影响机制.结果表明,Fe(C_2O_4)3-3浓度和pH决定了UV-Fe(C_2O_4)3-3体系中Fe~(3+)向Fe2+的转化过程,并对活化PS氧化降解苯胺产生显著影响.随着Fe(C_2O_4)3-3浓度增加,PS的分解率不断提高,但当浓度高于0.75 mmol·L~(-1)时,草酸根离子(C2O_2-4)对硫酸根自由基(SO·-4)的竞争以及SO·-4之间的相互淬灭作用降低了苯胺的降解效果,降解速率大小顺序为5 mmol·L~(-1)0.25 mmol·L~(-1)0.5 mmol·L~(-1)1 mmol·L~(-1)0.75 mmol·L~(-1);中性和碱性条件不利于Fe(C_2O_4)3-3发生光化学反应生成Fe2+,但当初始pH为7和9时,由于PS活化分解过程降低反应体系pH,反应300min时PS的活化率可分别达到74%和67%,苯胺去除率分别高达91%和97%,均高于初始pH为酸性条件下的结果;苯胺降解率随初始PS浓度增加而增大,当PS浓度大于10 mmol·L~(-1)时,苯胺降解过程由二级反应变为准一级反应,但此时过量的PS因与SO·-4发生反应而显著降低PS用于氧化降解苯胺的利用率.     

均相Co(Ⅱ)/PMS体系对二氯喹啉酸的降解特性研究

采用高级氧化技术,以Co2+为催化剂分解单过氧硫酸氢钾(PMS)所产生的强氧化性硫酸根自由基(SO4·-)降解水中的二氯喹啉酸(QC).考察了PMS用量、Co(Ⅱ)/PMS比值和Cl-浓度以及QC初始浓度对该均相Co(Ⅱ)/PMS体系降解QC的影响.结果表明,QC的降解遵循准一级动力学过程.当QC初始浓度在0.02~0.2mmol/L时,QC的降解速率随着QC/PMS比值的降低而增大,但当QC/PMS比值小于1/100时,则相反.QC的降解速率随着PMS浓度升高而线性增大,当PMS浓度为32mmol/L时,4h内QC的降解率可达94%.增大Co(Ⅱ)/PMS的摩尔比能够促进QC的降解,而Cl-对QC的降解有一定的抑制作用.LC/MS分析结果表明,3,7-二氯-8-羟基喹啉和7-氯-8-喹啉甲醛为QC降解过程中两种主要的中间产物.     

高锰酸钾氧化去除砂壤土中三氯乙烯的试验研究

以环境中常见的污染物三氯乙烯(TCE)为研究对象,利用高锰酸钾(KMnO4)对工业场地土壤中的TCE进行处理,探讨了不同氧化条件、污染物初始浓度、氧化次数等对去除效果的影响.结果表明,采用正交试验获得优化操作条件为:KMnO4浓度125mg/L,pH7,反应时间30min.在此条件下,100mg/kg的TCE去除率达到93.7%.TCE的去除率随污染物浓度的增加而减小,对于污染程度高的土壤,2次处理能有效提高去除率.土柱实验结果表明经过KMnO4溶液淋洗12d后,初始浓度为50mg/kg的TCE氧化率均达到88.1%以上,降低淋洗流速可提高TCE的去除率.     

阴极电催化还原降解水中三氯乙烯实验研究

三氯乙烯是地下饮用水中的主要有机污染物之一,广泛应用于金属加工、电子和干洗等行业,由于其土壤吸附性弱、水溶性低,所以很容易在地下水中积累,严重影响人体健康。文章利用独立设计的电化学双室反应装置,进行了阴极电催化还原法降解水中三氯乙烯的实验,并选择了检测降解产物较好的DB-VRX色谱柱,探讨了不同电极电势、电子供体及用量对三氯乙烯降解效果的影响,获得了水相体系中降解三氯乙烯的最佳实验条件。当采用DB-VRX色谱柱,固定阴极电势-0.45V(vs.NHE),电子供体为甲酸0.4 g/L,三氯乙烯初始浓度约为10 mg/L时,经过44 h反应,三氯乙烯的降解率达到了58.2%,并生成二氯甲烷、三氯甲烷等产物。通过GC-MSD对降解产物进行分析,提出了阴极电催化还原降解水中三氯乙烯的机理。     

丙酮/氯离子协同活化过一硫酸盐降解酸性橙

采用丙酮/氯离子（Cl^-）协同活化过一硫酸盐（PMS）降解偶氮染料酸性橙7（AO7）.研究发现,与Cl^-/PMS体系相比,丙酮/Cl^-/PMS体系降解AO7的效果显著增强,相应的AO7表观速率常数从0.0767增加到0.1725min^-1.考察了丙酮/Cl^-/PMS体系降解AO7的主要影响因素（初始pH值、Cl^-浓度、PMS浓度、丙酮浓度）.结果表明,在碱性环境下,随着Cl^-、PMS和丙酮浓度的增加,AO7的降解效果有所增强;研究丙酮/Cl^-/PMS体系降解AO7的降解机制.自由基猝灭实验表明,丙酮/Cl^-/PMS体系中没有自由基（硫酸根自由基（SO₄^－·）和羟基自由基（HO·））的产生,而次氯酸根（ClO^-）浓度在反应过程中逐渐增加,得出丙酮作为催化剂促进Cl^-和PMS产生更多HClO的结论.通过紫外可见光谱分析,表明AO7分子中偶氮键及萘环结构均被破坏.     

Effects of particle composition and environmental parameters on catalytic hydrodechlorination of trichloroethylene by nanoscale bimetallic Ni-Fe

Catalytic nickel was successfully incorporated into nanoscale iron to enhance its dechlorination efficiency for trichloroethylene （TCE）, one of the most commonly detected chlorinated organic compounds in groundwater. Ethane was the predominant product. The greatest dechlorination efficiency was achieved at 22 molar percent of nickel. This nanoscale Ni-Fe is poorly ordered and inhomogeneous; iron dissolution occurred whereas nickel was relatively stable during the 24-hr reaction. The morphological characterization provided significant new insights on the mechanism of catalytic hydrodcchlorination by bimetallic nanoparticles. TCE degradation and ethane production rates were greatly affected by environmental parameters such as solution pH, temperature and common groundwater ions. Both rate constants decreased and then increased over the pH range of 6.5 to 8.0, with the minimum value occurring at pH 7.5. TCE degradation rate constant showed an increasing trend over the temperature range of 10 to 25℃. However, ethane production rate constant increased and then decreased over the range, with the maximum value occurring at 20℃, Most salts in the solution appeared to enhance the reaction in the first half hour but overall they displayed an inhibitory effect. Combined ions showed a similar effect as individual salts.     

Enhanced ozonation degradation of atrazine in the presence of nano-ZnO: Performance, kinetics and effects

Enhanced ozonation degradation of atrazine (ATZ) with nano-ZnO (nZnO) as catalyst and the influences of the operational parameters have been investigated through semi-continuous experiments in this study. The results demonstrated that the combination of ozone (O₃) and nZnO showed an obvious synergetic effect and the ATZ degradation conformed to pseudo-first-order kinetics. An improvement of ATZ degradation efficiency by 41.8% and pseudo-first-order rate constant by more than a factor of four was obtained in the O₃/nZnO process after 5 min of reaction compared to O₃ alone. Meanwhile, the degradation efficiency of ATZ was gradually enhanced with increasing nZnO dosage and initial pH in the range from 3.0 to 8.0, and a higher amount of ATZ was degraded when the initial concentration of ATZ rose from 0.5 to 5 mg/L. Additionally, sulfate ion, chloride ion, nitrate ion and low concentrations of humic acid substances led to enhancement of the ATZ degradation. The notable decrease of ATZ removal efficiency observed in the presence of radical scavengers and the results of free radical tests indicated that OH is the dominant active radical species. The mechanism investigation demonstrated that the enhancement effect could be attributed to the introduction of nZnO, which could promote the utilization of O₃, enhance the formation of superoxide radical, and further accelerate the production of hydrogen peroxide and the generation of OH/O₂-.     

渗滤液中有机物在不同氧化还原带中的降解机理与效率研究

通过土柱模拟实验研究了垃圾渗滤液中的有机污染物在地下环境中的降解机理和效率.结果表明,铁还原带对有机污染物的降解起重要作用,平均降解效率达86.24％,其次是氧还原带、硝酸盐还原带、硫酸盐还原带和产甲烷带,分别平均达到75.93％、79.81％、74.02％和65.09％;厌氧还原环境可能对苯并噻唑、安替吡啉、茚等物质的降解起重要作用;萘、环己酮、部分环烷烃等不易被微生物降解;不同污染物在不同氧化还原带中的最大降解效率也不同,如1,1,1-三氯乙烷和邻二甲苯在硫酸盐还原带中的降解效率最高,分别为80％和71.43％;三氯乙烯和MTBE则在硝酸盐还原带中的降解效率最高,分别为81.25％和92.58％;而苯在硫酸盐还原带和铁还原带中均被全部降解.     

Cometabolic microbial degradation of trichloroethylene in the presence of toluene

Trichloroethylene (TCE), a common groundwater pollutant, was cometabolized by microorganisms in the presence of toluene as a growth substrate. The effect of concentrations of toluene and TCE and temperature on biodegradation was discussed. Acclimated microorganisms degraded TCE after a lag period of 5 to 22 h depending on toluene concentrations. Approximately 60%, 90% and 04% of TCE were degraded at toluene to TCE concentration ratios of 23 : l, 115 : 1 and 230: l, respectively. At a TCE concentration of 1.46 μg/ml, 80% of TCE and 98.4% of toluene were removed. But less degradation of TCE and toluene was observed when TCE concentration was above 48.8 μg/ml. The lag time of TCE decreased and the TCE biodegradation rates increased with the increase of temperature.     

无机离子对催化臭氧化降解水中痕量硝基苯效果的影响

考察了天然水体中常见的无机离子对单独臭氧氧化、臭氧/蜂窝陶瓷和臭氧/改性蜂窝陶瓷3种氧化工艺分解水中痕量硝基苯的影响.单独臭氧氧化和臭氧/改性蜂窝陶瓷对硝基苯的分解效率随着钙离子浓度的升高(0～4 mg·L^-1)分别增加了5.0%和8.6%,在相同实验条件下,臭氧/蜂窝陶瓷对硝基苯的降解效率在钙离子浓度为0.5 mg·L^-1时达到最大值;单独臭氧氧化、臭氧/蜂窝陶瓷和臭氧/改性蜂窝陶瓷在锰离子浓度增加(0～4 mg·L^-1)的情况下对硝基苯的去除率分别增加了10.9%、11.6%和9.6%,随着重碳酸根离子浓度的增加(0～200 mg·L^-1)分别降低了8.6%、11.5%和8.9%;硝酸根和硫酸根离子浓度对单独臭氧氧化降解水中硝基苯无明显影响,另2种氧化工艺对硝基苯的分解效率随着硝酸根和硫酸根离子浓度的增加而降低.