Effects of metal ions on the catalytic degradation of dicofol by cellulase

A new technique whereby cellulase immobilized on aminated silica was applied to catalyze the degradation of dicofol, an organochlorine pesticide. In order to evaluate the performance of free and immobilized cellulase, experiments were carried out to measure the degradation efficiency. The Michaelis constant, K_m, of the reaction catalyzed by immobilized cellulase was 9.16 mg/L, and the maximum reaction rate, V_max, was 0.40 mg/L/min, while that of free cellulase was K_m = 8.18 mg/L, and V_max = 0.79 mg/L/min, respectively. The kinetic constants of catalytic degradation were calculated to estimate substrate affinity. Considering that metal ions may affect enzyme activity, the effects of different metal ions on the catalytic degradation efficiency were explored. The results showed that the substrate affinity decreased after immobilization. Monovalent metal ions had no effect on the reaction, while divalent metal ions had either positive or inhibitory effects, including activation by Mn^2 +, reversible competition with Cd^2 +, and irreversible inhibition by Pb^2 +. Ca^2 + promoted the catalytic degradation of dicofol at low concentrations, but inhibited it at high concentrations. Compared with free cellulase, immobilized cellulase was affected less by metal ions. This work provided a basis for further studies on the co-occurrence of endocrine-disrupting chemicals and heavy metal ions in the environment.     

真空紫外/氯处理饮用水典型致嗅物质

为有效去除常规水处理工艺难以去除的典型致嗅物质二甲基异莰醇（2-MIB）和土臭素（GSM）,采用真空紫外/氯高级氧化技术,探讨该技术降解致嗅物质的效能,研究在不同紫外光强、氯浓度、pH、重碳酸盐浓度、腐殖酸浓度条件下致嗅物质的降解效果,分析羟基自由基在致嗅物质降解中起到的作用,目标物浓度采用吹扫捕集-气质联用法（GC/MS）测定.结果表明,真空紫外/氯高级氧化技术可以有效去除饮用水典型致嗅物质,相比紫外/氯高级氧化技术而言,在30 min内2-MIB和GSM的去除率分别提高15%和8%;随着氯浓度和紫外光强度的增加,致嗅物质的降解速率加快;在弱酸性条件下,致嗅物质的去除效果明显,在pH为5时,2-MIB和GSM的去除率在反应10 min后分别可以达到95%和96%;水体中重碳酸盐和腐殖酸的存在,竞争消耗反应体系中的自由基,对致嗅物质的降解起到抑制作用;在反应体系中投加1 mmol·L^-1羟基自由基抑制剂叔丁醇后,2-MIB和GSM的去除率下降明显,分别下降40%和31%,表明羟基自由基在致嗅物质的去除中起到主要作用.     

核壳结构KNbO3@Co(OH)2的制备及其活化过一硫酸盐降解帕珠沙星的研究

制备了以KNbO₃为载体材料的Co（OH）₂复合材料并对其进行了详细的表征,分析了材料的组成成分、组成形态进而确定了其为核壳结构形貌的KNbO₃@Co（OH）₂.利用合成的样品作为催化剂活化过一硫酸盐（peroxymonosulfate,PMS）来降解帕珠沙星（pazufloxacin,PZF）,结果表明制备的催化剂对PZF的去除效率显著增加.讨论了不同初始PMS剂量对降解效率的影响,发现随着PMS增加可活化生成更多的硫酸根自由基（sulfate radicals,SO₄^·-）和羟基自由基（hydroxyl radicals,HO^·）来降解PZF,但继续增大PMS用量降解效率未见明显提升.酸性和中性pH值条件下利于反应活化PMS降解PZF,而碱性体系减缓反应,甚至强碱体系更易形成Co（OH）₂沉淀不利于反应体系中活性组分CoOH⁺的形成,大大抑制了催化性能.此外,在体系中加入淬灭剂叔丁醇（tert-Butanol,TBA）或者乙醇（ethanol,ETOH）进行自由基的淬灭实验,结果表明SO₄^·-自由基为体系降解PZF过程中主要贡献的自由基,而HO^·自由基的贡献较少.催化剂具有较好的稳定性5次循环之后仍能在10 min之内完全去除PZF.本研究提出了新的思路为制备其他载体的Co（OH）₂核壳结构提供参考依据,同时将该催化剂结合高级氧化技术应用到水体新兴有机污染物净化领域具有很好的应用前景.     

F-对弱吸附间苯二酚光催化降解效率的提升:游离·OH的作用

传统的光催化降解机制认为是光激发产生的氧化活性物质优先对吸附在催化剂表面的污染物分子进行降解,因此,弱吸附性有机物难以接触到光催化剂并发生降解.为探究提升弱吸附有机物光催化降解的机理,本文构建了一个高暴露{001}晶面TiO_2({001}-TiO_2)降解弱吸附间苯二酚(RE)的光催化体系.实验结果表明,所制备的{001}-TiO_2具有强亲水性,并能提供大量的F~-吸附位点.RE在{001}-TiO_2表面的吸附能力很弱,并且光催化降解效果很差.F~-的加入可使RE的光催化降解速率提升近3倍.通过自由基猝灭实验发现,RE的降解主要取决于溶液中游离羟基自由基(·OH)的作用,由于F~-能与{001}-TiO_2亲水表面的羟基及·OH形成强烈的竞争吸附,从而使·OH游离到溶液中氧化降解RE.EPR测试进一步证实了F~-不仅可以促使TiO_2产生更多的游离·OH,同时也能激发产生更多超氧自由基(·O~-_2),推测·O~-_2主要由有效分离的光生电子与O_2或·OH反应生成.综上,本研究明确了游离·OH对弱吸附RE的光催化降解效率起决定作用,F~-促使游离自由基产生的机制可为弱吸附有机污染物的降解提供新思路.     

Cometabolic degradation of veratryl alcohol and biphenyl by white rot fungus under nitrogen nutrition-rich condition

ＣｏｍｅｔａｂｏｌｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｖｅｒａｔｒｙｌａｌｃｏｈｏｌａｎｄｂｉｐｈｅｎｙｌｂｙｗｈｉｔｅｒｏｔｆｕｎｇｕｓｕｎｄｅｒｎｉｔｒｏｇｅｎｎｕｔｒｉｔｉｏｎｒｉｃｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎＬｉｎＬｕ，ＤｅｎｇＹａｏｊｉｅ，ＨｕＪｉ...     

酸性条件下微米级锌铜双金属降解罗丹明B

通过置换反应得到最佳组成的微米级锌铜双金属（以下简称mZn/Cu）,以罗丹明B为目标污染物,研究了溶液初始pH、mZn/Cu用量和罗丹明B浓度等因素对mZn/Cu降解罗丹明B的影响,并通过单因素实验,确定了罗丹明B降解的最优条件。与单金属材料相比,由于mZn/Cu构成微电池显著提高了其供给电子的能力和化学活性,从而导致罗丹明B被更为有效降解。通过向反应体系中充入氮气去除溶解氧和加入自由基捕集剂叔丁醇和对苯醌,罗丹明B的降解率均有显著降低,并证实了在酸性条件下溶解氧从mZn/Cu表面获得电子,产生出具有强氧化性的羟基自由基和超氧根自由基,最终导致罗丹明B的氧化降解。由此可见,研究不仅基于通过简单置换反应获得的mZn/Cu材料提出了1种新的高级氧化技术,而且还探讨了其作用机理,从而为实现低成本、高效率的水体有机污染物降解提供有价值的参考。     

臭氧-混凝耦合工艺污水深度处理特性及其机制

针对传统混凝工艺对溶解性有机物去除效果有限的问题,本文利用臭氧-混凝耦合工艺对污水处理厂二级出水进行深度处理.与相同混凝剂投量下的预臭氧-混凝工艺和传统混凝工艺相比,该耦合工艺处理效果明显优于预臭氧-混凝工艺和传统混凝工艺的处理效果.在两种pH条件下耦合工艺对溶解性有机污染物的去除率最大,分别为37.96%和39.66%.为了进一步明确该耦合工艺去除溶解性有机物的机制,测定了两种pH和有无混凝剂Al Cl3·6H2O存在时对臭氧衰减的影响,结果表明较高的pH和有混凝剂存在时都能够加快臭氧的分解速度.同时,选择羟基自由基(·OH)的指示剂对氯苯甲酸(p-CBA)间接计算了·OH的暴露量,结果表明耦合工艺中存在涉及·OH产生的高级氧化机制,而混凝剂可以提高臭氧化工艺中·OH的产量.当混凝剂与臭氧接触后,铝系混凝剂及其水解产物将作为催化剂促进臭氧分解为氧化能力更强的·OH,强化臭氧化效果,提高溶解性有机物的去除效率.     

臭氧氧化降解水中青霉素G特性和动力学特征

为考察水中PCN（青霉素G）在臭氧氧化过程中的降解规律与特征,采用臭氧直接氧化法处理模拟废水中的PCN,研究了初始pH、ρ（臭氧）、初始ρ（PCN）、自由基抑制剂TBA（叔丁醇）、反应温度等对水中PCN去除效果的影响,并分析了PCN在臭氧氧化降解过程中的降解特性和动力学特征.结果表明:①在溶液体积为1 L、初始ρ（PCN）为50 mg/L、初始pH为11、ρ（臭氧）为15 mg/L、反应温度为20℃时,反应5 min时PCN去除率为100%,反应2 h时TOC去除率为28.98%.②PCN的降解速率和TOC去除效果随pH的增大而升高,碱性环境有利于PCN的矿化.③臭氧氧化过程中,PCN的降解以臭氧直接氧化为主,其降解中间产物的矿化主要以臭氧间接氧化为主,TBA可抑制强氧化性羟基自由基的产生效率,因而对TOC的矿化有明显的抑制作用.④对PCN的降解过程进行一级、伪一级和二级动力学方程拟合,结果表明,伪一级动力学方程拟合相关性（R2=0.999 7）最高,k（反应速率常数）最大值为0.825 5 min-1.研究显示,臭氧直接氧化可有效降解水中PCN,但对中间产物的矿化去除效果较为有限,臭氧氧化降解PCN的过程遵循伪一级反应动力学方程.      

微生物燃料电池电活化过硫酸盐降解甲基橙偶氮染料

为研究MFC（微生物燃料电池）产生电能活化PDS（过硫酸盐）对偶氮染料的降解能力,以MO（甲基橙）为目标污染物,探讨pH、c（PDS）、初始c（MO）、无机阴离子等对MO降解的影响及降解机理.结果表明:①当pH为3~5时,MO降解率随pH降低而升高;当pH低于3时,MO降解率随pH的降低而降低;MO降解率随初始c（MO）的增大而降低.当c（PDS）为1~2 mmol/L时,MO降解率随c（PDS）增加而增大;当c（PDS）超过2 mmol/L后呈减小趋势.②最佳反应条件[pH为3、初始c（MO）为0.10 mmol/L、c（PDS）为2 mmol/L]下,反应4 h后MO降解率可达86.5%.③无机阴离子HCO₃-、NO₃-、CO₃2-对MO降解存在抑制作用,当阴离子投加量为10 mmol/L时,降解率分别为64.2%、68.8%、76.1%,而Cl-对MO降解无显著影响.④淬灭试验表明,体系的主要活性物质为SO₄-·及少量·OH.⑤通过紫外-可见光谱扫描,依据MO结构与特征吸收峰的关系,推测MO降解途径,即MO发色基团偶氮双键断裂,生成含苯环类中间产物,最终矿化为CO₂和H₂O.研究显示,MFC能有效活化PDS产生SO₄-·,对偶氮染料有较好的降解和矿化效果.      

Electrochemical degradation of p-nitrophenol with different processes

The electrochemical degradation of p-nitrophenol (PNP) under di erent conditions was investigated. The electrochemical behavior of PNP and its reduction product p-aminophenol (PAP) on stainless steel cathode and Ti/Pt anode through cyclic voltammetry were observed. Electrochemical degradation process was performed in an undivided cell and 92% PNP was removed corresponding to a 22% total organic carbon removal. A divided cell was also used and it was found that PNP degradation was mainly attributed to cathodic reduction, while anodic oxidation was responsible for PNP removal due to the reaction with hydroxyl radicals and surface oxide generated on the anode. The sequential electrolytic processes, reduction-oxidation and oxidation-reduction, were compared in the divided cell. In the case of reduction-oxidation process, the total organic carbon removal reached 40%, but PNP removal was the same with the undivided cell. A black deposit was found in the e uent and identified by Fourier transform infrared spectroscopy as a polymer of PAP produced by the 1,4-addition reaction of quinoneimine. Intermediates left in the solution such as hydroquinone, p-benzoquinone and PAP were determined by high performance liquid chromatography. Whereas, the oxidation-reduction process proved unsatisfying.     

UV/NaClO和UV/过碳酸钠工艺降解水杨酸的对比

采用UV/NaClO和UV/过碳酸钠(SPC)工艺降解水中水杨酸(SA),对比考察了氧化剂种类和投加量对SA去除的影响,采用淬灭法和电子顺磁共振波谱仪(EPR)鉴定识别了 2种工艺中的自由基,通过竞争动力学的方法计算了 SA与·OH、CO3·-的二级反应速率常数及反应体系中不同组分的贡献,从环境水样模拟、急性毒性和经济...     

过硫酸盐协同光催化纳米ZnO降解盐酸四环素的影响机制

以水葫芦为原料,制备了负载纳米ZnO的生物炭材料（ZnO-BC）,研究了单独光催化ZnO-BC和过硫酸钠（PS）协同ZnO-BC/UV体系氧化降解盐酸四环素（TC）.结果表明,PS协同ZnO-BC /UV体系的降解反应速率比单独光催化ZnO-BC时有显著提高,120min后降解率达到89.48%.PS可作为强氧化剂,利用纳米ZnO的光生电子产生SO₄^-·和·OH协同光催化反应.TC的反应过程可分为两个阶段：暗吸附阶段和光催化反应阶段.影响因素和响应面试验结果得出的影响顺序为PS浓度 > 紫外灯功率 > 初始pH值 > 纳米ZnO质量浓度.猝灭试验表明,在TC的降解中,SO₄^-·和·OH是参与反应的主要自由基.起氧化作用的自由基一部分在溶液中产生,另一部分由生物炭材料表面含氧官能团的作用和紫外光激发纳米ZnO产生.在此基础上,探讨了在TC降解过程中,PS与ZnO-BC的协同机理和协同作用的规律.     

Cu2+强化UV活化过氧乙酸降解水中的双氯芬酸

研究了Cu²⁺强化UV活化过氧乙酸（Cu²⁺/UV/PAA）对水中双氯芬酸（DCF）的降解,考察了pH值、PAA投加量、Cu²⁺投加量、无机阴离子（Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-和CO₃^2-）和溶解有机物（DOM）对DCF去除的影响;探讨了DCF在该体系中的降解产物和转化机理.结果表明：UV和Cu²⁺都能活化PAA产生活性自由基促进DCF降解.DCF在Cu²⁺/UV/PAA中的降解遵循准一级动力学,其降解可能归因于直接光解、HO^·氧化和CH₃COO^·、CH₃COOO^·等其它自由基氧化.在pH=3~11范围内,DCF降解的最佳pH=8.5.DCF的降解效率随着PAA投加量的增大而逐渐增高,过量的PAA能与DCF竞争HO^·.Cu²⁺用量的提高也能促进DCF的去除,但是过量的Cu²⁺可生成Cu（OH）₂导致其催化能力下降.由于NO₃^-在UV照射下可以产生HO^·,其对DCF降解有促进作用,且NO₃^-浓度越高,促进作用越明显.不同浓度的Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-和DOM对DCF降解影响较小.在Cu²⁺/UV/PAA降解DCF的过程中,共检测出13种降解产物.根据这些降解产物,提出了DCF可能的转化机理,包括8种不同的反应路径.     

Cu2+强化UV活化过氧乙酸降解水中的双氯芬酸

研究了Cu²⁺强化UV活化过氧乙酸（Cu²⁺/UV/PAA）对水中双氯芬酸（DCF）的降解,考察了pH值、PAA投加量、Cu²⁺投加量、无机阴离子（Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-和CO₃^2-）和溶解有机物（DOM）对DCF去除的影响;探讨了DCF在该体系中的降解产物和转化机理.结果表明：UV和Cu²⁺都能活化PAA产生活性自由基促进DCF降解.DCF在Cu²⁺/UV/PAA中的降解遵循准一级动力学,其降解可能归因于直接光解、HO^·氧化和CH₃COO^·、CH₃COOO^·等其它自由基氧化.在pH=3~11范围内,DCF降解的最佳pH=8.5.DCF的降解效率随着PAA投加量的增大而逐渐增高,过量的PAA能与DCF竞争HO^·.Cu²⁺用量的提高也能促进DCF的去除,但是过量的Cu²⁺可生成Cu（OH）₂导致其催化能力下降.由于NO₃^-在UV照射下可以产生HO^·,其对DCF降解有促进作用,且NO₃^-浓度越高,促进作用越明显.不同浓度的Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-和DOM对DCF降解影响较小.在Cu²⁺/UV/PAA降解DCF的过程中,共检测出13种降解产物.根据这些降解产物,提出了DCF可能的转化机理,包括8种不同的反应路径.     

MnFe2O4磁性纳米棒非均相Fenton催化降解水中四环素的研究

采用水热合成法成功制备出MnFe₂O₄磁性纳米棒（s-MnFe₂O₄）,并考察了商品化的Fe₃O₄、MnFe₂O₄和合成的s-MnFe₂O₄纳米棒这3种磁性纳米颗粒作为非均相Fenton催化剂降解水中四环素抗生素的性能.同时,采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、N₂吸附-脱附、振动样品磁强计（VSM）及X射线光电子能谱（XPS）等技术对催化剂的理化性质进行了表征.非均相Fenton催化降解四环素的结果表明,s-MnFe₂O₄具有最高的催化活性,反应180 min,四环素的去除率可以达到87.6%,TOC的去除率达到47.5%.自由基捕获试验证实了羟基自由基（·OH）是非均相Fenton氧化过程中的主要活性物种.s-MnFe₂O₄磁性纳米棒的高催化活性归因于其表面拥有较高含量的Mn³⁺和Fe²⁺物种,它们的存在能加速界面电子的转移效率,从而促进·OH的生成.合成的s-MnFe₂O₄催化剂具有良好的稳定性,循环使用6次,四环素的去除率仅从87.6%降低到80.2%,且氧化过程中活性组分的流失很少.     

操作条件对电氧化去除废水中有机污染物的影响研究

为优化电催化氧化操作条件、降低能耗,考察了电解温度、直流电源电流密度、方波脉冲电源频率、占空比等工艺控制参数对苯酚模拟有机废水COD去除率的影响。同时,以水杨酸为羟基自由基(·OH)捕捉剂,通过高效液相色谱分析技术对不同电氧化操作条件下·OH的生成量进行间接检测。结果发现,苯酚溶液的COD去除率随电解温度的升高而下降,随电流密度的增大而升高;随着脉冲频率与占空比的增加,苯酚溶液COD去除率均呈现先升高后下降的规律,在脉冲频率为500Hz、占空比为50%时达到最高。操作条件对·OH生成量的影响与其对苯酚溶液COD去除率的影响规律一致,表明操作条件通过影响生成及进入到电解体系中的·OH量从而影响电氧化效率。比较发现,脉冲电源的单位COD处理能耗相比直流电源降低44%,具有明显节能效果。     

化学氧化法修复TPH污染土壤的效果比较及工艺研究

以TPH污染土壤为研究对象,研究了不同化学氧化体系对TPH污染土壤的修复效果及影响因素。研究表明:Fenton、类Fenton及碱活化过硫酸盐3个体系都对TPH污染土壤有较好的修复效果。柠檬酸的加入改善了Fenton体系的催化作用,类Fenton体系降解效果最佳。TPH在类Fenton及碱活化过硫酸盐体系中的降解符合准一级反应动力学,提高H₂O₂、柠檬酸和过硫酸盐的浓度均有利于TPH的降解。强化混合、分次投加氧化剂及减小土壤粒径均可以提高TPH的降解效率,节约氧化剂用量。类Fenton体系中有效成分主要为·OH,碱活化过硫酸盐体系中除了·OH外,还存在SO₄-·或O₂-·等的作用,因此氧化剂利用率较高。     

酸活化赤泥催化臭氧氧化降解水中硝基苯的效能研究

以铝工业废物赤泥为原料,采用酸化的方法活化赤泥,提高其在多相催化臭氧氧化除污染体系中的催化活性,并对其催化臭氧除污染效能及机制进行探讨.研究发现,和赤泥原矿相比,酸化赤泥表现出十分显著的催化能力;酸化赤泥(RM6.0)催化臭氧氧化硝基苯的去除率随臭氧浓度的增加而增加;当臭氧浓度由0.4 mg.L-1增加至1.7 mg.L-1时,硝基苯的去除率由45%提高到92%.溶液pH对RM6.0催化体系利用臭氧能力的影响与其催化臭氧氧化降解NB的影响表现出一致的结果.初始pH变化所带来的RM6.0催化活性的变化,主要是由于体系中氢氧根浓度的变化,导致臭氧分解形成羟基自由基所致;过高pH值导致的羟基自由基的猝灭显促使RM6.0催化臭氧氧化NB活性的降低.通过RM6.0对臭氧的利用能力及羟基自由基抑制实验结果发现,RM6.0催化臭氧降解NB的主要作用机制是催化剂表面吸附臭氧,实现臭氧在催化剂表面的富集,进而实现对NB有机污染物的氧化降解.在这个过程中羟基自由基是存在的,主要是在臭氧与硝基苯在界面氧化过程中分解而成,并进一步氧化NB.     

Fenton反应及其参与的光催化体系的机理研究进展

综述了光催化降解有机污染物和杀菌的机理,其中降解有机物机理的主要内容为空穴和羟基自由基(·OH)氧化分解有机污染物,杀菌机理与降解有机物类似,即电子和空穴或含氧自由基攻击细菌的细胞壁、细胞膜和胞内成分,使细菌失活。分别从Fe~(2+)和Cu~(2+)两种离子介导的Fenton反应总结了Fenton反应的机理,得出两种离子介导的Fenton反应具有类似机理的结论。最后阐述了目前在光催化体系中引入Fenton反应的研究现状及作用机理,发现将Fenton反应引入光催化体系是促进光催化活性的有效途径。     

臭氧氧化水中2,4,6-三氯酚的反应机理研究

研究了臭氧氧化对2,4,6-三氯酚的去除效果,以及氧化过程中过氧化氢、氯离子、甲酸和乙二酸的变化情况,探讨了臭氧氧化2,4,6-三氯酚的反应机理和反应途径.实验结果表明,如果溶液中没有自由基清除剂,在臭氧投加量为24mg·L~(-1)时,0·1mmol·L~(-1)的2,4,6-三氯酚在6min内,去除率可达99%.臭氧分子氧化2,4,6-三氯酚的过程中产生过氧化氢,检测到的过氧化氢的最大摩尔浓度为初始2,4,6-三氯酚摩尔浓度的22·5%.中间产物过氧化氢随后和臭氧反应生成大量的羟基自由基,此时2,4,6-三氯酚是被臭氧和羟基自由基联合氧化,生成甲酸和乙二酸.当溶液中含有大量的自由基清除剂时,2,4,6-三氯酚首先被臭氧分子氧化成黄色的氯代对苯醌,然后氧化成甲酸和乙二酸.臭氧氧化2,4,6-三氯酚存在臭氧分子氧化以及O3/OH·联合氧化两种反应途径.