柠檬酸强化纳米零价铁活化过硫酸钠体系降解水溶液中的三氯乙烯

采用螯合剂柠檬酸(CA)强化纳米零价铁(nZVI),活化过硫酸钠(PS)体系,降解水溶液中的三氯乙烯(TCE),分别考察了PS、CA、nZVI投加量、溶液初始pH和无机阴离子对TCE降解效果的影响,确定了在TCE降解过程中起主导作用的活性氧自由基,并验证了PS/nZVI/CA体系降解实际地下水中TCE的效果。结果表明:投加适量的CA可以明显提高PS/nZVI体系对TCE的降解效果,但当CA浓度过高时,TCE降解反而受到抑制,过量或不足的PS、nZVI均会降低TCE的降解率;当溶液初始pH为3～9时,PS/nZVI/CA体系可有效降解TCE;溶液中存在的Cl–和HCO_3~-会抑制TCE的降解,其中HCO_3~-的抑制作用大于Cl–;自由基清除实验和电子顺磁共振实验表明PS/nZVI/CA体系中产生了HO·、SO_4~-·和O _2~-·活性氧自由基,其中HO·、SO_4~-·对TCE降解起主导作用;CA的加入有利于实际地下水中TCE的降解,PS/nZVI/CA体系相比PS/nZVI体系,更适应实际地下水中各种水质条件的冲击,具有实际应用前景。     

Fe(Ⅲ)-富马酸盐体系光降解黄连素

紫外光(UV)照射下,利用Fe(Ⅲ)-富马酸盐体系对黄连素(berberine)的降解反应进行研究。探讨Fe(Ⅲ)、富马酸盐(fumarate)和黄连素的初始浓度及溶液pH值对黄连素降解率的影响,并对黄连素的降解过程进行了动力学分析和机理分析。结果表明,在紫外光照射下,Fe(Ⅲ)-富马酸盐体系对黄连素有较好的降解效果。当Fe(Ⅲ)和富马酸钠初始浓度分别为25μmol/L和250μmol/L,溶液pH值为3.0时,紫外光照75 min后黄连素降解率接近91%。在pH 2.0~6.0范围内,pH值越大黄连素的降解率越低;Fe(Ⅲ)和富马酸盐初始浓度的增大能促进黄连素的降解;而随着黄连素初始浓度的增大,其降解率逐渐降低。动力学分析表明,黄连素光降解过程符合一级动力学。利用异丙醇和硫脲猝灭法证明Fe(Ⅲ)-富马酸盐体系在光反应过程中产生了羟基自由基和超氧负离子自由基。通过紫外光谱、红外光谱、TOC检测和GC-MS分析表明,在紫外光照射下黄连素在Fe(Ⅲ)-富马酸盐体系中结构被破坏,降解为小分子物质。     

Fe(Ⅲ)/丙酮酸钠体系光解过程中生成的 Fe(Ⅱ)浓度和·OH的浓度变化

以日光灯和金属卤化物灯为主要光源,以Fe(Ⅲ)/丙酮酸钠体系光化学过程中产生的Fe(Ⅱ)和·OH为主要检测对象,探讨了Fe(Ⅲ)/丙酮酸钠体系光解过程中生成的Fe(Ⅱ)和·OH的浓度变化.结果表明,Fe(Ⅲ)/丙酮酸钠体系的光解过程不仅能产生Fe(Ⅱ)和·OH;在丙酮酸钠过量的情况下,光解过程还存在着Fe(Ⅲ)/Fe (Ⅱ)的循环;Fe(Ⅱ)浓度和·OH累积浓度均在pH 3.00时最大;体系的光化学过程中会伴随pH的升高;初始Fe(Ⅲ)浓度和初始丙酮酸钠浓度的提高都有利于Fe(Ⅱ)浓度和·OH累积浓度的提高.     

黄铁矿活化过硫酸钠降解丁基黄药

利用黄铁矿活化过硫酸钠降解丁基黄药,并探讨了黄铁矿用量、pH、过硫酸钠浓度、共存离子等因素对丁基黄药降解的影响。结果表明:(1)黄铁矿可有效活化过硫酸钠实现丁基黄药的高效降解。(2)在丁基黄药初始质量浓度为140mg/L、黄铁矿用量为1.0g/L、过硫酸钠质量浓度为0.080g/L、pH=6.00、降解120min时,丁基黄药降解率高达98.50%。(3)黄铁矿活化过硫酸钠降解丁基黄药的进程中,硫酸根自由基(SO_4~-·)和羟基自由基(·OH)共同作用导致丁基黄药的降解,而SO_4~-·起主要作用。(4)丁基黄药降解率随黄铁矿用量、过硫酸钠浓度的增大而增大,随pH的增大而减小。(5)Cl~-和HCO_3~-对丁基黄药的降解有明显的抑制作用,并且HCO3-的抑制作用更强。     

多羧酸改良硫代光-Fenton处理有机染料废水

使用EDDS(乙二胺二琥珀酸)螯合Fe(Ⅲ),在光照过程中活化过硫酸盐/亚硫酸盐产生硫酸根自由基,并用于处理水体中的染料橙黄Ⅱ,考察过硫酸盐/亚硫酸盐初始浓度,Fe(Ⅲ)-EDDS初始浓度以及溶液初始pH对橙黄Ⅱ降解效果的影响,并获得处理效果较好的优化体系。结果表明,Na_2SO_3-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,[Na_2SO_3]=5 mmol·L~(-1),[Fe(Ⅲ)-EDDS]=0.05 mmol·L~(-1),pH=3.0时,60 min内橙黄Ⅱ降解效率达98%;Na_2S_2O_8-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,[Na_2S_2O_8]=10 mmol·L~(-1),[Fe(Ⅲ)-EDDS]=0.50 mmol·L~(-1),pH=7.0时,120 min内橙黄Ⅱ降解效率达99%。两个体系中,Fe(Ⅲ)-EDDS均存在最佳浓度,增大或减小均导致效率降低。Na_2SO_3-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,溶液初始pH越大,橙黄Ⅱ降解效率越低。Na_2S_2O_8-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,pH高于或低于7.0时橙黄Ⅱ降解效率均降低。Na_2SO_3-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,亚硫酸钠浓度越大橙黄Ⅱ降解效率越高。Na_2S_2O_8-Fe(Ⅲ)-EDDS体系中,过硫酸钠存在最佳浓度,增大或减小均导致降解效率降低。     

热活化过硫酸钾降解呋虫胺

以新烟碱类杀虫剂呋虫胺为目标污染物,以过硫酸钾为氧化剂,研究不同热活化条件下过硫酸钾对呋虫胺降解率的影响。实验结果表明:呋虫胺的降解率与溶液中过硫酸钾的浓度成正比;随着温度的升高,呋虫胺的降解率也逐渐升高;虽然中性时呋虫胺的降解率稍高于酸性和碱性时的降解率,但pH的变化对呋虫胺的降解率影响不大;Cl~-和HCO-3对反应的影响比较复杂,当溶液中的Cl~-和HCO_3~-的浓度低于5 mmol/L时,均促进呋虫胺的降解,而浓度升高时则抑制呋虫胺的降解;通过添加自由基捕获剂发现,该反应体系中同时存在·SO_4~-和·OH,但起主要作用的是·SO_4~-。     

铁电极活化过硫酸盐对金橙G的降解

研究了铁电极活化过硫酸盐(EC/PDS)产生的具有强氧化性的硫酸根自由基(SO_4~-·)对溶液中金橙G(orange G,OG)的氧化降解行为。重点考察了电流强度、PDS投加量、金橙G初始浓度、溶液初始pH值以及共存阴离子对金橙G降解速率的影响。实验结果表明:相比单独絮凝(EC)和投加过硫酸盐(PDS),EC/PDS体系能够有效地去除金橙G;金橙G的去除效率随着电流强度的增大而增大,随着PDS投加量的增大而增大,随着金橙G初始浓度增大而减小;较低的溶液pH值更利于OG的降解。水中共存阴离子对金橙G的降解存在着不同程度的抑制作用:PO_4~(3-)CO_3~(2-)Cl~-。此外,通过加入不同的淬灭剂(甲醇和叔丁醇),确定了体系中主要存在的自由基。     

Fe(Ⅲ)-酒石酸盐配合物对双酚A模拟废水的光处理

主要研究了卤灯光照下,Fe(Ⅲ)-酒石酸盐配合物体系对双酚A(BPA)的光化学降解,考查了光源、初始pH值、各反应物初始浓度等因素对双酚A光降解的影响。结果表明:卤灯或太阳光照射下,BPA在Fe(Ⅲ)-酒石酸盐配合物体系中能够有效地实现光降解;光强从8.8×104Lux增加到1.2×105Lux,BPA降解率从68.9%提高到92.8%;BPA的降解率及Fe(Ⅲ)-酒石酸盐配合物光解过程中产生的.OH浓度均随pH增大而减小;Fe(Ⅲ)-酒石酸盐配合物光氧化BPA过程中溶液的pH逐渐升高;过量的酒石酸盐有利于Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)的循环进行。     

微波强化高级氧化降解土壤中邻苯二甲酸二丁酯

为探究微波强化高级氧化对土壤有机污染物的去除效果,以土壤邻苯二甲酸二丁甲酯(DBP)为处理对象,过碳酸钠(SPC)为氧化剂,通过单因素实验探索微波强化高级氧化降解土壤有机污染物的主要影响因子,比较MW/SPC、水浴/SPC和单独MW 3种反应体系对DBP去除的效果,通过自由基猝灭实验分析体系主要活性物种,研究DBP去除途径及MW在体系中所起的作用。结果表明:微波强化高级氧化降解有机污染物的主要影响因素有SPC投料比、含水率、反应温度和微波辐照时间;在SPC/DBP(摩尔比)为800,含水率为80%,反应温度为80℃的最佳反应条件下处理初始质量浓度为21.7mg·kg~(-1)的DBP 40 min后,DBP的去除率达到85.14%;土壤的初始p H对DBP去除率影响不显著,MW/SPC体系中主要活性物种是HO·;DBP去除途径主要是氧化降解。     

电催化氧化降解水体中抗生素磺胺

采用电催化氧化方式降解水体中抗生素磺胺(sulfonamide,SA),考察SA初始浓度、溶液pH、电流强度、电解质种类和浓度对SA降解的影响,运用循环伏安法和水杨酸自由基捕获法研究电催化降解SA的作用机制,并通过LC-MS分析电催化SA的降解产物。结果表明:SA初始浓度0.12 mmol·L~(-1)、溶液pH为3.0、电流强度20 mA·cm~(-2)、电解质Na_2SO_4浓度为50 mmol·L~(-1)时,电催化氧化降解3 h后SA降解率为89.2%;电催化氧化降解SA的一级反应是直接氧化和间接氧化共同作用的过程,一部分SA分子在阳极表面通过电子转移直接氧化生成一级产物,另一部分SA分子与电解体系产生的·OH发生间接氧化,2种一级产物继续被·OH氧化,生成马来酸和富马酸。     

抗坏血酸对三价铁/过氧化钙体系降解头孢氨苄的影响

通过添加抗坏血酸(AA)能够缓解铁离子形成沉淀和加速Fe~(3+)转化为Fe~(2+),催化CP产生活性氧物质(ROSs),对CFX降解起到促进作用。研究了Fe~(3+)/AA/CP体系降解CFX的Fe~(3+)浓度、AA浓度、CP浓度、初始pH等主要影响因素。结果表明:在Fe~(3+)浓度0.60 mmol·L~(-1)、AA浓度0.15 mmol·L~(-1)、CP浓度0.144 g·L~(-1)、CFX的初始浓度0.15 mmol·L~(-1)和初始pH=3.00的室温条件下,20 min内CFX的降解率可达到100%。随着初始pH升高,CFX的降解率随之降低。反应过程中降解CFX的活性物质为羟基自由基(HO·)和超氧自由基(O2-·),其中HO·对CFX降解起到主导作用。水中阴离子的影响表明,SO_4~(2-)、Cl~-对CFX的降解影响较小;但HCO3-对CFX的降解有明显的抑制作用。在处理成分较复杂的实际养殖废水实验中,发现只有提高药剂量才能达到有效降解实际废水中头孢氨苄的目的。     

铁电絮凝产羟自由基氧化降解地下水中磺胺

为了揭示铁电絮凝(EC)过程中尚未被认识的羟自由基氧化机制,以磺胺污染的地下水为对象进行电絮凝降解研究。通过淬灭自由基、厌氧电絮凝和加Fe(Ⅲ)盐等对照实验,探究反应体系是否存在羟自由基氧化机制;并对不同电解质、溶液pH、初始磺胺浓度、电流强度条件下的电絮凝降解磺胺效率进行了测定。研究结果表明:铁电絮凝处理磺胺废水反应体系存在羟自由基氧化降解磺胺机制;地下水中,阴离子对铁电絮凝氧化效果的影响较小。对模拟江汉平原含0.2 mg·L-1As(Ⅲ)和0.1 mg·L-1磺胺的地下水进行铁电絮凝处理,在30 mA的电流条件下,As(Ⅲ)在4 h内的去除率达到100%,而磺胺达到68.6%。     

丙酮酸钠光解引发染料水溶液的脱色

对丙酮酸钠紫外光解所引发的染料橙黄Ⅱ的脱色进行了研究,讨论了pH值、丙酮酸钠初始浓度、染料初始浓度及外加Fe(Ⅲ)对橙黄Ⅱ光致脱色的影响,比较了4种染料的脱色效果,并对反应机理进行了初步探讨.实验表明,丙酮酸盐对染料有较高的光降解脱色效率;pH为3.0～8.0的范围内,橙黄Ⅱ都有很高的脱色率;丙酮酸盐的初始浓度越大,橙黄Ⅱ脱色率和反应初始速率越大;橙黄Ⅱ浓度越大,其脱色率越低,但反应初始速率变化不大;外加Fe(Ⅲ)会抑制橙黄Ⅱ脱色;Fe(Ⅲ)-丙酮酸在水体中也能产生·OH;橙黄Ⅱ的脱色是由丙酮酸钠光解产生的活性自由基等所致,但不是·OH.     

有机配体对铁电絮凝体系中羟基自由基氧化降解苯胺的影响

铁电絮凝(Fe-EC)是一种高效的水处理方法,但其中有机污染物的去除机制尚不明晰。为研究有机废水中常见的有机配体对铁电絮凝过程中羟基自由基(·OH)产生以及有机污染物降解的影响,采用了对照实验、淬灭实验和电子自旋共振(ESR)等测试方法。结果表明:草酸(H_2C_2O_4)和乙二胺四乙酸(EDTA)能有效促进铁电絮凝对苯胺(AN)的氧化降解,而·OH是起主要作用的活性氧化物;草酸和EDTA体系中主要存在的Fe(Ⅱ)络合物浓度与羟基自由基产率成正相关关系,1 mol的Fe(Ⅱ)-EDTA~(2-)会产生235 mmol的·OH,是草酸的9倍;EDTA会与污染物竞争羟基自由基。进一步分析可知,在铁电絮凝体系中,EDTA的浓度为0.05 mmol·L~(-1)时,对苯胺氧化降解的促进效果最佳。以上研究结果可为认识铁电絮凝中污染物的去除机制提供参考。     

紫外光降解硝酸盐体系中四环素

为了考察紫外光照射下四环素(tetracycline,TC)在硝酸盐(NO_3~-)体系中的降解过程,研究了初始pH、TC初始浓度、NO_3~-浓度、腐殖酸以及磷酸盐等环境因子对TC光降解的影响,利用ESR检测和自由基猝灭实验,量化分析体系中不同氧化途径对TC去除的贡献率。结果表明:TC在NO_3~-体系中的光降解受pH影响显著;腐殖酸和磷酸盐对TC的降解表现出不同程度的抑制作用;TC通过直接光解、HO·、~1O_2和O_2~(·-)氧化4种途径降解,当TC浓度为10.0 mg·L~(-1),NO_3~-浓度为1.0 mmol·L~(-1),pH为7.0时光照150 min后,不同途径的贡献率分别为60.4%、25.6%、8.9%和5.1%。结果有助于了解TC的环境化学行为,为TC治理提供参考。     

Fe-AC微电解活化过硫酸盐降解直接耐酸大红4BS

为快速脱色降解偶氮类染料,同时解决零价铁活化效率低、易被氧化的问题,以直接耐酸大红4BS(大红4BS)为模拟废水污染物,通过Fe-AC/PDS(铁碳微电解活化过硫酸钠)反应体系对大红4BS进行脱色降解。对影响大红4BS降解的几种因素如Fe:AC(铁碳质量比)、PDS浓度、初始pH等进行探究。结果表明,大红4BS脱色率在Fe:AC=3:1时高达94.7%。增大PDS浓度能明显促进反应进行,但超过5 mmol·L~(-1)时,对体系影响不大。初始溶液pH对Fe-AC/PDS体系降解大红4BS作用显著,在酸性和中性(pH=3.02、4.67、7.32)时,大红4BS的脱色率分别高达98.8%、96.2%、94.7%,但在碱性(pH=9.38、10.78)条件下,其脱色率只有24.5%、18.7%。无机盐阴离子对Fe-AC/PDS体系降解大红4BS有抑制作用,而阳离子对其产生促进作用。自由基俘获实验表明Fe-AC/PDS体系降解大红4BS并不仅仅只是自由基的氧化反应,还存在其他复杂反应,继而对Fe-AC/PDS体系降解大红4BS的机理进行探讨。     

Fe~0/O_2体系降解苯胺废水机理

以苯胺为研究对象,在Fe~0/O_2体系中开展了降解实验。考察了苯胺在Fe~0/O_2体系与单一Fe0体系和单一O2体系下的降解效果,探究了Fe~0/O_2体系中活性氧化物的产生及降解苯胺的可能途径。结果表明:初始浓度为5.1 mg·L~(-1)的苯胺在Fe~0/O_2体系中可完全降解,降解过程存在协同效应,在Fe~0/O_2体系下降解速率常数为单一零价铁体系与单一氧化体系降解速率常数之和的46.15倍;Fe~0/O_2体系中活性氧化物主要有H2O2和·OH等自由基,苯胺在体系中的降解以·OH氧化为主,可能的降解途径为矿化和聚合,并以矿化为主;苯胺降解过程中氮素产物的变化表明降解体系中存在大量含氮有机物等中间产物。     

磁性纳米Fe_3O_4活化过硫酸盐降解水中磺胺甲恶唑

采用共沉淀法制备了具有较高催化活性的磁性纳米Fe_3O_4,并对其催化活化过硫酸盐(PS)降解磺胺甲恶唑(SMX)的性能进行了探究,考察了PS浓度、Fe_3O_4投加量、初始pH、共存阴离子(Cl~-、CO_3~(2-)、NO_3~-)以及腐殖酸(HA)对SMX降解效果的影响。SEM、EDS、FT-IR、XRD和BET表征结果表明,实验制备了较高纯度的Fe_3O_4纳米颗粒;重复性实验结果表明,Fe_3O_4具有良好的稳定性;催化降解SMX的实验结果表明,提高PS的浓度、增加Fe_3O_4的投加量均可提高SMX的降解率,且SMX的降解反应符合拟一级动力学。当PS浓度为0.5 mmol·L~(-1)、Fe_3O_4投加量为1.2 g·L~(-1)、初始pH=7.0时,Fe_3O_4活化PS降解SMX的效果最佳,在反应180 min后,SMX降解率达到93.3%。XPS光谱分析结果表明,反应过程中Fe~(2+)主要参与了活化PS降解SMX的过程。乙醇(EtOH)和叔丁醇(TBA)自由基淬灭实验结果证明,在Fe_3O_4/PS体系中同时存在SO_4~-·和·OH,SO_4~-·对SMX的降解发挥了主导作用。以上结果为含磺胺甲恶唑废水的处理提供了催化剂选择,也可为过硫酸盐高级氧化体系中阴离子和腐殖酸对反应的影响效果提供参考。     

3种不同工艺中莠灭净的去除特性及自由基鉴定

以三嗪类除草剂莠灭净(AMT)为目标污染物,对比研究了紫外(UV)、紫外激活过硫酸盐(UV/PS)与紫外激活过一氧硫酸氢盐(UV/PMS)3种不同工艺对AMT的去除效果以及反应动力学模型。考察了底物初始浓度、氧化剂浓度、溶液初始pH和水中腐殖酸浓度对AMT降解的影响,并对反应中生成的主要自由基进行鉴定。结果表明,3种系统下AMT降解均符合拟一级反应动力学模型(R~2≥0.93)。AMT在3种不同系统下降解效率基本遵循UV/PSUV/PMSUV规律。随着底物初始浓度的增加,AMT降解率减小,拟一级速率常数kobs减小;增加氧化剂的投加量可以促进AMT降解;溶液pH的改变对UV系统下AMT的降解影响较小,而在UV/PS系统下,随着pH的增大降解率逐渐减小,在UV/PMS系统中降解率则呈现先减小后增大的趋势;投加腐殖酸会抑制AMT的降解;pH为7时,UV/PS和UV/PMS系统中反应生成的自由基主要是·SO_4~-。     

UV光降解有机砷废水

阿散酸(4-氨基苯胂酸,PAA)作为饲料添加剂被广泛地应用于家禽养殖业,但是大部分PAA的化学结构不会改变。采用UV光降解水中PAA,并研究了PAA初始浓度、溶液pH、叔丁醇和腐殖酸对其降解效果的影响。结果表明:PAA能被UV高效完全降解,且光解过程受溶液pH、腐殖酸和叔丁醇显著影响。UV辐射20 min,PAA降解率为100%,且NH+4和无机砷(As(Ⅴ)/As(Ⅲ))是其主要的最终的降解产物。此外,根据自由基捕获实验和ESR检测分析,提出了PAA的光降解机理。在UV光照中,PAA的氧化降解一方面是由于直接的光解,另一方面归因于光敏化产生的氧化性自由基(·OH/1O2)参与的光氧化降解。研究结果有助于评价环境风险和PAA的去除。