铜锌内电解法降解水中三氯乙酸的研究

在饮用水液氯消毒副产物中,三氯乙酸的致癌风险最高,且难以生物降解,具有"三致"(致癌、致畸、致突变)作用,对人们的身体健康危害大。铜锌催化内电解法可有效地对三氯乙酸以催化脱氯的方式进行降解,实验考察了pH、Zn/Cu质量比、Zn/Cu投加量和反应时间等参数对三氯乙酸降解效果的影响。含有1.0mg/L三氯乙酸的模拟用水其最佳反应条件为:Zn与Cu最佳质量比为4:1;Zn与Cu总质量为1.0g;最佳pH值为3;搅拌反应时间为10min;在该条件下,三氯乙酸的降解率可达到95.1%,实验结果表明,铜锌催化内电解法对三氯乙酸的脱氯还原具有很高的催化活性。通过鉴定中间产物探讨了其催化还原机理,三氯乙酸是按照三氯乙酸→二氯乙酸→一氯乙酸→乙酸的途径分步还原脱氯。     

花状CoMOF中间层修饰钯/泡沫镍电极对三氯乙酸脱氯研究

针对常规污染控制技术难以去除饮用水中三氯乙酸(Trichloroacetic acid,TCAA)的问题,制备了花状CoMOF中间层修饰钯/泡沫镍电极(Pd/CoMOF/RNF),采用SEM、TEM、XRD、XPS等方法对其进行表征分析,探究了Pd/CoMOF/RNF电极对TCAA的还原脱氯影响因素和实际潜在应用及脱氯强化机制.结果表明：所制备电极具有中空微米花结构,Pd纳米颗粒均匀分布在CoMOF纳米片上;当阴极电位为-1.0 V、TCAA初始浓度为1 mg·L^-1、初始pH值为5.5时,反应90 min后,TCAA降解效率达到最高98.2%,且经过5次循环实验后,TCAA脱氯效率基本不变,具有较好的稳定性;氯乙酸(Chloroacetic acid,CAAs)在60 min后就可降至60μg·L^-1以下;结合电化学测试、电子自旋共振谱(Electron spin resonance,ESR)测试和密度泛函理论(Density functional theory,DFT)计算,花状CoMOF中间层的引入增加了电极活性面积,提供更多的活性位点...     

Pd-MWCNTs-泡沫镍电极对2,4-二氯苯酚的电催化加氢脱氯研究

为发展废水中氯代酚的处理技术和保护水环境安全,采用"浸渍-干燥-电沉积"法制备钯-多壁碳纳米管-泡沫镍电极,研究电极对2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）的去除能力和动力学特征,并探讨了2,4-DCP的脱氯机理.结果表明,在MWCNTs和Pd负载量分别为0.7 mg·cm^-2和0.01 mmol·cm^-2时制备的电极对2,4-DCP去除效果最好;掺入多壁碳纳米管（MWCNTs）可增大电极的表面积,提高Pd的分散性,增强电极的催化效率.当Na₂SO₄浓度为0.05 mol·L^-1,工作电压为-1 V,反应液初始pH为7时,50 mg·L^-1的2,4-DCP降解90 min的去除率达到99.74%,降解过程符合一级反应动力学模型,速率常数为0.0667 min^-1.采用高效液相色谱法监测2,4-DCP的降解产物,发现苯酚为2,4-DCP还原的最终产物,降解途径包括直接脱去2个氯原子转化为苯酚和分步脱去2个氯原子再转化为苯酚,但以直接脱去2个氯原子为主要途径.活性基淬灭实验证明,电极通过产生的吸附态氢原子（H_ads）对2,4-DCP进行加氢脱氯.     

钯/泡沫镍阴极对水中微量氯贝酸的电催化氢化还原脱氯研究

氯贝酸(Clofibric acid,CA)是一种常见药品和个人护理品(PPCPs)类物质,在环境中具有持久性和稳定性.常规的水处理技术难以去除微量的CA,采用电催化氢化脱氯的方法可有效实现脱氯.本研究考察了CA初始浓度、工作电位、阴极液初始pH、反应温度、钯载量和电解质Na2SO4的浓度等多种因素对氯贝酸降解的影响....     

钯/泡沫镍电极对水体中2-氯联苯的电催化脱氯作用

采用两室流通式隔膜电解池,研究了钯修饰泡沫镍电极对纯水相中2-氯联苯(2-CB)的电催化还原脱氯作用,考察了电流密度、pH 值和溶液流速对2-CB 脱氯率的影响.结果表明,当电流密度为1.5mA/cm²、阴极液pH 值为5.5、阴极液流速为7.4mL/(min·cm²)时,脱氯反应30min,2-CB 脱氯率达91.4%.脱氯产物包括联苯和苯基环己烷,根据脱氯过程碳平衡关系可确定该过程为逐步氢化反应.     

钯基催化剂电催化氢解处理氯代有机物的研究进展

氯代有机物(COPs)是一类重要的化工生产原料和中间体,但其高持久性、高生物累积性、致癌性及遗传毒性将对生态环境和人体健康造成巨大危害. 开发消除COPs毒性的新型技术,实现人与自然和谐共生,成为国际学术界和工业界共同关注的焦点. 电催化氢解技术(ECH)因具有高反应活性、结构简单、二次污染风险小等优势而备受青睐. 本文系统综述了钯(Pd)基催化剂上的ECH反应机制,探究强还原性氢自由基(H*)的定量分析方法,揭示脱氯反应与析氢副反应间的竞争关系. 通过分析H*产量、污染物脱附、电场等因素对脱氯速率的影响规律,建立晶面与效能间构效关系,识别不同反应条件下制约ECH速率的因素. 聚焦阴极催化活性低、易受脱氯产物毒化的关键问题,通过暴露Pd活性中心位点、强化水裂解、调控电子效应和配体效应及几何效应等策略增强催化剂产H*量和抗毒化性能. 开展ECH脱氯反应路径识别、脱氯性能影响因素探讨以及生物安全性评价,并基于当前存在的关键科学问题,展望ECH技术的发展趋势,为设计和发展实用型环境催化新技术和新型催化材料指明方向.      

硝酸盐废水的连续流电催化脱氮研究

以高效阴极和形稳阳极为基础构建了电催化同步氧化还原脱氮体系,在还原硝酸盐的同时实现总氮的去除.同时,以电镀锌酸洗废水为例进行了连续流电化学脱氮研究,考察了电流密度和水力停留时间对脱氮效果的影响.结果表明,在电流密度为7.5 mA·cm-2和水力停留时间为3 h的条件下,硝酸盐氮及总氮去除率分别为89.0％和88.6％,...     

废水生物脱氮处理方法研究

氨氮是水体富营养化的主要成分之一,本文介绍污水生物脱氮技术原理,并对比介绍生物脱氮法几种主要工艺的基本原理、工艺特性和研究进展,并结合国内外的生物脱氮最新研究进展,对同时硝化反硝化的形成机理及其对SBR工艺、氧化沟、MBR工艺等的应用进行了分析。最后指出生物脱氮处理方法的研究前景。     

氯代有机物的生物处理前景

综述氯代有机物的结构与其生物降解性的关系。降解机理和所需环境条件，以及利用现代基因工程技术提高控制氯代有机物污染能力的可行性；研究的热点领域有：共基质条件，厌氧－好氧联合处理系统，构建跗工程菌株，化学、物理和生物联合处理工艺和反应器设备等；表明利用生物技术控制氯代有机物污染的应用前景是光明的。     

电催化系统-电生物炭接触氧化床处理垃圾渗滤液

 提出了电催化系统(ECS)组合电生物炭接触氧化床(EBACOR)来处理垃圾渗滤液的方法.结果表明,ECS-EBACOR法诸多的影响因素中,对处理效率影响最大的是ECS的电活性催化填料组分.GC/MS分析结果表明,垃圾渗滤液中的64种有毒有机污染物经ECS处理后,大部分已被矿化成CO₂、H₂O或降解为小分子有机物.ECS-EBACOR现场运行试验结果还表明,当垃圾渗滤液废水中的COD和NH₃-N浓度分别在3000～5000mg/L以及1100～1780mg/L范围时,COD和NHs₃-N去除率均可超过90%.     

Ag/Fe催化还原体系处理水体中氯代烃的研究

研究了水体中的三氯甲烷(CF)、四氯化碳(CT)、1,1,1-三氯乙烷(1,1,1-TCA)、1,1,2,2-四氯乙烷(1,1,2,2-TeCA)、六氯乙烷(HCA)、三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)在Ag/Fe以及Fe⁰还原体系中的还原脱氯反应.结果表明,Ag的加入会明显提高氯代烃的还原脱氯速率,铁表面积浓度为150 m²·L^-1时,如果单独使用Fe⁰,CF、CT、1,1,1-TCA、1,1,2,2-TeCA、     

镍/铁二元金属对莠去津脱氯特性的影响

为了考察Ni/Fe二元金属对莠去津的催化还原特性,分别以Fe粉和Ni/Fe体系作为还原和催化剂,在酸性条件下对莠去津的脱氯特性进行比较,并讨论了pH值,Ni/Fe配比以及金属添加量等因素对莠去津脱氯效率的影响.结果表明:与Fe粉比较,Ni/Fe体系对莠去津具有很明显的催化脱氯特性.在pH=2时,1.22%(W/W)Ni/Fe体系30min对莠去津的脱氯效率大于90%,相同条件下用Fe粉还原时,90min脱氯效率仅为22.21%通过Fe粉和Ni/Fe表面形态的比较以及实验结果的分析,对Ni/Fe体系的催化还原脱氯机理进行了初步探讨.     

腐殖酸强化六氯苯还原脱氯的作用规律

为探索厌氧条件下腐殖酸(HA)对六氯苯(HCB)降解的影响,构建厌氧发酵体系,设置ρ(HA)分别为0 mg/L(HA₀)、40 mg/L(HA₄₀)、120 mg/L(HA₁₂₀)、160 mg/L(HA₁₆₀)及200 mg/L(HA₂₀₀)的5个处理,并利用总有机碳分析仪(TOC)和气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)对体系中ρ(HA)及ρ(HCB)的动态变化进行测定.结果表明,发酵系统运行96 h后,HA₀、HA₄₀、HA₁₂₀、HA₁₆₀、HA₂₀₀处理中HCB降解率分别为10.4%、15.9%、20.7%、23.4%和22.1%,说明厌氧发酵系统中,HA可以促进HCB的降解,但是随着ρ(HA)的增加,消耗单位HA对HCB脱氯的强化效果逐渐降低.分析ρ(HA)变化规律发现,添加HA的四组发酵系统运行96 h后HA降解率分别为29.05%、17.27%、10.98%和8.68%,说明在HCB发生还原脱氯的过程中,HA自身也会发生降解,并且随着ρ(HA)的增加,体系中HA相对消耗量逐渐减少.利用Origin 8.0软件对体系中ρ(HA)与ρ(HCB)变化进行非线性拟合,二者具有正相关性,并且整个发酵过程中,0~24 h内HA对HCB降解效率影响作用明显大于24~96 h.研究显示,在厌氧条件下,HA能快速有效促进HCB的还原脱氯.      

金属催化还原技术对p-二氯苯的脱氯

研究了Pd/Fe双金属体系对p-二氯苯(p-DCB)的快速催化还原脱氯处理. 结果表明, 在Pd的催化作用下,零价Fe对p-DCB具有较好的还原脱氯效率. 当Pd/Fe双金属的钯化率为0.02%,催化还原剂的用量为4g/75mL,反应90min p-DCB脱氯率达到90%以上;p-DCB的脱氯效率与溶液初始pH值、反应温度、钯化率、Pd/Fe投加量等因素有关;p-DCB在催化还原脱氯过程中先生成氯苯,而后继续脱氯生成苯.     

驯化污泥厌氧还原脱氯促进2,4,6-三氯酚矿化及胞外呼吸脱氯途径

厌氧条件下,以乳酸钠为电子供体,2,4,6-三氯酚为电子受体对活性污泥进行驯化,考察了驯化污泥厌氧脱氯的代谢特性.结果发现,污泥可对2,4,6-三氯酚进行高效脱氯,乳酸钠、2,4,6-三氯酚初始浓度为20 mmol·L-1、40~80μmol·L-1时,9~24 h内可实现2,4,6-三氯酚100%初始性降解.中间产物有2,4-二氯酚,但检出浓度较低(4.22μmol·L-1),4-氯酚和苯酚为主要产物.驯化污泥以脱邻位氯(2,4,6-三氯酚,2,4-二氯酚)降解菌为优势种群,对4-氯酚和苯酚的进一步转化有限.厌氧代谢残留物经好氧污泥处理后,4-氯酚(初始浓度33μmol·L-1)2 h实现100%去除.驯化污泥可快速将Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ),并具有较强的腐殖质(AQDS)还原能力,说明驯化污泥中富集了异化铁还原菌.电子介体[Fe(Ⅲ)和AQDS]明显地加速了脱氯速率,在电子介体的介导作用下,污泥可同步进行胞外呼吸脱氯.     

EDTA对Pd/Fe体系还原脱氯2,4-D的影响

针对Pd/Fe体系对含氯有机物催化还原脱氯过程中,零价铁易腐蚀并在颗粒表面形成钝化层,阻碍目标污染物的进一步脱氯去除,本研究利用乙二胺四乙酸(EDTA)与Fe2+和Fe3+的络合作用,消除Pd/Fe颗粒表面的钝化层,使还原脱氯过程得到持续进行.实验考察了EDTA的投加方式和投加量、p H、钯负载率、温度等因素对2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)还原脱氯的影响.结果表明:1EDTA浓度为25.0 mmol·L-1、投加速率为20 m L·h-1时,苯氧乙酸(PA)生成率在20 min达到了90.7%.而未加EDTA的反应体系,反应210 min后,PA的生成率仅为74.5%;2EDTA可以络合Pd/Fe体系在催化脱氯过程中生成的Fe2+和Fe3+,防止或减缓了Pd/Fe颗粒表面钝化层的形成,提高了反应活性;3适宜的2,4-D催化脱氯条件为:浓度25.0mmol·L-1的EDTA溶液,投加速率20 m L·h-1、初始p H为4.2、钯负载率0.050%、温度30.0℃、搅拌速率200 r·min-1,反应210 min,20.0 mg·L-1的2,4-D几乎可完全转化为PA;42,4-D催化脱氯的中间产物主要是2-氯苯氧乙酸及微量的4-氯苯氧乙酸,最终产物为苯氧乙酸.     

纳米双金属体系催化降解有机氯化物研究进展

综述了国内外在双金属体系催化降解氯代芳香烃及衍生物、氯代脂肪烃、有机氯农药等有机氯化物领域的研究情况,简要分析了纳米双金属体系的还原脱氯反应机理和优缺点,并讨论了该研究领域的发展前景。     

纳米FeO作用下4-氯酚的脱氯特性及机理

采用化学还原法制备了纳米Fe^O, ESEM测定结果表明其颗粒在1～100 nm内. 实验表明这些纳米Fe^O能在20 h内将初始浓度为20 mg/L的4-氯酚完全降解, Fe^O对4-CP的还原脱氯是主要去除途径. 苯酚是脱氯反应的主要产物. 当4-CP的初始浓度由20　mg/L增大到50, 100, 150　mg/L时, 其相对去除率明显降低, 但绝对降解量有较大提高. 温度不仅影响脱氯速率, 而且影响4-CP去除的途径. 30℃时, 脱氯反应为主要反应; １０℃时, 较易产生氧化产物. Fe原子的迁移过程在4-CP的降解中也是一个重要的限速步骤. 此外, 纳米Fe^O具有很好的稳定性, 在受试的379　h内, 纳米Fe^O能够应对不同浓度冲击及反复投加的4-氯酚冲击的能力.     

还原脱氯-生物联合降解2,4-二氯苯氧乙酸

采用Pd/Fe双金属对2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)进行催化还原脱氯,以活性污泥对2,4-D脱氯产物进行生物氧化,考察初始pH、活性污泥量、污染物初始浓度、温度等因素对生物氧化的影响情况.通过PCR-变性梯度凝胶电泳分析污泥体系菌群变化情况,高效液相色谱测定来推测目标污染物的降解过程.结果表明:1 Pd/Fe双金属可有效还原2,4-D,其主要先还原为2-氯苯氧乙酸(2-CPA),最终顺序脱氯为苯氧乙酸(PA).2 2,4-D具有较大生物毒性,其脱氯产物毒性下降,更易被生物降解.3 pH=7、污泥量50 mL/200 mL、适量的初始PA浓度(14.6 mg·L-1)和30℃均有利于PA的去除.在该条件下反应96 h,PA去除率可达84.3%.