金属及其氧化物催化降解多氯联苯的研究进展

催化降解因其高的反应速率和降解彻底性,在氯代有机物的削减中得到广泛应用.目前研究较多的催化剂为零价态和氧化态的碱金属和碱土金属、过渡金属及贵金属,包括单金属和双金属两种.这类催化剂表面活性位点多样,在氯代有机物的降解中显示出优异的活性.多氯联苯(Polychlorinated Biphenyls,简称PCBs)是一类有毒难降解的持久性有机污染物.本文阐述了不同价态的单金属和双金属催化剂催化降解PCBs的反应机理,并介绍了影响反应速率和产物选择性的因素.并对金属及其氧化物催化降解PCBs的应用现状做了评述,对该技术的发展进行展望.     

过渡金属活化过硫酸盐在环境修复领域的研究进展

近年来基于硫酸根自由基的高级氧化技术被广泛应用于环境修复.过硫酸盐作为硫酸根自由基的前体物质,通过活化过硫酸盐产生高活性的硫酸根自由基,可以高效降解有机污染物.伴随着大量不同种类的过渡金属活化材料被先后研究应用,新的过渡金属活化过硫酸盐去除有机污染物的机制被不断发现,比如常见的过渡金属活化过硫酸盐产生自由基的自由基机制...     

类芬顿反应的催化剂、原理与机制研究进展

芬顿氧化法是高级氧化技术的一种,通过产生高活性的自由基降解水中有机污染物,在水处理领域受到广泛关注.近年来,针对芬顿反应的研究主要集中在开发高活性、高稳定性的非均相类芬顿催化剂.本文综述了近年来非均相芬顿催化领域的研究进展,分析了铁基、锰基、铜基、钴基等过渡金属及其氧化物,以及负载型催化剂的构造特点、催化机理和作用机制,探讨了过氧化氢和过硫酸盐的催化活化路径与方式,总结了非均相类芬顿催化体系实现高效降解有机污染物的机理与途径,以期为高效类芬顿催化剂的设计和应用提供科学依据.     

土壤原位修复技术研究与应用进展

土壤原位修复技术是指不经挖掘,直接在污染场地就地修复污染土壤的土壤修复技术,具有投资低,对周边环境影响小的特点,是土壤修复的研究热点。土壤原位修复技术主要有淋洗,气相抽提（SVE）,多相抽提（MPVE）,气相喷射（IAS）,生物降解,原位化学氧化（ISCO）,原位化学还原,污染物固定,植物修复等。淋洗法主要用于治理高渗透性土壤中的重金属和难挥发降解的有机物。土壤气相抽提和喷射技术适用于处理土壤中的易挥发污染物,并有常与加热技术,生物处理技术等联用,可以起到促进污染物挥发,增氧促分解的作用。多相抽提法主要用于治理存在大量非水相流体的污染场地,可将土壤中有机相污染物直接抽出。生物降解有生物好氧降解、生物厌氧降解、生物还原降解多种,降解方式由污染物种类和地质条件决定。化学方法可将污染物氧化或还原为低毒无毒物质,周期一般较短。固定污染物可以直接加入药剂反应生成沉淀,也可制造合适条件使微生物生成可沉淀重金属的离子。植物修复主要用于富集重金属,成本低廉,但富集了重金属的植物体的有效利用尚待进一步研究。土壤原位修复需要因地制宜,灵活结合工期、污染情况、地质条件、地面设施等,得出最经济实用的修复方法,并在辅助提高技术上展开更多研究,使原位修复技术更经济有效。     

生物炭理化性质对其反应活性的影响

生物炭作为一种富炭材料,由于其具有固碳、增强土壤肥力、促进植物生长等特性,在固碳减排及土壤改良方面的应用价值受到广泛关注.同时,生物炭具有较大的比表面积和较高的孔隙率,常被作为吸附剂用于污染物的去除.研究发现生物炭在吸附有机污染物的过程中可降解有机污染物,因此生物炭的反应活性成为近年来研究的热点.生物炭的反应活性主要由其制备过程中生成的环境持久性自由基(EPFRs)和自身的氧化还原能力贡献.生物炭的EPFRs活性与官能团种类、过渡金属含量和EPFRs种类有关,其中官能团和过渡金属通过影响EPFRs的生成及稳定从而影响EPFRs的浓度和种类,进而影响EPFRs活性,而EPFRs种类直接影响EPFRs活性.生物炭的氧化还原活性与官能团、芳香性和导电性有关,其中官能团影响氧化还原活性基团(RAMs)的生成,芳香性和导电性影响基质电导(EC_(BC))结构的生成及导电活性,从而影响氧化还原活性.本文总结了生物炭的反应活性机理和影响因素,旨在为生物炭处理有机物污染物等方面的应用提供理论支撑和技术参考.     

PbO2/Fe双阳极耦合促进焦化废水除碳脱氮

传统单个PbO_2阳极用于污染物去除存在降解效率较差、能耗高的问题,本文构建了PbO_2/Fe双阳极体系,通过耦合电氧化技术和电絮凝技术实现对焦化废水同步除碳脱氮.研究发现,双阳极体系下6 h电解使得化学需氧量(COD)和总氮(TN)去除率分别达到50.3%±6.2%和34.9%±4.2%,高于单PbO_2阳极体系(21.9%±3.4%和21.1%±5.3%)和单Fe阳极体系(11.0%±1.2%和12.1%±3.1%).COD和TN去除速度与施加在两个阳极上的电流大小直接相关.采用焦化废水中主要污染物如苯酚、硫氰酸盐、氨氮进行配水实验时发现,Fe阳极加入不仅起到了电絮凝作用,还可以促进氧化反应的发生,提高了反应速度.从体系中氯离子、pH变化情况及电子自旋共振光谱结果可推测,Fe阳极释放出来的Fe(Ⅱ)与PbO_2阳极氧化氯离子产生的ClO~-发生类Fenton反应,生成强氧化性物质作用于污染物氧化降解.     

强化高锰酸钾氧化体系中自由基的产生与利用研究进展

高锰酸钾在水处理行业中的应用已趋于成熟,但与臭氧、芬顿及其他高级氧化技术相比,高锰酸钾与难降解有机污染物的反应速率较低,需要与其它方法联用来强化自身的氧化能力.近年来随着对强化高锰酸钾氧化机理研究的不断深入,人们发现该体系中产生的自由基对有机污染物的降解有显著的促进作用.为此本文综述了强化高锰酸钾氧化体系中各类无机与有...     

氯代有机物污染土壤高级化学氧化修复技术研究进展

综述了污染土壤修复过程中常见的不同种类氯代有机物的高级化学氧化技术,如芬顿氧化、过硫酸盐氧化、高锰酸盐氧化、臭氧氧化及生物化学联合氧化技术等.分析了各氧化技术的降解机理、可降解的污染物种类、适用条件以及实验室小试、中试等不同规模的研究实例及进展,展望了今后几个值得关注的研究方向,以期可以在未来的土壤修复工程中起到参考、借鉴和指导作用.     

活性橙7在亚临界/超临界水中的结焦反应试验研究

针对印染污染物的超临界水氧化处理系统中,有机物在预热过程中结焦积碳引起的系统设备及管线堵塞问题,本文提出了对典型印染污染物活性橙7染料在亚临界/超临界水中的水热反应进行研究,考察了操作参数对染料有机物向焦油转化过程的影响机制.研究结果表明,反应温度为350℃时,焦油的转化率最大,部分氧化以及添加剂NaOH有利于气化反应路径的进行,进而可有效地抑制焦油生成,另外增加物料浓度,促进了染料化合物向焦油积碳的转化,而这不利于系统运行.研究结果可以为优化印染污染物的超临界水氧化系统提供理论依据.     

典型全氟烷基酸的光/电催化降解：性能提升策略与反应机制

全氟烷基酸(perfluoroalkyl acids,PFAAs)在全球水体中普遍存在,且对生物体和人体均具有潜在毒害作用,是近年来被广泛关注的主要污染物之一.水环境中PFAAs的去除和降解是降低其生态健康风险的重要手段,也是目前研究的焦点之一.PFAAs分子中所有C—H键均被C—F键取代,特殊的结构使PFAAs具有极高的化学稳定性,常规的氧化技术难以实现水环境中PFAAs的有效降解.光催化氧化和电催化氧化是目前处理难降解有机污染物的两种主要高级氧化技术,也是研究水环境中PFAAs降解去除的主流关键技术.以全氟辛基羧酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)和全氟辛基磺酸(perfluorooctane sulfo nates,PFOS)为研究PFAAs降解的两类典型代表,本文综述了近年来光催化氧化和电催化氧化两种技术在水相PFOA和PFOS降解研究的文献报道,对提高PFAAs降解效率所采用的主要技术改进策略及其背后的理论机制进行了梳理和总结.基于提高催化反应活性物质产率,增加活性反应位点和反应物传质效率以及提高反应体系稳定性等优化策略,对光催化中催化剂和电催化中电极...     

过硫酸盐的活化及其在氧化降解水中抗生素的机理和应用

抗生素是一类用于阻止和治疗微生物传染性疾病的人用和兽用药物,在人类和动物疾病治疗领域以及水产养殖业有着广泛的用途.近年来,抗生素作为一种新型污染物不断排入水体并且在水体中持续存在,对水生态环境以及人类健康造成了威胁.基于硫酸根自由基（SO·4-）的高级氧化技术因其快速高效、适用范围广等特点,其在处理抗生素废水已经成为国内外研究热点.本文综述了近年来国内外利用UV、热、过渡金属、金属氧化物、零价金属、碳基材料、有机物、组合方式等常规及新型活化方法活化过硫酸盐以及处理抗生素废水的研究进展,并讨论了不同活化方式对抗生素的降解效率及机理的影响,最后展望了过硫酸盐高级氧化技术应用于抗生素降解的研究方向和挑战.     

电化学模拟-质谱技术在环境领域的发展与应用

有机污染物的环境转化及生态风险是环境领域的研究热点,然而常规的研究手段程序繁琐、成本较高,且信息量有限,因此当前迫切地需要发展一项可以快速评估有机污染物的环境转化行为与风险的技术手段。在线电化学模拟-质谱技术是由注射泵、电化学反应池、联机的高效液相色谱仪及质谱检测仪组成的可用于快速评估有机污染物环境转化行为及风险的技术。本文对电化学模拟-质谱技术在环境领域中的发展与应用情况进行了详细的阐述。采用该技术可以使有机污染物在电化学反应池内发生氧化或还原反应,经联机的质谱仪检测得到活性中间产物及最终产物的结构信息,以模拟有机污染物在环境中的氧化或还原的转化过程以及研究污染物的环境结合残留机制;通过在电极表面产生电芬顿反应,可模拟研究难降解有机污染物在敏化光解或高级氧化处理工艺中的转化路径;根据有机化合物在电化学反应池内的起始反应电压可以判断有机污染物在环境中的持久稳定性。此外,电化学模拟-质谱技术可用于模拟研究有机污染物在生物体内经代谢后形成的活性中间产物与酶、蛋白质及DNA等生物大分子的结合致毒机制。与传统研究手段相比,电化学模拟-质谱技术具有快速、简便及产物信息全面等显著优越性,将在有机污染物的环境行为、水处理技术、环境监测、环境健康风险等研究领域有更广泛的应用。由于该技术刚刚起步,今后在电极材料的多样化、系统的自动化等方面有待进一步发展。     

土壤有机污染物生物修复技术研究进展

现代农业的发展改变了自然界的原有状况,为追求高产而大量使用的化肥、农药导致土壤有机物污染日趋严重。此外,工业生产、石油开采、交通运输、畜禽养殖及居民生活等也产生了大量有机污染物,使土壤有机物污染进一步加剧,土壤有机物污染的修复日益迫切。土壤污染修复是指通过物理的、化学的和生物的方法,吸收、降解、转移和转化土壤中的污染物,使污染物浓度降低到可以接受的水平,或将有毒有害的污染物转化为无害物质的过程。包括污染土壤的物理修复技术、化学修复技术以及生物修复技术3种方式。在污染土壤修复技术中,生物修复技术因其安全、无二次污染及修复成本低等优点而受到越来越多的关注。因污染物修复主体的不同,有机污染物污染土壤生物修复技术可分为植物修复技术、动物修复技术、微生物修复技术及其联合修复技术。污染土壤微生物修复技术是土壤污染生物修复的重要技术之一,是最具应用和发展前景的生物修复环保技术。文章重点阐述了国内外有机污染物污染土壤的生物修复技术及其原理、取得的研究进展及存在的优缺点,并对污染土壤的动物修复技术研究进行了初步展望,可为土壤有机污染物的生物修复研究提供参考。     

碳源补充型高级氧化法工艺净化水中磺胺类抗生素研究进展与趋势

磺胺类抗生素(SAs)是自然水环境和污水处理系统中检出频次与残留浓度最高的抗生素之一。过氧乙酸(PAA)作为广谱性杀菌剂,因其氧化性强、环境友好等优势,其用于有机污染物降解成为研究热点之一。与传统H2O2基芬顿法等无机氧化法相比,PAA氧化反应生成乙酸,经中和后转化的乙酸钠可为后续生化工艺段提供优质碳源,有效降低含SAs废水的处理成本。该文对PAA基碳源补充型高级氧化法的研究进展与趋势进行了系统总结。以SAs作为典型水环境污染物,对近年来PAA基碳源补充型高级氧化工艺进行了系统总结分析,比较分析了其对各类水质背景中SAs的去除效能,并对过渡金属、碳基材料等多种PAA活化方式,工艺运行参数、活性氧物种(ROS)的交联作用机理以及SAs降解机制进行了剖析。研究发现,乙酰氧基自由基和乙酰过氧基自由基为PAA基高级氧化工艺中的基础活性物质,pH、PAA含量、共存物质等会不同程度上影响体系中ROS的生成路径。此外,磺胺类抗生素主要包括五元磺胺和六元磺胺,二者降解机理存在一定差异。五元磺胺降解主要依靠苯胺环上氨基氧化、羟基取代、S–N/S–C键断裂、N中心自由基偶联反应等4种途径;六元磺胺降解过程...     

铁-多羧基有机酸光化学体系研究进展

铁-多羧基有机酸光化学体系在自然界中广泛存在,该体系可以由内源生成过氧化氢和羟基自由基,对研究有机污染物的归趋和治理具有重要意义。通过梳理近30年来有关该体系研究的代表性文献,从机理概述、均相体系研究进展、异相体系研究进展以及研究展望4个方面,系统总结了一些重要研究成果。从反应机理来看,吸附反应、光诱导反应、光链反应和有机物降解是该体系的重要反应过程,主要涉及配体和自由基的生成反应,以及铁的氧化还原循环反应。体系活性高低主要取决于多羧基有机酸铁配体的光化学活性大小。异相体系中,吸附态铁配体与溶解态铁配体共同参与光催化过程,对污染物的降解均有贡献。影响体系降解目标物的重要因素包括铁氧化物的种类和剂量、多羧基有机酸的种类和浓度、pH、光源波长和强度、氧气、金属离子、目标物的中间产物以及体系内活性物种的竞争反应等。其中,有机酸存在最佳浓度,铁氧化物存在最佳剂量,而有机酸最佳浓度与其在铁氧化物表面上的饱和吸附浓度密切相关。今后,基础研究方面需联合应用同位素示踪技术、穆斯堡尔谱、薄膜扩散梯度-荧光分析等先进实验技术,结合表面络合模型等才能取得重要突破;应用研究方面,构建适于实际工程运用的高效光化学反应器和废水处理集成工艺、重金属脱毒技术,扩展铁氧化物在土壤有机物降解及微生物燃料电池中的应用范围,是重要的扩展研究方向。     

杂多酸型光催化剂降解有机废水的研究进展

杂多酸(多金属氧酸盐,POM)是一种环境友好的固体酸,是一种包含有过渡金属(第Ⅴ或第Ⅵ副族)含氧阴离子的多原子阴离子,这些含氧阴离子通过共有的氧原子连接在一起.它除了具有其他光催化剂的无毒、无二次污染、方便快捷高效等优点外,还具有高富氧表面的特性,且由于其结构中存在大量的金属中心而能表现出快速可逆和多电子氧化还原转变,其禁带宽度较窄,且光谱响应范围较宽,有着优异的光催化降解性能,已经在光催化降解含有机污染物废水中得到了广泛的应用.本文对杂多酸光催化剂的种类、杂多酸的改性方法以及杂多酸及其复合物在降解有机污染物中的应用进行了综述,指出了目前杂多酸光催化降解技术存在的突出问题及相应的解决方案,并对其未来的发展方向进行了展望.     

扫描/透射电子显微技术在土壤环境微生物相互作用超微结构研究中的应用进展

超微结构技术与土壤和微生物等学科的交叉融合,使得相关研究的尺度向着更直观与更微观的两极方向延伸.微生物与土壤组分的相互作用贯穿于整个土壤多相微界面体系,是土壤中最具活力的因子,深刻影响着环境污染物的迁移转化及归趋行为.扫描和透射电子显微技术的结合能够将土壤与微生物组成的高活性超微界面体系可视化,是当今土壤界面化学研究的前沿方向.介绍扫描和透射电子显微技术结合能谱、高角度环形暗场像、电子衍射分析等手段的基本原理和其应用于环境微生物领域的制样要求;综述应用扫描/透射电子显微技术研究环境胁迫下微生物的形态变化特征、微生物与土壤固相组分的作用、微生物与微生物之间交互作用的超微结构特征,以及结构和形貌观测及化学成分分析;通过扫描/透射电子显微技术揭示土壤微生物与污染物的作用机制,跟踪环境污染物的转化和迁移特征.已开展的研究发现,微生物容易附生于土壤颗粒表面,且通过调整自身细胞表面结构,改变自身转运有机物的通道,从而代谢污染物;共培养模式具有协同效应,在降解有毒有机污染物和处理废弃物方面效率更高,从而加速土壤中污染物的转化与降解过程.此外,还总结了通过扫描/透射电子显微技术如何深入挖掘有生命土壤的超微界面作用机理,展望扫描/透射电子显微技术未来的可能研究方向,期望能进一步促进土壤微生物技术在环境修复领域的深入发展与广泛应用.     

基于甲烷氧化菌的难降解有机物生物降解研究进展

难降解有机物具有毒性大、成分复杂和长期残留性等特点,易在环境中大量积累,会对生物体产生三致作用,对环境造成严重破坏.研究表明甲烷氧化菌对多种难降解有机物具有良好的降解能力.甲烷氧化菌能以甲烷作为唯一的能源和碳源,在氧化甲烷的过程中会产生甲烷单加氧酶(monooxygenase,MMO),MMO是一种高度非特异性酶,能够促进多种有机物的转化,使甲烷氧化菌在环境污染控制中具有潜在应用价值.本文总结甲烷氧化菌对氯代烃、农药、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和甲苯等污染物的降解情况,并提出甲烷氧化菌在环境污染控制方面的研究方向.     

煤化工中焦化废水的污染、控制原理与技术应用

煤化工废水成分复杂,毒性大,以焦化废水最具代表性,研究废水中典型污染物的控制原理很有必要.从煤制气、煤制焦、煤制油及煤制甲醇4个方面介绍了煤化工过程在能源与经济方面上的地位与特点,分析了煤化工过程水污染特征与水污染控制的共性问题,对水质结构的描述及其变化过程的理解是水处理工艺选择的科学基础.固相微萃取(SPME)与GC-MS结合的分析手段能够快速、准确地获得废水水质的化学结构特征及浓度水平的信息,基于元素分析可以获知典型污染物的转化与归趋;结合废水组成、反应、降解与转移的定量考察,可以深入了解废水的生成机制及其处理过程的变化;根据污染物特征选择有效的化学原理如吸附与催化氧化的结合,根据惰性污染物的存在选择生物电化学催化分解,基于协同降解或共基质降解,培养功能微生物,构建基因工程菌,开发功能微生物的应用技术.上述可归纳为根据不同污染物的性质提出相适应的去除原理,系统考虑废水的成分特征、化学转化、生物转化以及相互协调优化,追求更高水平上实现污染物转化与降解的技术目标.最后,根据煤化工焦化废水处理目前暴露的缺陷,提出了未来需要加强研究的若干关键问题.     

潜流人工湿地中有机污染物降解机理研究综述

人工湿地是一种完整的生态系统,它是利用系统中发生的物理、化学和生物等多重协同作用实现对污水的净化功能.开展潜流人工湿地中废水处理的机理、湿地内部有机污染物的迁移转化、湿地工艺设计及其水力学、动力学参数的研究,对环境废水中有机污染物的去除及生态安全具有重要意义.文章主要从化学、生物、设计参数等方面论述了人工湿地废水处理中有机污染物的降解及其机理研究进展.化学因素主要包括溶解性有机质(DOM)对有机污染物的迁移转化、氧化还原环境(Redox)及废水中电子受体的存在对有机质的分解状况、不同溶解氧(DO)水平为厌氧、好氧细菌对有机物的生物降解及湿地内反应动力学模型建立等因素对废水中有机污染物降解的作用及影响;生物因素主要涉及植物和微生物的作用,湿地中的生物降解是有机污染物的主要去除方式;在工艺参数方面,主要就水流特性、孔隙度、停留时间(HRT)、水力负荷(HLR)和水位等因素对湿地中有机污染物去除的影响进行了探讨.