偶氮染料4BS光解动力学和总氮脱除的初步研究

采用单独紫外光氧化降解偶氮染料直接耐酸大红(4BS),研究了不同因素对4BS光解效果的影响,并初步考察了光解对4BS溶液总氮的去除效果. 结果表明,单独紫外光氧化法对4BS及溶液中的总氮有一定的去除效果. 在非强碱性条件下,4BS的光解过程符合准一级反应动力学模型. 速率常数随紫外光强的增强而增大,并且与初始ρ(4BS)呈负相关关系. 溶液pH是影响光解反应的重要因素,速率常数随pH升高而增加显著,强碱性条件下光解速率最快. 光解对溶液中总氮的去除分为三步,含氮结构的发色基团易吸收紫外光,在反应初期被降解而生成气态含氮物,生成的中间产物比较稳定,需要经过一段时间的能量积累才能继续降解,从而总氮的去除率再次升高.      

UV/SPS降解水中三氯生的效能及动力学

采用短波紫外光激活过硫酸钠(UV/SPS)对水中三氯生(TCS)的去除进行了研究,考察了紫外光波长、紫外光强、过硫酸钠(SPS)投加量、pH值和腐殖酸(HA)等因素对TCS去除的影响,计算了自由基(·OH、SO_4~(·-))与TCS的二级反应速率常数及其对TCS去除的贡献值,鉴定了反应中主导自由基,对比了UV254/SPS和UV254/H_2O_2对天然水体中TCS的去除效果,GC/MS分析了TCS降解的中间产物及可能的降解路径.结果表明UV/SPS能有效去除TCS,紫外光波长为254nm,光强为11.5μW·cm-2,SPS浓度为1 mmol·L~(-1)时,100s后初始浓度为275μg·L~(-1)的TCS去除率可达98.15%,TCS降解过程符合拟一级反应动力学方程,其动力学常数K=0.039 2 s~(-1).实验范围内TCS去除的速率常数随紫外光强(I)和SPS投加量的增加而增大,波长对TCS去除影响不显著,中性条件不利于TCS降解,HA对TCS去除具有抑制作用.·OH和SO_4~(·-)与TCS反应速率常数分别为7.62×109L·mol~(-1)·s~(-1)、9.86×109L·mol~(-1)·s~(-1),UV254/SPS中主导自由基为SO_4~(·-),其对TCS去除贡献率为97.63%.UV254/SPS工艺更能有效地去除TCS,其拟一级动力学常数K值是UV254/H_2O_2工艺的4.13倍.TCS降解过程中主要生成了2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、苯酚等中间产物.     

水中两种微囊藻毒素的臭氧氧化及其影响因素

以2 种典型的微囊藻毒素MC-RR 和MC-LR 为目标物,研究了臭氧氧化技术对其降解的动力学特性和差异.结果表明,臭氧氧化能有效降解MC-RR 与MC-LR,且符合准一级动力学反应.MC 的降解速率随臭氧投加量的增加而升高,随pH 值的增加而降低.在相同的臭氧浓度下,MC-RR 的降解速率比MC-LR 的大;随着臭氧量的增加,MC-RR 降解速率比MC-LR 的降解速率增长快.MC-RR 的降解速率受pH 值变化影响相对较小.pH 值从4.51 变化到10.08 时,MC-LR 的降解速率降低了75.5%,而MC-LR 的降解速率降低了82.5%.水中常见阴离子对MC-LR 与MC-RR 的反应速率常数的影响次序基本相同,为NO₃^-＞Cl-＞SO₄^2-＞CO₃^2-,其中SO₄^2-与Cl-对MC-RR 降解的抑制作用比较明显,而对MC-LR 的降解几乎无影响.MC-RR 与MC-LR 降解过程中存在的差异是由分子结构中存在不同活性的氨基酸引起.     

饮用水中内分泌干扰物阿特拉津UV光氧化研究

采用单独紫外光氧化工艺去除饮用水中低浓度阿特拉津,研究了不同影响因素对阿特拉津降解效果的影响,并分析了阿特拉津的降解机理.结果表明:单独紫外光氧化对阿特拉津有很好的去除效果,在光强为205μW/cm²条件下,光解120min后,阿特拉津去除率为92.38%.阿特拉津的光解过程符合一级反应动力学模型.通过提高紫外照射光强,可以在短时间内提高阿特拉津的去除率.阿特拉津的初始浓度对光解反应基本没有影响.自来水中的有机物及多种离子的存在会降低阿特拉津的光解速率.紫外光氧化阿特拉津主要降解途径是脱氯反应,反应速率很快.羟基化产物(OHA)是主要的中间产物.OHA在紫外光作用下可以继续发生脱烷基反应,生成OHDIA和OHDEA,反应速率非常缓慢.反应液中pH值的变化与中间产物的形成过程有很好的相关性.     

节球藻毒素的紫外光降解研究

为优化节球藻毒素(NOD)光解处理的最佳光源及反应条件,利用自制光反应装置研究了NOD在暗反应、可见光、暗反应+TiO_2、可见光+TiO_2及单独紫外光(UVA、UVB、UVC)处理下的去除效果,继而选择UVC作为最佳光源进行后续实验,探讨NOD初始浓度、温度、p H和光强对NOD去除效果的影响及反应动力学.结果表明:暗反应、可见光、可见光+TiO_2的组合、UVA和UVB均对NOD无显著去除作用,最高去除率约为20%;UVC处理可以快速去除水中NOD,其去除过程符合二级动力学.UVC处理时,pH对NOD的去除无显著影响;温度升高,NOD去除率缓慢增大,但组间差异并不显著;初始浓度越大,NOD去除率越低;光强增大,NOD去除率快速升高,但到达一定临界值后保持稳定状态.3种因素对UVC去除NOD的影响程度由大到小分别为:光强时间温度.光强318μW·cm~(-2)、p H=7、温度30℃、反应时间4 h为最佳处理条件,此时NOD去除率最高,初始浓度为0.1μg·m L~(-1)的NOD几乎被完全去除,残留浓度低于WHO及我国规定的藻毒素含量限值.研究表明,UVC光解NOD安全高效,是一种非常理想的NOD去除方法.     

鞘氨醇单胞菌USTB-05对微囊藻毒素的生物降解

研究了云南滇池水华蓝藻细胞中微囊藻毒素(MCs)的分析和鞘氨醇单胞菌USTB-05在细胞水平和酶水平下对MC-YR、RR和LR的生物降解.结果表明,云南滇池水华蓝藻细胞中MC-YR、RR和LR的含量分别为0.16, 0.96, 0.47mg/g.在初始浓度分别为19.5mg/L MC-YR、79.5mg/L MC-RR和43.6mg/L MC-LR下,鞘氨醇单胞菌USTB-05在2d内可将上述3种MCs全部降解,鞘氨醇单胞菌USTB-05粗酶液可以以更快的速率对MC-YR、MC-RR和MC-LR进行高效酶催化降解,在10h内可以将初始浓度分别为14.8mg/L MC-YR、28.4mg/L MC-RR和19.5mg/L MC-LR全部降解.同时发现了MC-YR降解过程中的2个中间和1个最终代谢产物.     

紫外光对冬季近岸海水中溶解性气态汞产生的影响

现场采集青岛近岸海水样品,在紫外UVA、UVB辐照和黑暗对照条件下对不同过滤海水分别进行汞的还原实验,计算累积释放量,模拟计算还原反应速率.结果表明,紫外光照射下,海水溶解性气态汞(DGM)产量呈现先显著增加后逐渐降低的趋势,累积产量逐渐增加,最后趋于稳定,符合准一级反应动力学模型,紫外光照射下DGM累积产量远高于黑暗对照,紫外光促进汞的还原,特别是促进了海水中Hg2+的产生.紫外光下DGM的产生速率常数在0.057~0.214h-1之间,0.2μm过滤海水高于未过滤海水,颗粒物具有抑制效应;在氩气吹脱时,UVB照射下的反应速率大于UVA,空气吹脱条件下结论相反,氧气参与了汞的光氧化还原过程.     

筛选菌种酶催化降解微囊藻毒素的特点

从云南滇池底泥中筛选出1株能够高效降解微囊藻毒素(Microcystins,MCs)的纯菌种.该菌无细胞提取液能进行降解MC-RR和MC-LR的酶促反应,并有最终产物的积累.在pH 6～8范围内酶对MC-RR和MC-LR的催化降解活性较高,Cu²⁺、Mn²⁺和Zn²⁺对降解MCs的酶促反应没有明显的促进作用.     

甲苯的光氧化降解试验研究

以气相甲苯为对象,研究其在波长为254 nm紫外光下的光氧化降解反应.同时,考察了甲苯初始浓度、光强和相对湿度对甲苯转化率的影响,分析了甲苯降解中间产物的生成机理.结果表明,随着甲苯初始浓度的增加,甲苯转化率缓慢下降;随着光照强度的增强,甲苯转化率逐渐增加;而提高相对湿度,甲苯转化率则为先升高后降低.在甲苯降解动力学分析中发现其光氧化降解过程符合伪一级反应动力学,且表观速率常数与光照强度成正比.通过对甲苯降解中间产物的分析,发现随着光照强度的增加,含苯环物质的降解更为充分,乙醇、乙酸等的相对含量逐渐增加,苯甲醇、苯甲醛缩二甲醇等的含量逐渐降低,在此基础上提出了甲苯生成含苯环产物及开环生成2-戊酮等的降解机理.     

微囊藻毒素-RR的臭氧降解研究

采用臭氧氧化的方法对微囊藻毒素-RR(MC-RR)进行降解.结果表明,在O3∶MC-RR(物质量比)为6的条件下,MC-RR的去除率最高可达到83.0%;pH上升、水中NOM含量增加都能显著降低MC-RR的臭氧降解效果.使用HPLC-MS考察了MC-RR的臭氧降解产物,并在此基础上探讨了MC-RR的臭氧氧化降解途径:主要通过Adda途径和Mdha途径来完成对MC-RR的降解和脱毒作用.臭氧氧化的Adda途径是通过对MC-RR上Adda侧链的进攻,断开具有活性的Adda支链,而达到脱毒的目的,其中Adda途径过程中的苯环羟基化作用对整个过程有促进作用;臭氧氧化的Mdha途径是通过对MC-RR肽环上面Mdha和Ala的断键,打开环状肽链,使藻毒素失去活性.在整个过程中Adda途径占主导地位.     

水溶液中对叔辛基酚的紫外光降解研究

研究了185nm紫外光对薄液层中对叔辛基酚(4-OP)的作用规律,考察了初始浓度、液层厚度、光强等因素对4-OP的降解效果的影响.结果表明,用该方法降解水中4-OP,在4-OP初始浓度10mg/L,液层厚度为2mm,光照距离为10cm,光照45min后,去除率可达到95%以上,其降解过程符合表观一级反应动力学特征.     

Photocatalytic degradation of the dye sulforhodamine-B： A comparative study of different light sources

The photocatalytic degradation of dye pollutant sulforhodamine-B （SRB） in aqueous titanium dioxide （TiO2） dispersions was examined under three lighting regimes： UV light （330 nm〈λ〈 380 nm）, sunlight, and visible light （λ〉450 nm）, all investigated at pH=2.5. Total organic carbon （TOC） and chemical oxygen demand （CODer） assays show that the degradation rate of SRB is much higher when irradiated with UV and sunlight compared with visible light. The temporal concentration changes of SRB illustrated a first-order reaction and the rate constant, k, is 0.197 min^-1, 0.152 min^-1, 0.027 min^-1, respectively, under the three lighting conditions. The final mineralized products were amine compounds identified by infrared spectrophotometry. When irradiated with visible light, the photocatalytic degradation rate could be improved by lowering the H2O2 concentration and inhibited by increasing the H2O2 concentration, but results contrary to the above were obtained when UV light was used for irradiation.     

不同波长紫外光催化降解活性艳蓝KN-R动力学研究

以蒽醌类染料活性艳蓝KN-R(以下简称KN-R)为对象,以TiO2为光催化剂,实验了不同波段紫外光条件下KN-R的降解过程。结果表明:365 nm和254 nm两种波段对于KN-R的光催化降解过程均符合假一级动力学方程,但是通过对比各初始浓度下活性艳红KN-R的反应速率常数(Kapp)可以发现,在相同紫外灯功率下,短波辐射下的Kapp平均为长波辐射下Kapp的3倍,说明短波紫外更有利于活性艳蓝KN-R的降解。     

Photolysis of a mixture of anthracene and benzo[a]pyrene at ultra-trace levels in natural water with disinfection purposes

The photodegradation of anthracene(AN) and benzo[a]pyrene(BaP),two priority polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs),was examined at ultra-trace levels in surface water to elucidate their behaviour under several irradiance values and types of radiation.The emitting flux and the spectrum of the lamps were found to develop a crucial role in AN and BaP degradation since removal efficiencies of the target contaminants higher than 99%were found after 15 min of irradiation under an ultraviolet C(UVC) irradiance of 0.63 mW/cm~2,corresponding to a fluence of 560.25 mJ/cm~2.On the other hand,although ultraviolet A(UVA) lamps exhibited a higher irradiance compared to that of UVC lamps,they were not efficient for degrading the target PAHs.The removal kinetic studies corroborated these findings,being the AN elimination rate in surface water higher than that in deionized water at optimal operating conditions.Disinfection potential was also measured.A rapid microbial load inactivation,in terms of total coliforms naturally contained in the water matrix studied,was evidenced within 15 min of treatment for the fluence referred.However,after 24 hr in the dark,a regrowth was observed.Additionally,photolysis products more toxic than the parent compounds were found,which were not removed even by extending the treatment time.In this regard,it can be concluded that the individual action of UVC light for removing AN and BaP with disinfection purposes is not an efficient treatment;therefore,the use of radiation in combination with other kinds of treatments is required.     

超声协同紫外灭活大肠杆菌实验研究

应用紫外、超声、超声协同紫外对大肠杆菌进行灭活,并从生物学角度对协同机理进行探讨。结果表明:实验条件下,紫外辐照剂量与大肠杆菌灭活率之间具有良好的线性关系,各紫外辐照剂量下的E.coli均发生了光复活现象。超声功率密度对于灭活结果具有显著意义(p0.05),研究中超声灭活大肠杆菌的最大相对功效值对应的工况为7.18W/cm2作用80s。超声的协同作用使紫外线消毒动力学方程K值由0.1增至0.1358,减小了细菌对UV的抗性;与单独紫外作用比较,超声与紫外协同作用的光复活率有所降低。超声与紫外同时作用对细胞形态结构产生严重的破坏,超声作用只能改变细胞的结构,而不能破坏其DNA;利用T4-EndoⅤ对CPDs的特异性识别特性,可发现经各工况处理后,大肠杆菌DNA均被降解,产生大量CPDS,且各工况下ESS含量变化曲线与各工况下大肠杆菌灭活率曲线的相关系数达到0.92。     

用185nm UV降解水中二苯甲酮和孔雀石绿

研究了185nm紫外光降解水中二苯甲酮和孔雀石绿和总有机碳(TOC)的规律.研究了浓度、体积、流速、pH等因素对二苯甲酮的降解效果的影响.通过改变污染物初始浓度、体积、流量、pH值以及添加无机离子来讨论185nm紫外光对孔雀石绿的降解效果,探讨了降解的最佳条件.降解达到了治理水中二苯甲酮和孔雀石绿污染的目的.用这种方法降解水中二苯甲酮和孔雀石绿,去除率能够达到99.9%以上,是一种非常有效的治理污染方法.实验同时验证了185nm UV降解水中的二苯甲酮和孔雀石绿符合准一级动力学规律.     

不同波段紫外光在TiO2悬浊液中的消光特点

为确定TiO₂催化剂悬浊液对不同波段紫外光的消光规律,本试验以4-CBA-Na为模型污染物,针对催化剂/污染物悬浊液体系在不同催化剂投加量下,对UVA、UVB和UVC波段光子的消光效果进行了测定.结果表明,各悬浮体系对各波段紫外光的消光基本上符合比耳定律,即随着入射光程的增加,光强呈现负指数衰减;紫外光在催化剂悬浊液中的消光系数随催化剂投加量的增大而增加,其增加规律可以用二次多项式表示;污染物溶液本身对UVB和UVC紫外光有吸收,UVB和UVC紫外光在催化剂-污染物悬浮体系中的消光系数可视为污染物与催化剂颗粒的消光系数之叠加.催化剂悬浊液对紫外光的消光系数随紫外光波长的减小而增大,这意味着使用短波长的UVC作为光催化降解光源可以提高能量利用效率.