水中有机物高级氧化过程中的羟基自由基检测方法比较

化学氧化水中有机物过程中的羟基自由基的定量检测是研究高级氧化动力学和过程机理的重要技术手段。本文通过对比整理相关领域羟基自由基的检测技术，分析了目前在医学和化工领域中使用的羟基自由基测量方法的应用特点和适用范围，讨论了其中的便捷式分析方法及其在水处理高级氧化过程研究中的可用性，推荐了可用于多组分水相的Fenton试剂氧化有机物过程中的羟基自由基检测方法。     

玉裂废水粘度对二氧化锰臭氧催化氧化处理特性的影响

通过FT-IR和GC—MS检测分析,表明了压裂废水中有机物主要以苯环结构为主的芳香类化合物和其他杂环化合物,苯环及杂环上的主要官能团包括酮、酯、羧酸、醛、酚、氨基等。同时,压裂废水中的粘度为常规水粘度的2～3倍。针对压裂废水高粘度和高COD污染水质特征,实验研究了压裂废水二氧化锰臭氧催化氧化处理特性以及粘度对处理效果的影响,研究结果表明,在粘度较高（2．2×10-3 Pa·s）压裂废水中,投加的化学药剂很难扩散,羟基自由基·OH的利用效率较低,处理效果较差。通过投加过硫酸钾（5g／L）降粘后,可在很大程度上提高二氧化锰臭氧催化氧化的处理效果。通过对压裂废水中有机物分子量分布、FT-IR分析以及GC—MS分析可知,二氧化锰臭氧催化氧化处理压裂废水是通过激发羟基自由基,破坏水中有机物极性和有机物化学构造,将复杂长链有机物转变为简单有机物,其出水COD可达到国家污水综合排放标准中的二级排放标准。     

电助光催化氧化过程中羟基自由基（OH·）的定量分析

电助光催化氧化技术是一种增强型的光催化氧化技术,应用前景广阔.对电助光催化氧化过程中产生的羟基自由基(OH·)进行定量分析对进一步探讨电场辅助作用机理十分重要.以对氯苯甲酸为探针化合物对电助光催化氧化过程中的OH·进行定量分析,发现电助光催化氧化过程中的OH·浓度是普通光催化氧化过程的2倍.对苯甲酰胺进行电助光催化氧化降解试验,求得了苯甲酰胺与羟基自由基的二级反应动力学常数.研究还对电场辅助作用机理进行了分析.     

压裂废水粘度对二氧化锰臭氧催化氧化处理特性的影响

通过FT-IR和GC-MS检测分析,表明了压裂废水中有机物主要以苯环结构为主的芳香类化合物和其他杂环化合物,苯环及杂环上的主要官能团包括酮、酯、羧酸、醛、酚、氨基等。同时,压裂废水中的粘度为常规水粘度的2~3倍。针对压裂废水高粘度和高COD污染水质特征,实验研究了压裂废水二氧化锰臭氧催化氧化处理特性以及粘度对处理效果的影响,研究结果表明,在粘度较高(2.2×10^-3Pa·s)压裂废水中,投加的化学药剂很难扩散,羟基自由基·OH的利用效率较低,处理效果较差。通过投加过硫酸钾(5 g/L)降粘后,可在很大程度上提高二氧化锰臭氧催化氧化的处理效果。通过对压裂废水中有机物分子量分布、FT-IR分析以及GC-MS分析可知,二氧化锰臭氧催化氧化处理压裂废水是通过激发羟基自由基,破坏水中有机物极性和有机物化学构造,将复杂长链有机物转变为简单有机物,其出水COD可达到国家污水综合排放标准中的二级排放标准。     

光电耦合技术处理3,4-二甲基苯胺废水的协同效应

高级催化氧化法的复合水处理工艺经常出现协同效应,但对于协同效应的产生机理仍不清楚。因此,针对光电耦合催化氧化体系,采用协同度为量化指标,研究了不同光照、电流密度、曝气强度、初始pH等条件对光电耦合催化体系降解3, 4-二甲基苯胺(3,4-DMA)的协同效应的影响;并通过光助电催化实验、电助光催化实验和羟基自由基检测实验,探讨了协同效应存在的原因。结果表明,光电耦合催化氧化系统存在协同效应,且协同度受外部条件的影响。协同效应产生的原因主要包括:外加电场促进体系产生了更多的羟基自由基;紫外光照使得3,4-DMA及其降解中间产物受到激发而提高了对羟基自由基等活性氧物种的利用率;电催化过程中的析氧副反应为光催化提供了电子受体,从而提高了系统的总体降解效率。这为深入研究和人为调控协同效应提供了新的方法。     

无过氧化氢添加Fenton氧化法降解有机物的可行性研究

Fenton反应可以氧化分解有机物,在反应中的关键氧化剂羟基自由基(HO·)是通过亚铁离子与过氧化氢作用生成的,因此,传统的Fenton氧化必须由外部添加过氧化氢.研究了一种新的方法,即采用Nafion膜固定化亚铁离子,并通过光催化反应提供Fenton氧化所需的过氧化氢,使得Fenton反应在不添加过氧化氢的条件下也能够连续进行.结果表明,以甲酸为代表有机物,该方法可以在不添加过氧化氢的条件下起到分解甲酸的作用.而且,通过对负载亚铁离子Nafion膜的再生,可以使该方法的降解能力保持在稳定的范围.     

N掺杂TiO_2可见光催化降解有机物机理研究

实验研究了掺杂N的TiO2光催化剂在可见光下对有机物的降解机理,研究方法有：加入自由基俘获剂探索对反应速率的影响、有机物降解过程TOC与脱色比较,化学探针法测定了实验中存在的HO.。结果表明,有机物在脱色的同时苯环也在断裂,说明有机物的降解是受无选择性的氧化剂攻击而完成;除亚甲基蓝以外,加入自由基俘获剂对可见光反应速率均有抑制现象,证明自由基的攻击是有机物可见光催化降解的主要途径。分别以二甲基亚砜和水杨酸为分子探针,实验结果证明了光催化反应系统中存在HO.物种,前者与HO.反应形成特定的偶氮结构有机物在425 nm处有吸收,后者与HO.反应生成2,3-二羟基苯甲酸和2,5-二羟基苯甲酸。亚甲基蓝、苯酚和水杨酸经5 h的可见光催化降解后,其TOC分别降低了62.8%、78.9%和96.0%,说明掺杂N的TiO2有较强的可见光催化降解有机物能力。     

N掺杂TiO2可见光催化降解有机物机理研究

实验研究了掺杂N的TiO2光催化剂在可见光下对有机物的降解机理,研究方法有:加入自由基俘获剂探索对反应速率的影响、有机物降解过程TOC与脱色比较,化学探针法测定了实验中存在的HO.。结果表明,有机物在脱色的同时苯环也在断裂,说明有机物的降解是受无选择性的氧化剂攻击而完成;除亚甲基蓝以外,加入自由基俘获剂对可见光反应速率均有抑制现象,证明自由基的攻击是有机物可见光催化降解的主要途径。分别以二甲基亚砜和水杨酸为分子探针,实验结果证明了光催化反应系统中存在HO.物种,前者与HO.反应形成特定的偶氮结构有机物在425 nm处有吸收,后者与HO.反应生成2,3-二羟基苯甲酸和2,5-二羟基苯甲酸。亚甲基蓝、苯酚和水杨酸经5 h的可见光催化降解后,其TOC分别降低了62.8%、78.9%和96.0%,说明掺杂N的TiO2有较强的可见光催化降解有机物能力。     

光催化过程中羟基自由基的产生与效能

采用异丙醇淬灭的方法考察了羟基自由基在光催化氧化酸性橙II过程中的产生和效能,研究了TiO2(P-25)的浓度、异丙醇的用量、酸性橙II的初始浓度、初始pH条件和天然共存离子对羟基自由基贡献率的影响。结果表明,在TiO2(P-25)浓度提高时羟基自由基的贡献率逐步提高并稳定在77.6%,异丙醇的投加量对羟基自由基的贡献率影响不大,酸性橙II初始浓度的提高则使羟基自由基的贡献率降低。在中性pH条件下羟基自由基的贡献率最高,酸性或碱性条件下较低。天然共存离子中HCO3-对羟基自由基的淬灭效应最强,F-的淬灭效应最弱。     

Mn_3O_4催化臭氧化钻井废水的作用机理

通过静态实验,探讨了Mn3O4对钻井废水臭氧化过程的催化作用机理,考察了Mn3O4及Cl-对臭氧分解、水体湍动程度、羟基自由基抑制剂碳酸氢根和叔丁醇的加入对COD去除率的影响,分析了反应过程中TOC和p H的变化。结果表明,催化剂加量为100 mg/L时,臭氧分解率由单独臭氧时的38.2%增加到81.4%,Mn3O4对钻井废水中有机物的吸附去除率仅为2%,O3/活性炭体系对COD去除率与单独臭氧效果接近,说明臭氧在催化剂表面存在吸附作用,促进臭氧分解;水体不搅拌与搅拌速度增加为900 r/min时,COD去除率由52%增加到58%,搅拌程度对钻井废水COD去除效果影响不大;HCO-3浓度为100 mg/L时,COD去除率降低到41.2%,说明了体系中有羟基自由基产生;氯离子浓度为1 000 mg/L,臭氧的分解率降低了9.2%,证明了臭氧在催化剂表面的吸附作用;羟基自由基抑制剂叔丁醇的加入,使得COD去除率由54.3%降低为40.8%,证实了反应体系中存在羟基自由基。同时在反应过程中,体系的TOC由191.9 mg/L降低至37.6mg/L;p H由原来的11.2降低到6.3。实验现象说明,臭氧吸附在Mn3O4催化剂表面,分解产生羟基自由基,进而氧化去除钻井废水中有机物,这在某种程度上证明了Mn3O4催化臭氧化对有机物的降解遵循羟基自由基机理。     

Improvement of DOC removal by multi-stage AOP-biological treatment

The single and multi-stages advanced oxidation process (AOP)-biological treatments were evaluated to apply for drinking water treatment, especially for the water containing less susceptible dissolved organic carbon (DOC) to ozone, comparing with the ozonation-biological treatment. Minaga reservoir water and the secondary effluent from a Municipal wastewater treatment plant were used as dissolved organic matter (DOM) solutions. DOC removals after 60 min AOP-biological treatment were 62% and 41% in the Minaga reservoir water and the secondary effluent, respectively, whereas those in the ozonation-biological treatment only 40% and 15% of DOC were removed, respectively. The result indicated that the single-stage AOP-biological treatment could improve DOC removal in comparison with the single-stage ozonation-biological treatment. This is because the AOP mineralized both biodegradable dissolved organic carbon (BDOC) produced in the early stage of oxidation and non-biodegradable dissolved organic carbon (NBDOC), whereas only BDOC was mineralized by further ozonation and NBDOC was not oxidized in the ozonation-biological treatment. The multi-stage treatment could not improve DOC removal in comparison with the single-stage treatment in the ozonation-biological treatment for the secondary effluent containing less susceptible DOC to ozone. However, the multi-stage AOP-biological treatment significantly reduced DOC and achieved 71% of DOC removal by 4 times repetition of 15 min oxidation, whereas DOC removal was 41% in the single-stage AOP-biological treatment for the same oxidation time. The improvement of DOC removal by the multi-stage AOP-biological treatment was due to BDOC removal as a radical scavenger by subsequent biological treatment in the early stage of oxidation and direct mineralization in the latter stage of oxidation.     

一种新兴的高级氧化技术--超临界水氧化法

超临界水氧化法在处理废水方面具有独特的优势.从超临界水的性质,超临界水氧化法原理、工艺、应用和优越性等方面阐述了超临界水氧化法作为一种新兴的高级氧化技术具有广阔的应用前景,并且提出了解决现存问题的建议.     

高级氧化技术降解水中有机磷农药的研究进展

综述了近年来发展迅速的高级氧化技术,主要包括臭氧高级氧化技术、光催化氧化法、超声降解法、电化学水处理技术和超临界水氧化法等.结合有机磷农药废水处理方法的进展,介绍了各种高级氧化技术在机理研究和应用方面取得的成果和存在的问题,并指出了高级氧化技术在有机废水处理方面所具有的潜力.     

对苯二甲酸生产废水回用实验研究

采用高级氧化工艺对对苯二甲酸生产废水进行处理,系统考察了氧化剂投加量、废水pH等对处理效果的影响,得出了最佳工艺条件。经过处理的PTA废水,水质达到了车间用水的要求。本方法具有处理效果好、操作简单和环境友好等优点。     

O3/H2O2高级氧化技术H2O2加入量的简易控制方法

对与臭氧有着不同反应活性的3类有机污染物,探讨并建立了O3/H2O2高级氧化技术H2O2较优投加量的简易控制方法.结果表明,水中存在溶解臭氧是H2O2与臭氧降解效率具有协同作用的必要条件,另外,H2O2的较优加入量直接依赖于目标有机污染物与臭氧的反应活性.对于不同的有机物及在常规的臭氧化水处理时间内,H2O2加入量控制在单独臭氧化处理时水中溶解臭氧的20～30倍(质量比)之间为宜.这种简易控制H2O2加入量的方法对推广O3/H2O2技术在实际废水处理中的应用具有重要的意义.     

pH indications in aqueous organic photodecompositions with carbonyl and hydroxyl groups

A pH variation pattern during organic compound (ethylene glycol, phenol, and glucose) decomposition under UV/H2O2 of different schemes was observed. This method was successfully applied to reflect the organic carbon oxidation progress, especially the rapid chemical oxygen demand (COD) decrease timing in the later mineralization stage. The results were demonstrated in a sequential feed-batch advanced oxidation reactor, showing that pH can be used as an alternative indicator to provide complete oxidation and cycle time information.     

有毒难降解有机物高级氧化电催化电极

在电催化电极的作用下 ,电化学反应和化学催化作用结合 ,导致有机分子的电催化降解。在分析中 ,综述了电催化高级氧化电极研究现状 ,阐述与评价了过渡金属涂层电极、金属氧化物涂层电极、含掺杂半导体涂层电极、金刚石膜电极、三维电极等几个主要方面的研究成果 ,并对今后工作的重点提出了一些意见。     

芳香磺酸类有机化工废水处理研究进展

本文综述了芳香磺酸类有机化工废水的污染特征和处理方法的现状 ,特别对高级氧化法、络合萃取法、液膜萃取法及树脂吸附法的研究进展作了重点阐述     

Water technology for specific water usage

BACKGROUND: Water is the basis for life and culture. In addition to the availability of water its quality has become a major issue in industrialized areas and in developing countries as well. Water usage has to be seen as part of the hydrological cycle. As a consequence water management has to be sustainable. The aim of the contribution is to give water usage oriented quality criteria and to focus on the technical means to achieve them. MAIN FEATURES: Water is used for many purposes, ranging from drinking and irrigation to a broad variety of technical processes. Most applications need specific hygienic, chemical and/or physical properties. RESULTS: To meet these demands separation and reaction principles are applied. The reuse of water and the application of water treatment with little or no waste and by-product formation is the way to go. Membrane separation and advanced oxidation including catalytic reactions are promising methods that apply natural processes in sustainable technical performance. Thus elimination of specific water constituents (e.g. salts and metals, microorganisms) and waste water cleaning (e.g. pollutants, nutrients and organic water) can be done efficiently. OUTLOOK: Learning from nature and helping nature with appropriate technology is a convincing strategy for sustainable water management.