碳纳米管催化臭氧降解PFOS动力学与过程控制

针对全氟化合物难降解问题,通过碳纳米管（CNT）诱导臭氧高级氧化路径,研究非均相催化体系对高稳性全氟辛烷磺酸（PFOS）的降解效能与机制。结果表明：CNT介质可催化臭氧通过C-F断键对PFOS强制氧化分解,其准一级降解常数（k=0.037 min-1,5 mg·L-1 CNT）均高于碱式臭氧处理（k=0.009 min-1,pH=11）以及高负荷活性炭颗粒（k=0.013 min-1,5 g·L-1 GAC）;溶液pH是控制催化过程的重要因素,酸性或碱性环境由于PFOS吸附阻隔均不利于CNT表面与溶解O3的接触催化反应;结合羟基自由基淬灭实验,推测CNT通过表面石墨层促成·OH大量生成并在固/液界面原位降解PFOS。研究结果可为开发利用CNT介质强化臭氧水处理过程提供科学依据。     

臭氧氧化及其他强化技术协同降解聚乙烯醇

采用O₃氧化降解水中聚乙烯醇（PVA）,考察了O₃氧化的影响因素及与其他强化技术协同下的降解效果。结果表明,经12 min处理,O₃/超声波、O₃/紫外光协同作用下PVA降解率较直接O₃氧化的63.2%有显著提高,表现出了良好的协同效应。通过比较酸性条件下添加不同量Fenton试剂的作用效果可知,·OH的氧化作用是PVA降解的重要原因。     

钯修饰碳纳米管电极电催化氧化三氯生

采用钯修饰多壁碳纳米管(MWCNTs)电极电催化氧化降解三氯生,考察了极板间距、电流密度、离子强度、pH、初始浓度和电解时间对三氯生去除效率的影响,并探讨了其反应动力学。结果表明:钯修饰多壁碳纳米管(MWCNTs)电极电催化氧化降解三氯生的最佳条件为:三氯生初始浓度为50 mg/L,电流密度约为10 mA/cm2,极板间距为1 cm,pH为11,电解质Na2SO4浓度为1 000 mg/L。此条件下,反应时间为3 h时三氯生的去除率可达到99%以上,三氯生的降解为零级反应。     

催化臭氧氧化降解PCB有机废液及其机理

为了高效、快速治理高浓度难降解PCB(printed circuit board)有机废液,研究了氧化钙非均相催化臭氧氧化降解PCB废液的催化机理和催化性能。采用叔丁醇淬灭自由基实验和水杨酸羟基化实验探究催化机理;通过GC/MS研究了PCB废液中有机物可能降解途径;通过单纯形优化法对实验因素进行优化,并通过XRD和BET探究催化剂的循环稳定性。结果表明：氧化钙非均相催化臭氧氧化过程遵循羟基自由基机理;在pH为12.97、CaO质量为1.0 g、废液深度为11 cm、降解时间为150 min、臭氧用量为120 mg·min⁻¹时,COD去除率可达到90.045%;氧化钙经过5次循环后,废液的COD去除率没有显著降低,从92.78%降低至84.04%。CaO应用于催化臭氧氧化过程处理高浓度且难降解的PCB废液,能维持良好的催化性能和循环稳定性,具有良好的应用前景。     

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。     

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。     

电催化臭氧氧化技术深度净化纳滤膜浓水

纳滤膜浓水高效无害化处置是膜法污水深度处理值得关注的问题,传统臭氧氧化技术对膜浓水处置存在处理效率较低、氧化能力有限等问题。针对实际再生水深度净化工艺,构建并评估了电催化臭氧氧化技术对纳滤膜浓水净化效果。电催化臭氧氧化处理180 min可以去除膜浓水中72%的COD和71%的TOC,其一级反应速率常数是单独电催化氧化的14倍、单独臭氧氧化的1.5倍。进一步利用斜生栅藻生长抑制率指标评价了3种氧化过程对膜浓水处理时的毒性削减效果,单独臭氧氧化对膜浓水处理后的斜生栅藻生长抑制率达24.6%,而电催化臭氧氧化深度处理后斜生栅藻生长抑制率仅16.0%,电催化臭氧氧化技术处理后膜浓水的残存生物毒性显著降低。     

基于电催化疏水膜的新型膜接触臭氧氧化工艺

膜接触臭氧氧化(MCO)工艺以疏水膜为臭氧提供丰富的气液接触界面,具有较高臭氧传质效率。然而,MCO工艺以臭氧直接氧化为主,对废水中有机污染物的去除有较强的选择性,氧化能力有待提高。通过电催化疏水膜将MCO工艺与电化学技术相结合,构建了新型的膜接触电催化臭氧氧化(ECMCO)工艺。ECMCO工艺以高级氧化过程为主,对水中硝基苯的去除效率明显增强,同步提高了臭氧传质效率和体系的氧化能力。ECMCO工艺对酒厂废水的生化出水进行深度处理后,水中COD降至50 mg·L⁻¹以下,色度完全脱除,总运行能耗明显低于MCO和MCO+H₂O₂工艺。针对臭氧工艺在水处理应用中传质效率低、矿化能力差、运行能耗高的问题,ECMCO技术提供了可行的解决方案,有较好的研究价值和应用前景。     

羟基氧化铁催化臭氧氧化去除水中阿特拉津

以实验室制备的羟基氧化铁(FeOOH)为催化剂,研究了其催化臭氧氧化去除水中痕量阿特拉津的效能,并对影响催化效果因素及降解机理进行了探讨。在本实验条件下,反应8 min时催化氧化阿特拉津的去除率比单独臭氧氧化高出63.2%,而FeOOH对阿特拉津的吸附量很小,结果表明,FeOOH对臭氧氧化水中的痕量阿特拉津具有明显的催化活性。探讨了催化剂投量、pH、阿特拉津初始浓度和重碳酸盐碱度对催化氧化阿特拉津的影响。催化剂最佳投量为150 mg/L,去除率随pH和阿特拉津初始浓度的增加而升高,重碳酸盐浓度为200 mg/L时催化作用受到明显抑制。通过研究叔丁醇对催化反应的影响间接推断了催化反应的机理,叔丁醇作为羟基自由基抑制剂有效地抑制了水中羟基自由基的生成和它对阿特拉津的氧化反应,间接证明这种催化作用遵循羟基自由基的反应机理。     

缓释铁源耦合气体扩散电极强化电芬顿降解环丙沙星

气体扩散电极(GDE)气液固三相界面可高效产生H₂O₂,但对铁离子还原能力较弱。针对这一问题,本文构建了一种基于缓释铁源的电芬顿体系(SRIS-EF),通过引入柱状铁棒与GDE电极协同作用加强体系的氧化能力。该体系旨在改进Fe²⁺投加方式,通过电场与溶液酸碱度协同作用持续生成Fe²⁺,提高羟基自由基(·OH)的生成和利用率,加速污染物的降解与矿化。以100 mg·L⁻¹环丙沙星(CIP)为目标物,通过定量分析体系内生成的主要活性氧化物质(ROS)表征其氧化能力,结果表明SRIS-EF能够持续生成更高浓度的·OH。对比了不同体系对CIP的矿化能力,发现SRIS-EF的TOC矿化率与常规EF相比提高了12.1%。此外,考察了SRIS-EF体系中柱状铁棒面积、初始pH、电流密度等因素对降解效能的影响,得出了SRIS-EF体系的最佳条件为：铁棒面积2.89 cm²,初始pH 3.00,电流密度30 mA·cm⁻²,在此条件下反应60 min即可被完全去除CIP,处理360 min后TOC去除率可达47.3%。还对体系中无机离子和小分子有机酸的生成情况进行了测定,检测出CIP内的N和F主要以NH₄⁺、NO₃⁻和F⁻形式释放,降解过程中生成了草酸、甲酸、富马酸和丙二酸等四种短链羧酸,其中甲酸浓度较高。研究证实了SRIS-EF体系在降解水中难降解有机污染物方面优异的氧化性能。     

吸附-电催化氧化降解气态氯苯

采用高接触面积微孔曝气的方式,以吸附性多孔导电材料活性炭纤维（ACF）为电极,吸附电催化氧化两步联动降解气态氯苯,实现了在电解质水溶液中对高浓度非水溶性气态挥发性有机废气的有效处理。正交实验和单因素分析实验结合,确立最佳实验条件并着重考虑pH值、鼓气速率、电解电压、电解质浓度等因素对去除率的影响。在最佳实验条件下,气相中氯苯去除率达到74.3%（20℃）和72.9%（10℃）     

林可霉素制药废水的臭氧氧化处理

考察了臭氧氧化对林可霉素的效价削减效果。在初始抗生素浓度为100 mg·L⁻¹时,林可霉素效价削减50%所需消耗的臭氧量为0.118 mg·mg⁻¹抗生素,降解过程符合一级降解动力学特征。进一步采用林可霉素实际废水考察了污水化学需氧量(COD)和pH对抗生素臭氧氧化处理的影响,发现废水的COD每增加100 mg·L⁻¹,则单位抗生素实现50%削减需要增加的臭氧量约为1.64 mg。碱性条件下,臭氧可催化分解生成羟基自由基等活性基团而加速林可霉素的降解。同时,臭氧氧化后林可霉素生产废水的厌氧可生化性提高了98.51%。研究结果可以为林可霉素生产废水的处理技术选择提供参考。     

NiO/AC催化臭氧氧化去除水中的苯酚

采用低温湿式浸渍法制备了负载氧化镍/活性炭(简称NiO/AC)催化剂。在不同pH、叔丁醇浓度等条件下,对NiO/AC与臭氧联合催化臭氧氧化苯酚的降解效果等进行了研究。用XRD、SEM及BET技术分析了活性炭与催化剂的组成、形貌及结构变化。结果表明,镍以棒状氧化镍的形式负载在活性炭表面,与AC相比,NiO/AC比表面积减少了47.9%。在O3/NiO/AC与苯酚的反应体系中,反应遵循羟基自由基(HO.)机理,苯酚的去除率比单独臭氧氧化提高了29%,且与溶液pH呈正相关。NiO/AC催化性能较稳定,镍离子最大析出浓度仅为7 mg/L,可重复使用。     

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。     

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。     

臭氧-过硫酸钠高级氧化降解土霉素废气

为去除禽畜养殖粪便高温堆肥过程产生的土霉素(OTC)废气,采用臭氧-过硫酸钠(O₃/PS)高级氧化方法,在喷淋装置中降解土霉素(OTC)废气。通过对比不同条件下装置对OTC废气的去除率,考察了O₃及PS对OTC废气去除率及耦合作用。结果表明：O₃/PS喷淋塔对OTC去除率可达94.7%,O₃直接氧化作用的加入使OTC的去除率提高了6.2%~15.9%;加入PS后,OTC的去除率增加了13.9%~23.2%,这是由8.6%~13.7%的·OH氧化作用和4.5%~7.5%的${\rm{SO}}_4^{ \cdot - }$氧化作用引起的。结合高分辨液质联用仪(LC-TOF-MS/MS)分析OTC的降解产物,可以看出,OTC在O₃/PS喷淋塔中经过O₃、·OH和${\rm{SO}}_4^{ \cdot - }$的氧化后,生成了4种主要中间产物,即C₂₀H₁₈N₂O₈、C₂₂H₂₀N₂O₈、C₁₂H₁₆O₂和C₁₃H₂₁O₃。由此可知,OTC废气能被喷淋装置有效去除,并被O₃/PS氧化降解。以上研究结果为含OTC废气的产生、检测和处理提供了参考。     

催化臭氧氧化处理对氯苯酚的研究

采用臭氧氧化法处理对氯苯酚溶液,研究了pH、温度、气体流量和对氯苯酚初始浓度等因素对处理效果的影响.反应体系pH越高,越有利于氧化反应.用自制的载有Fe,Co,Mn氧化物的活性炭纤维(ACF)催化剂进行催化臭氧氧化对氯苯酚的实验.结果表明,Fe/ACF显示了较好的催化性能和活性.通过在反应体系中加入一定量的羟基自由基猝灭剂,初步探讨了其催化机理,即催化剂和臭氧反应生成了氧化性极强的羟基自由基.     

La掺杂SnO2/Ti电极电催化降解邻硝基苯酚

采用凝胶一溶胶法制备了La掺杂SnO2/Ti电极并用于邻硝基苯酚废水的电解研究.分析了电流密度、电极距离、溶液初始pH对邻硝基苯酚电解效果的影响,确定了最佳电解条件.结果表明,La/Sn(摩尔比)为0.03,热处理温度为450℃下制备的La掺杂SnO2/Ti电极对邻硝基苯酚的降解效果最好.当电流密度为20 mA/cm2,电极距离为2 cm,溶液初始pH为6～7时,电解180 min后的邻硝基苯酚的降解率可达95.1%.利用液相色谱和离子色谱检测了邻硝基苯酚电解产物,并初步分析了邻硝基苯酚的降解途径.     

铁基催化剂催化臭氧深度处理煤化工废水

使用新型铁基催化剂催化臭氧氧化,深度处理煤化工废水的生化出水。通过XRD、FTIR技术分析,确定了催化剂主要成分为FeOOH。考察了pH值、催化剂投加量、臭氧投加量对催化效果的影响,结果表明:当pH为7.0、催化剂量为200 g·L-1、臭氧投加量为10.7 mg·min-1时,催化效果显著,COD去除率可达(66.2±1.7)%,而单独臭氧氧化为(47.6±2.6)%;TOC去除率可达(58.4±2.1)%,比单独臭氧氧化的(28.8±1.9)%,提高了近1倍。使用EPR技术直接验证、HCO-3为自由基淬灭剂间接验证,均证明羟基自由基是催化效果的主要原因。     

臭氧氧化预处理难降解农药废水的研究

采用臭氧氧化技术预处理脲类农药生产废水,调节废水pH至弱碱,在此基础上考察废水臭氧氧化预处理的影响因素,得出最佳预处理条件：COD为200 mg/L,初始pH为11.3,臭氧投加量为14.2 mg/L。连续预处理180 min后,可生化性从0.12提高到0.58,说明该项技术可大大提高脲类农药废水的可生化性。