有机配体对铁电絮凝体系中羟基自由基氧化降解苯胺的影响

铁电絮凝(Fe-EC)是一种高效的水处理方法,但其中有机污染物的去除机制尚不明晰。为研究有机废水中常见的有机配体对铁电絮凝过程中羟基自由基(·OH)产生以及有机污染物降解的影响,采用了对照实验、淬灭实验和电子自旋共振（ESR）等测试方法。结果表明：草酸(H₂C₂O₄)和乙二胺四乙酸(EDTA)能有效促进铁电絮凝对苯胺(AN)的氧化降解,而·OH是起主要作用的活性氧化物;草酸和EDTA体系中主要存在的Fe(Ⅱ)络合物浓度与羟基自由基产率成正相关关系,1 mol的Fe(Ⅱ)-EDTA²⁻会产生235 mmol的·OH,是草酸的9倍;EDTA会与污染物竞争羟基自由基。进一步分析可知,在铁电絮凝体系中,EDTA的浓度为0.05 mmol·L⁻¹时,对苯胺氧化降解的促进效果最佳。以上研究结果可为认识铁电絮凝中污染物的去除机制提供参考。     

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.     

Cl-对电化学氧化垃圾渗滤液效率的影响

研究了不同Cl-浓度对高浓度氨氮垃圾渗滤液的电化学氧化效率,重点考察了Cl-质量浓度(2 450、5 000、7 000、9 000mg/L)对电解过程中的电解速率、电流效率、氨氮能耗以及三氯甲烷生成的影响.结果表明:在Cl-质量浓度为5 000 mg/L时,电解6h,氨氮平均电解速率为7.0 mg/(L·min),COD平均电解速率为4.4mg/(L·min),氨氮的氧化去除要先于COD的氧化去除;随着Cl-浓度增加,电流效率逐渐增加,但Cl-质量浓度大于5 000 mg/L时,电流效率开始减缓,在Cl-质量浓度为5 000 mg/L时,电流效率为45.23％.能耗分析表明,随着Cl-浓度增加,氨氮能耗逐渐降低,在Cl-质量浓度为5 000 mg/L提高到9 000 mg/L时,氨氮能耗从0.09 (kW· h)/g左右降低到0.075 (kW· h)/g.考察不同Cl-浓度下三氯甲烷生成情况表明,随着Cl-浓度增加,三氯甲烷浓度逐渐增加,在Cl-质量浓度为9 000 mg/L时,电解6h后三氯甲烷质量浓度增加至0.722 mg/L,生成速率为2.0μg/(L·min),且三氯甲烷生成速率随着Cl-浓度的增加而增加.     

吹脱-电化学催化氧化组合工艺去除地下水中氨氮

以上海某钢铁工业区固废堆场氨氮污染的地下水为研究对象,研究了单独电化学氧化法、光/电协同氧化法、吹脱-电化学催化氧化组合法对氨氮的去除效果,提出能高效除氨氮且适合工程实际应用的吹脱-电催化氧化组合工艺。结果表明,相较单独电化学氧化,光/电协同氧化体系中的强氧化活性物质(HO·、HOCl、ClO⁻等)通过自由基链式反应和光解反应生成氧化性更弱的ClO·,反而削弱氨氮去除效果。而吹脱-电催化氧化组合工艺下氨氮、总氮的去除率分别为97.62%、90.23%,出水满足《地下水质量标准》(GB/T 14818-2017)IV类标准。电子顺磁共振(EPR)和活性氯生成实验证实HO·和活性氯(HOCl、ClO⁻、Cl₂)在氨氮转化过程中的重要作用。本实验为进一步研究和设计基于电化学法处理废水中的氨氮技术和组合工艺提供了理论依据。     

BAP/O3复合氧化体系对SMP的降解性能

研究了碳酸氢钠活化过氧化氢法(BAP)、芬顿高级氧化技术(Fenton)、臭氧氧化技术(O₃)及其复合工艺对三磺钻井液中的主要成分磺化酚醛树脂(SMP)的降解效能。遴选出BAP/O₃复合体系作为降解磺化酚醛树脂的最佳工艺,并探究了复合氧化相互作用机理。结果表明,复合配方去除SMP效果优劣顺序为(BAP/O₃) > (BAP/Fenton/O₃) > (BAP/Fenton) > (Fenton/O₃);除BAP和Fenton分段复合取得更佳效果外,其他3种复合配方均在同时添加时取得更佳的降解效果;BAP/O₃复合对SMP取得了最佳的降解和矿化作用,最大SMP去除率为95.92%。淬灭剂实验表明,BAP/O₃复合氧化体系中的主要活性氧化剂为碳酸根自由基(·CO₃⁻)、超氧自由基(O₂⁻·)和羟基自由基(·OH),其中·CO₃⁻及其诱发的次生反应起到了关键作用。     

铁电极活化过硫酸盐对金橙G的降解

研究了铁电极活化过硫酸盐（EC/PDS）产生的具有强氧化性的硫酸根自由基（SO4-·）对溶液中金橙G（orange G,OG）的氧化降解行为。重点考察了电流强度、PDS投加量、金橙G初始浓度、溶液初始pH值以及共存阴离子对金橙G降解速率的影响。实验结果表明：相比单独絮凝（EC）和投加过硫酸盐（PDS）,EC/PDS体系能够有效地去除金橙G;金橙G的去除效率随着电流强度的增大而增大,随着PDS投加量的增大而增大,随着金橙G初始浓度增大而减小;较低的溶液pH值更利于OG的降解。水中共存阴离子对金橙G的降解存在着不同程度的抑制作用：PO43- > CO32- > Cl-。此外,通过加入不同的淬灭剂（甲醇和叔丁醇）,确定了体系中主要存在的自由基。     

Fe2+活化过硫酸氢钾复合盐降解吲哚美辛

通过亚铁离子活化过硫酸氢钾复合盐产生氧化性的硫酸根自由基,以吲哚美辛（IM）为目标污染物,研究了不同亚铁离子浓度和过硫酸氢钾浓度,以及加入Cl-离子和腐殖酸对吲哚美辛降解情况的影响。结果表明,[IM]：[PMS]：[Fe2+]=1：2：2条件下,IM的去除率接近100%;低浓度的Cl-抑制吲哚美辛的降解,高浓度则为促进作用;而腐殖酸都在不同程度上抑制了吲哚美辛的降解。经淬灭实验表明,亚铁离子活化过硫酸氢钾降解吲哚美辛中起主要作用的自由基是SO4-·。该方法能在短时间内高效降解吲哚美辛,为实际废水中吲哚美辛去除提供参考。     

紫外线-氯联合高级氧化体系降解水中的萘普生

采用高级氧化(advanced oxidation processes, AOPs)技术去除水体中的药物及个人护理品(PPCPs)污染物,选取PPCPs中的典型物质萘普生(NPX)为研究对象,探讨了其在UV/氯体系中的降解特性。结果表明：在UV/氯体系中,NPX的降解遵循拟一级动力学模型。氯剂量越高,溶液pH越低,越有利于NPX的降解;不同水基质种类对UV/氯工艺降解NPX的效果有不同影响,HCO3-和HA的存在抑制了NPX的降解,而Cl-的存在明显促进了NPX的降解。UV/氯工艺是一种行之有效的处理PPCPs的技术,但与直接氯氧化相比,UV/氯工艺会有生成更多消毒副产物的风险,需要在实际应用中加以注意。     

基于硫酸根自由基的高级氧化对头孢氨苄的降解特性

采用高级氧化(advanced oxidation processes, AOPs)技术去除水体中的头孢类抗生素。选取头孢类抗生素中的典型物质头孢氨苄(CFX)为研究对象,探讨了其在UV/过硫酸盐(UV/PS)体系中的降解特性。结果表明,pH=7.0时,UV/PS体系中SO4-·和·OH均对CFX有降解作用,且其与CFX反应的二阶速率常数分别为9.8±0.4×109L?(mol?s)-1、1.05±0.7×1010L?(mol?s)-1。PS投加量的增加可加速CFX的降解和矿化,且酸性条件可促进CFX降解。水体基质Cl-的存在对CFX的降解起到了低浓度抑制高浓度促进的作用,HCO3-和自然有机质(NOM)的存在对CFX的降解稍有抑制。在实际水样中的应用研究表明,UV/PS体系可以有效降解和矿化实际地表水样(SW)和实际废水样(WW)中的CFX,具有较好的应用前景。     

铁电絮凝产羟自由基氧化降解地下水中磺胺

为了揭示铁电絮凝(EC)过程中尚未被认识的羟自由基氧化机制,以磺胺污染的地下水为对象进行电絮凝降解研究。通过淬灭自由基、厌氧电絮凝和加Fe(III)盐等对照实验,探究反应体系是否存在羟自由基氧化机制;并对不同电解质、溶液pH、初始磺胺浓度、电流强度条件下的电絮凝降解磺胺效率进行了测定。研究结果表明：铁电絮凝处理磺胺废水反应体系存在羟自由基氧化降解磺胺机制;地下水中,阴离子对铁电絮凝氧化效果的影响较小。对模拟江汉平原含0.2 mg·L-1 As(III)和0.1 mg·L-1磺胺的地下水进行铁电絮凝处理,在30 mA的电流条件下,As(III)在4 h内的去除率达到100%,而磺胺达到68.6%。     

微波强化高级氧化降解土壤中邻苯二甲酸二丁酯

为探究微波强化高级氧化对土壤有机污染物的去除效果,以土壤邻苯二甲酸二丁甲酯(DBP)为处理对象,过碳酸钠(SPC)为氧化剂,通过单因素实验探索微波强化高级氧化降解土壤有机污染物的主要影响因子,比较MW/SPC、水浴/SPC和单独MW 3种反应体系对DBP去除的效果,通过自由基猝灭实验分析体系主要活性物种,研究DBP去除途径及MW在体系中所起的作用。结果表明:微波强化高级氧化降解有机污染物的主要影响因素有SPC投料比、含水率、反应温度和微波辐照时间;在SPC/DBP(摩尔比)为800,含水率为80%,反应温度为80℃的最佳反应条件下处理初始质量浓度为21.7mg·kg~(-1)的DBP 40 min后,DBP的去除率达到85.14%;土壤的初始p H对DBP去除率影响不显著,MW/SPC体系中主要活性物种是HO·;DBP去除途径主要是氧化降解。     

电解液条件对苯酚降解及羟自由基生成的影响

以钛基PbO2电极为活性阳极,通过电化学氧化法降解处理苯酚模拟废水,系统考察了羟自由基（·OH）抑制剂、支持电解质、酸碱性等电解液条件对苯酚水溶液COD去除率的影响。同时,以水杨酸（SA）为·OH捕捉剂,通过高效液相色谱分析技术对不同电解液条件下·OH的生成量进行间接检测。结果发现,PbO2电极上苯酚水溶液的COD去除符合一级反应动力学规律,其表观反应速率常数在分别加入·OH抑制剂NaHCO3、Na2CO3和叔丁醇时显著下降,表明苯酚的电化学氧化降解遵循·OH反应机理;支持电解质对电解液体系中·OH生成量的影响不明显,主要通过在阳极氧化生成的氧化剂参与苯酚的降解,以NaCl为支持电解质时降解效率最高,其次是Na2SO4,最后为NaNO3;随电解液pH值的增加,苯酚水溶液的COD去除速率不断提高,而·OH的生成量在碱性条件下亦显著增加。     

铜基生物炭活化过硫酸钠处理废水中EDTA-Cu

为实现废水中EDTA-Cu的快速破络和去除,以铜基生物炭(CuO@BC)为催化材料活化过硫酸钠(PS),探究了EDTA-Cu、TOC和铜的去除效率及影响因素,初步揭示了催化机理。结果表明,CuO@BC-PS体系能够在60 min时有效去除97.1%的EDTA-Cu和69.6%的TOC,并且通过沉淀去除62.2%的铜。氧化铜(CuO)是提高复合材料催化作用的关键因素,降解反应体系中自由基作用不大,非自由基途径活化PS是降解EDTA-Cu的主要原因。以上研究结果可为络合态重金属污染废水的高级氧化处理提供参考。     

UV-LED/NaClO方法降解邻苯基苯酚过程中水质对自由基去除贡献的影响及产物毒性效应分析

为去除水中的邻苯基苯酚(OPP),以UV-LED/NaClO方法为降解手段,考察了CO₃^2-、NO₃^-、腐殖酸(HA)对OPP去除的影响,探究了HO·、UV-LED、NaClO和含氯自由基(Cl·、ClO·)等对去除贡献的影响,结合降解产物提出可能的OPP降解途径,采用毒性鉴定评估方法,筛选出毒性效应增强产物。结果表明：在pH=7.0±0.2、OPP初始浓度为3μmol·L-¹、NaClO=40.3 nmol·L^-1条件下,不同组分的去除贡献大小顺序为Cl·>NaClO>UV-LED>其他组分(CO₃^-·、Cl₂^-·、O_-·等)>HO·>ClO·,Cl·对OPP去除贡献最大为31.13%;当CO₃^2-和NO₃^-浓度由0增至1.0 m...     

VUV/UV/Cl2工艺去除饮用水中的乐果

乐果是常规饮用水处理技术难以去除的一种典型有机磷农药。为了能够控制并去除饮用水中的农药残留,达到进一步净化水质的目的,建立了降解动力学模型,采用模拟降解饮用水中乐果的方法,对比了乐果在紫外(UV)、氯(Cl2)、紫外/氯(UV/Cl2)、真空紫外/紫外(VUV/UV)和真空紫外/紫外/氯(VUV/UV/Cl2)5种工艺下的去除效果,并考察了乐果初始浓度、Cl2投加量、溶液p H、水中共存天然有机物(NOM)和无机阴离子(N O_3~-、Cl-、HCO_3~-、SO_4~(2-))对VUV/UV/Cl2工艺降解乐果的影响。结果表明:VUV/UV/Cl2对乐果的降解效率最高,乐果的去除率随其初始浓度的增加而减小;适当增加Cl2投加量,可提高乐果的降解效率;提高p H有利于乐果的降解;NOM对乐果的降解有一定的抑制作用;水中共存无机阴离子NO_3~-、Cl-和HCO_3~-可以捕获反应体系中的强氧化性羟基自由基(HO·),对乐果的降解起到抑制作用,而SO_4~(2-)因其捕获HO·的速率很低,无抑制作用。     

煅烧高岭土活化过一硫酸盐去除废水中的四环素

煅烧高岭土(calcined kaolin, CK)是一种含量丰富且绿色环保的材料,因其具有催化活性高且活性位点较多的优点,故将其用以活化过一硫酸盐(peroxymonosulfate, PMS)以去除四环素(tetracycline, TC)。结果表明,CK活化PMS去除TC的过程包括吸附和催化降解。溶液初始pH=6、0.5 mmol·L⁻¹投加量的PMS和0.2 g·L⁻¹投加量的CK为CK活化PMS去除TC的最佳条件。Cl⁻、${\rm{NO}}_3^ - $、${\rm{HCO}}_3^ - $的浓度在0~10 mmol·L⁻¹时对CK活化PMS去除TC体系基本没有影响,而${{\rm{H}}_2}{\rm{PO}}_4^ - $对其体系有较大的抑制作用。自由基淬灭实验结果表明,HO·是CK活化PMS去除TC体系中的主要活性基团。通过液相-质谱联用仪检测出12种产物,阐述了4条可能的降解途径。以上结果表明,CK是一种极具潜力且含量丰富的绿色催化剂,其活化PMS后可应用于净化含有机污染物废水。     

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。     

氯离子对过硫酸盐氧化苯胺的影响

在高级氧化工艺(AOPs)降解有机污染物过程中,卤代消毒副产物(DBPs)的形成已引起了广泛的关注。然而,氯离子(Cl⁻)在过硫酸盐(PS)降解污染物的过程中的作用机制仍存在争议。基于此,探究了在不同pH下Cl⁻对PS的作用机理,并对可能的反应途径进行了推断。结果表明：在酸性条件(pH=2.5)下,Cl⁻可以与PS反应生成HClO,从而可促进对苯胺(AN)的去除,但并不能对AN进行有效矿化,在PS溶液中加入10 mmol·L⁻¹的Cl⁻后,AN的去除率升高了47.82%,但TOC去除率仅提高了9.78%,且会生成2, 4, 6-三氯苯胺等有害的氯代副产物;相反,在中性(pH=7.5)或碱性条件(pH=11.5)下PS自身能够有效矿化AN,AN的去除率分别提高了57.90%和74.96%,此时TOC去除率分别升高了44.98%和67.15%,而Cl⁻的作用并不显著。通过加入不同淬灭剂对反应过程中的氧化物质进行了识别,发现PS在碱性条件下会生成羟基自由基(HO·)、硫酸根自由基(${\rm{SO}}_4^{ - \cdot}$)和超氧自由基(${\rm{O}}_2^{ - \cdot }$),且在反应过程中起主要作用的为HO·。在碱性条件下,当苯胺的去除率为74.96%时,HO·、${\rm{SO}}_4^{ - \cdot}$和${\rm{O}}_2^{ - \cdot }$对苯胺去除的贡献率分别为51.36%、11.25%和9.79%。对NaCl/PS体系中的产物进行鉴定,检测到7种中间产物,并在此基础上探讨了PS氧化降解AN的可能途径。以上研究结果有助于更好地理解和优化与PS相关的高级氧化技术在实际应用中的污染控制。     

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。     

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.