水中腐殖酸可见光降解阿特拉津的动力学研究

探讨了天然水体中存在的腐殖酸(HA)可见光降解水中阿特拉津的动力学特征和影响因素。结果表明,pH对HA可见光降解阿特拉津具有明显影响,水中HA质量浓度为5.0mg/L时,pH为3、5、7、9的条件下,受可见光照6.00h后阿特拉津(初始质量浓度5mg/L)的去除率分别为75.5%、77.3%、91.7%、84.9%,中性条件下阿特拉津可见光降解效果最佳;当HA质量浓度分别为1.5、3.0、5.0、10.0mg/L时,HA对水中阿特拉津的可见光降解均表现为促进作用,且降解过程符合一级反应动力学方程,其一级反应动力学常数分别为0.337 0、0.361 4、0.445 4、0.314 6h-1,HA为5.0mg/L时阿特拉津的可见光降解效果最佳。实际应用中,可以通过优化HA与阿特拉津的浓度比值,发挥HA促进阿特拉津可见光降解的最佳效能。     

微波辅助光催化降解阿特拉津的表观动力学

以内分泌干扰物阿特拉津为目标物,建立循环流化床微波辅助光催化体系,研究其微波辅助光催化降解规律。表观动力学研究发现,当阿特拉津初始浓度较低时,其在微波辅助光催化体系中的降解符合表观一级反应动力学特征。降解反应速率常数与阿特拉津初始浓度呈负线性相关,与紫外光强呈正线性相关,与催化剂浓度呈抛物线性相关。表观反应速率常数kobs=3.95×10-4c-0.27030I1.2224W0.3283,该模型计算值与实验值吻合较好,平均相对偏差仅为0.5%,可用于预测微波辅助光催化降解低浓度有机污染物的反应规律。     

高效阿特拉津降解菌株DNSIO降解条件优化

从长期施用阿特拉津的寒地黑土耕层（0～10cm）土壤中筛选到一株能以除草剂阿特拉津为氮源生长的降解菌株,结合16SrRNA序列分析结果,将该菌株命名为Arthrobacter sp．DNSl0。在接种量为10。CFU／mL的条件下,菌株DNSl0在24h内对100mg／L阿特拉津的降解率为99．41％。单因子实验结果表明,菌株DNSl0适宜生长和降解的条件范围是：温度25～35＇12,pH值5．0～8．0,培养液盐度0．1％～2％,对阿特拉津最大耐受浓度可达1200mg／L。正交实验法进一步表明,该菌株保持较好生长及降解能力的最优方案是温度30℃,pH值7．5,培养液盐度0．5％。影响其降解能力的环境因素的主次顺序依次是：温度〉盐度〉pH值。     

寒地黑土中阿特拉津降解菌的筛选及降解特性

从长期施用阿特拉津的寒地黑土耕层(0～10 cm)取样。利用富集培养的方法,筛选到2株阿特拉津降解菌,编号Z₉和Z₄₂。Z₉以阿特拉津为惟一碳氮源生长,Z₄₂以阿特拉津为惟一氮源生长,15 d对阿特拉津的降解率分别为77.7%和65.6%。对其初步鉴定并对降解特性进行研究,结果表明,细菌Z9为微杆菌属（Microbacterium sp.）,细菌Z₄₂为节杆菌属(Arthrobacter sp.)。在室内进行降解条件优化实验,得出2株降解菌对100 mg/L阿特拉津的最佳降解条件为：温度30℃,Z₉ pH值为7,Z₄₂ pH值为8。     

绿色合成纳米铁去除水中铬离子

以桉树叶提取液作为还原剂和稳定剂,绿色合成纳米铁（EL-Fe NPs）,用于去除水体中的铬离子。通过SEM、XRD、FT-IR等技术方法对绿色合成的纳米铁去除铬离子反应前后的微观结构进行表征和分析,观察其反应前后的形态结构。主要探究了pH、Cr（VI）溶液初始浓度、EL-Fe NPs投加量和反应温度等因素对EL-Fe NPs去除铬离子效果的影响,研究其吸附动力学并且进行了EL-Fe NPs重复利用实验。实验结果表明：降低溶液初始pH值、升高温度均能提高铬离子的去除率;在铬离子初始浓度10 mg·L-1,EL-Fe NPs投加量1 g·L-1,初始pH=6,反应温度298 K条件下,铬离子的去除率能达到77.2%,其去除过程符合伪一级动力学,反应表观活化能为28.23 kJ·moL-1,表明其为化学控制过程;EL-Fe NPs在重复使用3次之后,铬离子去除率仍能达到35.2%。     

高效阿特拉津降解菌株DNS10降解条件优化

从长期施用阿特拉津的寒地黑土耕层(0～10 cm)土壤中筛选到一株能以除草剂阿特拉津为氮源生长的降解菌株,结合16S rRNA序列分析结果,将该菌株命名为Arthrobacter sp.DNS10。在接种量为108CFU/mL的条件下,菌株DNS10在24 h内对100 mg/L阿特拉津的降解率为99.41%。单因子实验结果表明,菌株DNS10适宜生长和降解的条件范围是:温度25～35℃,pH值5.0～8.0,培养液盐度0.1%～2%,对阿特拉津最大耐受浓度可达1 200 mg/L。正交实验法进一步表明,该菌株保持较好生长及降解能力的最优方案是温度30℃,pH值7.5,培养液盐度0.5%。影响其降解能力的环境因素的主次顺序依次是:温度>盐度>pH值。     

化学改性活性炭对水中阿特拉津的吸附去除

以5 mol/L HNO3,40%NaOH及5%H2O2对活性炭进行化学改性,采用序批式实验研究了活性炭改性前后对阿特拉津(AT)的吸附平衡特性,并以Langmuir和Freundlich模型对吸附等温线进行了拟合。结合活性炭改性前后孔结构和表面化学的变化特征,探讨了不同改性方法对AT吸附去除的影响效应。结果表明:活性炭经5 mol/L HNO3改性后对AT的吸附性能显著降低;而5%H2O2和40%NaOH改性炭对AT的吸附能力较原炭明显增强,且40%NaOH改性炭的吸附能力大于5%H2O2改性炭。原炭及改性炭对AT的吸附等温线均符合Langmuir模型。HNO3改性炭对AT吸附的降低主要是由于表面酸性基团的增加引起的;H2O2改性炭对AT吸附能力的提高主要是由于比表面积的增大引起的;而NaOH改性炭对AT吸附能力的提高是由比表面积增大和表面碱性基团增加共同作用的结果。几种改性炭和原炭对AT去除率的大小顺序依次为:NaOH改性炭>H2O2改性炭>原炭>HNO3改性炭。     

3种活性钛网阳极电化学降解水中阿特拉津

阿特拉津(atrazine,ATZ)等有机杀虫剂的大量生产和使用对水生态安全造成威胁,其可被电化学阳极氧化技术有效降解和矿化.为探究水中ATZ电化学降解效率、能耗与反应路径,以多孔钛网为基板制备Ti/RuO2-IrO2、Ti/PbO2、Ti/Ti4O7钛网阳极,开展电化学降解和矿化水中ATZ研究,分析了 3种钛网阳极表面结构特征和电化学性能;比较和评估3种钛网阳极电化学降解ATZ效率、溶液总有机碳(TOC)去除率、反应能耗;考察了电流密度、ATZ初始质量浓度、溶液初始pH等反应参数对ATZ降解效率的影响;探究了 ATZ电化学降解中间产物及反应路径.结果表明:Ti/RuO2-IrO2、Ti/PbO2、Ti/Ti4O7钛网阳极表面活性组分覆盖致密、均匀,其电析氧电位为Ti/Ti4O7(2.4 V)＞Ti/PbO2(1.98 V)＞Ti/RuO2-IrO2(1.48 V);3种钛网阳极电化学降解和矿化ATZ效率较高,ATZ的降解率和溶液TOC去除率分别为85.45％～96.3％和48.7％～69.8％,其中Ti/Ti4O7钛网阳极对ATZ和TOC去除率可达96.3％和69.8％;与Ti/RuO2-IrO2和Ti/PbO2相比,Ti/Ti4O7稳定性较好,反应能耗(221.4 kWh·kg-1)较低;ATZ电化学降解率随电流密度增大而升高、随ATZ初始质量浓度和溶液初始pH的增大而降低;水中ATZ电化学降解产生A(C8H15N5O,m/z=198.24),A 继续氧化生成 B(C8H15N5O2,m/z=214.22)、C(C7H13N5O3,m/z=216.20)、D(C6H10N4O3,m/z=187.20)、E(C3H3N3O4,m/z=146.07)、F(C3H3N3O5,m/z=162.07)等中间产物.     

活性炭/铁氧化物复合材料催化降解水中的苯酚

为了获得优良催化性能和分离性的复合材料,通过采用化学共沉淀法,把活性炭和铁氧化物进行复合,制备得到活性炭/铁氧化物复合材料。利用非均相Fenton反应处理模拟苯酚废水,考察了不同因素对苯酚去除率的影响。结果表明,在100 mL 100 mg/L的苯酚模拟废水中,复合材料m=0.1 g,温度为35℃,H2O2投加量为3 mL,pH=3,苯酚的去除率达到99%以上。制备得到的活性炭/铁氧化物复合材料具有磁性,能通过简单的磁分离技术就能快速从溶液中分离出来。通过对复合吸附材料降解稳定性的研究,发现经过5次循环使用后,苯酚去除率均在93%以上,表明其具有良好的循环使用性能。     

不同树叶提取液绿色合成纳米铁的制备及应用

分别利用红背桂叶、菩提叶和龙眼叶的提取液,既作还原剂又作稳定剂,利用绿色方法制备纳米铁(E-Fe NPs、B-Fe NPs、L-Fe NPs)并用于亚甲基蓝的脱色。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段对绿色合成的纳米铁进行表征。结果表明,E-Fe NPs、B-Fe NPs、L-Fe NPs均是呈球状和均匀分布的,其粒径分别为20~40、60~80 nm和80~120 nm。FT-IR和TG的分析结果表明,不同树叶的提取液所含生物分子不同,XPS结果显示,不同树叶提取液合成的纳米铁的组成不同(价态和成分)。E-Fe NPs、B-Fe NPs、L-Fe NPs对亚甲基蓝(MB)的脱色率分别为99.2%、54.2%和20.8%,造成MB脱色率不同的原因可能是,不同的纳米铁颗粒的组成成分比例及粒径有所不同。     

植物提取液绿色合成纳米铁去除地下水中Cr(Ⅵ)

利用植物提取液绿色合成的纳米铁,具有绿色环保、成本低廉等优点。基于此,通过对9种植物叶片提取液进行抗氧化活性的分析,筛选出了抗氧化活性较高的3种植物提取液,且利用其制备了纳米零价铁,分别为绿茶纳米铁(GT-nZVI)、石榴叶纳米铁(PG-nZVI)和红茶纳米铁(BT-nZVI)。通过沉降实验、UV-vis、SEM、FT-IR、XRD、TG等分析方法对绿色纳米铁进行了悬浮稳定性和物理化学性质的表征分析。最后,选择Cr(VI)作为目标污染物,考察了绿色纳米铁的反应活性。结果表明：GT-nZVI粒径最小(约88 nm),悬浮稳定性优于另外2种绿色纳米铁,且表面包裹了更多含C=C基团的有机物;在相同的反应条件下,反应开始的1 h内GT-nZVI对Cr(VI)的去除效果最好;借助双室一级动力学模型拟合去除Cr(VI)反应过程发现,体系中还原反应占主导作用。对不同植物提取液合成纳米铁的理化性质及其去除Cr(VI)机理的研究,将有助于增加对绿色纳米铁环境功效的理解,对于发展绿色纳米铁修复地下水污染技术具有重要的参考价值。     

背景水质对过流式VUV/UV反应器降解水中阿特拉津的影响

为探究连续流进水模式下水中复杂的背景物质对真空紫外/紫外 (VUV/UV) 高级氧化工艺效率的影响,采用过流式VUV/UV反应器,考察了水中不同浓度的氯离子 (Cl^–) 、碱度 (HCO₃^–) 、硝酸盐 (NO₃^–) 和溶解性有机物 (DOM) 对微量污染物阿特拉津 (ATZ) 降解的影响。结果表明,上述背景组分对ATZ的VUV/UV降解均表现出一定的抑制作用,辐照时间为30 s时,ATZ去除率从空白组中的57%分别最多下降至33%、29%、40%和35%,且过流式条件下的抑制程度与文献中序批式反应器中的略有不同。污染物去除率下降的原因在于,一方面,三种无机阴离子都对VUV辐射有一定的蔽光效应,NO₃^–强于Cl^–强于HCO₃^–;另一方面,VUV辐照下Cl^–产生的Cl·和Cl₂^•–、NO₃^–产生的NO₂·和HO·都能补充水中氧化性自由基浓度,使得VUV贡献的ATZ降解速率常数的抑制程度低于VUV光子被阴离子竞争吸收的比例,但HCO₃^–对HO·较强的清除作用则导致了ATZ的降解速率常数的快速下降。低浓度DOM在VUV/UV辐照下可能产生的活性物种抵消了其对VUV/UV辐射的蔽光效应,但高浓度DOM对HO·的清除作用仍使其对ATZ降解产生了显著的抑制。在所有考察的水质条件下,ATZ降解所需的单位能耗E_EO介于0.61~1.56 kWh·m^-3。     

O3/H2O2降解阿特拉津影响因素研究

采用O3/H2O2氧化去除水中内分泌干扰物阿特拉津,考察了反应条件及水质对去除的影响,并对反应机制进行了初步探讨。阿特拉津初始浓度2 mg/L,投量为7.5 mg/L的O₃单独氧化去除率为27.2%;相同O₃投量下,控制H₂O₂/O₃摩尔比为0.75,5 min阿特拉津的去除率最高可达96.5%;pH 值为7.5～8.5,温度在25～40℃的范围内,都维持了较高的去除率,表明H₂O₂/O₃体系对阿特拉津的去除效果良好,降解速度快,反应条件温和。0.5 mg/L的腐殖酸,对阿特拉津的去除影响不大,腐殖酸浓度为1、2和5 mg/L时,平均去除率分别为63.4%、50.7%和30.2%;碳酸氢钠的浓度为50和200 mg/L时,去除率分别为88.1%和73.8%,说明水质对阿特拉津的去除影响较大。叔丁醇的浓度为5和20 mg/L时,阿特拉津的去除率分别降低到44.7%和27.5%,去除率随自由基抑制剂叔丁醇增加而降低,说明H₂O₂/O₃降解阿特拉津主要为该体系产生的羟基自由基的贡献。     

LaCoO3催化过一硫酸盐高效降解阿特拉津的性能及机理

钙钛矿类活化过一硫酸盐(PMS)催化氧化技术已成为一种有效处理难降解有机物的方法。然而,关于其活化PMS降解阿特拉津的性能、机理和无机阴离子及天然有机物对催化的影响并不清晰。为此,制备了钙钛矿催化剂,系统地研究了LaCoO₃催化PMS降解阿特拉津(ATZ)的性能和机理,并探究了常见无机阴离子和腐植酸(HA)对降解性能的影响。结果表明,在中性pH下具有良好的降解效果;SO₄²⁻和NO₃⁻轻微抑制降解,高浓度Cl⁻则具有明显的促进作用,其他无机阴离子(低浓度的Cl⁻、H₂PO₄⁻、HCO₃⁻)和HA抑制降解。自由基淬灭实验和EPR测试证明体系中¹O₂和SO₄·⁻起着重要作用,HO·对降解过程也有贡献。XPS测试表明LaCoO₃表面的Co(Ⅱ)位点、晶格氧和氧空位在催化中发挥了重要作用;计时电流测定表明LaCoO₃/PMS体系存在电子转移过程。LaCoO₃表现出较好的稳定性,连续使用5次后ATZ去除率略有下降。最后提出了LaCoO₃活化PMS降解ATZ的可能机理。以上研究结果可为LaCoO₃活化PMS去除ATZ的应用提供参考。     

纳米TiO2/CuO复合材料仿生合成及其光催化特性

以钛酸四丁酯为钛源,甘氨酸为模板剂,水热法合成纳米TiO2/CuO复合材料,采用XRD、SEM、FT-IR、XPS、UV-VIS DRS等分析手段对TiO2/CuO复合材料的晶型结构、形貌、粒径及组成进行表征.结果表明,XRD、SEM证实TiO2/CuO复合材料由锐钛矿型TiO2和CuO组成,形貌呈花瓣薄片状纳米花球,花瓣厚约15 nm;FT-IR、XPS表明其含有Ti—O键和Cu—O键,且Ti呈+4价、Cu呈+2价;UV-VIS DR显示其在紫外-可见光区具有显著的光吸收能力.相比P25型TiO2,TiO2/CuO复合材料具有较好的光催化性能,光催化降解亚甲基蓝(MB)的效率高达85%.这可能由于TiO2/CuO复合材料具有宽的可见光区域和窄的带隙,以及CuO对电子的捕获,促进了光生电子和空穴有效分离.     

纳米铁去除水中硝酸盐的动力学研究

实验中采用了液相还原法制备新型吸附剂纳米铁。在纳米铁低投放量的条件下,采用间歇实验,分别从初始硝酸盐浓度、溶液pH值和温度的不同外界条件下研究了纳米铁对硝酸盐的去除情况。实验结果表明,硝酸盐初始浓度对反应速率有影响,但对去除率影响不大;溶液pH值为2.0时纳米铁对硝酸盐的去除效果最好;随着温度的升高,纳米铁对硝酸盐的去除率有所增加。以t时刻已反应掉的硝酸盐浓度为切入点,提出拟二级动力学方程。进而确定不同温度下的反应速率常数k。实验中k在50℃时最大,为0.014 mg/（L·min）。反应活化能Ea为17.18 kJ/mol,该反应以质量传递为控制因素。溶液中性条件下硝酸盐氮的还原产物为氨氮。     

生物炭负载绿色纳米铁去除水中亚甲基蓝的性能与机理

以紫叶李树叶为原料,绿色合成了生物炭负载紫叶李树叶纳米铁(ZY-FeNPs@BC),并从提取叶酒比、合成铁碳比、合成温度等因素优化了制备条件.通过SEM-EDS、XRD、FTIR与XPS表征材料,研究了初始pH、共存阴离子、实际水体等因素对去除水中亚甲基蓝(MB,methylene blue)的影响,并结合吸附等温线与动力学分析了去除机理.结果表明,增加初始pH或吸附温度有利于去除MB;当共存阴离子是2mmol·L-1,以及在河水或自来水中,ZY-FeNPs@BC仍能较好的去除较低浓度的MB;去除MB符合Langmuir等温线与准二级动力学模型,并且去除过程是自发的与吸热的,MB的最大吸附量可达287.7 mg·g-1;经过4次再生回用ZY-FeNPs@BC的去除性能仍较好;ZY-FeNPs@BC对MB的去除机理包括静电吸引、C=N双键的加氢反应、共沉淀等过程.本研究有利于植物固废的再利用,可以为治理MB污染提供一种环境友好的方法.     

超声波/纳米铁协同降解氯代苯酚的试验

通过间歇试验对超声波/纳米铁协同降解氯代苯酚(CPs)废水进行了研究,结果表明,超声波/纳米铁协同对CPs的降解率明显高于单纯超声波和单纯纳米铁的降解率;协同体系、单纯超声波和单纯纳米铁降解CPs均符合准一级反应动力学,协同体系的降解速率较单纯超声波提高了5.1~5.6倍,较单纯纳米铁提高了17.7~21倍,并且比它们的几何迭加值高4倍以上;氯代苯酚降解的准一级速率常数和降解率满足以下规律:PCP>2,4,5-TCP>2,4-DCP>3-CP;探讨了混合废水的降解:在混合废水体系中,结构易裂解的优先降解,然后为浓度高的优先降解。     

吸水凝胶包覆型纳米零价铁对水中土霉素的去除

为解决纳米零价铁(nZVI)在应用中易团聚、易氧化的局限,以聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺的共聚物(PPAA)为载体,以茶多酚为还原剂,采用绿色合成法制备吸水凝胶包覆型纳米零价铁(PPAA-nZVI),并将其用于水中土霉素(OTC)的去除。通过SEM、BET、FTIR和XPS等表征了PPAA-nZVI的微观形貌和物化性质,探讨了OTC初始质量浓度、溶液初始pH和共存物质对OTC去除效果的影响。结果表明,茶多酚能够还原制备nZVI,且成功将nZVI负载到PPAA内。随着初始OTC质量浓度的增加,OTC的去除率逐渐增加,当PPAA-nZVI投加量为0.5 g·L⁻¹、OTC初始质量浓度为300 mg·L⁻¹时,材料对OTC的去除量达到最大481 mg·g⁻¹。pH对材料去除OTC的影响较小。PO₄³⁻和HA的存在对PPAA-nZVI去除OTC均有抑制作用。材料去除OTC主要通过Fenton氧化、OTC与Fe³⁺的络合以及材料表面活性位点的吸附3种途径。以上研究结果可为nZVI在净化污染水体中的OTC提供一种有前景的方法。