蟹壳基生物炭催化臭氧降解阿特拉津的研究

在不同热解温度下制备了一系列蟹壳基生物炭(CSB),并应用于催化臭氧降解阿特拉津(ATZ)的研究中。该文采用BET、TG、SEM、XRD和FT-IR表征手段对生物炭的理化性质和形貌进行分析,在500℃下制备的CSB500的比表面积和孔体积达到最大,对应其表面活性官能团含量最高。同时,系统评价了催化剂投加量、初始pH、天然有机物和阴离子对CSB500/O₃体系降解ATZ的影响。结果表明,在500℃下制备的CSB500在催化臭氧降解ATZ表现出优异的催化活性,在15 min内对ATZ的降解率达到99%以上,伪一级反应速率k为0.362 min^-1,并且CSB500在多次循环实验中对ATZ的降解具有良好的稳定性。猝灭剂实验初步揭示了CSB500/O₃体系降解ATZ过程中存在·OH、O₂?^-和¹O₂等多种活性氧物种。最后,研究对反应机理提出了合理推测。     

O3-SBBR联合工艺深度处理印染工业园生化尾水的效能和机制

针对印染工业园生化尾水中生物难降解的有机氮难题,采用O₃-SBBR(臭氧-序批式生物膜反应器)联合工艺进行深度处理.开展了影响因素实验、降解动力学和淬灭实验,测定了自由基种类、琥珀酸脱氢酶活性和脱氮功能基因.结果表明,适宜的臭氧氧化条件：pH为8.0～8.5、ρ(O₃)为35.0 mg·L^-1左右、 O₃投加量(以O₃/H₂O计,下同)约为100.0 mg·L^-1和反应时间为90.0～120.0 min.臭氧氧化生化尾水的有机氮符合拟一级动力学模型,最大速率常数k值为0.010 35 min^-1[实验条件：pH为8.0、 O₃投加量为150.0 mg·L^-1和ρ(O₃)为35.0 mg·L^-1].臭氧氧化显著提高序批式生物膜反应器(SBBR)的脱氮性能,脱氮效率从19.8%(SBBR)提高到32.9%(O₃     

臭氧与过氧化钙协同降解甲基红废水

对单独臭氧（O₃）、臭氧与过氧化钙（O₃/CaO₂）联用技术降解甲基红染料废水进行了研究,考察了O₃流量、温度、废水初始pH值、CaO₂投加量、处理时间以及不同水基质等因素对甲基红降解效果的影响.结果表明,在O₃流量为48L/h,温度为26℃,初始pH值为6.2的纯水中降解10min,单独O₃处理对甲基红的降解率为86.1%.在此条件下投加CaO₂,投加量为6.9mmol/L时,O₃/CaO₂联用技术对甲基红废水的脱色率可达到94%.水基质中草酸的存在并不会对O₃/CaO₂联用体系的降解作用造成抑制.O₃/CaO₂联用体系在多种复杂水基质中都能达到较好的脱色效果.通过对比试验发现,O₃/CaO₂联用对甲基红的降解起协同作用,CaO₂不仅可以产生H₂O₂促进染料被O₃降解,而且CaO₂的吸附作用也有利于染料和污染物质的氧化去除.该联用工艺可高效地去除印染废水的色度,达到出水水质处理标准.     

MnO2催化O3处理准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物

研究利用MnO₂催化O₃氧化技术对准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物进行处理.系统研究了臭氧投量、二氧化锰投量和初始pH值对有机物的去除效果和反应动力学.通过UV-Vis和3D-EEM技术对渗滤液尾水中溶解性有机物分子结构在O₃/MnO₂体系的转化进行了探究,在此基础上,运用XRD、SEM、EDS和XPS对二氧化锰的催化机理进行研究.结果表明：在反应时间为20min,O₃投量为18.92mg/min,初始pH值为3时,添加0.2g/L的MnO₂能显著提升有机污染物的去除能力,较单独O₃作用,其COD、UV₂₅₄、色度CN的去除率分别提升了24.66%、4.95%和12.57%,并且生色团的有机物最易被臭氧氧化降解.紫外-可见光谱和三维荧光显示,O₃/MnO₂体系能使废水中腐殖质降解,其有机物的芳香性程度、分子量和缩合度均降低,体系对苯环类化合物的降解效率提高,最终,废水的可生化性得到显著提高.与此同时,反应前后MnO₂未出现新增价态峰值的变化,Mn（Ⅳ）在催化过程中占主导地位,MnO₂在O₃/MnO₂体系中协同机理为MnO₂催化O₃产生羟基自由基以及MnO₂在体系中转化为水合二氧化锰,改变催化剂表面理化性质与有机物形成复合物,以此促进羟基自由基的选择性,从而提升了难降解有机物的去除效果.     

电-多相臭氧催化技术处理金刚烷胺制药废水

采用电-多相臭氧催化（E-catazone）技术处理高COD、高含盐、难生化的金刚烷胺制药废水.对比研究电-多相臭氧催化、多相臭氧催化（Catazone）、电催化氧化（EO）对金刚烷胺制药废水的处理效果,在此基础上进一步研究了电流密度、pH值以及气相O₃浓度对电-多相臭氧催化技术处理效果的影响,同时优化实验条件.实验结果表明,在原水pH值为12.5,电流密度为15mA/cm²,O₃进气流速0.4L/min,O₃浓度为60mg/L的条件下,经过60min反应,电-多相臭氧催化技术获得了62%的COD去除和44%的总有机碳（TOC）去除,其效果显著优于多相臭氧催化（COD 44%,TOC 29%）与电催化氧化（COD 13%,TOC 17%）;同时,电-多相臭氧催化不仅氧化能力强,而且氧化速率快,获得的伪一级COD去除速率常数k是多相臭氧催化和电催化氧化的1.81倍和8.22倍,更为重要的是,电-多相臭氧催化技术还可以高效、快速地提高废水的生化性,提高约2个数量级,结果表明,电-多相臭氧催化技术是一种有潜力的高级氧化技术,可以实现高效、快速去除有机污染物以及提高废水的可生化性.     

碳酸氢盐活化过氧化氢去除四环素的机理研究

采用碳酸氢盐活化过氧化氢(BAP)类芬顿体系去除水中四环素污染物,研究了不同反应条件对四环素去除效果的影响,并探究了碳酸氢盐活化过氧化氢降解四环素的机理.结果表明,BAP体系的pH适应范围较宽;HCO₃^-浓度和H₂O₂浓度的增加可加速BAP体系高效降解水中四环素的反应;温度显著提升了BAP体系中四环素的去除速率;水中共存阴离子(Cl-、NO₃^-、SO₄^2-)对BAP降解TC的影响不显著;当水中共存溶解性有机质浓度超过20 mg·L^-1时,对BAP降解TC的抑制作用明显.在不同的影响因素实验中,最优反应条件的TC去除率均保持在85%以上.自由基淬灭实验和电子顺磁共振鉴定结果表明体系中产生了CO₃^·-、HO·、O₂·-和1O₂,其中CO₃^·-起主要作用.在最优反应条...     

UV/O3/TiO2耦合工艺降解2,4,6-三氯苯酚

通过构建UV/O₃/TiO₂耦合工艺反应体系,打破了以臭氧为基础的高级氧化技术臭氧利用率低的技术瓶颈,使用电子自旋共振波谱仪和荧光探针法分析了UV/O₃/TiO₂耦合工艺的反应机理,明确了臭氧链式反应产生的O₂在反应体系内自循环利用是提高臭氧利用率的主要原因。以2,4,6-三氯苯酚为目标污染物,通过分析初始浓度、接触时间、pH、催化剂投加量等影响因素,对比UV/O₃、UV/TiO₂工艺的降解效果,显示出UV/O₃/TiO₂耦合工艺的技术优势。在相同条件下,单独UV/TiO₂光催化体系和UV/O₃体系对2,4,6-三氯苯酚模拟配水的TOC矿化率分别为12.65%和51.54%,反应速率常数分别为0.0058,0.1956 min-1,而UV/O₃/TiO₂耦合体系的矿化率达到82.97%,反应速率常数为0.2893 min-1,耦合工艺的臭氧利用率较UV/O₃工艺提高11.7百分点,并且在pH=3~11的较宽范围内有良好的适用性,证明了理论研究结论的正确性。     

生物海绵铁体系降解硝基苯的特性及机理初探

采用硝基苯（NB）模拟废水对生物海绵铁体系进行驯化,考察了NB初始浓度、海绵铁投加量、初始pH值、温度等因素对生物海绵铁体系降解NB的影响,初步探讨了生物海绵铁体系高效降解NB的机理.结果表明：生物海绵铁体系较普通活性污泥系统对NB适应性及氧化作用更强,驯化至第28d对300mg/L NB废水去除率稳定在98%以上,驯化周期比普通活性污泥体系缩短28d;海绵铁的加入大大促进了微生物对NB的降解,NB初始浓度及pH值对生物海绵铁体系降解速率影响较大,该体系适宜的温度范围较广,10~40℃均能高效降解NB,生物海绵铁体系对NB的降解符合零级反应动力学规律;生物海绵铁体系中活性氧化物（ROS）含量明显高于海绵铁体系及污泥体系,尤其是介入铁泥的生物海绵铁体系ROS含量更高,为体系发生较强类Fenton效应提供了条件.在实验确定的最佳工况下,经NB驯化的铁泥与海绵铁形成的生物海绵铁体系,NB降解速率为31.49min^-1,6hNB降解率及TOC去除率分别高达92.0%和63.1%,较单独海绵铁体系与单独铁泥体系降解率的叠加值分别高出22.3%和11.4%.本研究为经济有效地处理NB废水提供了新思路.     

EDDS强化Fe0-Al0体系降解废水中4-氯酚的性能和机理

采用乙二胺二琥珀酸（EDDS）强化Fe⁰-Al⁰体系还原水溶液中的O₂产生H₂O₂和·OH等活性氧（ROS）的绿色高级氧化工艺,以4-氯酚（4-CP）模拟废水为研究对象,考察了溶液的初始pH值、铁铝的质量比、EDDS投加量和4-CP的初始浓度等因素对4-CP降解的影响.采用电子自旋共振（ESR）法、苯甲酸捕捉法以及4-CP的降解产物等证实了ROS的产生及4-CP的降解机制.结果表明：EDDS强化Fe⁰-Al⁰/O₂体系对4-CP的去除率随溶液初始pH的升高而降低,但在pH=2.5～9范围内,始终具有较好的4-CP去除率;随Fe⁰：Al⁰质量比增加4-CP的去除率先增大后减小,最佳质量比为4：1;随EDDS投加量和4-CP初始浓度增加,4-CP的去除率增大;EDDS可使体系的高级氧化能力提高9倍,在初始pH=2.5、Fe⁰=8g/L、Al⁰=2g/L、EDDS=1.5mmol/L条件下,反应3h后100mg/L 4-CP的去除率和脱氯率均达到近100%..     

Cl-/PMS体系降解甲氧苄啶的效能与机理

采用氯离子（Cl^－）作为阴离子活化剂,活化单过硫酸氢钾（PMS）氧化降解甲氧苄啶（TMP）.研究了Cl^－/PMS体系降解TMP中起主要作用的活性物种,同时考察了Cl^－浓度、PMS投加量、初始pH值对降解效果的影响,并研根据中间产物推断了TMP降解路径.实验结果表明,Cl^－/PMS体系中的主要活性物种是Cl^－和PMS直接反应生成的活性氯.降解过程符合拟一级反应动力学模型（R²>0.99）;随着Cl^－浓度和PMS投加量增加,反应速率常数k_obs增大;初始pH范围在5.0~9.0范围内,随着pH值的增大,TMP的去除率先减小后增大;TMP主要经历了氯取代和羟基取代过程,其核心结构上没有实质性的分解.     

基于穿透电极的Electro-peroxone技术降解布洛芬

利用网状玻碳电极（RVC）作为阴极,构建了一种基于穿透电极的electro-peroxone （E-peroxone）反应器,并系统研究了其对布洛芬的降解性能,考察了电流、流速等因素的影响,进行了能耗计算.结果表明,E-peroxone可以在30min内完全去除初始浓度为2.5mg/L的布洛芬,而电化学氧化和臭氧氧化去除率分别为59%和64%.曝入气体流速为250mL/min,气相臭氧浓度为8mg/L的条件下,电流为100mA,反应溶液流速为300mL/min时,E-peroxone技术去除布洛芬的效率最高,且能耗（EEO）仅为传统臭氧氧化技术的1/7（0.76kWh/m³-log vs.5.30kWh/m³-log）.提高流速可以强化穿透电极E-peroxone体系中的传质,从而强化布洛芬的去除,并降低EEO.     

三维电极耦合臭氧技术处理油田压裂返排液

构建了一种活性炭三维电极耦合臭氧（3D/O₃）的反应体系,研究了其对胜利油田压裂返排液COD的去除效果,探究了3D/O₃体系的反应机制,考察了电流、臭氧浓度等过程参数对COD去除性能的影响.压裂返排液经3小时3D/O₃处理后,COD去除率可达到78%,且在多个多周期运行后保持在60%以上.与之相比,单独三维电极和臭氧氧化仅能去除37%和17%的COD.研究结果表明,3D/O₃体系可有效耦合活性炭吸附、电化学氧化、催化臭氧等多种反应机制,高效产生·OH氧化降解压裂返排液中的有机污染物和原位再生活性炭,有望为油田压裂返排液提供一种有效的处理技术.     

熔盐法制备K+-g-C3N4及其光催化降解有机污染物性能

采用熔盐法制备了能级位置可控的钾离子掺杂石墨相氮化碳催化剂（g-C₃N₄）,并考察了其在可见光下降解罗丹明B（RhB）性能.采用XRD、UV-Vis、XPS、N₂吸附、PL、EIS等手段对催化剂进行了表征.结果表明,钾离子的引入降低了催化剂粒径尺寸,提高了比表面积,改善了光生电子-空穴对的分离效率.不仅如此,通过控制钾离子掺杂量可以实现催化剂的能级位置在一定范围内的任意调变,使有机污染物的氧化降解反应从·O₂^-单一氧化剂反应变成·OH和·O₂^-双氧化剂反应,大大提高了降解率.制备的钾离子掺杂g-C₃N₄的RhB降解速率常数达到0.022min^-1,是纯g-C₃N₄的5倍.不仅如此,通过对能级位置的调控,制备的催化剂对其他多种有机污染物如甲基蓝,苯酚等的降解率也有显著提高.     

α-Fe2O3催化臭氧氧化处理苯酚废水的效果及机理

催化臭氧氧化工艺是处理难降解废水的有效手段,但仍存在臭氧利用率较差、催化效率低、催化剂活性组分流失等问题. 本文以α-Fe₂O₃作为臭氧催化剂,通过SEM、N₂吸附/脱附等方法表征了α-Fe₂O₃的结构,构建了α-Fe₂O₃催化臭氧氧化处理苯酚废水体系,优化催化条件,提高处理效率,并对催化机理和催化剂稳定性进行了深入讨论. 结果表明:①α-Fe₂O₃表现为团聚的不规则球状,且比表面积较大,达83.38 m2/g,具有良好的臭氧催化潜力. ②臭氧投加量和pH对催化体系的影响明显,但α-Fe₂O₃投加量的变化对降解效果的控制并不显著,在优化的条件下反应30 min时COD的去除率可达97.67%,较单独臭氧提高了41.33%. ③在催化臭氧氧化中投加TBA和Na₃PO₄分别屏蔽·OH和路易斯酸性位点后,COD的去除率分别降低了17.01%和20.92%,这表明在α-Fe₂O₃表面的路易斯酸性位点产生的·OH是COD去除率高的主要原因. ④α-Fe₂O₃在重复试验中保持了较高的催化活性和稳定性,6次重复后对COD的去除率仍可达到93.07%,流失率为1.05%. 研究显示,α-Fe₂O₃表现了优异的臭氧分解协同作用,具有良好的苯酚持续去除能力和结构稳定性,可为高效去除含酚废水或难降解废水提供技术参考.      

电催化臭氧技术降解啶虫脒

研究了臭氧氧化、紫外/臭氧(UV/O₃)和电催化臭氧(electro-peroxone, EP)3种技术降解啶虫脒的机制,比较了3种技术降解地下水和地表水中啶虫脒的效率和能耗(使用E_EO指标表征)。发现啶虫脒为臭氧难氧化物质,与臭氧(O₃)和羟基自由基(·OH)的二级反应速率常数分别为(0.05±0.01) mol/(L·s)、(2.8±0.2)×109 mol/(L·s)。经6 min臭氧氧化后,地下水和地表水中的啶虫脒去除率仅为26%和64%。与之相比,UV/O₃和EP技术可以完全去除地下水和地表水中的啶虫脒。臭氧氧化、UV/O₃和EP技术降解啶虫脒的能耗分别为0.11~0.27,1.22~1.24,0.12~0.24 kW·h/m3。结果表明,EP技术是一种去除饮用水中啶虫脒的高效低耗技术。     

2-丁烯醛生产废水的臭氧脱毒预处理

CMW（crotonaldehyde manufacturing wastewater,2-丁烯醛生产废水）污染物浓度高、毒性强、直接采用生物法处理难度大.为了降低CMW的生物处理毒性,采用臭氧氧化法对CMW进行脱毒预处理,并通过考察不同臭氧氧化条件对废水COD_Cr、TOC（总有机碳）、UV_{254 nm}去除率及SMA（specific methanogenic activity,比产甲烷活性）抑制率的影响,获得了优化的臭氧氧化条件,进一步分析了废水脱毒机理.结果表明:①优化的臭氧氧化条件为接触反应时间180 min、初始pH 3.0、反应温度35℃、气相臭氧浓度30.3 mg/L,进气流量500 mL/min;并且在该条件下,CMW中COD_Cr、TOC和UV_{254 nm}的去除率分别为19.9%、9.9%和70.6%,主要特征有机污染物[包括2-丁烯醛、（E,E）-2,4-己二烯醛、3-（2-甲基-2-丙烯）-5-戊内酯、1,5-二甲基-1-烯-4-羰基-环氧己烷、山梨酸乙酯等]的去除率在74.4%以上.②厌氧产甲烷毒性试验结果显示,CMW的SMA抑制率由臭氧氧化前的82.0%降至臭氧氧化后的47.2%.③反应动力学研究显示,CMW中COD_Cr、TOC及UV_{254 nm}的去除过程均符合一级反应动力学方程,R2分别为0.82、0.97、0.94.研究显示,臭氧氧化预处理可以较好地去除CMW中的特征有机污染物,降低废水的厌氧生物处理毒性,是一种可行的脱毒预处理方法.