微波辅助光催化降解氯酚类污染物的研究

研究了溶液中4-氯酚(4CP)、2-氯酚(2CP)、4-氯-3-甲基酚(4C3MP)、2,4-二氯酚(2,4-DCP)、2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)和五氯酚(PCP)的微波辅助光催化降解(MW/PCO).结果表明,6种氯酚(CPs)光降解速率与分子中Cl原子取代的数目、位置等分子结构性质有关,单氯酚比多取代氯酚易光解.MW/PCO降解4CP的主要中间产物为苯酚、氯苯、对苯醌、对苯二酚等,降解PCP的主要中间产物为2,3,5,6-四氯对苯醌、2,3,4,6-四氯对苯二酚、四氯酚.CPs降解的机制是紫外光降解和羟基自由基 (·OH)亲电子加成脱氯过程.     

电-Fenton法处理4-氯酚废水

采用电解法对 4 氯酚废水进行了处理。以活性炭纤维 (ACF)为阴极 ,铁为阳极 ,并向阴极不断通入空气 ,电解过程中生成的H2 O2 与阳极溶解的Fe2 + 形成Fenton(芬顿 )试剂 ,Fenton试剂在电解的过程中可以产生大量活性羟基·OH ,能够很好地氧化降解废水中的 4 氯酚。在最佳试验条件下 :室温 ,氯酚浓度为 5 0mg/L ,电解时间为 6 0min ,pH值为4 5 ,电流密度为 15 38A/m2 ,Na2 SO4浓度为 3g/L时 ,4 氯酚去除率为 85 70 %。     

纳米Pd／Fe双金属颗粒对单氯酚及二氯酚的还原脱氯

采用改进液相化学还原法制备纳米Pd／Fe双金属颗粒,研究其钯化率为0．045％和0．135％的条件下分别对3种单氯酚（2-CP、3-CP和4-CP）和3种二氯酚（2,3-DCP、2,4-DCP和2,6-DCP）的脱氯反应。结果表明,合成的纳米Pd／Fe颗粒分散性良好,粒径分布介于25～40nm。纳米Pd／Fe双金属颗粒对单氯酚及二氯酚具有良好的去除效果,3种单氯酚和3种二氯酚的脱氯难易程度分别为2-CP〉4-CP〉3-CP和2,6-DCP〉2,4-DCP〉2,3-DCP,脱氯反应均符合拟一级反应动力学方程。通过还原脱氯实验揭示了分子中氯原子的化学环境对还原脱氯过程具有明显影响。     

2,4,6-三氯酚在盐城湿地土壤中的吸附行为

2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)是造纸废水中的有机污染物之一,具有毒性强、难生物降解等特点。为了解盐城湿地土壤对2,4,6-TCP的吸附行为,采用批平衡实验研究了2,4,6-TCP在该土壤中的动力学和热力学吸附特征,并考察了不同溶液pH及离子强度对土壤吸附2,4,6-TCP的影响。结果表明,在水土比为10:1的条件下,当溶液pH为3~9时,吸附系数Kd随pH的升高由8.01 L/g降到1.57 L/g;当CaCl2溶液浓度为0、0.01和0.1 mol/L时,该土壤对10 mg/L 2,4,6-TCP的吸附量则分别为20.64、26.62和39.57 mg/kg。与拟一级动力学模型和拟二级动力学模型相比,双室一级动力学模型能较好地描述湿地土壤对2,4,6-TCP的动态吸附过程。在288、298和308 K温度下Freundlich方程能较好地拟合2,4,6-TCP的吸附等温线,吸附系数Kf随温度的升高依次为5.91、7.35和11.14 (mg/kg)/(mg/L)n,该吸附过程为自发的吸热反应。     

Fe0/厌氧微生物联合体系处理2,4,6-三氯酚影响因素的研究

利用Fe0/厌氧微生物联合体系对2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)进行降解研究.结果表明,Fe0/厌氧微生物联合体系可以有效降解2,4,6-TCP,Fe0与厌氧微生物之间存在明显的协同效应.Fe0/厌氧微生物联合体系处理2,4,6-TCP的最优条件为:微生物接种量0.434 g VSS/L,Fe0投加量15 g/L,体系初始pH值7.0～8.0.     

表面铜螯合磁性二氧化硅固定化漆酶及其催化降解水中2，4-二氯酚

利用磁性二氧化硅表面接枝的聚丙烯酰胺络合Cu2＋离子,制备了表面铜螯合磁性SiO：材料,采用傅立叶红外光谱（FT．IR）,X射线衍射（XRD）对该磁性材料进行了表征,并通过配位作用固定化漆酶,考察了其对水中2,4-二氯酚（2,4-DCP）的催化降解效能及主要影响因素。结果表明,表面铜螯合磁性SiO：固定化漆酶对2,4-DCP具有较好的催化降解效能,利用8g／L固定化漆酶催化降解50mL初始浓度为24．25mg／L的2,4-DCP,反应12h2,4-DCP去除率达91％;当pH值在3．0～6．0范围内时,2,4-DCP的去除率随反应pH值的增加而升高;2,4-DCP初始浓度在14．39～257．6mg／L范围内时,反应12h,2,4-DCP的去除率均达85％以上;给酶量增加促进2,4-DCP的去除,但过多的给酶量导致单位质量固定化漆酶催化降解2,4-DCP的速率下降;水中硫酸根离子对固定化漆酶催化降解2,4-DCP具有明显的促进作用,而碳酸氢根离子明显抑制反应的进行。     

pH值对“Fe^0．厌氧微生物”体系去除2，4，6-三氯酚过程的影响

考察了pH值对“Fe^0一厌氧微生物”体系降解2,4,6,一三氯酚（2,4,6．TCP）效果的影响,结果表明：pH值是影响“Fe^0-厌氧微生物”体系降解2,4,6-TCP效果的重要参数,初始pH值直接影响微生物活性和铁腐蚀,进而影响过程pH值变化,反过来又影响铁腐蚀和微生物活性,pH7．0～9．0的中性偏碱范围较适于厌氧微生物生长。Fe^0与微生物对目标污染物的降解具有协同促进作用,其协同促进机制表现在3方面：Fe^0与微生物对体系过程pH值具有互补调节作用,可将体系的pH值调节值适于微生物生长的中性范围;Fe^0腐蚀产生的Fe2＋和H2可为微生物代谢提供电子对和营养物质,从而促进生物还原脱氯的进行;Fe^0的腐蚀过程直接对氯代有机物还原脱氯,而微生物又可促进Fe^0腐蚀。     

电-Fenton法处理4-氯酚废水

采用电解法对4-氯酚废水进行了处理。以活性炭纤维(ACF)为阴极，铁为阳极，并向阴极不断通入空气，电解过程中生成的H2O2与阳极溶解的Fe^2 形成Fenton(芬顿)试剂，Fenton试剂在电解的过程中可以产生大量活性羟基 OH，能够很好地氧化降解废水中的4-氯酚。在最佳试验条件下：室温，氯酚浓度为50mg／L，电解时间为60min，pH值为4．5，电流密度为15．38A／m^2，Na2SO4浓度为3g／L时，4-氯酚去除率为85．70％。     

溶液中阴离子和腐殖酸对UV/H2O2降解2,4-二氯酚的影响

研究了UV/H2O2工艺对2,4-二氯酚(2,4-DCP)的去除效果和水中阴离子、腐殖酸对该工艺降解2,4-DCP的影响.结果表明:UV/H2O2工艺可以有效地去除水中2,4-DCP,光降解过程符合一级反应动力学模型;在H2O2投加量为8 mg/L、1个30 W低压汞灯照射下,2,4-DCP在蒸馏水和自来水中反应速率常数分别为0.023 2、0.016 2 min-1;NO-3、Cl-、HCO-3对2,4-DCP光降解有抑制作用,当3种阴离子摩尔浓度为0.5、10.0、20.0 mmol/L时,对2,4-DCP光降解的抑制程度为HCO-3＞NO-3＞Cl-;腐殖酸在低浓度时,促进光降解反应进行,在高浓度时,2,4-DCP的光降解受到抑制.自来水中的反应速率常数低于蒸馏水中的反应速率常数是由于水中多种阴离子和腐殖酸影响的结果.     

粉末活性炭对水中氯酚的吸附

2,4-二氯酚、2,4,6-三氯酚、五氯酚是氯酚类污染物的典型代表,鉴于其对人类身体健康的危害和对环境所造成的污染,已被很多国家列为环境优先控制污染物。研究粉末活性炭(PAC)对该3种氯酚的吸附过程以及投炭量、pH值和水质对PAC吸附性能的影响。结果表明:粉末活性炭可以有效去除水中的80%以上的氯酚;吸附行为符合Freundlich吸附等温线和Langmuir吸附等温线;以分子状态存在的氯酚比电离状态更容易被活性炭所吸附。     

有机膨润土负载纳米零价铁还原-类芬顿氧化降解2,4-二氯苯酚

目前,虽然有很多关于纳米零价铁(NZVI)通过吸附、还原和氧化作用去除各种污染物的报道,但关于如何联合这些方法来提高污染物的去除率仍然不是很清楚。本实验研究了联合有机膨润土DK1(十六烷基三甲基铵盐改性,d(001)=2.2 nm)吸附、NZVI还原、类芬顿氧化作用来去除溶液中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的方法。在反应前30分钟,有机膨润土DK1负载NZVI(NZVI/DK1)通过吸附还原作用去除溶液中2,4-DCP,2,4-DCP和COD的去除率分别为16.1%和7.8%,说明了吸附还原作用对2,4-DCP的去除效果是有限的。接着向溶液中滴加适量的H2O2,在5 min内2,4-DCP的去除率由16.1%提高到了99%以上,COD的去除率达到了64.1%,这可能是由于NZVI腐蚀形成铁的氧化物缓慢释放出Fe2+和Fe3+,增强了芬顿反应对2,4-DCP和降解产物的氧化去除效果。通过SEM,EDS,UV-Vis和GC-MS等分析方法佐证了上面的结果。最后提出了联合吸附、还原和Fenton氧化去除2,4-DCP的机制。     

Fe(Ⅱ)活化过硫酸钠去除水中三氯生

采用Fe2+活化过硫酸钠（SPS）对水中三氯生（TCS）的去除进行了研究,考察了Fe2+、SPS的投加量、TCS初始浓度、pH值和腐殖酸（HA）等对TCS去除的影响,GC-MS鉴定识别了降解产物。结果表明Fe2+活化SPS工艺能有效去除TCS,2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）为其主要降解产物,SPS浓度为1.0 mmol·L-1,Fe2+的投加量为0.4 mmol·L-1时,初始浓度为460 μg·L-1的TCS 2 min后去除率可达93.87％,TCS慢速反应阶段的降解符合一级反应动力学方程,其动力学常数K=0.140 min-1。TCS的去除随Fe2+浓度的增加先增大后减小,高浓度的Fe2+不利于2,4-DCP的降解,适量提高SPS浓度有利于TCS的去除和2,4-DCP的降解,TCS去除随初始浓度增大而降低,酸性环境有利于TCS的去除,腐殖酸对TCS的去除具有抑制作用,低浓度腐殖酸不利于2,4-DCP的降解。     

Fe0/厌氧微生物联合体系处理2,4,6-三氯酚影响因素的研究

利用Fe⁰/厌氧微生物联合体系对2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)进行降解研究。结果表明,Fe0/厌氧微生物联合体系可以有效降解2,4,6-TCP,Fe⁰与厌氧微生物之间存在明显的协同效应。Fe⁰/厌氧微生物联合体系处理2,4,6-TCP的最优条件为：微生物接种量0.434 g VSS/L,Fe⁰投加量15 g/L,体系初始pH值7.0～8.0。     

pH值对"Fe0-厌氧微生物"体系去除2,4,6-三氯酚过程的影响

考察了pH值对"Fe0-厌氧微生物"体系降解2,4,6,-三氯酚(2,4,6-TCP)效果的影响,结果表明:pH值是影响"Fe0-厌氧微生物"体系降解2,4,6-TCP效果的重要参数,初始pH值直接影响微生物活性和铁腐蚀,进而影响过程pH值变化,反过来又影响铁腐蚀和微生物活性,pH 7.0～9.0的中性偏碱范围较适于厌氧微生物生长。Fe0与微生物对目标污染物的降解具有协同促进作用,其协同促进机制表现在3方面:Fe0与微生物对体系过程pH值具有互补调节作用,可将体系的pH值调节值适于微生物生长的中性范围;Fe0腐蚀产生的Fe2+和H2可为微生物代谢提供电子对和营养物质,从而促进生物还原脱氯的进行;Fe0的腐蚀过程直接对氯代有机物还原脱氯,而微生物又可促进Fe0腐蚀。     

天然锰矿催化臭氧氧化降解水中4-氯酚的研究

以天然锰矿为金属催化剂,研究了锰矿催化臭氧氧化水中4-氯酚的降解效果。采用毛细管电泳方法及色质联用技术．分别对反应的中间产物和终产物进行了分析。推测了锰矿催化臭氧氧化水中4-氯酚的降解反应机理可能为：锰矿的吸附氧化与锰矿生成的Mn^2 催化臭氧分解．产生更多高活性的羟基自由基．从而提高了臭氧的氧化能力。     

新型Z型异质结增强光芬顿降解水中氯酚

增强光生载流子分离和Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循环是增强光芬顿催化剂性能的关键。本研究采用低温煅烧法制备系列新型Z型异质结Fe₂O₃-TiO₂-x,利用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等表征方法证实Fe₂O₃纳米簇成功结合在TiO₂表面。以2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)为模型污染物评估系列催化剂的光芬顿性能,发现UV-Vis/H₂O₂/Fe₂O₃-TiO₂-200体系最佳,可在12 min内实现完全降解。而且光照30 min后,2,4-DCP的矿化率可达91.5%、脱氯率可达100%。采用液质联用仪分析2,4-DCP的降解路径,主要经过脱氯和开环等过程,并发现其降解中间产物的毒性有效降低。深入分析新型Z型异质结增强光芬顿的机制,主要源自于内建电场驱动载流子分离、加速Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)循环。此外,UV-Vis/H₂O₂/Fe₂O₃-TiO₂-200体系适用于酸性和中性、有机酸和高浓度阴离子共存的复杂水体,可高效、深度降解水中氯酚类污染物,具有良好的应用潜力。     

活性炭纤维上4-氯酚及焦化废水尾水的O3催化氧化降解实验研究

选择YT-1000型活性炭纤维（ACF）作为催化剂,考察ACF与O3协同作用催化降解水溶液中4-氯酚的最佳反应条件,并将该条件应用于焦化废水生物处理尾水中难降解有机污染物的催化氧化。ACF表面具有丰富的微孔结构,对4-氯酚有良好的吸附作用,在动力学上提高了其与O3反应的起始浓度,并且在ACF表面含氧、含氮等基团的催化作用下发生氧化反应,1 L浓度为100 mg/L的4-氯酚水样中投加2 g ACF反应6 min时,吸附作用对TOC的去除率为43.4%,而ACF协同O3作用时的TOC去除率提高到72.5%,协同增效作用为67.1%;在选定的反应条件下,ACF协同O3降解焦化废水生物处理尾水,60 min时的TOC与色度的去除率分别达到56.8%和96.3%。上述研究过程证明了吸附作用与催化作用的协同能有效降解生物过程不能降解的焦化废水中惰性有机污染物。     

Fe^o／厌氧微生物体系降解2，4，6-三氯酚特性研究

通过摇床间歇实验,研究了厌氧微生物与零价铁（Fe^o）联合体系降解2,4,6-三氯酚（TCP）的特性,结果表明,在pH7．5,35℃,150r／min,Fe^o10g／L条件下,TCP初始浓度为30mg／L时,TCP降解的拟一级反应速率常数为0．0207h～,添加少量碳源可达到0．0390h^-1,其降解速率是前者的1．88倍;添加碳源的体系在220h内连续多次投加TCP降解率都达到80％以上,而不加碳源的体系在第2次投加TCP后降解率就只有30％左右;添加不同碳源,降解速率不同;添加2-溴乙烷磺酸钠（BESA）以及SO4^2-、NO3^-和S^2-对TCP降解有不同的抑制作用。     

麦芽糖假丝酵母降解苯酚和4-氯酚的特性

考察麦芽糖假丝酵母对单底物4-氯酚的降解特性,研究苯酚与4-氯酚在双底物降解体系中的相互作用,并对比分析该菌株对苯酚和4-氯酚的降解能力。研究发现,麦芽糖假丝酵母能以4-氯酚为唯一碳源和能源,可在93 h内降解350 mg/L 4-氯酚,其降解4-氯酚的能力低于苯酚。酶活分析表明,4-氯酚降解遵循邻位裂解途径。细胞生长动力学过程符合Haldane方程,动力学参数为:μmax=0.252 h-1,Ks=33.58 mg/L,Ki=147.44 mg/L,相关系数R2=0.99。在苯酚/4-氯酚双底物降解体系中,较低浓度苯酚(200~400 mg/L)可以促进4-氯酚的降解,而较高浓度苯酚会产生抑制作用,当苯酚初始浓度为300 mg/L时,4-氯酚降解速率最大;4-氯酚的存在会抑制苯酚的降解。采用Abuhamed等人提出的动力学方程可以准确描述苯酚/4-氯酚双底物降解体系中细胞生长过程,得到两物质之间的相互抑制参数: I1,2=1.71,I2,1=3.25,相关系数R2=0.93。     

活性炭纤维上4-氯酚及焦化废水尾水的O3催化氧化降解实验研究

选择YT-1000型活性炭纤维（ACF）作为催化剂,考察ACF与O₃协同作用催化降解水溶液中4-氯酚的最佳反应条件,并将该条件应用于焦化废水生物处理尾水中难降解有机污染物的催化氧化。ACF表面具有丰富的微孔结构,对4-氯酚有良好的吸附作用,在动力学上提高了其与O3反应的起始浓度,并且在ACF表面含氧、含氮等基团的催化作用下发生氧化反应,1 L浓度为100 mg/L的4-氯酚水样中投加2 g ACF反应6 min时,吸附作用对TOC的去除率为43.4%,而ACF协同O₃作用时的TOC去除率提高到72.5%,协同增效作用为67.1%;在选定的反应条件下,ACF协同O₃降解焦化废水生物处理尾水,60 min时的TOC与色度的去除率分别达到56.8%和96.3%。上述研究过程证明了吸附作用与催化作用的协同能有效降解生物过程不能降解的焦化废水中惰性有机污染物。