水溶液中17α-乙炔基雌二醇的臭氧氧化产物与反应历程

利用HPLC,GC/MS和量子化学软件Gaussian 98研究了水溶液中17α-乙炔基雌二醇(EE2)臭氧氧化的产物及反应历程.分析结果表明,水溶液中EE2的氧化产物为亲水性较大的小分子化合物,经臭氧氧化2min后的产物主要为羟基化EE2的醌类化合物,20min后的氧化产物主要为乙二酸、丙二酸等含有2-6个碳原子的小分子羧酸类物质.软件计算结果表明,EE2分子中C2原子的电荷密度比较高,发生羟基自由基加成反应生成羟基化产物,然后被氧化为醌类化合物,进一步的氧化使得EE2苯环和脂环发生开环反应,生成小分子羧酸.产物鉴定与量子化学软件计算的结果具有一致性,两者的结合较好地揭示了EE2臭氧氧化的反应历程.     

水体中二氧化钛(P25)光催化降解甲芬那酸的机理

本文研究了甲芬那酸(MEF)在UV-P25光催化降解下的行为和产物.结果表明,在紫外光照下P25能够快速催化降解MEF,实验浓度下很好地符合准一级动力学模型,速率常数为0.338 min~(-1).碱性溶液有利于MEF的降解,随着p H值从5.0增加到10.0,速率常数从0.271 min~(-1)增加到了0.388 min~(-1).采用硝基苯作为分子探针鉴定了P25光催化降解MEF过程中生成的羟基稳态浓度为0.58×10~(-1)2mmol·L~(-1),通过异丙醇猝灭计算出羟基自由基贡献率为95.7%,由此推算MEF与羟基的实际二级反应速率常数为1.04×1010L·(mol·s)~(-1).采用UPLC/MS/MS鉴定了MEF降解产物,推测MEF的光催化降解途径主要涉及脱氢反应、羟基化反应和酮化反应.发光菌急性毒性试验评价MEF降解过程中中间产物的毒性变化表明,UV-P25是一种有效降低MEF毒性的方法.     

臭氧对气体中甲硫醇的氧化降解

甲硫醇是主要恶臭污染物之一,研究甲硫醇的降解技术对于恶臭异味的治理具有重要意义.为了获得臭氧对气体中甲硫醇的氧化降解性能,实验研究了臭氧对气体中甲硫醇的均相氧化过程,考察了氧含量、臭氧投加量、反应时间、温度和湿度等因素的影响.结果表明,氧气可将甲硫醇部分氧化为二甲二硫.甲硫醇去除率随臭氧投加量、反应时间的增加而升高,且臭氧对气体中甲硫醇的氧化降解过程符合伪一级动力学反应模型.甲硫醇的去除率随温度升高而增大,该趋势在温度高于50℃时不再明显;氧化反应的最佳相对湿度为45%—62%.采用原位红外光谱、气相色谱-质谱联用和离子色谱技术对甲硫醇氧化降解过程的研究证明,考察条件下,臭氧不能将全部甲硫醇矿化为二氧化碳和水,而是生成了部分醛类和酮类中间产物,且甲硫醇中硫的主要氧化产物是硫单质.综合考虑臭氧氧化甲硫醇的最佳反应条件和降解产物,该工艺存在能耗高、易造成二次污染等不足,在实际应用中不建议采用臭氧直接氧化工艺对含甲硫醇臭气进行净化.     

酸性染料的臭氧降解与中间产物

以酸性金黄G模拟染料废水为研究对象,观察臭氧氧化过程中染料溶液吸光度和TOC的变化,利用离子色谱仪、红外光谱仪和GC/MS对染料的降解过程进行了分析,并用发光细菌法检测了溶液急性毒性的变化,结果表明,臭氧对染料的降解符合一级反应动力学,反应40 min后染料溶液的脱色率达到99.3%,TOC去除率为35.7%;染料分子中的S有97.8%被转化为SO2-4,分子中的仲胺基部分转化成酰胺基,水解后生成NH+4,最终氧化成NO-3,溶液中有草酸产生;溶液在臭氧化前期由于生成了醛类和酚类物质,使急性毒性首先呈上升趋势,25min后随着氧化的深入,溶液毒性开始逐渐下降,     

α-蒎烯臭氧氧化反应中二次有机气溶胶理化特性与云凝结核活性

采用环境烟雾箱模拟实验,在近大气条件下研究了α-蒎烯气相臭氧氧化反应.通过气体与气溶胶膜采样进样口FIGAERO(Filter Inlet for Gas and AEROsols)与高分辨率飞行时间化学电离质谱(HRTo F-CIMS)联用对颗粒相产物进行了鉴别,鉴别结果表明,颗粒相产物中浓度最高的是蒎酮醛,其它主要产物包括蒎酮酸、蒎醛酸、降蒎酮酸、降蒎醛酸和蒎酸.采用扫描电迁移率粒径谱仪(SMPS)、气溶胶质量分析仪(APM)与云凝结核计数器(CCNC)联用考察了臭氧氧化反应生成的二次有机气溶胶(SOA)的粒径谱分布、密度、产率以及云凝结核活性发现,随着臭氧氧化反应的进行,SOA的密度、质量浓度以及云凝结核活性均呈上升趋势.同时研究了重要的大气物种SO2对α-蒎烯臭氧氧化反应的影响,实验结果表明,SO2能大大促进气溶胶成核,气溶胶数浓度、质量浓度和产率均提高,同时云凝结核活性也显著增强,其可能的机制是反应中稳定化的Criegee中间体与SO2反应生成硫酸.     

二苯甲酮类紫外防晒剂发光菌急性毒性及QSAR研究

二苯甲酮类化合物广泛用于防晒剂、塑料添加剂、香味剂等。随着紫外防晒产品的大量使用,其环境及健康风险越来越受到人们的关注。为揭示二苯甲酮类污染物的毒性特征,选择了14种二苯甲酮类化合物作为目标化合物,测试了它们对发光细菌的急性毒性效应。分别运用二维、三维定量构效相关技术和分子对接技术探讨了目标化合物的分子结构特征对毒性效应的影响。结果表明14种二苯甲酮类化合物对发光菌急性毒性的EC50值在17.67到243.82 mg·L-1范围内,其中2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸基二苯甲酮的急性毒性最低,2,2',4,4'-四羟基二苯甲酮的毒性最高。羟基取代的二苯甲酮化合物的急性毒性随着分子中羟基数量的增加而升高;具有相同羟基数量的二苯甲酮类化合物,羟基位于苯环4-位时毒性最高,3-位时次之,2-位时毒性最低。QSAR结果表明,运用静电场、氢键受体场和氢键供体场能很好解释这类化合物的毒性特征,若在苯环4-位引入带正电荷的官能团、在苯环2-,4-位引入氢键受体,都将导致毒性升高。上述研究结果将为科学评价该类化合物的潜在生态风险提供基础数据。     

Fe~(2+)/单过氧硫酸氢盐(PMS)体系降解水体中酮洛芬的机制研究

以酮洛芬(KTP)为目标污染物,研究了其在Fe~(2+)/单过氧硫酸氢盐(PMS)体系中的降解行为.溶液的pH值不仅会影响KTP的存在形态,而且也会影响Fe~(2+)/PMS体系中Fe~(2+)的形态,进而影响KTP的降解,结果表明,酸性条件有利于KTP的降解,当pH=3时降解效果达到最佳,降解率为66.87%.分别以乙醇和叔丁醇做为自由基猝灭剂,检测到体系中存在硫酸根自由基与羟基自由基,且酸性时以硫酸根自由基为主导,而中性和碱性时以羟基自由基为主导,说明随pH值的升高体系中发生了SO_4~(-·)向HO·转化.当HCO_3~-浓度从0增大至0.01 mmol·L~(-1)时,其对KTP的降解起到促进作用,继续增大至10 mmol·L~(-1)时,对KTP的降解起抑制作用.HA在0至10 mg·L-1浓度范围内对KTP的降解起到促进作用,继续增大至50 mg·L~(-1)时则表现出抑制作用.自然水体中低浓度的腐殖酸、碳酸氢盐对KTP的降解起到促进作用,而高浓度则表现为抑制作用;采用UPLC/MS/MS对KTP降解产物进行鉴定,推测KTP在Fe~(2+)/PMS体系下的降解途径主要涉及脱羧反应、酮基化反应和羟基化反应;用发光菌急性毒性实验评价了KTP降解过程中的毒性变化,发现KTP氧化过程中体系的毒性低于氧化前KTP的毒性,表明Fe~(2+)/PMS体系是一种有效降低KTP毒性的方法.     

甲氧苄啶在有机酸络合Fe~(2+)活化过硫酸钠体系中的降解机制

在有机酸(OAS)/Fe~(2+)/过硫酸钠(PDS)体系中生成的具有强氧化能力的硫酸根自由基(SO_4~(·-)),可以降解水中难降解污染物甲氧苄啶(TMP).分别探讨了柠檬酸(CA)浓度、Fe~(2+)浓度、PDS浓度、p H值对甲氧苄啶降解的影响,以及不同浓度的4种有机酸在不同p H值下对TMP降解的影响.结果表明,当TMP浓度20μmol·L~(-1),p H=7,温度25℃,反应时间30 min,摩尔比CA∶Fe~(2+)∶PDS∶TMP=5∶15∶40∶1时,TMP的降解率高达82.55%;柠檬酸和EDTA有促进TMP降解作用,焦磷酸钠和草酸起抑制TMP降解作用.猝灭实验证实了TMP的降解是SO_4~(·-)和·OH共同作用的结果,SO_4~(-·)起主导作用;液相色谱质谱检出5种中间产物,推测TMP的降解路径涉及羟基化反应、脱甲氧基化反应和裂解反应.     

氨基比林的臭氧降解和矿化效能分析

以氨基比林(pyramidon,PD)为代表性药物和个人护理品污染物,探讨了实验室条件下臭氧(O_3)氧化对PD的去除效果、动力学和降解机制,考察了反应条件包括温度、p H、阴离子和过氧化氢(H_2O_2)对PD降解过程的影响.结果表明,O_3氧化对PD的降解效果明显,降解过程符合拟一级反应动力学模型.降解动力学常数(k_obs)在反应温度为20℃时最高(1.756×10~(-2)s~(-1));H_2O_2的投加对于k_obs具有低促高抑的效果,在H_2O_2浓度为0.135 mmol·L-1时达到最优效果(k_obs,2.108×10~(-2)s~(-1)).p H的升高和阴离子HCO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-的投加会降低PD降解速率,而NO_3~-离子对PD的降解有明显地促进效果.对PD O_3降解过程的矿化效率和副产物分析可知,O_3氧化无法有效矿化PD,PD的O_3降解机理主要包括亲电加成和取代、吡唑环直链化、羟基化、脱苯基和脱甲基作用.     

光助-过碳酸钠体系降解2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮

有机防晒剂在废水、海水和地表水中经常检出,亟需发展新型高效的去除技术.本研究构建了以过碳酸钠(SPC)代替H_2O_2的光助均相氧化体系,并选取水体中广泛检出的2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(BP-3)为模型化合物,研究了该体系中的降解动力学和常见溶解性组分的影响.结果表明,相对于单独SPC、单独UV体系,BP-3在SPC+UV体系中呈现更好的降解效率.自由基淬灭和电子自旋共振实验证实·OH是SPC+UV体系中降解BP-3的最主要活性物种.水中常见溶解性组分DOM和Br~-可淬灭体系中的·OH进而对BP-3的降解表现为抑制效应;而Cl~-在低浓度下促进BP-3降解,高浓度则抑制其降解,这和BP-3与Cl·、Cl_2·~-的反应活性差异相关.     

环糊精的Fenton氧化特性及产物分析

环糊精因其具有包合增溶特性,单独或与高级氧化技术(如Fenton氧化)耦合可应用于有机污染物的土壤污染修复,然而环糊精的稳定性不清楚.本研究考察了环糊精在Fenton体系中的降解动力学及转化产物,评估了环糊精的稳定性.结果表明,β-环糊精(β-CD)在Fenton体系中反应速率随着过氧化氢浓度的升高而线性增加,符合二级动力学过程.环糊精与羟基自由基反应的绝对速率常数在酸性条件下(p H=3)分别为3.9×10~9L·(mol·s)~(-1)(β-CD和甲基β环糊精),6.5×10~9L·(mol·s)~(-1)(羟丙基β环糊精),7.2×10~9L·(mol·s)~(-1)(γ-环糊精),中性条件下(p H=7)为2.9×10~9L·(mol·s)~(-1)(β-CD),3.1×10~9L·(mol·s)~(-1)(MCD),3.2×10~9L·(mol·s)~(-1)(HPCD),3.3×10~9L·(mol·s)~(-1)(γ-CD),显示环糊精在酸性条件下降解加快,且绝对速率常数的种类差别较大,而在中性条件下比较稳定,且种类之间差别不大.产物质谱分析表明,环糊精空腔骨架上的羟基被氧化,生成了含有醛基和羧基氧化产物;反应前后总有机碳含量无明显差别,表明环糊精及产物的空腔结构稳定,未被开环破坏.     

碳源补充型高级氧化法工艺净化水中磺胺类抗生素研究进展与趋势

磺胺类抗生素(SAs)是自然水环境和污水处理系统中检出频次与残留浓度最高的抗生素之一。过氧乙酸(PAA)作为广谱性杀菌剂,因其氧化性强、环境友好等优势,其用于有机污染物降解成为研究热点之一。与传统H2O2基芬顿法等无机氧化法相比,PAA氧化反应生成乙酸,经中和后转化的乙酸钠可为后续生化工艺段提供优质碳源,有效降低含SAs废水的处理成本。该文对PAA基碳源补充型高级氧化法的研究进展与趋势进行了系统总结。以SAs作为典型水环境污染物,对近年来PAA基碳源补充型高级氧化工艺进行了系统总结分析,比较分析了其对各类水质背景中SAs的去除效能,并对过渡金属、碳基材料等多种PAA活化方式,工艺运行参数、活性氧物种(ROS)的交联作用机理以及SAs降解机制进行了剖析。研究发现,乙酰氧基自由基和乙酰过氧基自由基为PAA基高级氧化工艺中的基础活性物质,pH、PAA含量、共存物质等会不同程度上影响体系中ROS的生成路径。此外,磺胺类抗生素主要包括五元磺胺和六元磺胺,二者降解机理存在一定差异。五元磺胺降解主要依靠苯胺环上氨基氧化、羟基取代、S–N/S–C键断裂、N中心自由基偶联反应等4种途径;六元磺胺降解过程...     

紫外强化湿式催化过氧化氢氧化降解活性艳红X-3B的实验及机理分析

比较湿式催化过氧化氢氧化(CWPO)和光催化联合湿式催化过氧化氢氧化(UV-CWPO)对活性艳红X-3B的处理效果,结果发现后者具有较大的优势,反应150 min后,染料脱色率分别为84.10%和99.28%.动力学实验表明,两者均符合一级反应动力学方程,且相同反应温度下,UV-CWPO工艺表观动力学系数为CWPO工艺的1.64—2.75倍;两者表观活化能Ea分别为40.24 kJ·mol-1和32.79 kJ·mol-1,UV-CWPO工艺具有更低的反应活化能,意味着该工艺下染料分子更容易氧化为各种中间体,进而引起染料脱色.比较CWPO工艺和UV-CWPO工艺反应机理,发现两者在链的引发期不同,并通过叔丁醇作为羟基自由基捕获剂证实前者羟基自由基(·OH)产生量较后者更少.利用GC-MS检测分析CWPO工艺和UV-CWPO工艺降解活性艳红X-3B过程中产生的中间产物,结果表明两者产生了相同的中间产物,但是前者产生量明显更少,这说明UVCWPO工艺对活性艳红X-3B降解更充分.     

·OH自由基介导2,4-二氯酚光降解机理及产物毒性变化特征的理论研究

由于2,4-二氯酚(2,4-dichlorophenol,简称2,4-DCP)具有"三致"作用及潜在的生态风险,其光化学降解机理及产物的生态毒理效应目前成为人们关注的焦点。本研究采用理论化学计算手段,系统阐明了2,4-DCP在水环境中·OH介导的间接光化学转化机理、动力学和转化产物的生态毒性变化特征。结果表明2,4-DCP很容易被·OH氧化降解,其降解主要通过·OH-加成和H-迁移路径进行。在低温条件下·OH-加成路径将占主导,主要形成4,6-二氯苯-1,3-二酚;而当温度超过313 K时,·OH提取酚羟基上的氢原子为主要降解途径,主要形成2-氯苯-对苯醌。尤其在活性物种浓度较低的高温环境中,H-迁移路径有可能生成二噁英。计算毒理学结果表明:H-迁移产物的水生毒性超过·OH-加成产物,甚至超出母体2,4-DCP一个毒性等级。因此,我们建议在以后的环境监测以及风险评估过程中,关注2,4-DCP及其转化产物特别是H-迁移路径的转化产物的生态毒理学问题。     

1甲-基环己烯气相臭氧氧化生成二次有机气溶胶产物的研究

采用烟雾箱实验模拟了大气中1-甲基环己烯臭氧氧化生成二次有机气溶胶的化学过程.采用衍生化方法和气质联用仪对反应中生成的低挥发性有机酸产物进行了定性定量研究.通过研究.OH自由基清除剂和相对湿度对产物产率的影响,检验了文献中提出的假设反应机理,并提出了各产物的详细形成机理.     

3-甲基丁酮与OH自由基反应的速率常数及其机理研究

在(298±3)K的温度下,采用相对速率法测得了3-甲基丁酮与OH自由基在气相中的反应速率常数:k=(2·6±0·4)×10~(-12)cm~3·molecule~(-1)·s~(-1).该结果与根据结构活性法估算的结果相一致.实验中还测定了该反应的主要产物:丙酮、甲醛和过氧乙酰基硝酸酯(PAN),讨论了该气体在NOx存在下与OH自由基反应的机理.根据上述实验结果讨论了3-甲基丁酮对对流层臭氧浓度的影响:3-甲基丁酮在大气对流层中的氧化反应活性不高,它的主要氧化产物丙酮同样具有低的反应活性.因此,3-甲基丁酮对大气中臭氧生成的贡献不是很大.     

萘酚在超临界水中氧化降解路径的研究

采用GC-MS方法对萘酚在超临界水中氧化降解的产物进行了分析和鉴别,通过对中间产物的鉴别并结合相关的研究,提出了萘酚在超临界水中氧化降解的路径．萘酚氧化降解的路径可用纵横交叉模式描述,即纵向的氧化开环降解反应和横向的偶合反应,萘酚及其带芳环的中间产物进一步氧化都经过苯酚,并由其继续开环氧化降解．     

O_3/UV法降解水中对硝基酚

研究了臭氧、臭氧/紫外光(O_3/UV)法降解对硝基酸过程中各种操作条件(包括气量、气相臭氧浓度、温度、初始pH值、初始TOC值以及紫外光强度等)的影响.臭氧与紫外光相结合对去除TOC有协同效应.根据实验确定出这一过程的宏观动力学方程.     

联合多种荧光光谱和GC-MS研究高铁酸钾对菲的降解机理

研究了高铁酸钾对PAHs中的菲的降解反应过程,对该反应过程联合了时间扫描、偏振、偏振三维(PEEM)、三维(EEM)等多种荧光光谱模式进行了表征和分析,并结合GC-MS进一步检测分析了该反应过程的中间产物,最后系统探讨了高铁酸钾对菲降解的动力学反应规律及降解机理.实验结果表明,在设定的高铁酸钾-菲降解体系的物质的量之比为1∶1、1∶2、1∶3、2∶1、3∶1的各个降解反应过程均符合一级反应动力学特征,其拟合系数在0.905—0.995之间.通过不同摩尔比的高铁酸钾-菲降解过程的时间扫描荧光参数直接求得了各反应的动力学方程及曲线;菲降解过程的荧光偏振度值与PEEM共同揭示出高铁酸钾对菲的有效降解,且产物均为无偏振效应、无产生新的特征荧光的小分子结构,各特征光谱峰强与时间变化关系也与时间扫描荧光曲线相符合;最后结合GC-MS深入分析了菲的降解产物,并由此推测了高铁酸钾对菲的降解机理.降解产物中9,10-菲醌的大量存在表明菲结构中9,10位发生氧化而开始降解.     

一株邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)高效降解菌的筛选及其降解特性

邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)是一种高分子量的邻苯二甲酸酯(PAE),因高用量、难降解性成为一种全球性的有机污染物.从二沉池活性污泥中筛选出一株革兰氏阴性菌,能够以DEHP作为唯一碳源和能源,高效降解DEHP,命名为XB.基于其形态、生化特性以及16S r RNA基因序列分析,鉴定为Pseudomonas sp..优化其降解100 mg·L~(-1)DEHP的条件,结果表明最佳降解条件为:温度30—35℃,p H 7.0.同时,不同初始浓度下DEHP的降解动力学研究表明Pseudomonas sp.XB对DEHP的降解符合一阶动力学模型.当DEHP浓度为100 mg·L~(-1)时,降解半衰期大约为8.25 h.通过GC-MS检测到了菌株XB降解DEHP的代谢产物,如邻苯二甲酸(2-乙基己基)单酯(MEHP)和2-乙基己基醇,推导了其降解途径.菌株Pseudomonas sp.XB还可以以其他3种常见PAEs(DMP、DEP、DBP)、苯酚、苯甲酸钠以及邻苯二甲酸等有机化合物为唯一碳源和能源生长,表明其降解环境有毒物质的能力.结果证明Pseudomonas sp.XB作为生态修复PAEs生物强化菌具有潜在的适用性.