降解偶氮染料AO7的研究：动力学及反应途径

紫外光分解过硫酸盐(S2O2-8)是一种新型的高级氧化技术,可以产生强氧化性的硫酸根自由基(SO-4).以偶氮染料AO7为目标污染物,重点研究了反应体系氧化剂K2S2O8浓度、溶液初始pH值和无机阴离子(H2PO-4、HCO-3、NO-3和Cl-)对反应体系的影响.结果表明,AO7的降解遵循准一级动力学,当AO7初始浓度为0.14 mmol/L时,最佳的氧化剂K2S2O8与污染物AO7的摩尔比为20.pH值对UV/K2S2O8体系降解AO7的反应速率影响较大,增大pH有利于SO-4转化为·OH.溶液中的无机离子对反应体系有一定的抑制作用.采用GC/MS分析了UV/K2S2O8体系降解AO7的主要中间产物(萘酚、1,2-苯并吡喃酮、邻苯二甲酸),并根据中间产物的分析推测了降解途径.     

镍钴双金属光催化PMS氧化酸性橙7的研究

在紫外光照射下,研究了以镍钴双金属氧化物(CoNiO_x)为催化剂,过硫酸氢钾(PMS)为氧化剂的光催化氧化体系对酸性橙7(AO7)的降解效果和机理。结果表明:UV/CoNiO_x/PMS体系降解AO7较相同条件下的CoNiO_x/PMS、UV/PMS以及单金属催化体系效果更好;通过单因素实验法,确定了AO7降解的最佳反应条件,即AO7初始浓度为32μmol/L,PMS投加量为120μmol/L,催化剂投加量为50 mg/L,溶液初始pH约为10;溶液中的离子(HCO_3~-、Cl~-、Mg~(2+)和Ca~(2+))都会对UV/CoNiO_x/PMS工艺降解AO7产生抑制作用,且抑制作用顺序为HCO_3~->Cl~->Mg~(2+)>Ca~(2+);氧气是控制光催化反应速率的因素之一;通过投加乙醇和叔丁醇两种猝灭剂,证明了·SO_4~-在AO7的降解反应中起主导作用。反应20 min,该体系对AO7的去除率可达97.5%。     

O3/UV降解含氮杂环化合物喹啉

本研究采用O3/UV工艺降解喹啉溶液,系统地探讨了喹啉初始浓度、反应后置时间、初始p H、HCO-3浓度等因素对降解过程的影响.通过测定降解过程中的中间产物,分析了喹啉的降解机制及途径.结果表明随着喹啉初始浓度增加,反应表观速率常数和去除率都降低;p H(7~9)碱性条件时降解效果最好;HCO-3的存在明显降低了喹啉的去除率,加入100 mg·L-1HCO-3喹啉去除率降低了42.01%;反应后置时间对喹啉的去除率及矿化率基本没有影响.喹啉的降解中间产物主要为8-羟基喹啉、5-羟基喹啉、2(1H)-喹啉酮、2-吡啶甲醛等,喹啉在O3/UV体系中的降解途径主要由羟基自由基(·OH)、O3氧化剂发生的加成反应、取代反应、亲电反应等.     

Fe3+/UV/O2光催化降解酸性橙Ⅱ机理及影响因素

对Fe3+/UV/O2光催化体系降解染料酸性橙Ⅱ(AOⅡ)的作用机制及其主要影响因素进行了研究.结果表明:Fe3+发生光解反应产生·OH是染料降解的主要途径,通入空气能够实现Fe2+的光氧化反应生成Fe3+,保证了体系中较高浓度的Fe3+,从而有利于降解反应的持续进行.此外,最佳的处理条件是空气通入流量为1.0 L/min,初始pH值为3.虽然AOⅡ在120min内完全降解,并且其中部分氮元素转化为N2释放,但是溶液中的TOC的去除率仅有35.77%,说明AOⅡ分子在Fe3+/UV/O2体系中并没有完全矿化.     

利用热活化过硫酸盐技术去除阿特拉津

利用热活化过硫酸盐(S2O2-8)技术去除水中的阿特拉津(ATZ).结果表明,增加溶液中S2O2-8浓度或提高溶液反应温度,可加速ATZ的降解.ATZ的降解是一个二级反应,其速率和溶液中ATZ和S2O2-8的浓度都成正比.初始pH为3.0~10.0时,S2O2-8对ATZ都有很好的降解效果,在酸性和中性时,降解效率高于碱性条件.利用自由基探针发现,在酸性和中性条件下,起降解作用的主要是SO·-4,而碱性条件下OH·占主导.ATZ的降解受到Cl-、CO2-3和腐殖质(HA)的影响.其中,Cl-对反应的影响比较复杂,低浓度时Cl-会生成具有高氧化还原电位的Cl·促进ATZ的降解,而高浓度时Cl·会继续反应生成氧化能力相对较弱的Cl2·-,从而抑制反应的进行.HA和CO2-3都对反应有明显的抑制作用.     

不同粒径零价铁活化过硫酸钠氧化降解酸性橙7的影响及动力学研究

以偶氮染料酸性橙7(AO7)为目标污染物,研究了不同粒径零价铁(包括1 mm-ZVI、150μm-ZVI、50 nm-ZVI)对活化过硫酸钠(PS)氧化降解AO7的影响,并探讨了这3种不同粒径的零价铁活化体系中AO7的降解动力学及中间产物.结果表明,3种粒径零价铁均可以高效活化PS氧化降解AO7,反应90 min后,1 mm-ZVI、150μm-ZVI和50 nm-ZVI活化体系对AO7的去除率分别为43%、97%和100%.AO7动力学方程拟合结果表明,1 mm-ZVI和150μm-ZVI活化PS降解AO7是一级反应,50 nm-ZVI活化体系中AO7的降解是二级反应,这3种粒径零价铁活化PS降解AO7的速率常数大小顺序为50 nm-ZVI>150μm-ZVI>1 mm-ZVI.反应过程中1 mm-ZVI反应后主要生成α-Fe2O3和少量Fe3O4,150μm-ZVI表面的腐蚀产物主要是Fe3O4,而50 nm-ZVI的主要氧化物为α-Fe2O3和α-FeOOH.GC/MS检测出AO7降解中间产物有2-萘酚、邻甲酚、3-甲基-4-乙基苯酚、邻苯二甲酰亚胺、邻苯二甲酸等,AO7溶液吸收光谱的变化特征及GC/MS检测结果表明3种粒径零价铁活化PS氧化降解AO7的途径可能存在差异.     

溶液中阴离子对UV/H2O2降解4-硝基酚的影响

利用间歇式光反应器,研究了溶液中阴离子HCO3-、Cl-、及NO3-对UV/H2O2氧化4-硝基酚的影响.结果表明,UV/H2O2能有效地除去水溶液中4-硝基酚及TOC.随着HCO3-、Cl-及NO3-浓度的增加,4-硝基酚氧化速率减少.溶液中阴离子对UV/H2O2体系中主要氧化剂OH自由基的清除作用是4-硝基酚降解速率下降的原因.利用一级反应动力学对4-硝基酚的降解进行了拟合,得到了满意的结果.     

TiO2光催化联合技术降解苯酚机制及动力学

主要研究了TiO2光催化体系结合H2O2或外加电催化(EC)体系对苯酚催化降解效率的影响,评价比较TiO2/UV、H2O2/UV、TiO2/UV/H2O2、TiO2/UV/EC体系下苯酚降解机制及动力学.结果表明,TiO2/UV/H2O2和TiO2/UV/EC体系下苯酚降解效率明显高于TiO2/UV体系,当苯酚溶液pH值为6,TiO2质量浓度0.2 g·L-1,紫外光照2 h,光催化降解效果达到86%,当电流密度为12 mA·cm-2,则苯酚可达到100%去除.比较了不同催化体系下的能量利用率,苯酚降解15 min,TiO2/UV/EC体系能量利用率最大为0.030 6 g·(kW·h)-1,其能量消耗为0.0640 kW·h-1,说明采用TiO2/UV/EC体系能更多地利用能量降解苯酚.通过不同催化体系下中间产物分析,建立苯酚及其中间产物对苯二酚、邻苯二酚和苯醌的拟一级降解动力学模型,通过模型验证各催化体系下苯酚的降解历程,同时也说明了TiO2/UV/EC体系有利于苯酚及其中间产物的降解.     

氮掺杂碳纳米管活化过一硫酸盐降解酸性橙AO7

采用氮掺杂多壁碳纳米管(N-CNT)作为固体活化剂,活化过一硫酸盐(PMS)氧化降解偶氮染料酸性橙7(AO7).结果表明,N-CNT活化PMS降解AO7比颗粒活性炭(GAC)效果好,N-CNT投加量为400mg/L、n(PMS)/n(AO7)为40/1时,反应60min可使AO7的脱色率达到99%;研究了N-CNT活化PMS降解AO7的降解机制,发现N-CNT活化PMS产生的自由基主要是SO4-·,活化场所在N-CNT的表面.在N-CNT/PMS体系中,初始pH值对降解AO7有较大的影响,当pH=3.0时AO7降解效果最好;Cl~-、SO_4~(2-)和CO_3~(2-)离子对AO7降解都存在一定促进作用,离子浓度越高,AO7降解速率越快.紫外可见光谱、TOC分析表明AO7分子中偶氮键及萘环结构均被破坏,并进一步矿化为CO_2和H_2O.     

丙酮活化过一硫酸盐性能及非自由基机制

利用丙酮活化过一硫酸盐(Peroxymonosulfate,PMS)氧化降解酸性橙7(AO7),考察了丙酮投加量、PMS浓度、初始pH值及共存阴离子等反应条件对AO7氧化降解的影响,探讨了丙酮/PMS反应体系中的反应机制.结果表明,当初始p H为9.0、n(PMS)/n(AO7)为17.5∶1、丙酮投加量为10 mmol·L-1时,反应30 min可使AO7的降解率达到99.8%.在丙酮/PMS的活化体系中,随着丙酮投加量、PMS浓度和p H的升高,AO7的降解率也逐渐增大,碱性条件下最有利于AO7的降解.自由基淬灭实验分析表明,单线态氧(1O2)是氧化降解AO7的主要活性物种.Cl-、CO2-3对丙酮/PMS体系中AO7的降解有促进作用,离子浓度越高,AO7降解速率越快,腐殖酸(HA)的加入对AO7的降解有轻微的抑制作用.紫外可见光谱分析表明,AO7分子中的偶氮键及萘环结构被破坏,从而得到降解.     

水体系中EDTA-Fe(Ⅱ)/Ｋ２Ｓ２Ｏ８降解敌草隆的研究

对水体系中EDTA-Fe(Ⅱ)/K2S2O8降解敌草隆的方法进行了研究.在综合考虑经济性和降解率的前提下,提出了反应的最佳条件:K2S2O8初始浓度为2.0 mmol·L-1, Fe(Ⅱ)初始浓度为1.0 mmol·L-1, EDTA初始浓度为0.5 mmol·L-1,反应时间为300 min, pH=7.0,最终0.1 mmol·L-1,敌草隆降解率可达67.6%.同时,采用分子探针竞争实验鉴定了体系中产生的硫酸根自由基和羟基自由基,并采用LC/MS法鉴定了敌草隆的主要降解产物,从而探讨了敌草隆在EDTA-Fe(Ⅱ)/K2S2O8体系中可能的降解途径.     

UV/O_3对亚硝基二甲胺降解产物的控制研究

对CUV/O3和UV/H2O2 2种高级氧化工艺降解水中亚硝基二甲胺(NDMA)和控制二甲胺(DMA)生成的能力进行了比较研究.结果表明,UV/H202能够有效降解NDMA,但不能控制NDMA降解产物DMA的生成;UV/O3高级氧化技术不仅能够有效地去除NDMA,同时对DMA的生成量也有很好的控制作用.进一步考察了不同臭氧浓度、溶液pH值以及NDMA初始浓度对UV/O3工艺控制DMA生成量的影响.结果表明,臭氧浓度对UV/O3控制DMA的生成有一定的影响,DMA的生成量随着臭氧浓度的增大而减小,臭氧浓度为6.64 mg·L-1时,降解7.7 mg·L-1 NDMA生成DMA的量为O.98 mg·L-1.溶液pH值对UV/03控制DMA的影响较大,酸性和中性pH条件下,DMA的生成量随着pH的增大略有增加;碱性pH条件下,DMA的生成量明显减小,pH;11.0时降解初始浓度为7.7 mg·L-1的NDMA,DMA的生成量仅为0.3 mg·L-1.NDMA的初始浓度对UV/03控制DMA的生成也有影响,NDMA初始浓度较小时,UV/O3对DMA生成的控制更为明显.     

粉煤灰增强超声/H2O2降解左氧氟沙星的实验研究

研究粉煤灰对超声/H2O2体系降解左氧氟沙星的增强效果,考察了粉煤灰添加量、H2O2浓度、溶液初始pH值、左氧氟沙星初始浓度等对降解效果的影响.结果表明,与单独超声,H2O2氧化,超声/H2O2,超声/粉煤灰,粉煤灰/H2O2氧化相比,粉煤灰有效增强了超声/H2O2体系对左氧氟沙星的降解,降解反应符合一级反应动力学.粉煤灰添加量为1.5g/L,H2O2浓度为15.0mmol/L,pH=7.16,超声功率325W,左氧氟沙星初始浓度20mg/L,反应160min,左氧氟沙星的去除率达到99.12%,TOC去除率为17.37 %.利用荧光探针法对不同体系产生的·OH浓度进行了分析比较,粉煤灰作为非均相催化剂,主要在于发生类Fenton反应.采用HPLC/MS/MS方法对3种反应产物进行了分析,结果表明左氧氟沙星主要是通过喹诺酮环失去-C2,哌嗪环去亚甲基化以及·OH进攻喹诺酮环发生降解.     

UV/PMS降解水中罗丹明B的动力学及反应机理

采用紫外(UV)活化过硫酸氢钾(PMS)产生强氧化性硫酸根自由基(SO_4~·-)降解人工染料罗丹明B(RhB).考察了溶液初始p H、氧化剂剂量、RhB初始浓度、天然有机物(NOM)、Fe~(2+)浓度、自由基淬灭剂(甲醇和叔丁醇)及水体中常见阴离子对降解效果的影响,并探测反应体系中生成的无机阳离子及小分子有机酸的种类和浓度.结果表明,降解反应遵循准一级反应动力学,其降解速率受到溶液初始pH的显著影响,当溶液酸性越强或碱性越强时,RhB的降解效果越好,且酸性条件下降解效果优于碱性条件.同时,加大氧化剂剂量及降低底物浓度也会对RhB的降解起促进作用.体系中投加过渡金属Fe~(2+)可显著促进RhB的降解效果,当Fe~(2+)与PMS的浓度比为1∶1时,降解效果最佳.水体中的NO_3~-对RhB的降解有着显著的促进作用,而H_2PO_4~-、C_2O_4~(2-)、Cl~-和NOM则对RhB的降解有抑制作用.采用离子色谱分析了UV/PMS体系降解RhB所产生的NH_4~+,以及甲酸、乳酸、乙酸和草酸,推测RhB在UV/PMS体系中的降解主要是通过共轭结构的破坏、N-位脱乙基并伴有苯环结构的破坏进行的.综合分析表明,UV/PMS工艺可有效运用于罗丹明B污染水体的修复处理过程.     

紫外增强KMnO4氧化电镀废水中铜-有机络合物

高锰酸钾(KMnO₄)是一种氧化性能很强且环境友好的氧化剂.本文探究了紫外(UV)增强KMnO₄处理氧化铜-乙二胺四乙酸有机络合物(Cu-EDTA)的动力学和机制,考察了KMnO₄浓度、初始溶液pH及水体中常见离子等影响因素对该体系的影响,确认了主要活性物种,并推导了Cu-EDTA的氧化路径和KMnO₄的作用机理.结果表明:相比单独UV或KMnO₄的作用,UV/KMnO₄能够显著增强Cu-EDTA的氧化效果.在初始pH=3.2、最佳氧化剂和污染物比例为1.2、反应时间为20 min的条件下,Cu的去除效率可以达到92%.随着KMnO₄浓度在0.09～0.9 mmol·L^-1范围内增加,Cu去除率随之增加.粹灭实验表明,与HO·相比,活性锰物种(RMnS)是UV/KMnO₄氧化Cu-EDTA的主要活性物种.采用超高效液相色谱-质谱联用技术分析Cu-EDTA的降解产物,表明其降解遵循脱羧反应.不...     

CoTPPS4催化处理敌敌畏生产废水的研究

用CoTPPS4作催化剂,Na2S2O8/H2O2为混合氧化剂处理含DDVP农药生产废水.探讨了氧化刺种类、混合氧化剂比例、催化剂投加量、农药初始浓度和pH值等因素对催化处理活性的影响,并对催化处理反应动力学进行了研究.结果表明,在pH＝9溶液中,农药初始浓度为28.93 mg/L、CoTPPS4加入量为2.4×10-...     

TiO2/ZSM-5m光催化耦合过硫酸盐降解焦化尾水的研究

以具有介孔结构的沸石分子筛ZSM-5m负载纳米TiO2制备出复合型光催化剂,用扫描电镜、比表面及孔径分析仪和X射线衍射对形貌和结构进行表征,通过序批试验考察了TiO2/ZSM-5m/过硫酸盐体系深度降解焦化生化处理出水中残余有机污染物(ROPs)的效果和机理.结果表明,在COD初始平均浓度为352mg/L,TiO2/ ZSM-5m投加量为1.6g/L,pH值为3.0,C(Na2S2O8)为0.8g/L,常温下反应180min,COD出水平均浓度为76.3mg/L,去除率达到78.2 %,在上述优化条件下可达到现行污染物排放标准.ROPs光催化符合Langmuir-Hinshelwood模型,推测具有微介双孔结构的催化剂表面电子易被S2O82-俘获,降低空穴与电子的复合率,促进了·OH 和SO4-·形成,对ROPs的吸附和光降解有较大的强化作用.用GC-MS对处理前后废水中的污染物进行测定以揭示降解与转化规律,发现苯类特征污染物能有效降解,但产生的中间产物明显增多.     

UV/H2O2/微曝气联用工艺对BP的去除

采用新型工艺UV/H2O2/微曝气对水中内分泌干扰物(EDCs)4-叔丁基苯酚(BP)的降解进行研究.结果表明,UV/H2O2/微曝气工艺比UV/H2O2工艺可以更为有效地去除水中BP;UV/H2O2/微曝气联用工艺降解BP受BP初始浓度值、UV光强、初始H2O2投加浓度以及溶液初始pH影响较大.随着光强的增大,BP的降解速率呈线性增长;在329～882μg/L浓度范围内,k1随着浓度的增大而逐步降低;随着初始H2O2投加浓度从1mg/L上升到20mg/L,k1几乎呈线性增长;当BP溶液pH值为3.94时,UV/H2O2/微曝气对BP的降解速率最大.     

热活化过硫酸盐氧化降解水体中泛影酸钠的研究

利用热活化过硫酸盐氧化降解水体中的泛影酸钠,主要研究了体系反应温度、氧化剂浓度、溶液初始pH、底物浓度及自然水体组分对降解效果的影响.结果表明,热活化过硫酸盐降解泛影酸钠符合准一级反应动力学模型及遵循阿伦尼乌斯模型,计算得到反应活化能为105.57 kJ·mol~(-1).增加过硫酸盐初始浓度或提高反应温度及降低泛影酸钠初始浓度可以增大泛影酸钠的降解速率常数k(k=0.0062×[K_2S_2O_8]_0,R~2=0.98,[K_2S_2O_8]_0=2～8 mmol·L~(-1);lnk=-12698×1/T+34.91,R~2=0.98,T=325～345 K;k=-1.54×[泛影酸钠]_0+0.064,R~2=0.98).泛影酸钠的降解速率常数k受溶液初始pH影响较小.溶液中Cl~-、HCO~-_3和HA的存在均会抑制泛影酸钠的降解.较低的TOC去除率和产物的检测表明,泛影酸钠降解过程中仅发生苯环侧链的破坏.泛影酸钠的降解途径主要有酰胺键断裂、氨基氧化和脱羧基羟基化.     

Photo-Fenton法降解水中新型污染物双氯芬酸及降解产物的毒性评价

研究了photo-Fenton反应对非甾体抗炎药双氯芬酸的降解和矿化.同时,探讨了H2O2、Fe2+初始浓度、pH值等因素对photo-Fenton反应的影响,确定了最佳操作条件,并进行了各种氧化法的比较.结果表明,对于UV/H2O2/Fe2+反应系统下双氯芬酸的降解,其降解速率受到反应条件的强烈影响.双氯芬酸初始浓度为20mg·L-1时,适宜操作条件是pH值为5,初始FeSO4浓度为5mg·L-1,初始H2O2浓度为200mg·L-1.在最佳条件下,各种氧化法的降解能力趋势为UV/Fenton>UV/H2O2>Fenton>UV.由于反应中有中间产物的生成,双氯芬酸的矿化过程要长于降解过程,其生物毒性也是随着反应的进行先增大而后减小.