臭氧光催化降解水中甲醛的研究

研究比较了3种光化学方法对水中低浓度甲醛的降解效果,考察了初始pH值、甲醛浓度和臭氧投加速率等因素对臭氧光催化(TiO_2/UV/O_3)降解甲醛的影响。结果表明,紫外臭氧(UV/O_3)、光催化(TiO_2/UV)和TiO_2/UV/O_3对甲醛的降解均符合表观一级反应动力学,TiO_2/UV/O_3降解甲醛的一级表观速率常数大于TiO_2/UV与UV/O_3之和,说明臭氧、光催化有明显的协同作用。pH值对臭氧光催化降解甲醛的速率几乎没有影响;甲醛初始浓度增加,表观反应速率常数下降,但甲醛的绝对去除量仍随初始浓度的增加而显著增加;臭氧投加速率增加,降解速率增加。甲醛降解的主要中间产物为甲酸,但甲酸在臭氧光催化反应过程中也快速降解而被矿化,说明臭氧光催化是一种能安全有效去除甲醛的方法。     

Fe-Mn/γ-Al2O3催化O3-H2O2协同氧化间甲酚

为提高臭氧氧化法对难降解有机污染物的降解效率,采用在催化臭氧氧化体系中引入H_2O_2的方法,建立催化O_3-H_2O_2联合氧化体系,使O_3与H_2O_2在体系中起协同作用。采用等体积浸渍法筛选制备了具有高催化性能的Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化剂,应用于O_3/Fe-Mn/γ-Al_2O_3/H_2O_2复合体系协同催化臭氧氧化处理间甲酚模型废水。通过扫描电子显微镜(SEM)、物理吸附、X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线光电子波谱(XPS)对催化剂的物理化学性质进行表征。考察了O_3投加量、H_2O_2投加量、初始pH、空速等因素对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚处理效果的影响,并采用GC-MS和LC-OCD,对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚的中间产物的类型及相对分子质量进行分析。结果表明,当以Fe-Mn/γ-Al_2O_3为催化剂时,协同催化氧化体系的最优处理参数为:间甲酚浓度100 mg·L~(-1),O_3投加量481 mg·L~(-1),反应时间10 min,空速6 h~(-1),H_2O_2投加量211 mg·L~(-1),进水pH 6.7。在此条件下,TOC去除率可达68.37%,间甲酚转化率可达100%。以上研究结果可为2种技术联用降解煤化工废水提供参考。     

含锰氧化物的陶粒催化臭氧氧化苯甲酸废水

分别以含锰氧化物的陶粒和普通陶粒为填料,以O_3体系和催化剂体系作为参照,研究臭氧在填料的异相催化条件下对苯甲酸的去除效果。结果表明:O_3/催化剂体系具有更好的催化效果,同时O_3/催化剂体系可有效改善废水的可生化性,并减少臭氧投加量和处理成本;初始pH为7~12时,废水的苯甲酸去除效果较好,且O_3/催化剂体系的臭氧利用率比O_3/普通陶粒体系、空柱的臭氧利用率更高,在初始pH为7时O_3/催化剂体系的臭氧利用率提升效果最显著。     

煤化工高盐废水臭氧催化氧化脱除COD

针对煤化工高盐废水中有机物难降解问题,采用浸渍-煅烧法制备了负载有活性金属氧化物的活性氧化铝型催化剂,探索催化剂的制备工艺和反应操作条件对废水COD去除率的影响。结果表明:活性氧化铝载体催化性能优于陶粒,活性氧化铝负载Cu、Mn、Ni的催化活性较高,将2种活性组分进行组合制得的MnO_xNiO_x/γ-Al_2O_3催化剂,在经过60 min的臭氧催化氧化后,COD的去除率可达51.3%;利用BET、SEM-EDS、XRD对催化剂进行了表征和分析,Mn、Ni成功负载到活性氧化铝表面和孔隙内,2种元素负载量摩尔比约为2:1,且主要以氧化物形式存在;通过计算臭氧利用效率,发现MnO_x-NiO_x/γ-Al_2O_3臭氧催化氧化的_η值低于单独的臭氧氧化,这意味着通过MnO_x-NiO_x/γ-Ak_2O_3催化剂可以有效地将臭氧分解成活性氧;通过优化臭氧和催化剂投加量后发现,在臭氧为350 mg·(L·h)~(-1)、催化剂投加量为100 g·L~(-1)废水中,反应180 min后,COD去除率可达到72.3%;在连续进行4 h的臭氧催化氧化实验后,MnO_x-NiO_x/γ-Al_2O_3稳定性和重复利用性均较好,COD去除率能维持在约42%,锰、镍离子的溶出量均小于0.5 mg·L~(-1)。以上研究结果可为高效的臭氧催化体系在煤化工高盐废水处理领域的应用提供参考。     

Mn-Fe-Ce/γ-Al2O3催化剂的制备及其在奶牛养殖废水处理中的臭氧催化氧化性能

不同地区的奶牛养殖废水水质具有地域性。在南方地区,常规处理工艺出水COD和色度普遍偏高,臭氧催化氧化是一种非常有潜力的技术。采用优化的浸渍焙烧的制备方法,以γ-Al_2O_3为载体,制备了Mn-FeCe/γ-Al_2O_3催化剂,并对其性状进行了表征。将该催化剂用于实际奶牛养殖废水一级好氧池出水的臭氧氧化中,结果表明:经含锰、铁和铈化合物的前驱体浸渍液浸渍并进行焙烧方法得到的Mn-Fe-Ce/γ-Al_2O_3催化剂对奶牛养殖废水有较好的催化性能;在臭氧投加量为12.5 mg·(L·min)~(-1),催化剂投加量为60 g,反应20 min的条件下,COD去除率由使用γ-Al_2O_3时的20.4%提高到48.9%,单独使用臭氧时仅为13.8%;色度去除率可达95%;BOD_5/COD达到0.54。臭氧催化氧化不仅可以去除COD和色度,而且有效改善了可生化性,为氧化出水继续使用生化法创造了条件。添加TBA作为HO·的淬灭剂实验结果表明,HO·在体系中起主要作用。研究结果可为奶牛养殖废水处理提供新的技术方法。     

南极出现超级臭氧空洞!

正尽管南极洲上空的臭氧空洞正在逐渐减小,但是目前的大小与北美洲相当。美国国家海洋和大气管理局与宇航局共同对南极洲上空的臭氧空洞进行了持续的观察,臭氧空洞在9月11日达到了年度峰值。南极上空的臭氧空洞在南半球8月到9月的春季期间形成并扩大。2014年臭氧空洞最大时有2410万km~2,几乎与2013年的峰值相当。它还远未达到曾经创下的单日最高纪录,卫星在2000年观测到的面积达到了2990万km~2。这一状况在1998年到2006年间最糟糕,现在臭氧空洞似乎正在逐渐恢复。     

污泥臭氧减量化过程中氮溶出物的规律

以污泥臭氧减量化过程中含氮物质的转变为研究核心,分析了减量过程中不同形态氮溶出物随臭氧投量的变化,并利用线性回归方程归纳出污泥溶解过程中各形态含氮物质的溶出规律。结果表明:当臭氧投量在0.15 g O_3·(gTSS)~(-1)时,TN的增长速率最高,增幅达437.44%,此时MLSS减少了41.28%,可将0.15 g O_3·(gTSS)~(-1)视为臭氧最佳投量;XPS图谱显示,溶出的NH_4+~-N、NO_3~--N主要由污泥絮体中铵态氮和硝态氮的释放所致,而凯氏氮主要来源于胞内蛋白质-N(有机态凯氏氮)的溶出,在臭氧投量为0.30 g O_3·(gTSS)~(-1)时,凯氏氮占溶出TN的93.46%;最终建立TN关于ΔMLSS、臭氧投量D和臭氧浓度C的数学模型为TN=ΔMLSS·(0.000 96C+0.011 2)=e~(3.992)·D~(0.774)·C~(1.466)·(0.000 96C+0.011 2),该模型应用范围为MLSS=4 000~5 000 mg·L~(-1),20 mg·L~(-1)C40 mg·L~(-1),0.02 g O_3·(gTSS)~(-1)D0.30 g O_3·(gTSS)~(-1)。     

新书介绍

大气化学 J.Heicklen著的“大气化学”(Atmospheric Chemistry)于1977年在美国出版。全书分以下十章:1.大气结构;2.上层大气化学;3.电离层;4.大气污染物;5.碳氢化合物的氧化作用;6.光化学烟雾;7.O_3和单O_2的反应;8.SO_2化学;9.气溶胶化学;10控制方法。该书较为系统地全面论述了大气化学的各种有关问题,内容充实,观点明确,博引了近年来大气化学研究方面的很多文献资料,并把污染物在大气中的迁移、化学反应机理、污染状况发生的条件和频     

铁氧体法处理锂电池废液及其产物臭氧催化性能

利用共沉淀法将锂电池废液中的有价金属(Me:Co、Ni、Mn)固定在铁氧体晶格中,得到一种掺杂钴镍锰的铁氧体,不仅可以去除废液中的金属污染物,还可作为理想的臭氧氧化催化剂。研究表明,在T=90℃,Fe/Me(摩尔比)=20的条件下,掺杂钴、镍的铁氧体最佳pH为9,掺杂锰的铁氧体最佳pH为11。进一步分析了在不同pH条件下,铁氧体形成α-Fe_2O_3、γ-Fe_2O_3、Fe_3O_43种晶型的原因并探讨钴镍锰掺杂的铁氧体对臭氧催化降解苯酚效率的影响。     

微气泡臭氧强化污泥碳源的释放过程

臭氧处理污泥后释放的碳物质可作为低碳市政污水生物处理的重要碳源补充。为突破传统臭氧处理效率低等问题,研究采用微气泡臭氧技术以强化污泥碳源释放效果。结果表明,在臭氧投加量为200 mg O_3·(g SS)~(-1)时,污泥SCOD增长了1 964 mg·L~(-1),为传统臭氧处理的2.1倍,DDCOD由18.1%上升至41.5%,污泥碳源释放效果显著提高。同时确定了微气泡臭氧处理在臭氧浓度为100.0 mg·L~(-1),污泥浓度为5 g·L~(-1),污泥初始p H为9的条件下,污泥碳源矿化损失较小且污泥碳源释放效果较好,在臭氧投加量为160 mg O_3·(gSS)~(-1)时污泥SCOD增长了1 923 mg·L~(-1),DDCOD达到41.2%。与传统臭氧处理相比,微气泡臭氧处理能提高臭氧传质效率与间接反应强度,更有利于污泥碳源的释放。     

CuO-Y2O3/TS-1催化臭氧降解对苯二甲酸的机理

针对对苯二甲酸(TA)水污染问题,通过浸渍法制备CuO-Y_2O_3/TS-1催化剂,利用XRD、SEM、FT-IR、XRF等手段表征催化剂结构、形貌及骨架结构;构建非均相体系催化臭氧氧化降解对苯二甲酸(TA),考察催化剂的催化性能。结果表明:当Cu(NO_3)_2·3H_2O和Y(NO_3)_3·6H_2O浸渍液浓度均为0.5 mg·L~(-1)、臭氧通入量为6.3mg·min~(-1)、催化剂投加量为1.0 g和pH=9.0时,反应30 min后,TA降解率高达99.8%。经5次循环后,TA降解率仍稳定在98.2%。进一步研究表明,CuO-Y_2O_3/TS-1催化臭氧降解TA实验符合一级反应动力学方程。     

O_3氧化-SO_3~(2-)还原燃煤烟气脱硝

燃煤烟气同时脱硫脱硝是燃煤烟气污染治理技术研究与应用的趋势。提出利用臭氧注入到模拟烟气氧化NO生成NO_2,再利用NO_2氧化亚硫酸盐生成硫酸盐,同时NO_2被还原生成N2的工艺方法。研究了沿面放电法产生臭氧、臭氧氧化NO、NO_2在亚硫酸钠溶液中的转化和溶液中SO_2-4生成及影响因素。结果表明,臭氧投加量对NO氧化过程影响较大,当O_3/NO摩尔比为1.1时,烟气中NO脱除率达到90%;亚硫酸钠溶液中NO_2脱除率达到97%,且在吸收液温度小于80℃、pH小于10的条件下,NO_2脱除率基本保持不变;液相亚硫酸钠溶液中NO_2与SO_2-3离子之间氧化还原反应生成SO_2-4离子和N2是NO_2转化的主导反应。     

南极臭氧空洞缩小

美国航空航天局、国家海洋和大气管理局科学家宣称 ,2 0 0 2年 9月下旬至 10月上旬 ,南极上空平流层的臭氧空洞是 1988年以来最小的。据记载 ,1999、2 0 0 0和 2 0 0 1年同期南极上空臭氧空洞覆盖面积均超过 90 0万平方英里 ,而 2 0 0 0年同期则为 6 0 0万平方英里。科学家们解释 ,南极上空生成的极地气旋周围温度偏高是臭氧损耗减少的原因 ,2 0 0 2年 9月 ,臭氧空洞第一次分裂成两个 ,南极地区上空 7～ 14英里区域是臭氧损耗的主要部位 ,其损耗情况仍和近些年相似 ,但在 15英里以上区域 ,臭氧浓度较平常为高。南极臭氧空洞缩小…     

无锡市区大气污染物污染特征及影响因素研究

利用2014年无锡市区的6种大气污染物浓度和气象因子等监测数据,研究了无锡市区各种大气污染物的污染特征及其影响因素。结果表明:(1)无锡市区PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、CO浓度的季节变化特征为冬季最高,夏季最低;O_3浓度表现为夏季最高,冬季最低。就全年的综合情况而言,颗粒物污染,尤其是PM_(2.5)污染最严重。(2)PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、CO浓度间两两呈正相关;PM_(2.5)、SO_2、NO_2、CO浓度均与O_3浓度呈负相关。(3)温度与PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、CO浓度呈负相关,与O_3浓度呈正相关;相对湿度与PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、O_3浓度呈负相关,与CO浓度无相关性;风级与PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、CO浓度呈负相关,与O_3浓度无相关性。降水有利于PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、O_3浓度的降低,但对CO浓度影响不大。(4)无锡市区空气质量周末比工作日差。NO_2、SO_2浓度周末低于工作日,O_3浓度周末高于工作日,呈现明显的"周末效应";PM_(2.5)、CO浓度周末高于工作日,未出现"周末效应"。     

杭州市臭氧污染特征研究

利用2013—2017年杭州市空气质量国控监测站点数据和杭州市地面气象数据,分析了杭州市几种典型情况的臭氧(O_3)污染特征。结果表明:(1)2013—2017年,杭州市O_3污染问题总体呈逐年加重趋势;(2)夏季太阳总辐射大于450 W/m~2、温度高于20℃且相对湿度低于70%的晴热高温天气易造成O_3污染;(3)杭州市O_3浓度还可能受外来输入的影响;(4)受台风外围下沉气流影响,加上水平扩散条件差且温度高,极易导致O_3及其前体物在近地面积聚。     

金属氧化物改性的氧化锰八面体分子筛整体式催化剂催化分解臭氧性能

采用金属氧化物改性的氧化锰八面体分子筛(OMS-2)为原料,与铝胶混合涂覆到堇青石蜂窝陶瓷载体表面,制备得到金属氧化物改性的OMS-2整体式催化剂,并考察了不同金属氧化物改性对OMS-2催化剂在常温常压下分解臭氧性能的影响。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)、BET比表面积测试和程序升温氢气还原(H_2-TPR)等多种技术对催化剂的物相结构、形貌、表面性质和还原性能等进行了表征。结果表明,CuO改性的OMS-2催化剂比未改性的OMS-2催化剂表现出更好的臭氧分解活性,而其他金属氧化物(Fe_2O_3、Co_3O_4、NiO和CeO_2)改性的OMS-2催化剂活性相比之下均有一定程度降低。金属氧化物改性未对OMS-2催化剂的物相结构和形貌产生明显影响。然而,CuO改性的OMS-2催化剂具有最丰富的表面Mn~(3+)含量和最佳的还原能力,这可能是OMS-2催化剂经CuO改性催化分解臭氧活性提高的主要原因。     

香港港口氮氧化物和臭氧的变化特征和周末效应

为了研究香港港口氮氧化物和臭氧(NO_2、NO_x和O_3)的周末效应,本文收集香港港口15年的污染数据进行统计分析。首先分析污染物的日变化特征,结果发现工作日NO_2和NO_x浓度高于周六,周六浓度高于周日的情形。与此相反,工作日O_3浓度低于周六,周六浓度低于周日。其次分析污染物年变化,结果表明近些年NO_2和NO_x呈降低趋势,O_3呈增加趋势。还发现NO_2、NO_x和O_3的周末效应减弱。然后使用线性回归分析光化学氧化剂(O_X,O_3+NO_2)的局地和区域贡献,结果发现受港口作业周期性变化的影响,O_X的局地贡献表现出工作日高于周六,周六高于周日的周末效应现象。最后分析了O_X局地贡献的昼夜差异,结果显示白天O_X局地贡献的周末效应明显强于晚上。     

用Nano-TiO_2/O_3和Nano-TiO_2/UV/O_3去除腐殖酸并控制臭氧副产物的生成

采用Nano-TiO_2/O_3和Nano-TiO_2/UV/O_3进行小试实验。通过对DOC、UV254、BrO_3~-和甲醛进行检测分析,研究了不同体系去除腐殖酸(HA)并控制臭氧副产物生成的效果。结果表明,当HA浓度为10 mg·L~(-1)时,Nano-TiO_2/O_3体系对DOC的去除主要在反应进行20 min内完成,去除率仅达12.0%左右,对UV254的去除主要发生在2 min内,去除率仅达14.5%左右;而Nano-TiO_2/UV/O_3体系DOC和UV254的去除率分别达32.8%和53.3%。HA的存在显著减少了NanoTiO_2/O_3体系BrO_3~-的生成量,出水BrO_3~-浓度为29.00μg·L-1,而Nano-TiO_2/UV/O_3体系出水BrO_3~-浓度为5.00μg·L-1。研究表明,相比Nano-TiO_2/O_3体系,Nano-TiO_2/UV/O_3体系能更好地控制BrO_3~-生成,同时能提高对HA的去除效果,且无甲醛生成的风险。     

O_3和ClO_2氧化NDMA前体的动力学和产物生成规律

以4种含有二甲胺(DMA)官能团的药物和个人护理品(PPCPs)为研究对象,通过研究其降解反应动力学和氧化产物生成规律,确定臭氧(O_3)和二氧化氯(ClO_2)对N-亚硝基二甲胺(NDMA)生成势的控制效果。O_3氧化PPCPs的二级反应速率常数(k)为10~5~10~6(mol·s)~(-1),ClO_2氧化PPCPs的k为10~1~10~2(mol·s)~(-1),ClO_2与O_3均可去除PPCP类NDMA前体。O_3与PPCP反应生成氮加氧产物,加氧在DMA官能团的氮上,该氮加氧产物不再具有NDMA生成势,且O_3与PPCP摩尔比为1:1时,加一氧产物的生成量最大。ClO_2与PPCPs反应时生成去DMA基产物,脱落的DMA也具有NDMA生成势,ClO_2氧化产物仍具有NDMA生成势,且ClO_2与PPCPs的摩尔比为3:1时,去DMA基产物生成量最大。O_3氧化可满足对NDMA生成势的控制,但ClO_2氧化不能满足对NDMA生成势的控制。     

非均相催化臭氧氧化法深度处理染料废水

分别采用单独臭氧氧化法和非均相催化臭氧氧化法处理染料废水,研究了催化剂种类、焙烧温度和投加量对处理效果的影响,探索最适宜的工艺参数。结果表明:控制臭氧发生量为10g/h,接触时间30min时,分别加入一定量的MnO/沸石、CuO/沸石和Fe_2O_3/沸石,对染料废水的臭氧氧化反应均有催化作用,处理效果优于单独臭氧氧化法。以沸石作为载体,采用浸渍法制备催化剂,在600℃下焙烧10h、催化剂投加量为3.0g时,MnO/沸石催化臭氧氧化处理染料废水的效果最好,COD、苯胺和色度的去除率在30min时分别为76.56%、95.93%和96.87%。