pH对高锰酸钾氧化降解苯胺类化合物动力学的影响

以苯胺和对氯苯胺为目标污染物,在假一级动力学实验条件下(KMn O4初始浓度是目标有机物初始浓度的10倍),考察了p H对KMn O4氧化降解苯胺类化合物的动力学的影响.发现在KMn O4氧化降解苯胺类化合物的过程中存在明显的自催化现象,推测这种自催化现象可能是由于原位生成的Mn Ox在其表面络合目标污染物,从而促进了KMn O4对污染物的氧化速率.对不同p H条件下KMn O4氧化苯胺类化合物的动力学数据进行了假一级拟合获得假一级反应速率常数(kobs),通过KMn O4浓度与kobs进一步得到的二级反应速率常数k″(M-1·s-1)随p H的增加先升高后降低,在苯胺和对氯苯胺各自的p Ka附近时达到最大,即文献中提出的类抛物线现象.笔者之前提出的质子传递模型可以很好地拟合KMn O4氧化苯胺和对氯苯胺的二级反应速率常数随p H的变化趋势.     

二氧化锰氧化降解金霉素的动力学研究

研究了金霉素(CTC)在二氧化锰(MnO2)作用下的氧化降解过程,并讨论了初始MnO2浓度、体系pH及温度对降解反应的影响.无MnO2存在时,CTC没有发生降解.但是当体系中存在MnO2时,CTC浓度开始迅速下降,反应后期降解速率逐渐变慢;同时体系中二价锰离子(Mn2+)浓度逐渐升高,表明MnO2可以降解CTC,该过程是一个氧化还原反应.采用草酸溶解MnO2和过滤2种不同的方法终止反应,对比2种方法所得的结果,可以发现该反应过程中,开始阶段降解作用占主导地位,在反应达到平衡后吸附作用才明显.CTC的降解速率随着MnO2初始浓度的增加和体系温度的升高均显著加快.反应体系的pH能强烈影响CTC的氧化降解,降解速率随着pH的升高而明显降低.这是由于CTC随体系pH由3.77升高到7.41时,分别以阳离子、中性形态和阴离子的形式存在;而-δMnO2(pHzpc=2.25)表面在pH3.77的整个范围内均呈现为负电性.因此随pH升高,阴离子形态的CTC逐渐增多,导致其在MnO2表面的吸附作用减弱,从而使降解速率变缓.     

MnO2吸附-氧化去除草甘膦的研究

草甘膦是一种被广泛使用的除草剂,天然矿物的吸附-氧化作用对草甘膦的降解具有重要影响.本文研究了草甘膦在MnO2表面的吸附-氧化行为,考察了草甘膦在MnO2表面的降解动力学,以及反应体系pH和共存阳离子对MnO2吸附-氧化降解草甘膦的影响,初步分析了草甘膦的降解产物和可能的降解途径.结果表明,MnO2可有效降解草甘膦,草甘膦在MnO2表面的降解符合表观准一级动力学模型,表观反应动力学常数随草甘膦浓度的增大而减小;酸性条件有利于MnO2对草甘膦的去除,共存Cu2+对MnO2去除草甘膦有明显的抑制作用;草甘膦的降解产物包括肌氨酸、氨基乙酸、羟基乙酸、甲酸和乙酸及PO3-4、NH+4和NO-3.     

δ-MnO_2对Cr(Ⅲ)氧化动力学特征

采用分步离心法研究了δ-MnO2对Cr(Ⅲ)的氧化动力学.结果表明,δ-MnO2对Cr(Ⅲ)的氧化反应可以用一级动力学方程分段拟合.氧化反应是由2个速率不同的一级反应组成,Cr(Ⅲ)溶液在高浓度(400μmol/L)条件下,也可以用扩散方程和Elovich方程分段拟合.温度升高显著增加快反应阶段速率常数.随着反应的进行,MnO2表面吸附的Cr(Ⅵ)/Mn(Ⅱ)逐渐减小并远小于理论值(0.667),MnO2表面吸附的Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)和Mn(Ⅱ)只占总量的0.1%～3%.溶液中的Cr(Ⅵ)/Mn(Ⅱ)逐渐减小并接近理论值.所以Mn(Ⅱ)向溶液中的扩散滞后于Cr(Ⅵ).Cr(Ⅲ)的氧化反应的速率控制步骤,在低浓度条件下是Cr(Ⅲ)的扩散和吸附,在高浓度条件下是Mn(Ⅱ)向溶液中的扩散.     

紫外激活过硫酸盐降解莠灭净的动力学研究

采用紫外（UV）激活过硫酸盐（PS）氧化降解水中莠灭净（AMT）.比较了单独UV和UV/PS两种工艺的降解效果和经济性,并考察了底物初始浓度、PS投加量以及反应初始pH值3个因素对UV/PS去除AMT动力学的影响.同时采用间接法对反应中生成的主要自由基进行了鉴定.结果表明：UV/PS比单独UV系统降解AMT更经济有效.AMT降解过程符合准一级动力学模型（R²≥0.95）,随着底物浓度的增加,准一级反应速率常数kobs逐渐减小;kobs随PS投加量的增加逐渐增大;控制pH为5~10时,kobs逐渐减小,pH值为5时,kobs达到最大值,为0.0540min-1;pH为7时反应中主要生成的自由基为·SO₄^-.     

紫外/过硫酸盐工艺降解水中氯贝酸的研究

采用紫外/过硫酸盐（UV/PS）工艺去除水中典型PPCPs类物质氯贝酸（CA）.考察了氯贝酸初始浓度、PS投加量、溶液初始pH值、碳酸氢根离子浓度、氯离子浓度和腐殖酸（HA）投加量共计6种因素对UV/PS工艺去除氯贝酸的影响.结果表明：UV/PS工艺降解氯贝酸与准一级动力学模型相符（R²>0.95）,准一级反应速率常数随氯贝酸初始浓度增加而减小.在一定的范围内,随着PS投加量的增加,氯贝酸的降解速率快速增加.不同的pH值环境对氯贝酸的降解有一定影响,溶液pH值从酸性到碱性再到强碱性的过程中,UV/PS工艺对氯贝酸的降解速率呈先加快后减慢的趋势.溶液中的碳酸氢根离子和氯离子都会对UV/PS工艺降解氯贝酸产生抑制作用,且两者对该反应的抑制作用大小关系为HCO₃^->Cl^-.HA的存在对UV/PS工艺去除氯贝酸有抑制作用.     

MnO_2催化KMnO_4氧化降解酚类化合物

研究了MnO2强化KMnO4氧化降解酚类化合物的效能与机制.在假一级动力学实验条件下(KMnO4初始浓度是目标有机物初始浓度的10倍),考察了KMnO4对酚类化合物(2-氯酚和4-氯酚)的氧化降解规律.发现在KMnO4氧化降解酚类化合物过程中存在着明显的自催化现象,即原位产生的胶体MnO2可以促进KMnO4对有机物的氧化降解.实验进一步考察了MnO2浓度、粒径大小和溶液pH对MnO2催化KMnO4氧化降解酚类化合物的影响.结果表明,外加胶体MnO2和颗粒MnO2都可以催化KMnO4氧化降解酚类化合物,而且假一级动力学常数(K)随着MnO2浓度(30～180μmol·L-1)的增加呈线性增加;与胶体MnO2相比,颗粒MnO2的催化能力较弱;随着溶液pH的增加,MnO2催化能力逐渐减弱.实验中还发现外加MnO2能够催化KMnO4氧化降解2-硝基酚(单独MnO2和KMnO4均不能将其氧化),但对于二甲基亚砜(其不具有与金属离子络合配位的能力)则没有催化作用.由此推测MnO2催化KMnO4氧化降解有机物的作用机制可能为表面吸附络合催化,即吸附在MnO2表面形成的络合物比存在于溶液中的有机物本身更易被KMnO4氧化.     

饮用水消毒中一氯胺的衰减动力学研究

对饮用水消毒过程中一氯胺的衰减过程,采用二级反应速率模型对其衰减规律进行了非线性拟合;分别考察了pH值、温度、碳酸盐、溴离子、碘离子和天然有机物(NOM)浓度等水质参数变化对一氯胺衰减速率的影响.结果表明,pH值是影响一氯胺衰减速率的重要因素,pH<7.0时尤为明显;温度和碳酸盐对一氯胺的衰减速率均有明显影响;在pH=6.60时,随着溴离子浓度的增加一氯胺的衰减加快;在pH>7.60,0.1 mg/L的溴离子浓度对一氯胺的衰减影响不明显,碘离子对一氯胺的衰减影响较相同反应条件下溴离子的影响明显.此外,一氯胺衰减动力学模拟结果表明,采用二级动力学反应模型可以较好地拟合在卤素离子(Br-I、-)共存条件下的一氯胺衰减规律,对在沿海地区饮用水消毒工艺中不同条件下氯胺消毒剂浓度预测可以提供一定的理论和技术支持.     

载银TiO2催化剂上Aroclor1260的光催化降解

以载银TiO2为催化剂,以紫外光为激发光源,考察了溶液的pH值和溶液中Fe3+﹑Fe2+﹑Mn2+等金属离子浓度对Aroclor1260降解速率的影响.结果表明,酸性条件更有利于Aroclor1260的光解作用,而且多数PCB单体在pH值为4时有最大的光解速率.所考察的3种金属离子对于Aroclor1260的光解作用都有较大的影响.其中Aroclor1260的光催化降解速率随Fe3+离子浓度的变化符合表观一级反应动力学规律;Fe2+和Mn2+的影响作用十分相似,并呈U型影响趋势,即低浓度的促进作用和高浓度的抑制作用.     

三氯乙烯在薄膜催化剂上的光催化降解动力学

研究了不同初始浓度三氯乙烯(TCE)在TiO₂薄膜催化剂上的光催化降解.结果表明,TCE在主波长为254nm的低压汞灯照射下易于发生光降解反应,而TiO₂薄膜催化剂能显著提高TCE的降解.光催化降解反应的伪一级速率常数随初始浓度的增加先升后降.在Langmuir-Hinshelwood方程基础上建立的光催化降解动力学模型包含了发生在薄膜催化剂表面的光催化氧化过程和发生的溶液体相的光降解过程,该动力学模型适用于表达低浓度有机物在薄膜催化剂上的光催化降解动力学.     

没食子酸还原六价铬反应动力学规律研究

实验研究了不同pH值,温度和六价铬初始浓度等条件对没食子酸还原六价铬的反应动力学的影响,分别建立六价铬还原反应速率常数关于氢离子浓度和温度的函数方程.结果表明:pH值 为2.0~5.0时,没食子酸与六价铬发生的氧化还原反应符合准一级动力学反应;而pH值为6时,因[H+]不足,二者的反应不符合准一级动力学反应.在pH值为2.0~5.0时,六价铬反应速率常数(103kobs)分别是是951.6、103.6、17.3和7.5h-1.pH值 为2.5时,温度升高,反应速率常数快速增加;温度为30℃时,没食子酸还原六价铬的反应速率常数分别是温度为20℃和10℃时反应速率常数的1.61倍和3.68倍.不同初始浓度六价铬的反应体系中,六价铬反应速率常数随着反应体系中六价铬与没食子酸初始浓度比值的增加而逐渐减小.利用最小二乘线性回归法和阿伦尼乌斯公式分别建立了六价铬还原反应速率常数关于氢离子浓度和温度的函数方程,为预测和分析没食子酸还原六价铬反应过程中六价铬的反应速率常数和浓度变化情况提供动力学模型参考.     

模拟环境条件下δ-MnO2氧化As(III)的搅拌流动动力学特征

采用搅拌流动法研究了酸性水钠锰矿及水羟锰矿2种δ-MnO2矿物氧化As(Ⅲ)的动力学过程,构建了可用于多相体系的搅拌-流动氧化还原反应动力学模型.经过As吸附量的校正后,该模型对酸性水钠锰矿及水羟锰矿氧化As(III)动力学数据拟合度分别为0.980和0.951,模型拟合得到pH 7时2种矿物单位比表面上氧化As(III)的初始反应速率常数k分别为0.131,0.014min-1×m-2.相比而言,该速率常数明显高于批量法得到的表观速率常数kobs,0.021,0.001min-1×m-2更接近真实的化学动力学参数.搅拌流动法与批量法得到的不同矿物的速率常数大小趋势一致,即尽管酸性水钠锰矿对As(III)的氧化率低于水羟锰矿,单位比表面上酸性水钠锰矿氧化As(III)初始反应速率却远高于水羟锰矿.反应过程分析表明,反应初始阶段,As(III)的吸附为主要限速步骤;而随着反应的进行,矿物表面反应位点逐渐钝化或减少,反应位点数量成为限速步骤.     

二氧化锰氧化降解五氯酚

以二氧化锰为氧化剂,研究了pH 4.12的水溶液中五氯酚氧化降解的反应动力学,并讨论了反应溶液的pH对反应动力学的影响.结果表明,五氯酚对二氧化锰的氧化作用具有较强的反应感受性.在pH一定和二氧化锰充分过量的条件下,随着反应的进行,五氯酚的降解速度变慢,遵循的不是简单的准一级反应动力学而是复合的反应动力学.此外,随溶液pH由3.5升高6.6,五氯酚的降解速度发生显著地下降.运用溶剂萃取和气质联用仪的分析方法,检测到2个主产物和1个次产物.其中,次产物是由四氯-1,4-氢醌与四氯儿茶酚组成的混合物;2个主产物是由五氯酚氧自由基偶合而成的二聚体,且是同分异构体.在观测到的表面反应动力学和降解产物的基础上,提出了五氯酚被二氧化锰氧化降解的反应流程图.     

二氧化锰氧化降解五氯酚

以二氧化锰为氧化剂,研究了pH 4.12的水溶液中五氯酚氧化降解的反应动力学,并讨论了反应溶液的pH对反应动力学的影响.结果表明,五氯酚对二氧化锰的氧化作用具有较强的反应感受性.在pH一定和二氧化锰充分过量的条件下,随着反应的进行,五氯酚的降解速度变慢,遵循的不是简单的准一级反应动力学而是复合的反应动力学.此外,随溶液pH由3.5升高6.6,五氯酚的降解速度发生显著地下降.运用溶剂萃取和气质联用仪的分析方法,检测到2个主产物和1个次产物.其中,次产物是由四氯-1,4-氢醌与四氯儿茶酚组成的混合物;2个主产物是由五氯酚氧自由基偶合而成的二聚体,且是同分异构体.在观测到的表面反应动力学和降解产物的基础上,提出了五氯酚被二氧化锰氧化降解的反应流程图.     

高压电晕放电对五氯酚的降解研究

研究了放电电压、溶液pH等因素对高压电晕放电降解PCP效果的影响,并对高压电晕放电处理PCP的动力学进行了初步探讨,同时对高压电晕放电降解PCP的COD和TOC的变化进行了分析。结果表明:放电电压和溶液pH值对PCP降解性能影响很大,放电电压和溶液pH值越高,PCP的降解速度越快。当溶液pH值为11.2、PCP初始质量浓度40 mg/L、电晕放电电压为25 kV时,经30 min电晕放电,PCP的降解率达90%以上,电晕放电降解PCP的反应符合一级反应动力学。在氧化过程中PCP可能转化为苯醌等中间产物,TOC几乎无变化,PCP分解成的小分子有机物使COD升高,可生化性提高。     

高铁酸钾氧化降解三氯生的动力学模拟及反应机制研究

对高铁酸钾氧化降解水中微量三氯生（TCS）的反应动力学、反应机制及降解效果进行了实验研究.结果表明,高铁酸钾氧化降解TCS符合二级反应动力学模式,pH 8.5时表观二级反应动力学速率常数为531.9 L.（mol.s）-1,以10 mg.L-1的高铁酸钾计算,反应的半衰期是25.8 s.表观二级反应动力学速率常数随着p...     

Mineralization of aqueous pentachlorophenolate by anodic contact glow discharge electrolysis

Exhaustive mineralization of pentachlorophenolate ion (PCP) in phosphate buffer was carried out using anodic contact glow discharge electrolysis (CGDE), in which plasma was sustained between the electrolyte and anode. During CGDE, PCP degraded smoothly. The amount of total organic carbon decreased significantly, indicating the eventual conversion of the carbon atoms of benzene nucleus to inorganic carbons. Furthermore, chlorine atoms in PCP were liberated as chloride ions. As a primary intermediate product, 2,3,5,6- tetrachloro-1,4-benzoquinone was detected, and oxalate and formate as byproducts were also found. It was revealed that disappearance of PCP obeyed first-order kinetics. The reaction rate was generally unaffected by both O2 and inert gases in the cell, although it decreased by raising initial pH of solution. In addition, a plausible reaction pathway involving hydroxyl radical was proposed.     

Influence factors for the oxidation of pyrite by oxygen and birnessite in aqueous systems

The oxidation of exposed pyrite causes acid mine drainage, soil acidification, and the release of toxic metal ions. As the important abiotic oxidants in supergene environments, oxygen and manganese oxides participate in the oxidation of pyrite. In this work, the oxidation processes of natural pyrite by oxygen and birnessite were studied in simulated systems, and the influence of pH, Fe(II) and Cr(III) on the intermediates and redox rate was investigated. SO₄^2 − and elemental S were formed as the major and minor products, respectively, during the oxidation processes. Ferric (hydr) oxides including Fe(OH)₃ and goethite were formed with low degree of crystallinity. Low pH and long-term reaction facilitated the formation of goethite and ferric hydroxide, respectively. The rate of pyrite oxidation by birnessite was enhanced in the presence of air (oxygen), and Fe(II) ions played a key role in the redox process. The addition of Fe(II) ions to the reaction system significantly enhanced the oxidation rate of pyrite; however, the presence of Cr(III) ions remarkably decreased the pyrite oxidation rate in aqueous systems. The introduction of Fe(II) ions to form a Fe(III)/Fe(II) redox couple facilitated the electron transfer and accelerated the oxidation rate of pyrite. The present work suggests that isolation from air and decreasing the concentration of Fe(II) ions in aqueous solutions might be effective strategies to reduce the oxidation rate of pyrite in mining soils.     

秸秆焚烧物对黄土吸附五氯酚的影响研究

为研究添加秸秆焚烧物对黄土吸附环境激素的影响,以五氯酚（PCP）为目标污染物,采用批量实验法研究了PCP在黄土与添加秸秆焚烧物黄土上的吸附动力学、吸附热力学以及初始浓度、离子强度、粒径、pH值等影响因素.结果表明：添加秸秆焚烧物促进黄土对PCP的吸附,黄土与添加秸秆焚烧物黄土的动力学均较好的符合准二级动力学模型;其热力学吸附过程均更符合Freundlich吸附模型,且吸附等温线符合C-型;温度在25~45℃时,PCP在黄土与添加秸秆焚烧物黄土上的吸附平均自由能（E）小于8kJ/mol,说明其对PCP的吸附主要以物理吸附为主;PCP的吉布斯自由能ΔG^θ、焓变ΔH^θ和熵变ΔS^θ均小于0,表明该吸附属于自发放热且混乱度减小的过程;当pH值在3~7范围内时,PCP的吸附量随pH值升高而逐渐减小,而pH值在7~10范围内时,其吸附量逐渐增大;黄土对PCP的吸附量随其粒径的减小而增大;离子相同时,其浓度越高越有利于PCP的吸附;离子浓度相同时,黄土对PCP的吸附量随其价态的升高而增加.