腐殖质及其模型化合物的H2O2光化学生成研究

在模拟太阳光下研究了多种腐殖质及其模型化合物的过氧化氢（H₂O₂）生成动力学,并对其生成机制进行了探讨.结果表明不同来源或不同形式的腐殖质在模拟太阳光照射下均能产生H₂O₂.不同腐殖质生成H₂O₂速率差异不大,范围为6.379~15.784nmol/（L·min）,腐殖酸生成H₂O₂速率略快于富里酸.对于腐殖质模型化合物,邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、苯醌、邻茴香胺、对茴香胺、水杨酸和2,6-二甲氧基-1,4-苯醌等8种模型化合物没有产生明显的H₂O₂,而藜芦醇、对氨基苯甲酸、3,5-二羟基苯甲酸（DHBA）、2,5-二羟基-1,4-苯醌、苯酚、苯甲酸和苯胺等7种化合物均可检测到H₂O₂产生.但其产生H₂O₂的速率差异较大,相差1~2个数量级,生成H₂O₂速率最快的化合物为2,5-二羟基-1,4-苯醌和DHBA,较慢的为苯酚、苯甲酸和对氨基苯甲酸.基于腐殖质生成H₂O₂机制,推测典型模型化合物DHBA的H₂O₂生成机制可能为光照条件下该化合物跃迁为单重激发态,该激发态发生分子内电子转移,生成还原性自由基中间体,该中间体和O₂反应,生成了超氧负离子（O₂·^-）,随后与水中H⁺反应生成了H₂O₂.     

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O3/H2O2氧化降解环嗪酮研究

利用环嗪酮的拟一级氧化速率常数考察O₃/H₂O₂体系对环嗪酮的去除效果,探讨了最佳反应条件及反应过程中过氧化氢的消耗情况,并利用IC、HPLC/MS和GC/MS等技术分析了氧化产物,对其降解途径进行了初步研究.结果表明:环嗪酮初始浓度为3mg·L^-1、温度25 ℃、O₃投量13 mg·L^-1、H₂O₂/O₃物质的量比0.5、pH为 8~9时,环嗪酮降解速率常数达0.075 min^-1;自来水中的无机离子和微量有机物对环嗪酮的氧化有一定的促进作用,反应过程中H₂O₂的消耗和环嗪酮的降解规律一致,HCO₃^-对环嗪酮的去除有明显的抑制作用,说明对环嗪酮的降解主要是羟基自由基的贡献;色谱质谱分析表明,环嗪酮的氧化经历脱甲基过程,生成的NO₃^-与去除的环嗪酮的物质的量比表明三嗪环已被打开,最终被矿化为NO₃^-、H₂O和CO₂等无机产物.     

O3/H2O2降解水中扑灭通效能研究

利用拟一级降解速率常数表征O3/H2O2对扑灭通(Prometon)的氧化效能,探讨了n(H2O2)/n(O3)、pH值、水质和碳酸氢根离子对去除的影响,对有机氧化产物进行了气相和液相质谱分析,以离子色谱法测定了反应过程中产生的NO3-,在此基础上对扑灭通降解途径进行了研究.结果表明,扑灭通初始浓度2 mg.L-1,反应温度25℃,O3投量13 mg.L-1时,最佳反应条件为n(H2O2)/n(O3)=0.7,体系pH为7～8;扑灭通在自来水中的去除效果好于纯水;HCO3-浓度>50 mg.L-1时,对扑灭通的氧化有明显的抑制作用.液质和气质的分析结果表明扑灭通并未开环,氧化过程中扑灭通三嗪环支链上的2个异丙基首先被氧化脱去,离子色谱检测到的NO3-是三嗪环支链胺基氧化的产物.     

北京城区夏季O3化学生成过程

选取2007年7月1日—8月31日中的21个晴空日,利用观测资料和光化学箱模式计算了北京城区测点的O₃生成速率G(O₃)和O₃生成效率OPE.结果表明,21个晴空日中G(O₃)日最高小时值分布在(18~82)×10^-9h^-1之间;在O₃污染和非污染日G(O₃)最高值的平均水平无显著差异,且与O_x浓度之间不存在一致的对应关系,表明O₃化学生成过程不能全面解释地面O₃浓度的累积,物理传输过程对测点O₃实测浓度有显著作用;各个化学过程对G(O₃)的贡献率对比结果显示,HO₂ 在 NO向NO₂的转化中贡献最大;OPE值分布在2.8~5.8之间,总体水平为4.1±0.1;OPE值与NO_x浓度之间为非线性关系,OPE值随NO_x浓度的增加而减少,表明消减测点附近VOCs排放能有效降低O₃浓度.     

Pd/C气体扩散电极用于电生成H2O2降解苯酚的研究

采用自制的Pd/C气体扩散阴极和Ti/IrO2/RuO2阳极,在无隔膜电解槽中对苯酚模拟废水降解效果及机制进行了研究,采用电子自旋共振法(ESR)对电解体系中产生的羟自由基(·OH)进行了检测.结果表明,在Pd/C气体扩散体系中掺杂Pd催化剂可以促进H2 O2的生成(H2 O2的稳定浓度是7.5 mg/L),有利于·OH的产生.经电化学氧化处理120 min后,苯酚和COD的去除率分别达到97.2%和50%,表明在电催化氧化过程中苯酚被氧化生成了大量低分子量中间产物.废水的BOD5/COD值达到0.73是处理前的9.1倍,苯酚废水的可生化降解性通过电化学氧化处理后显著提高.在该电化学体系中苯酚的降解是在阳极直接、间接氧化及阴极产生的H2 O2、·OH的氧化共同作用下完成的.通过对紫外扫描光谱图的分析推断出苯酚在电解过程中有醌类物质生成;由GC-MS检测到了邻苯二酚、对苯二酚、苯醌等芳香族化合物和己二酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、丁二酸、丙二酸、乙二酸等短链羧酸,据此提出了苯酚降解的可能历程.     

O3/H2O2去除水中硝基苯效果与机理

以硝基苯为目标反应物,对O₃/H₂O₂体系氧化去除水中硝基苯的效果和机理进行了研究,考察了pH值、H₂O₂剂量、自由基抑制剂或促进剂对硝基苯的去除效果的影响.研究发现,在pH≤7时,H₂O₂促进臭氧化去除硝基苯的效果较为明显,当H₂O₂投加量从1.0 mg/L增加到4.0 mg/L时,在氧化5 min内,硝基苯     

阴极原位产H2O2强化光电催化降解水中EDTA的研究

本研究构建了以活性碳纤维(Activated Carbon Fiber,ACF)为阴极,TiO_2/Ti与Ru O_2/Ti为双阳极的光电催化体系.该体系中,Ru O_2/Ti电阳极和TiO_2/Ti光阳极均有氧化作用,可同时氧化降解污染物;且电阳极具有较强析氧作用,能产生大量O_2;ACF阴极具有还原作用,可将体系中产生的O_2原位还原为H_2O_2;H_2O_2在紫外光下产生·OH,进而强化光电催化与电催化氧化过程,实现对水中乙二胺四乙酸二钠(EDTA)的高效去除.本论文详细考察了电流密度、pH、曝气等因素对EDTA降解效果的影响.结果表明,在EDTA初始浓度为300 mg·L~(-1)、溶液初始pH=4.84、电流密度为12 m A·cm~(-2)和光电流密度为0.012 m A·cm~(-2)的条件下,反应90 min后,EDTA降解率高于90%.该催化体系实现了EDTA的高效降解.     

H2O2存在条件下冰相中苯酚的光化学转化

研究了在125W高压汞灯照射下,低温(-14～-12℃)反应装置中H2O2存在条件下冰相中苯酚的光转化反应,考察r冰相中苯酚光转化的影响因素以及光转化动力学过程.结果表明,冰相中苯酚光转化速率随着光强和H2O2初始浓度的增加而加快,随着苯酚初始浓度的增加而减慢;强酸条件促进了苯酚的光转化;苯酚的光解速率符合一级动力学模式.苯酚光解产物的GC-MS和LC-MS分析表明,苯酚在光解过程巾主要发乍了羟基化反应和偶联反应.     

Fe3O4/FeS2活化H2O2降解典型苯胂酸类污染物

利用水热法成功制备了Fe₃O₄/FeS₂催化剂,并将其用于构建非均相芬顿体系降解典型的苯胂酸类污染物（洛克沙胂,ROX）.XRD、SEM、XPS和磁学测量系统（VSM）等表征结果表明,Fe₃O₄/FeS₂呈明显的颗粒状且具有良好的磁性.降解实验结果显示,在最优条件下（初始pH值为4.5、ROX起始浓度为20mg/L、Fe₃O₄/FeS₂投加量为0.15g/L和H₂O₂浓度为0.034g/L,Fe₃O₄/FeS₂介导的非均相芬顿体系可以超快速降解ROX,1min后的降解效率达到96.74%,明显优于单独的Fe₃O₄或FeS₂体系.此外,Fe₃O₄/FeS₂可以通过磁铁进行快速回收利用,同时也具有良好的重复利用性能,使用3次后,ROX的降解效率仍超过80%.机理分析表明,Fe₃O₄/FeS₂能够快速地催化H₂O₂产生具有强氧化性的羟基自由基（·OH）.在·OH的作-用下,ROX分子结构中C-As、C-N和C-C等化学键发生断裂,发生脱砷、脱硝和开环等反应,进而生成一系列的有机产物（如酚类、醌类、小分子有机酸等）和无机产物（As （V）和NO₃^-）.之后,无机砷能够被吸附在催化剂表面,而有机产物则进一步被矿化.     

Removal of humic substances by biosorption

Fungal pellets of Aspergillus niger 405,Aspergillus ustus 326,and Stachybotrys sp.1103 were used for the removal of humic substances from aqueous solutions.Batchwise biosorption,carried out at pH 6 and 25°C,was monitored spectrophotometrically and the process described with Freundlich’s model.Calculated sorption coeffcients Kf and n showed that A.niger exhibited the highest effciency.A good match between the model and experimental data and a high correlation coeffcient(R2)pointed out to judicious choice of ...     

Interaction of humic substances and hematite: FTIR study

IntroductionInteractionsofhumicsubstances(HSs)andironoxidesareofgreatsignificanceinmanygeochemicalprocesses.ItisclearthatadsorptionofHSstothesurfaceofironoxidescangreatlyinfluencethepropertiesofsuchsurfaces,thuspotentialaffectthefate,behavior,transportandtransformationofenvironmentalpollutants(Mcknight,1992).Ononehand,whenadsorbedtosurfacesofironoxides,HSsmaybindandhenceimmobilizetracemetals,radionucilides,andnonionicorganicpollutants,andtheyalsoalteroxidesurfacechargepropertiesandflocculat…     

Partitioning of water soluble organic carbon in three sediment size fractions： Effect of the humic substances

Water soluble organic carbon (WSOC) in sediments plays an important role in transference and transformation of aquatic pollutants. This article investigated the inherent mechanisms of how sediemnt grain size affect the partitioning coeffcient (k) of WSOC. Influences of NaOH extracted humic substances were particularly focused on. Sediments were sampled from two cross-sections of the middle Yellow River and sieved into three size fractions (< 63 μm, 63-100 μm, and 100--300 μm). The total concentration of WSOC in sediments (CWSOC) and k were estimated using multiple water-sediment ratio experiments. Results show that CWSOC ranges from 0.012 to 0.022 mg/g, while k ranges from 0.8 to 3.9 L/kg. Correlations between the spectrum characteristics of NaOH extracted humic substances and k were analyzed. Strong positive correlations are determined between k and the aromaticity indicators of NaOH extracted humic substances in different sediment size fractions. Comparing with finer fractions (< 63 μm), k is higher in larger size fractions (63--100 and 100--300 μm) related to higher aromaticity degree of NaOH extracted humic substances mostly. While negative relationship between k and the area ratio of fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) at 3400 and 1430 cm-1 implied that the lowest k was related to the highest concentration of the acidic humic groups in particles < 63 μm. WSOC in finer fractions (< 63 μm) is likely to enter into pore water, which may further accelerate the transportation of aquatic contaminants from sediment to water.     

腐殖质对污泥厌氧消化的影响及其屏蔽方法

《巴黎气候协定》的签署意味着污水处理碳中和运行时代的来临,这就需要将剩余污泥尽可能最大程度地转化为可再生能源—甲烷(CH4).细胞破壁、木质纤维素破稳及腐殖质解抑制是提高污泥厌氧消化能源转化率的主要技术手段.相对于细胞与木质纤维素,腐殖质不仅结构更为复杂、自身难以生物降解,而且还会抑制其它有机物水解.虽然腐殖质亦有促进酸化、产氢/乙酸、产甲烷过程的微弱可能,但它对水解过程的抑制是肯定的、显著的、难以逆转的.因此,需要深入了解污泥中腐殖质来源、形成、结构及性质,综合分析它对污泥厌氧消化水解、酸化、产氢/乙酸、产甲烷阶段的各种影响,探讨消除腐殖质抑制水解过程的不同技术路径,重点描述外加金属离子对腐殖质的屏蔽作用.以期为提高污泥厌氧消化能源转化率制定可行的技术路线.     

磷酸钙沉淀法同步去除污泥水中磷和腐殖质的优化研究

以含有腐殖质(HS)的含磷污水为处理对象,开展了磷酸钙结晶同步去除磷和HS的优化研究.通过响应面法考察了HS浓度、p H和Ca/P摩尔比(Ca/P)对正磷和HS去除效果的单独和联合效应,利用X射线衍射表征固体产物.结果表明,磷酸钙结晶法可同步去除磷和HS,HS的存在降低了除磷效率.p H对磷去除率有显著性影响,而Ca/P和HS浓度对HS去除率有显著性影响.三因素联合效应中Ca/P和HS浓度联合效应对HS去除率有显著性影响.提高反应p H有助于减小HS对磷酸钙除磷的影响,固体产物结晶度增强,但固体纯度降低.     

生活垃圾堆肥过程中腐殖质及有机态氮组分的变化

利用实际城市生活垃圾,采用工厂化工艺进行堆肥试验,探讨在堆肥过程中腐殖质及有机态氮组分的动态变化.结果表明,随着堆肥的进行,有机碳、富里酸、全氮、酸水解性有机氮含量均有不同程度的降低,与堆肥前相比,降低幅度分别为53.00%、64.73%、21.78%、22.80%.而腐殖质、胡敏酸、氨基酸态氮则分别在堆肥的第35d达到最低点,而后呈逐渐增加的趋势.酰胺态氮、氨基糖态氮在堆肥的第21d达到最高峰.堆肥过程中,腐殖质与胡敏酸、酸水解有机态氮与全氮含量显著相关.胡敏酸的红外光谱分析结果表明,堆肥后胡敏酸分子的芳构化程度明显增强.     

膜分离腐殖质前后晚期渗滤液可生化性的变化

晚期渗滤液由于含有大量难降解有机物腐殖质,可生化性差,较难处理。采用特定分子量的超滤膜对晚期渗滤液中的腐殖质进行有效的分离,研究了膜分离腐殖质前后渗滤液的可生化性的变化：渗滤液中腐殖质类物质去除率为90．7％,BOD5/COD值提高了6倍,可生物降解的有机物在总有机物中所占比率提高了约4倍。结果表明,分离腐殖质可提高渗滤液的可生化性。     

Distribution characteristics of poly- and perfluoroalkyl substances in the Yangtze River Delta

In this work, a method was developed and optimized for the analysis of polyfluoroalkyl and/or perfluoroalkyl substances(PFASs) content in surface water and sediment samples with high instrumental response and good separation. Surface water and sediment samples were collected from the Yangtze River Delta(YRD) to analyze the distribution characteristics of perfluoroalkyl carboxylic acids(PFCAs), perfluoroalkane sulfonic acids(PFSAs), perfluoroalkyl phosphonic acids(PFPAs), perfluoroalkyl phosphinic acids(PFPiAs), and polyfluoroalkyl phosphoric acid diesters(di PAPs). The results showed that the total concentrations of PFCAs and PFSAs in YRD varied from 31 to 902 ng/L. PFCAs(≥ 11 carbons) and PFSAs(≥ 10 carbons atoms) were not detected in any surface water samples. The mean concentrations of all PFCAs and PFSAs in surface water from the sampling areas decreased in the following order:Yangtze river(191 ng/L) ≈ Taihu lake(189 ng/L) Huangpu river(122 ng/L) ≈ Qiantang river(120 ng/L) Jiaxing urban river(100 ng/L). Strong significant(p 0.05) correlations between the concentrations of many of the compounds were found in the sampling areas, suggesting a common source for these compounds. Only perfluorooctanoic acid(PFOA) was observed in all sediment samples, at concentrations varying from 0.02 to 1.35 ng/g. Finally, detection rates of two di PAPs were only 8% and 10%, respectively and the concentration of di PAPs was two to three times lower compared to PFCAs and PFSAs.     

光电催化和光产生过氧化氢联合降解苯胺

报道了在双槽光电反应器，紫外光光照二氧化钛阳极时，苯胺在阳极室降解的同时，光生电子在外加电场的作用下移动到石墨阴极上，并还原溶液中的氧生成过氧化氢氧化降解苯胺，光电催化降解污染物时，这种方法同时充分地利用了光生空穴和光生电子，因而是十分有效的。