催化臭氧氧化降解PCB有机废液及其机理

为了高效、快速治理高浓度难降解PCB(printed circuit board)有机废液,研究了氧化钙非均相催化臭氧氧化降解PCB废液的催化机理和催化性能。采用叔丁醇淬灭自由基实验和水杨酸羟基化实验探究催化机理;通过GC/MS研究了PCB废液中有机物可能降解途径;通过单纯形优化法对实验因素进行优化,并通过XRD和BET探究催化剂的循环稳定性。结果表明：氧化钙非均相催化臭氧氧化过程遵循羟基自由基机理;在pH为12.97、CaO质量为1.0 g、废液深度为11 cm、降解时间为150 min、臭氧用量为120 mg·min⁻¹时,COD去除率可达到90.045%;氧化钙经过5次循环后,废液的COD去除率没有显著降低,从92.78%降低至84.04%。CaO应用于催化臭氧氧化过程处理高浓度且难降解的PCB废液,能维持良好的催化性能和循环稳定性,具有良好的应用前景。     

非均相催化臭氧化降解水中苯酚动力学

在常温常压下对MgO催化臭氧化降解苯酚的动力学进行了详细研究,考察了MgO加量、臭氧投加量、pH值、苯酚初始浓度和反应温度对催化臭氧化降解苯酚废水的反应速率常数k的影响,分析了多相催化臭氧化的反应活化能,构建了反应动力模型。结果表明,臭氧对苯酚的催化降解遵循表观拟一级反应动力学,且反应速率常数k随着MgO加量(20~80 mg·L-1)的增加而增大,在MgO加量为40 mg·L-1时达到0.185 7 min-1;随着臭氧加量(0.54~5.5 mg·min-1)的增加,k从0.030 49 min-1增大到0.217 77 min-1;随着溶液初始pH(1.7~10.15)的升高,k从0.087 75 min-1增加到0.205 49 min-1;随着初始苯酚浓度(50~400 mg·L-1)的增加,k从0.253 68 min-1降低到0.036 82 min-1;随着反应温度(10~50 ℃)的增加,k从0.120 62 min-1增加到0.466 46 min-1。证明了催化臭氧化降解苯酚的表观反应速率常数分别与催化剂加量、臭氧加量、pH和反应温度成正相关,与苯酚初始浓度则成负相关。反应活化能较低(Ea＝2.616 7×104 J·mol-1),并且动力学模型计算数值与实际数据吻合良好(平均相对误差为8.9%)。     

活性炭-双氧水催化氧化法深度处理DSD酸废水的研究

以活性炭为催化剂、H2O2为氧化剂的催化氧化技术来处理DSD酸母液树脂吸附出水。处理效果比单纯的活性炭吸附或H2O2氧化要好的多。在温度25℃，线速度0．10m／h，pH3．50，H2O2添加量0．35％，处理500mL水样后，脱色率达到90%以上，TOC去除率达到40．0％以上。     

ClO2三相催化氧化处理硝基苯生产废水的试验

硝基苯(NB)生产废水中含有大量NB及其衍生物,对生物具有毒性,属难生物降解物质.采用ClO2三相催化氧化工艺对NB废水进行处理.结果表明,每升废水投加280、350 mg ClO2,废水在活性炭加载含铜复合金属氧化物的催化剂床层停留56min,NB和色度的去除率均达到95%以上,COD去除率达到90%以上.吨废水处理成本约为10.5元.     

Fenton氧化水中间氯硝基苯的动力学与机制研究

结合Fenton氧化反应动力学模型研究了Fenton氧化水中间氯硝基苯(m-ClNB)的影响因素和降解机制.结果表明:(1)反应初始pH、H2O2浓度、Fe2+浓度、污染物初始浓度和反应温度对m-ClNB的降解均有明显影响.在反应初始pH为3.5、m-ClNB初始摩尔浓度为0.444mmol/L、H2O2摩尔浓度为21.55mmol/L、Fe2+摩尔浓度为0.054mmol/L、反应温度为(25土1)℃的条件下,m-ClNB的去除效果较好.(2)建立了Fenton氧化m-ClNB的准一级反应动力学模型,且m-ClNB的降解与该模型拟合良好.基于不同反应温度时的准一级反应速率常数(kap),得到了m-ClNB降解的阿累尼乌斯公式,且活化能为36.51kJ/mol.(3)气相色谱(GC)/质谱(MS)和高效液相色谱(HPLC)/MS分析表明,Fenton氧化m-ClNB的主要产物有4-氯-2-硝基苯酚及其同分异构体、羟基乙酸、草酸、丁二酸、丙二酸、6-氯己酸、乙醛酸、2,2-二羟基丙二酸和2-乙基丙二酸等.     

微波辅助双氧水氧化降解水中磺胺二甲嘧啶

采用微波辐照技术辅助双氧水氧化降解水中磺胺二甲嘧啶（SM2）,研究了微波辅助双氧水氧化降解水中SM2的影响因素。结果表明,单纯使用微波辐照并不能显著降解SM2,而微波辐照可显著促进双氧水对SM2的氧化作用,提高SM2的降解率。在初始浓度为50 mg/L,微波功率为900 W,加入0.25 mL质量分数为30%的双氧水,pH值为4的条件下辐照6 min,SM2的降解率可达96.5%,COD去除率为72%。     

稀土催化双氧水氧化耦合处理染料中间体废水研究(I)

探讨了稀土配合双氧水处理蒽醌类染料废水时的影响因素与具体工艺参数。实验结果表明，在有稀土的双氧水处理体系中，底物的氧化与新生态有机物的耦合是共存的；过氧化氢与稀土的最佳加入量因废水的初始浓度而定，反应温度在为60℃，HRT为75min。在相同的条件下，同Fenton试剂相比，该法氧化剂需要量少，经济高效。     

双氧水催化氧化中Cu/γ-Al_2O_3催化剂的稳定性研究

针对废水湿式双氧水催化氧化,采用浸渍法制备Cu催化剂,研究非均相Cu催化剂在常温常压湿式双氧水催化氧化中的稳定性与失活问题。研究表明,催化剂制备条件及催化氧化反应条件对催化剂中Cu2＋溶出均有影响。研究同时表明,催化剂失活与活性组分流失和活性组分被有机中间产物覆盖有关,高温焙烧可对催化剂再生。     

羟基氧化铁催化臭氧氧化去除水中阿特拉津

以实验室制备的羟基氧化铁(FeOOH)为催化剂,研究了其催化臭氧氧化去除水中痕量阿特拉津的效能,并对影响催化效果因素及降解机理进行了探讨。在本实验条件下,反应8 min时催化氧化阿特拉津的去除率比单独臭氧氧化高出63.2%,而FeOOH对阿特拉津的吸附量很小,结果表明,FeOOH对臭氧氧化水中的痕量阿特拉津具有明显的催化活性。探讨了催化剂投量、pH、阿特拉津初始浓度和重碳酸盐碱度对催化氧化阿特拉津的影响。催化剂最佳投量为150 mg/L,去除率随pH和阿特拉津初始浓度的增加而升高,重碳酸盐浓度为200 mg/L时催化作用受到明显抑制。通过研究叔丁醇对催化反应的影响间接推断了催化反应的机理,叔丁醇作为羟基自由基抑制剂有效地抑制了水中羟基自由基的生成和它对阿特拉津的氧化反应,间接证明这种催化作用遵循羟基自由基的反应机理。     

双氧水催化氧化中Cu/γ-Al_2O_3催化剂的稳定性研究

针对废水湿式双氧水催化氧化,采用浸渍法制备Cu催化剂,研究非均相Cu催化剂在常温常压湿式双氧水催化氧化中的稳定性与失活问题。研究表明,催化剂制备条件及催化氧化反应条件对催化剂中Cu2＋溶出均有影响。研究同时表明,催化剂失活与活性组分流失和活性组分被有机中间产物覆盖有关,高温焙烧可对催化剂再生。     

臭氧催化氧化降解苯胺的机理

对臭氧单独氧化和臭氧催化氧化下的苯胺降解效率进行了比较,并通过液质联机分析了氧化过程中产物变化情况。实验结果表明,催化剂MnO2-CuO-CeO2/沸石的添加能有效地提高臭氧氧化苯胺的降解率,当苯胺初始浓度为200mg/L,反应20 min后,苯胺的去除率由原来的75%提高到89%;通过LC-MS分析,臭氧催化氧化苯胺降解过程中代谢产物依次为对亚胺醌、对苯醌、马来酸和草酸,并由此推断出了臭氧催化氧化降解苯胺的途径。     

Kinetics and mechanism of oxidation of tetrachloroethylene with permanganate

The kinetics, reaction pathways and product distribution of oxidation of tetrachloroethylene (PCE) by potassium permanganate (KMnO4) were studied in phosphate-buffered solutions under constant pH, isothermal, completely mixed and zero headspace conditions. Experimental results indicate that the reaction is first-order with respect to both PCE and KMnO4 and has an activation energy of 9.3+/-0.9 kcal/mol. The second-order rate constant at 20 degrees C is 0.035+/-0.004 M(-1) s(-1), and is independent of pH and ionic strength (I) over a range of pH 3-10 and I approximately 0-0.2 M, respectively. The PCE-KMnO4 reaction may proceed through further oxidation and/or hydrolysis reaction pathways, greatly influenced by the acidity of the solution, to yield CO2(g), oxalic acid, formic acid and glycolic acid. Under acidic conditions (e.g., pH 3), the further oxidation pathway will dominate and PCE tends to be directly mineralized into CO2 and chloride. Under neutral (e.g., pH 7) and alkaline conditions (e.g., pH 10), the hydroxylation pathway dominates the reaction and PCE is primarily transformed into oxalic acid prior to complete PCE mineralization. Moreover, all chlorine atoms in PCE are rapidly liberated during the reaction and the rate of chloride production is very close to the rate of PCE degradation.     

高锰酸钾氧化水中二甲基三硫醚的动力学

研究了氧化剂KMnO4氧化水中二甲基三硫醚的效能,探讨了KMnO4投加量、二甲基三硫醚的初始浓度、pH值、腐植酸浓度以及同类臭味物质甲硫醚对氧化反应的影响,并对反应动力学进行了分析。结果表明：不同剂量的高锰酸钾对二甲基三硫醚有较强的氧化能力,基本完全氧化需要一定时间（达2 h）。随着高锰酸钾投量的增加,去除率和反应速率也随之增加,但高锰酸钾投加量不宜过多,建议最佳投加量为2 mg·L-1。实验发现：二甲基三硫醚初始浓度、实际水体pH值以及腐殖酸浓度对氧化反应的影响不明显;但水中同类臭味物质甲硫醚对氧化反应有抑制作用,使反应进程变慢。高锰酸钾氧化二甲基三硫醚的反应符合二级反应动力学模型,二级反应的动力学常数为k=0.006 59 L·（min·mg）-1,理论曲线与实际反应曲线存在一定的差距,但整个反应过程中2条曲线反应的去除率的差距不大,因此理论曲线能较好的指导实践。     

光助Fenton氧化法降解水中六氯苯的研究

采用光助Fenton氧化法处理六氯苯模拟废水,考察了反应时间、Fe3 与H2O2摩尔比、Fenton试剂用量、初始pH、六氯苯初始浓度、光强对六氯苯降解效果的影响,并初步探讨了六氯苯的降解动力学规律.结果表明.光助Fenton法降解六氯苯的最佳工艺条件为:紫外灯功率为300 W、Fe3 投加量为1.0 mmol/L、H2O2投加量为5.0 mmol/L、反应时间为60 min、初始pH为3,在此条件下,浓度为500μg/L的HCB的去除率可达91.3%.UV辐射与Fenton氧化对HCB的降解具有协同效应.光助Fenton法对HCB的降解符合一级反应动力学方程,表观速率常数为0.04 min-1,与Fenton法相比,提高了近9倍.     

聚乙烯醇在超临界水氧化中降解

以H2O2为氧化剂用间歇式超临界水氧化装置对聚乙烯醇(PVA)废水进行降解研究。通过正交实验,考察了反应温度、压力、时间及氧化剂过氧倍数对降解效果的影响,并且采用GC/MS对液相降解产物进行表征推测其可能降解途径。结果表明:PVA在SCWO体系中能完全降解,反应温度440℃、压力28 MPa、氧化剂过氧倍数4、反应40 min时,COD去除率为99.03%,出水COD=89.09 mg/L。PVA在SCWO体系中降解为烯烃、烯酮、醇和羧酸类中间产物、最终降解为小分子的饱和直链烷烃类液相产物。     

球磨硫铁矿-过硫酸盐联合降解水中硝基苯和苯胺

采用湿式球磨法制备微纳级硫铁矿粉末,研究了球磨硫铁矿(BMP)和过硫酸盐(PS)联合处理对水环境中硝基苯(NB)及其还原产物苯胺(AN)的降解效果,分别考察了BMP投加量、溶液初始pH和PS投加量对NB和AN降解的影响,采用TEM、XRD、FT-IR和XPS对反应前后的BMP进行了表征,分析了反应溶液中TOC和主要离子的变化,采用响应面法设计多因素实验,对反应条件进行了拟合和优化。结果表明,NB浓度与BMP投加量呈负相关关系,AN浓度与PS投加量呈负相关关系,pH在酸性和中性条件下NB和AN降解效果好。当BMP投加量为5 g·L⁻¹时,NB去除率达99%;当PS投加量为2.5 g·L⁻¹时,AN浓度低于1 mg·L⁻¹。BMP/PS联合处理可以高效降解NB并消减还原产物AN。采用二次多项式和逐步回归法拟合NB去除率、AN浓度和反应条件之间的关系,模拟值与验证实验结果相近,模型精度较好。表征结果表明,BMP单独处理时Fe(Ⅱ)和S²⁻作为活性物质与NB反应,生成${\rm{SO}}_3^{2 - }$和Fe(Ⅲ)以及中间产物AN;联合处理中BMP中的Fe(Ⅱ)活化PS生成具有强氧化性的${\rm{SO}}_4^{ - \cdot }$和HO·,其可与AN反应生成${\rm{SO}}_4^{2 - }$和单质S,Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)与水中的OH⁻或O₂反应,生成铁氧化物。BMP/PS联合处理可以快速高效彻底降解NB,在含NB废水处理或NB污染地下水修复中具有应用潜力。     

热活化过硫酸盐对双酚A的降解及其机理

研究了热活化过硫酸盐对双酚A的氧化降解效能及机理,探讨了温度,反应物初始浓度,pH值,阴离子和腐殖酸对双酚A降解的影响。结果表明:在实验范围内,双酚A的降解率随温度和过硫酸钠初始浓度的升高而增加;双酚A在酸性条件下的降解率比在中性和碱性条件下要高;阴离子的存在会抑制溶液中双酚A的降解,抑制作用依次为SO42- >Cl- >NO3-;加入腐殖酸后,双酚A的降解受到抑制。双酚A的降解中间产物主要为对苯二酚、对异-丙烯基苯酚、2-甲基-2,3-二氢苯并呋喃和3-甲基-2,3-二氢苯并呋喃。     

紫外/氯降解普里米酮的效能和机理

选用普里米酮(primidone,PRM)为目标污染物,研究了紫外/氯高级氧化工艺对PRM的降解效能及反应机理,分别考察了pH、水体常见阴离子(Cl-、HCO3-和NO3-)和出水有机物(effluent organic matter,EfOM)对PRM降解效果的影响,并研究了PRM在类Fenton体系中的削减情况;同...     

黄铁矿催化H2O2氧化降解水中三氯生

以三氯生为目标污染物,研究了黄铁矿催化H2O2非均相类Fenton体系对污染物的去除效果,并利用SEM、EDS等手段对天然黄铁矿进行了表征。考察了催化剂、H2O2投加量、溶液初始pH、反应时间等重要因素对催化氧化反应的影响。在H2O2投加量5 mg/L,黄铁矿用量0.1 g/L,溶液初始pH为8,反应10 min后,三氯生的去除率达90%以上。相对于传统Fenton反应,pH对本非均相催化反应的影响较小,在2～10的pH范围内,仍有较高的催化活性。利用GC-MS分析显示,三氯生降解过程能够产生包括2,4-二氯苯酚在内的多种中间产物。     

产酸克雷伯氏菌Klebsiella oxytoca对硝基苯及4-氯硝基苯的降解

硝基苯类化合物生物降解菌的筛选及性能研究,是制药、染料等行业废水达标的重要基础。以浓度梯度升高法筛选到一株硝基苯厌氧降解菌Klebsiella oxytoca NBA-1。考察了该菌对氧气的需求,以及在厌氧条件下,温度、pH值、外加葡萄糖及硝基苯初始浓度等环境因子对菌株降解硝基苯能力的影响,并进一步讨论菌株对氯取代硝基苯类化合物的降解情况。结果表明,该菌在厌氧条件下生长比好氧条件下慢,但降解速度更快;厌氧降解硝基苯的最佳pH值和温度和分别为8．3和30～35℃;加入0．3％～0．5％的葡萄糖可促进降解,且对300mg／L以下的硝基苯均有降解能力;该菌能将4-氯硝基苯转化为4-氯苯胺,并进一步脱氯为苯胺。研究结果可为硝基苯及含氯硝基苯的处理工艺选择提供相关的参考依据。