UV/H2O2工艺降解环丙沙星的研究

采用UV/₂O₂工艺去除水体中的喹诺酮类抗生素环丙沙星（CIP）。考察了溶液pH值、₂O₂投加量以及水体基质对环丙沙星降解效率的影响,分析了降解产物的生成情况。研究表明,环丙沙星的降解符合拟一级反应动力学模型。降解速率受溶液pH值的影响,酸性及中性条件,有利于环丙沙星的降解。₂O₂投加量的增大,使得降解速率逐渐增大,但速率增幅逐渐变缓;最佳₂O₂/环丙沙星摩尔比为2 000。实际水体中存在的NOM、NO^-₃,促进了单独UV作用下,环丙沙星的降解。水体中的?OH焠灭剂,抑制了UV/₂O₂联合作用下,环丙沙星的降解;实际水体中的光解速率常数低于超纯水中的光解速率常数。GC-MS分析表明,UV/₂O₂工艺,使环丙沙星氧化降解生成氨基乙酸、丙二酸、丙三醇和对苯二甲酸等小分子有机物。     

六氯苯的O3及UV/O3高级氧化降解试验研究

采用O₃、UV/O₃高级氧化法对水中六氯苯（HCB）的降解效果及机理进行了研究，并对结果进行了比较，结果表明，UV本身对HCB的去除率贡献不大，HCB可被O₃、UV/O₃快速降解，即UV＜O₃＜UV/O₃；O₃、UV/O₃作用时，提高体系的初始pH值不利于HCB的降解，在pH＝3，HCB=0.2 mg/L，反应40 min时，HCB的去除可达50%左右，酸性条件下有利于降解反应的进行；无论是O₃单独作用还是UV/O₃联合作用，HCB的降解基本上满足准一级反应动力学规律，如果体系的pH值基本保持恒定，这种规律就更为明显。根据离子色谱(IC)、GC对六氯苯降解中间产物进行了测定，探讨了O₃、UV/O₃降解六氯苯的途径和机理。     

臭氧/紫外联合降解甲醛的试验研究

在臭氧单独作用、紫外光单独作用和UV/O₃ 3种条件下分别对甲醛进行降解试验,研究表明,臭氧和紫外在降解甲醛的试验中存在明显的协同促进作用。单独臭氧对甲醛降解效果并不显著。紫外单独作用时,对甲醛几乎没有降解作用。在UV/O₃条件下,甲醛的降解率大大提高,特别是在高浓度臭氧条件下,降解率高达63％。臭氧浓度增大,降解率增大;紫外光强度增大,降解效果提高;气体流量增大,降解率下降;湿度增大,降解率提高。对甲醛降解试验进行动力学研究,结果表明,光照强度和臭氧浓度增大,一级反应速率增大,提高臭氧浓度要比加强紫外强度更能促进甲醛的降解。     

不同高级氧化法对水中低浓度药物甲硝唑降解过程的比较

采用UV、H₂O₂、UV/H₂O₂、Fenton、UV/Fenton和UV/TiO₂方法,对水中低浓度的药物甲硝唑进行降解。通过HPLC和UV-Vis光谱得到的甲硝唑去除率。详细讨论了Fe²⁺、TiO₂和H₂O₂的初始浓度以及溶液的初始pH值对降解效率的影响。结果表明,UV/Fenton和UV/TiO₂ 2种系统对水中低浓度甲硝唑均有很好的去除效果,但前者的光催化效率更高。在甲硝唑浓度=6 μmol/L,H₂O₂和Fe²⁺的初始浓度分别为0.5 mg/L和2.94 μmol/L,pH=4的条件下,UV/Fenton方法对甲硝唑水溶液光催化的最佳效率为95.8%。     

La2O3/ZnO/TiO2光催化降解活性艳红K-2BP的研究

采用溶胶-凝胶法制备了La₂O₃/ZnO/TiO₂复合光催化剂,以紫外灯为光源,活性艳红K-2BP为模型降解物,研究了La₂O₃/ZnO/TiO₂的光催化性能。结果表明：当锌和镧的掺杂量w(ZnO)=20%, w(La₂O₃)=0.5%, 煅烧温度为500℃时,La₂O₃/ZnO/TiO₂复合光催化剂的光催化活性最高;当催化剂投加量4 g/L,通气量800 mL/min,初始pH值3.12时,La₂O₃/ZnO/TiO₂对活性艳红K-2BP的降解效果最好。实验证明,La₂O₃/ZnO/TiO₂对活性艳红K-2BP的降解遵从Langmuir-Hinshelwood动力学模型,测得其反应速率常数k＝11.5 mg/(L·min);吸附常数K＝2.88×10^-2 L/mg。     

臭氧氧化法处理焦化废水生化出水的反应动力学简

对臭氧氧化去除焦化废水生化出水COD的反应动力学及其影响因素进行了实验研究,结果表明,在臭氧投加量为8.50 mg/min,反应温度为20℃和初始pH为10.61条件下,对COD的降解符合表观一级反应动力学模型,其相关系数R²=0.9991,表观反应速率常数k_Abs=1.01×10^-3 s^-1。该条件下,臭氧氧化对COD的降解主要来源于高活性羟基自由基的强氧化作用。在不同的臭氧投加量（4.25~12.75 mg/min）、不同的反应温度（10~40℃）和不同的初始pH（3.76~12.53）下,COD的降解也同样遵循一级反应动力学规律。随着臭氧投加量的增大,COD降解的表观反应速率常数从（0.554×10^-3） s^-1增加到（1.06×10^-3） s^-1;随着反应温度的升高,表观反应速率常数从（0.427×10^-3） s^-1增加到（1.40×10^-3） s^-1,温度越高反应速率提高的幅度却越小;在初始pH3.76~10.61范围内,表观反应速率常数从（0.218×10^-3） s^-1增加到（1.01×10^-3） s^-1,在初始pH为12.53时表观反应速率常数下降到（0.857×10^-3） s^-1。     

天然沸石负载La2O3-ZnO-TiO2光催化降解活性艳红K-2BP

利用80目天然斜发沸石作载体制备La₂O₃(0.5%)-ZnO(20%)-TiO₂/沸石复合光催化剂,以20 W紫外灯为光源,在自制的光催化反应器中降解活性艳红K-2BP,考察了光照时间、空气通入量、催化剂用量、溶液初始浓度、H₂O₂与Fe³⁺投加量等对活性艳红K-2BP光催化降解率的影响。结果表明,当溶液初始浓度为60 mg/L,催化剂投加量为12 g/L,通气量为1 200 mL/min,光照2.5 h,活性艳红K-2BP的降解率可达99.2%;H₂O₂和Fe³⁺投加量为4 mL/L和3 g/L时,光照1 h活性艳红K-2BP降解率分别为100%和97.2%。紫外可见吸收光谱显示,LZTZ光催化剂可有效降解印染废水。     

微波诱导鳞片石墨-H2O2催化氧化处理甲基紫废水

研究微波诱导鳞片石墨-H₂O ₂催化氧化处理甲基紫废水工艺,探讨各种因素的协同作用及对废水脱色效果的影响,并采用SEM、EDX、XRD和FTIR对新鲜及使用6次后的鳞片石墨进行表征。结果表明,微波诱导鳞片石墨-H₂O₂能高效快速降解废水中的甲基紫;在50 mL初始pH为3,质量浓度为10 mg/L的甲基紫废水中, H₂O₂用量1 mL/L,鳞片石墨 3 g/L,微波输出功率259 W,微波辐射时间9 min的最佳处理工艺条件下,甲基紫脱色率达到了98.80%;微波、鳞片石墨、H₂O₂体系对甲基紫废水降解效果明显,产生协同效应。紫外-可见光谱分析表明,废水中甲基紫结构被破坏,但仍含有少量苯环等小分子。动力学研究表明,脱色反应符合一级反应动力学规律,反应速率常数k为0.42613 min^-1,反应半衰期t_1/2为1.626 min。     

O3/UV预处理磺酰脲类除草剂生产废水的研究

采用O₃/UV工艺预处理磺酰脲类除草剂生产废水,考察了初始pH值、臭氧投量、叔丁醇投加等因素对废水处理效果的影响,并初步探讨了该工艺处理废水的反应机理。实验结果表明,在废水初始pH为13.59和臭氧投量为65.08 mg/min的条件下,预处理80 min后废水COD去除率达63.47%,BOD₅/COD由0.03提高至0.56,EC50从11%提高至55%。随着叔丁醇浓度的增加,废水COD去除率明显降低,证明该反应体系有?OH存在;体系中加入MnO₂后废水COD去除率下降了16%,氧化效率明显下降,证明该反应体系内中间产物H₂O₂在O₃/UV降解有机废水过程中起到了重要的作用。     

TiO2光催化降解水中土霉素的动力学研究

环境中抗生素的出现及其引起的危害正受到越来越多的关注。以高压汞灯为光源,选用较为广泛的抗生素土霉素（OTC）为处理对象。考察了初始质量浓度、反应过程中光照、催化剂投加量、溶液起始pH、溶液中DOM和NO^-₃对光催化降解的影响,研究了其光降解动力学。结果表明,TiO₂光催化氧化法能够有效去除水中半微量的OTC,OTC的光降解过程符合一级反应动力学模型;UV/TiO₂联用工艺对TOC也有很好的去除效果,反应90 min,TOC去除率可达74%;OTC的初始浓度从30 mg/L增大到90 mg/L,反应速率从0.0619 min^-1降低到0.0130 min^-1;随着光催化剂投加量的增大,光降解速率常数先增大后减小;增加溶液的pH值,速率常数逐渐减小;溶液中的DOM和NO^-₃也可以影响光降解效率。     

真空紫外/紫外/过硫酸盐工艺降解水中全氟辛酸

全氟辛酸(PFOA)是一种水中检出频率较高的全氟和多氟烷基物质,常规水处理工艺难以有效去除。紫外(UV)/过硫酸盐(PDS)工艺对PFOA具有较好的处理效果。相对于传统低压汞灯,新型光源真空UV/UV(VUV/UV)汞灯,可在不增加电能输入下,额外输出185 nm VUV光子有效光解PFOA。因此,采用VUV/UV汞灯驱动UV/PDS工艺具有高效降解PFOA的潜力。选用前期研发的配装VUV/UV汞灯的细管流光反应系统开展研究,通过微量过氧化氢生成法和化学感光剂(尿苷)测定VUV和UV辐照强度分别为1.16×10⁻⁴ einstein·(m²·s)⁻¹和1.39×10⁻³ einstein·(m²·s)⁻¹。结果表明,相对于单独UV和VUV/UV辐照,PDS的投加会生成SO₄⁻·,进而强化PFOA的降解。由于额外的185 nm VUV光子辐照,VUV/UV/PDS工艺相对于UV/PDS工艺具有明显强化降解作用。当PDS浓度在0~0.9 mmol·L⁻¹时,协同因子(R)均低于1,表明尽管VUV/UV汞灯可强化UV/PDS工艺对PFOA的去除,但PDS和VUV/UV的联用并没有明显的协同作用。PDS浓度的提升会增加SO₄⁻·的生成,强化自由基降解的贡献(18%上升为35%),但同时竞争吸收VUV光子导致PFOA的直接VUV降解作用减弱(82%下降为65%),总体PFOA降解的协同效果有所减弱。以上研究结果表明VUV的加入可强化UV/PDS工艺去除PFOA的效率,为VUV/UV/PDS工艺应用于水中PFOA高效去除提供参考。     

臭氧/活性炭/真空紫外光联用处理甲基肼废水的影响因素

研究比较了臭氧氧化（O3）、臭氧/活性炭氧化（O3/AC）、真空紫外/臭氧（VUV/O3）、真空紫外/臭氧/活性炭氧化（VUV/O3/AC）对甲基肼废水的处理效果,以甲基肼和COD去除率为指标,其中VUV/O3/AC最为有效。考察了活性炭投加量、臭氧投加量、初始pH值和活性炭使用次数等因素的影响。结果表明,反应最佳工艺条件为臭氧投加4.2 mg·min-1、pH值为9.60、活性炭投加量为6 g·L-1。反应60 min,甲基肼去除率可达99.3%,COD去除率可达75.7%。同时,探究了活性炭的重复使用效果,分析了反应过程的中间产物。     

UV/H2O2/GAC工艺去除水中全氟化合物

全氟化合物(PFCs)持久存在于水环境中,难以通过传统的水处理工艺去除,提高水中PFCs的去除性能具有重要意义。本研究采用快速小柱实验探究了UV、H₂O₂和颗粒活性炭(GAC)组合工艺对水中4种PFCs的去除效果,并探究了UV照射时长和H₂O₂质量浓度对PFCs的直接去除效果及其对后续GAC吸附的影响。结果表明：不同工艺条件下,长链全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)始终表现出较短链全氟丁酸(PFBA)和全氟丁烷磺酸(PFBS)更高的去除率。单独GAC吸附对长链全氟PFOA和PFOS去除率为59.6%和64.3%,但对短链PFBA和PFBS去除率仅为11.7%和13.1%。单独UV或单独H₂O₂分别与GAC联用时,随着UV照射时长和H₂O₂质量浓度的增加,4种PFCs的去除率略有增加,且UV照射的增益效果较H₂O₂更优。UV/H₂O₂/GAC联用工艺对水中4种PFCs的去除效果最佳,30 min UV/H₂O₂处理后经GAC吸附可去除90％以上的PFOA和PFOS,短链PFBA和PFBS去除率也达到50%以上。UV/H₂O₂/GAC联工艺的良好效果是由于UV/H₂O₂高级氧化过程产生的羟基自由基氧化反应降低了水中大分子有机物的含量,从而减弱了有机物对PFCs的竞争吸附作用。本研究可为水中PFCs的高效处理提供技术参考。     

背景水质对过流式VUV/UV反应器降解水中阿特拉津的影响

为探究连续流进水模式下水中复杂的背景物质对真空紫外/紫外 (VUV/UV) 高级氧化工艺效率的影响,采用过流式VUV/UV反应器,考察了水中不同浓度的氯离子 (Cl^–) 、碱度 (HCO₃^–) 、硝酸盐 (NO₃^–) 和溶解性有机物 (DOM) 对微量污染物阿特拉津 (ATZ) 降解的影响。结果表明,上述背景组分对ATZ的VUV/UV降解均表现出一定的抑制作用,辐照时间为30 s时,ATZ去除率从空白组中的57%分别最多下降至33%、29%、40%和35%,且过流式条件下的抑制程度与文献中序批式反应器中的略有不同。污染物去除率下降的原因在于,一方面,三种无机阴离子都对VUV辐射有一定的蔽光效应,NO₃^–强于Cl^–强于HCO₃^–;另一方面,VUV辐照下Cl^–产生的Cl·和Cl₂^•–、NO₃^–产生的NO₂·和HO·都能补充水中氧化性自由基浓度,使得VUV贡献的ATZ降解速率常数的抑制程度低于VUV光子被阴离子竞争吸收的比例,但HCO₃^–对HO·较强的清除作用则导致了ATZ的降解速率常数的快速下降。低浓度DOM在VUV/UV辐照下可能产生的活性物种抵消了其对VUV/UV辐射的蔽光效应,但高浓度DOM对HO·的清除作用仍使其对ATZ降解产生了显著的抑制。在所有考察的水质条件下,ATZ降解所需的单位能耗E_EO介于0.61~1.56 kWh·m^-3。     

Degradation of diethyl phthalate (DEP) by vacuum ultraviolet process: influencing factors,oxidation products,and toxicity assessment

The vacuum ultraviolet (VUV) process, which can directly produce hydroxyl radical from water, is considered to be a promising oxidation process in degrading contaminants of emerging concern, because of no need for extra reagents. In this study, the influencing factors and mechanism for degradation of diethyl phthalate (DEP) by the VUV process were investigated. The effects of irradiation intensity, inorganic anions, natural organic matter (NOM), and H₂O₂ dosage on the performance of VUV process were evaluated. The results showed that DEP could be more efficiently degraded by the VUV process compared with ultraviolet (UV)-254-nm irradiation. The presence of HCO₃^?, NO₃^? and NOM in the aqueous solutions inhibited the degradation of DEP to a different degree, mainly by competing hydroxyl radicals (HO^?) with DEP. Degradation rate and removal efficiency of DEP by VUV process significantly enhanced with the addition of H₂O₂, while excess H₂O₂ dosage could inhibit the DEP degradation. Moreover, based on the identified seven oxidation byproducts and their time-dependent evolution profiles, a possible pathway for DEP degradation during the VUV process was proposed. Finally, the ecotoxicity of DEP and its oxidation byproducts reduced overall according to the calculated results from Ecological Structure Activity Relationships (ECOSAR) program. The electrical energy per order (EE/O) was also assessed to analysis the energy cost of the DEP degradation in the VUV process. Our work showed the VUV process could be an alternative and environmental friendly technology for removing contaminants in water.

     

用Nano-TiO2/O3和Nano-TiO2/UV/O3去除腐殖酸并控制臭氧副产物的生成

采用Nano-TiO2/O3和Nano-TiO2/UV/O3进行小试实验。通过对DOC、UV254、BrO3-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-TiO2/O3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-TiO2/UV/O3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Nano-TiO2/O3体系BrO3-的生成量,出水BrO3-浓度为29.00 μg·L-1,而Nano-TiO2/UV/O3体系出水BrO3-浓度为5.00 μg·L-1。研究表明,相比Nano-TiO2/O3体系,Nano-TiO2/UV/O3体系能更好地控制BrO3-生成,同时能提高对HA的去除效果,且无甲醛生成的风险。     

管式O3/UV-BAF处理印染生化尾水的中试实验

以印染污水生化处理出水为研究对象,组建了集管式臭氧/紫外(O3/UV)反应系统、臭氧发生系统、气液分离系统、臭氧破坏系统和生物曝气滤池(BAF)系统为一体的中试集成设备。分别研究了各单元及O3/UV-BAF一体化设备的运行效果。结果表明,COD范围为62.3~102.1 mg·L-1,平均值为83.2 mg·L-1时的进水经过O3/UV处理后,BOD5浓度可增加3倍以上,该处理单元可提高污水的生化性能;而单独BAF处理,COD去除率仅为22.5％,表明该污水生化性能较差(BOD5/COD=0.117)且出水COD浓度也不能达到排放标准;O3/UV-BAF联合工艺对印染废水则呈现良好的处理,出水COD去除率达到46.93%,UV254去除率为39.73%。此外,该联合工艺对色度、TN和TP也具有较好的去除效果,去除率分别为54%、34.52%和53.81%,均可达到排放标准。通过对O3/UV-BAF一体化中试设备的评估,为管式O3/UV高级氧化大规模工程应用提供技术支撑。     

臭氧与TiO2/UV协同降解对氯苯酚

利用O3／UV、TiO2／UV和O3／TiO2／UV降解对氯苯酚表明，臭氧与TiO2／UV具有明显的协同作用，如在本实验条件下降解5min后，上述3者对对氯苯酚的去除率分别为55％、10％和77%。O3／TiO2／UV协同作用的本质是由于臭氧能带走二氧化钛光致电子空穴对中的电子，从而产生了更多的羟基自由基，加速了有机物的降解。     

六氯苯的O3及UV/O3高级氧化降解试验研究

采用O3、UV/O3高级氧化法对水中六氯苯（HCB）的降解效果及机理进行了研究,并对结果进行了比较,结果表明,UV本身对HCB的去除率贡献不大,HCB可被O3、UV/O3快速降解,即UV＜O3＜UV/O3;O3、UV/O3作用时,提高体系的初始pH值不利于HCB的降解,在pH＝3,HCB=0.2 mg/L,反应40 min时,HCB的去除可达50%左右,酸性条件下有利于降解反应的进行;无论是O3单独作用还是UV/O3联合作用,HCB的降解基本上满足准一级反应动力学规律,如果体系的pH值基本保持恒定,这种规律就更为明显。根据离子色谱(IC)、GC对六氯苯降解中间产物进行了测定,探讨了O3、UV/O3降解六氯苯的途径和机理。