介质阻挡放电等离子去除PFOA的影响因素及机制研究

采用介质阻挡放电等离子对全氟辛酸(PFOA)进行降解研究,考察了PFOA初始浓度、放电峰-峰值电压、溶液初始p H及初始电导率对PFOA降解的影响.结果表明介质阻挡放电等离子对PFOA具有良好的降解效果.在峰-峰值电压为14 k V,初始电导率为50μS·cm-1条件下,2h脱氟率可达48.43%.TOC去除符合伪一级反应动力学,速率常数为0.4075 h-1,去除率达53.30%,投加羟基自由基(·OH)捕获剂实验表明:·OH是主要的活性物质,对PFOA脱氟贡献率78.30%.采用UPLC-QTOF/MS对反应产物进行检测,并推测PFOA可能的降解路径:1·OH氧化PFOA进行脱氟反应生成C6F13C(OH)2COOH,经分子内脱H2O生成C6F13COCOOH;2·OH氧化PFOA分子,使羧酸键—COOH断裂,生成醛类C7F13HO,最后两者都经·OH氧化成C6F13COOH,然后按上述过程逐级脱去CF2生成短链全氟羧酸.     

链长和官能团对全氟有机酸降解路径的影响

考察了碳链长度和官能团对高强UV/SO₃^2-体系降解全氟有机酸的影响,选取典型全氟有机酸PFOA和PFOS,探明其降解机制.结果表明,高强UV/SO₃^2-体系可高效降解5种全氟有机酸.全氟有机酸的降解速率随着碳链长度的增加而增加.官能团对全氟有机酸的降解有重要影响,全氟羧酸在体系中的降解速率显著快于全氟磺酸.全氟羧酸是从与羧基相连的α碳上的氟原子开始,通过逐步脱CF₂单元的形式生成短链全氟羧酸进行降解.全氟磺酸主要有三条降解路径：脱磺酸基、α位脱氟以及中心C—C键断裂.     

维生素B12催化纳米零价铁仿生降解全氟辛磺酸

研究了维生素B₁₂（VB₁₂）催化纳米零价铁（nFe⁰）仿生还原降解工业级全氟辛磺酸（PFOS）.结果表明,VB₁₂催化nFe⁰不仅能够降解支链PFOS,而且也能够同时降解直链PFOS,这是首次报道直链PFOS的仿生还原降解.PFOS降解过程可用准一级动力学模型模拟,且升高温度有利于PFOS的还原降解去除和脱氟.超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱（UPLC-QTOF）定性分析表明,PFOS仿生降解产物包括4种全氟磺酸类（全氟碳链长度为C4~C7）、9种全氟羧酸类（全氟碳链长度为C2~C7、C10、C11和C13）和5种多氟代酸类（即H-全氟己酸、H-全氟庚酸、H-全氟辛酸、H₂-全氟辛酸和H-全氟辛磺酸）化合物.全氟磺酸类和全氟羧酸类化合物首次在VB₁₂仿生催化降解PFOS的产物之中检出,其中全氟十一烷酸（C10）、全氟十二烷酸（C11）和全氟十四烷酸（C13）等长链化合物第一次在降解PFOS过程中被发现.在降解样中检出的H-全氟烷烃（链长为C2~C7、C10、C11和C13）是否是PFOS的仿生降解产物,还有待进一步研究确认.     

维生素B12催化纳米零价铁仿生降解全氟辛磺酸

研究了维生素B₁₂（VB₁₂）催化纳米零价铁（nFe⁰）仿生还原降解工业级全氟辛磺酸（PFOS）.结果表明,VB₁₂催化nFe⁰不仅能够降解支链PFOS,而且也能够同时降解直链PFOS,这是首次报道直链PFOS的仿生还原降解.PFOS降解过程可用准一级动力学模型模拟,且升高温度有利于PFOS的还原降解去除和脱氟.超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱（UPLC-QTOF）定性分析表明,PFOS仿生降解产物包括4种全氟磺酸类（全氟碳链长度为C4~C7）、9种全氟羧酸类（全氟碳链长度为C2~C7、C10、C11和C13）和5种多氟代酸类（即H-全氟己酸、H-全氟庚酸、H-全氟辛酸、H₂-全氟辛酸和H-全氟辛磺酸）化合物.全氟磺酸类和全氟羧酸类化合物首次在VB₁₂仿生催化降解PFOS的产物之中检出,其中全氟十一烷酸（C10）、全氟十二烷酸（C11）和全氟十四烷酸（C13）等长链化合物第一次在降解PFOS过程中被发现.在降解样中检出的H-全氟烷烃（链长为C2~C7、C10、C11和C13）是否是PFOS的仿生降解产物,还有待进一步研究确认.     

氟掺杂Ti/SnO_2电极电催化降解全氟辛酸性能研究

采用溶胶-凝胶法制备Ti/Sn O_2-F电极,进行全氟辛酸(PFOA)电氧化降解的研究,实验考察了F替代Sb掺杂、电流密度、初始pH值和支持电解质对PFOA降解效率的影响。结果表明,当F替代Sb掺杂Sn O_2,电流密度为20 m A/cm~2,初始pH值3.7,支持电解质为NaClO_4时,电解30 min后PFOA的降解率达98%。采用液相色谱-质谱联用(HPLC-MS/MS)和离子色谱(IC)对PFOA降解产物进行分析,解析了PFOA电氧化降解的反应机理。     

电化学氧化PFOA阳极材料筛选及其机制研究

全氟辛酸(PFOA)具有环境持久性及内分泌干扰性,传统的生物降解及高级氧化法对PFOA的去除效果微弱.本研究采用电化学氧化法降解PFOA,选取BDD(掺硼金刚石电极)、Pt、Ti、Ti/RuO2、Ti/RuO2-IrO2、Ti/In2O3、Ti/SnO2-Sb2O5-IrO2、Ti/SnO2-Sb2O5-RhO2、Ti/SnO2-Sb2O5、Ti/SnO2-Sb2O5-CeO2和Ti/SnO2-Sb2O5-Bi2O3这11种阳极材料为备选电极.采用线性扫描伏安法测试析氧电位(OEP),评价11种电极对PFOA的降解效果和脱氟效果,并采用超声-电化学协同方法间接证明PFOA分子在电极表面的直接电子转移是降解反应的第一步.Ti/SnO2-Sb2O5-Bi2O3、Ti/SnO2-Sb2O5-CeO2、Ti/SnO2-Sb2O5和BDD对PFOA有较好的电氧化效果,降解率分别是89.8%、89.8%、93.3%和98.0%.Pt、Ti/SnO2-Sb2O5-RhO2、Ti/SnO2-Sb2O5-IrO2和Ti/In2O3对PFOA的电氧化效果微弱,降解率分别是2.1%、2.3%、12.5%和3.1%.而Ti、Ti/RuO2和Ti/RuO2-IrO2对PFOA没有电氧化能力.PFOA分子经过电极表面的直接电化学氧化发生脱羧反应,后经过逐步脱掉CF2单元的循环生成短链的全氟羧酸类化合物C6F13COO-、C5F11COO-、C4F9COO-和C3F7COO-.     

电活化过硫酸盐降解全氟辛酸及其中间产物的探究分析

全氟化合物（PFCs）是一种新兴的持久性有机污染物,具有环境持久性、高毒性和难降解性,因此急需研发高效的降解方法.本文采用电化学恒电位电解法活化过硫酸盐,利用得到的具有强氧化性的SO₄^·-有效降解全氟辛酸（PFOA）,考察了恒定电位值、过硫酸钠的初始浓度、溶液初始pH值和共存离子对电活化过硫酸盐降解PFOA的影响.同时,结合超高效液相色谱-三重串联四级杆质谱联用仪（UPLC-MS/MS）和气相色谱与质谱联用仪（GC-MS）,对其降解的液相和气相中间产物进行探究.结果表明,在控制阴极电位为-1.8 V,初始过硫酸钠溶液浓度为200 mmol·L^-1,初始溶液pH=3.29,恒电位电解4 h后,PFOA去除率约达到60%.当体系中有NO₃^-、异丙醇和过硫酸钠共存时,PFOA降解效率明显提高（91%,4 h）,当有ClO₄^-存在时PFOA去除率约达到76.8%,但HCO₃^-和Cl^-的存在会出现抑制效果.通过对降解中间产物（短链PFCAs和加氢产物）和TOC去除率（62.5%,24 h）的监测分析,进而推断其可能的降解机理为SO₄^·-介导的Kolbe脱羧过程和羧酸逐步被加氢还原的过程.     

钯掺TiO2光催化降解全氟辛酸

全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)以其分布广泛性、生物蓄积性、生物毒性强而成为全球关注的一种新型持久性有机污染物.采用化学还原法制备钯掺二氧化钛(Pd-Ti O2)催化剂,利用XRD、FESEM、UV-vis DRS对催化剂进行表征,并考察其在365 nm紫外光照射下对PFOA的光催化降解效果.结果表明,化学还原的制备方法使Ti O2粒径减小、比表面积增大且对紫外光的吸收性能增大,但并不引起PFOA光催化效果的改变.而Pd掺杂后大大增强了PFOA的降解效果,反应7 h后溶液中氟离子浓度为6.62 mg·L-1,是Ti O2(P25)的7.3倍.投加俘获剂与通入氮气的实验证明,在PFOA的降解过程中·OH起重要作用,氧气的存在可促进PFOA的降解.采用UPLC-QTOF-MS对产物进行鉴定分析,PFOA的可能降解过程是经h+氧化后发生脱羧基反应,产生的全氟烷烃自由基(·CnF2n+1)被·OH氧化,脱氟生成短链全氟羧酸.Pd能作为电子(e-)捕获剂、加速e-向O2等电子受体的转移,从而缓解e-累积,提高对PFOA的降解效果.     

Fe(Ⅲ)存在下全氟辛酸紫外光降解机理

全氟辛酸(PFOA)因其环境持久性,潜在生物积累性和生物毒性逐渐受到人们的关注。PFOA中含有多个键能极高的C-F化学键,因此普遍认为PFOA自然降解非常困难。以前的研究显示PFOA的降解条件非常苛刻,对能量要求极高。因为Fe(Ⅲ)可以和含有羧酸的化合物络合,其络合产物有很强的光敏性的特点,因此研究Fe(Ⅲ)存在条件下,PFOA是否发生光降解反应以及降解的机理非常有意义。研究发现在180 min内,97.8%的PFOA(初始浓度48.4μmol/L)被分解变成短链的全氟化合物和氟离子,脱氟率26.5%。电子顺磁共振和自由基猝灭实验结果显示PFOA的降解是一个逐步脱氟的反应。PFOA的降解路径一方面Fe(Ⅲ)在UV光的催化下产生羟基自由基,羟基自由基攻击PFOA达到降解的目的;另一方面PFOA和Fe(Ⅲ)形成一种络合物,该络合物受光催化进行分解使PFOA逐步脱氟。研究证实PFOA可以在Fe(Ⅲ)和UV的参与下降解,而阳光中含有大量的紫外光,说明自然阳光下存在PFOA人为辅助自然降解的可能,这将为PFOA污染的修复和治理提供新的方向。     

臭氧耦合超声高效降解全氟辛酸和全氟辛烷磺酸及其机理研究

全氟辛酸(PFOA)与全氟辛烷磺酸(PFOS)因分布范围广、难降解且毒性大而受到社会广泛关注.本文采用臭氧耦合超声(O₃-US)体系降解PFOA与PFOS，探究了体系内不同初始pH值、载气流量与超声强度条件对PFOA与PFOS降解效果的影响，并分析了O₃-US体系的作用机制及其对PFOA与PFOS的氧化降解机理.结果表明，O₃-US体系可高效降解PFOA与PFOS，在最佳条件下，PFOA反应30 min降解率高达92.14%,PFOS反应12 min降解率高达98.26%.机理分析表明，反应体系中主要的活性氧化物包含羟基、超氧自由基与单线态氧，其中，单线态氧起主要作用.通过分析PFOA与PFOS的降解中间产物，推断PFOA、PFOS的降解路径为Kolbe脱羧、脱磺和醇化反应.O₃-US体系降解PFOA、PFOS的效率高，应用性强，可为开发新兴有机污染物处理技术提供理论依据.     

强化电芬顿氧化苯扎氯铵效率及机理研究

采用铁丝为阳极和玻碳为阴极构成的电芬顿体系来降解含有苯扎氯铵的废水,考察了初始p H、外加电流、Fe2+投加量、不同电解质、曝气量对降解过程的影响。结果表明:在p H为3、电流为15 m A、Fe2+的浓度为1 mmol/L、电解质为Na2SO4、曝气量为0.15 m3/h的条件下,5 h后苯扎氯铵的降解率达到99%。通过对降解过程中的中间产物的测定,苯扎氯铵的降解途径主要是C—N和C—C键的断裂,最后逐步矿化为小分子。     

Co(Ⅱ)活化过一硫酸盐降解氨基三亚甲基膦酸的性能及反应机制

Co(Ⅱ)活化过一硫酸盐(PMS)能有效降解有机膦酸,但氨基有机膦酸的降解机制并不明确.以氨基三亚甲基膦酸(NTMP)为例,采用电子顺磁共振波谱(EPR)、自由基捕获实验和化学探针实验等探究其在Co(Ⅱ)/PMS体系下的降解机制,并分析了NTMP可能的降解路径和影响其降解的因素.结果表明,Co(Ⅱ)/PMS体系20 min内NTMP已经被完全降解,反应60 min后,78.3%NTMP被氧化生成正磷酸盐(PO₄^3-).¹O₂、 HO·和SO^-₄·对Co(Ⅱ)/PMS体系氧化NTMP的贡献较小,Co(Ⅱ)-PMS络合物是NTMP降解的主要活性氧化物种.NTMP与Co(Ⅱ)-PMS络合物反应,使其C—N键和C—P键断裂生成多种含膦酸基团的中间产物,并最终被氧化为PO₄^3-.随着PMS投加量和Co(Ⅱ)投加量的增加,NTMP氧化过程中PO₄^3-的产生率显著增加.此外,HCO<...     

活性氧降解水中乐果效率及机理分析

近年来农药厂搬迁后残留厂区土壤及水体中有机磷农药污染已经成为广泛关注的环境问题,有机磷农药在水体中的毒性持久性、中间产物高毒性等对环境生态和人体健康造成危害。该文采用实验室臭氧高级氧化技术降解水中乐果,由于臭氧在水中与部分有机物等形成多种自由基,该方法降解效率高、无二次污染风险,是绿色高效的降解方式。结果表明,臭氧通入纯水中,可以产生各种自由基等活性氧,通气20 min内可以降解水中近89.72%的乐果,但是过长时间的通气,臭氧降解并不能达到更高的降解率。在乐果污染程度越低的水体中,短时间的臭氧处理即可达到较高的降解效率。根据试验结果推测,臭氧产生的活性氧等对水中乐果的降解过程主要分为4种,包括P=S键的断裂、P-S键的断裂、S-C键的断裂和C-N键的断裂,形成相应的中间产物,再进一步氧化成相应的氧化物,C原子彻底氧化成CO₂。可以将活性氧用于进一步降解土壤地下水中有机磷农药的降解和污染治理。     

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.     

印染末端废水中全氟化合物的污染特征、影响因素及风险评价

全氟化合物（Perfluorinated compounds,PFCs）常被作为织物整理剂和表面活性剂应用于纺织印染行业,通过末端处理排放进入水体环境,对生态安全产生直接影响.本研究采集我国长三角地区58家纺织印染厂的调节池原水和末端排放尾水样品,建立固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法（SPE-UPLC-MS/MS）对8种短中链全氟化合物（C4~C8）进行分析,探明印染废水PFCs的污染特征.结果表明,8种目标化合物在废水样本中检出率为38.9%~100.0%,原水中PFCs浓度为29.37~4518.27 ng·L^-1,末端尾水中PFCs浓度为8.82~3995.76 ng·L^-1,其中PFOA是首要的污染物.传统的废水处理工艺对短中链全氟化合物有一定去除作用,去除率最高可达79.9%.Kruskal-Wallis检验发现PFOA、PFHpA及PFHxA在以化纤为原料的生产过程中残留水平显著高于其他材料.Spearman相关性分析及主成分分析显示,官能团结构、碳链长度和前体物质降解是影响其来源的主要因素.生态风险分析结果表明,PFOA和PFOS的风险商值均小于1,尚未达到对生态环境和水生生物具有风险的水平.     

UV-Fenton氧化-生化法联合处理含酚废水

采用UV-Fenton氧化-生化法联合处理煤气含酚废水,比较了单独UV-Fenton氧化法、单独生化法和UV-Fenton氧化-生化法联合工艺对煤气含酚废水的处理效果.结果表明,UV-Fenton氧化体系可有效降解含酚废水,但废水完全降解所需的H2O2用量大,处理成本高.煤气含酚废水的BOD5/COD比值较低,直接采用...     

TiO2光催化降解PFOA的反应动力学及机制研究

全氟辛酸(PFOA)是一种新的持久性有机污染物,其处置技术是研究的热点.以UV254 nm紫外灯为光源,采用商品TiO2(P25)对PFOA进行光催化降解实验,并考察pH、TiO2用量、初始浓度、反应气氛对降解的影响.结果表明,反应符合准一级动力学方程,pH对反应有重要影响,氧气存在下能提高反应效率.在pH为3,TiO2用量为1.5 g·L-1,通入空气条件下反应7 h实现基本降解,速率常数为0.4206 h-1.投加俘获剂实验表明,空穴(h+)是主要的活性物质,其对反应速率贡献率为66.1%;羟基自由基(·OH)也参与PFOA的降解过程;投加NaF实验表明,PFOA在TiO2上吸附是反应发生的首要条件.UPLC-QTOF/MS分析表明,PFOA光催化降解逐级生成短链全氟羧酸(PFCAs).     

高碘酸盐光化学降解水中PFOA研究

研究了反应气氛和TiO2对全氟辛酸(PFOA)的光化学降解行为的影响.结果表明,在254 nm紫外光照下,PFOA光解十分微弱,加入IO4-显著增强PFOA光解.与氮气气氛相比,氧气气氛对PFOA光化学降解有抑制作用.PFOA在UV/TiO2/IO4-体系中的降解效果低于在UV/IO4-体系,反应120 min时,PF...     

Fenton试剂氧化偶合混凝法处理含酚废水的机理研究

氧化偶合混凝法处理废水,是使其中的有机污染物在氧化剂的诱导作用下,发生偶合或聚合而被混凝过滤去除。本文采用低剂量Fenton试剂诱导氧化偶合混凝法处理苯酚及其衍生物模拟废水,取得良好效果。通过对苯酚氧化过程的分析及分子量分布的测定,证实了反应过程中确有偶合产物生成,并通过顺磁共振波谱（ESR）的研究及偶合产物结构的质谱（GC/MS）鉴定,推测了偶合反应的机理。该偶合反应为自由基偶合反应,偶合产物是由C－C键或C－O键联接而成的。     

PFOS/PFOA环境污染行为与毒性效应及机理研究进展

全氟辛烷磺酰基化合物（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）是一类新型的持久性有机污染物（POPs）,近年来发现在环境系统中日益广泛分布,并在生物体内蓄积或发生致毒效应.本文首先从PFOS/PFOA在环境中的污染及其水平、在野生动物体内的暴露、对人体的暴露以及污染与暴露变化趋势等4个方面,分析了PFOS/PFOA最新的环境污染与生物暴露情况;从PFOS/PFOA在大气环境中的转运转化过程、在污水污泥中转运转化过程以及在生物体内的蓄积、代谢转化与降解过程等3个方面,阐述了PFOS/PFOA在环境中的迁移转化行为;还概述了最近几年在PFOS/PFOA所导致的生态效应及其可能的机理研究进展.最后,尝试性地提出了今后在PFOS/PFOA污染生态学方面的研究重点.