活化过一硫酸盐技术降解环境有机污染物的研究进展

高级氧化技术是一种以产生羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(SO₄?·)来降解环境有机污染物的技术. 近年来,通过活化过一硫酸盐(peroxymonosulfate, PMS)而产生SO₄?·的高级氧化技术受到了广泛关注. 与基于·OH的传统高级氧化技术相比,基于SO₄?·的高级氧化技术具有氧化还原电位高、半衰期长、适用pH范围广和对污染物反应快速等优点. 本文从活化PMS方法的特点和性质出发,对目前活化PMS技术降解环境有机污染物的主要方法和活化机理进行了论述,活化方法包括过渡金属活化(均相和非均相)、碳质材料活化、碱性活化、热活化、辐射活化、电解活化等,活化PMS的机制是通过活化方法使其分子结构中的O—O键发生断裂,从而使PMS分解形成SO₄?·或其他的活性物质. 此外,分析了活化PMS降解环境有机污染物的主要影响因素,其中影响均相系统PMS活化的因素包括过渡金属剂量、pH和水中阴离子等,过量的PMS和过渡金属可能成为SO₄?·的抑制剂,pH不仅对氧化剂分解产生自由基起着关键作用,还影响过渡金属种类的形成及其与氧化剂反应的有效性,而水中阴离子会与有机化合物竞争和SO₄?·发生反应. 最后,提出未来研究重点应在开发稳定高效活化PMS的金属氧化物、碳质材料,以及使用多种处理技术协同作用上,同时应加强对活化PMS技术降解有机污染物体系的降解产物和毒性分析的研究.      

生物炭基材料活化过一硫酸盐降解有机污染物的研究进展

水体中难降解有机物对人体和生态环境存在潜在威胁,开发高效、环保和低成本的催化体系对修复此类废水具有重要意义.生物炭基材料-过硫酸盐高级氧化体系在污水处理领域有广阔的应用前景,为了进一步明确生物炭基材料活化PMS(过一硫酸盐)降解有机污染物的性能及微观机制,综述了生物炭、(非)金属元素掺杂生物炭和金属氧化物-生物炭复合材料3种典型生物炭基材料活化PMS降解有机污染物的催化活性及界面反应机制.结果表明:生物炭基材料表面催化位点(如含氧官能团、缺陷、持久性自由基、金属原子等)可通过自由基或非自由基方式促进PMS活化,进而促进SO₄-·(硫酸根自由基)、·OH(羟基自由基)和O₂-·(超氧自由基)等活性物种的产生,最终增加相应体系的催化活性;使用(非)金属元素掺杂或者负载金属(氧化物)能够显著改变生物炭电荷分布和活性位点,进而增加生物炭基材料的催化活性.但目前的研究仍存在一些不足,如多种活性位点在生物炭基材料活化PMS过程中的协同作用机制尚不明确,杂原子共掺杂生物炭或生物炭负载单原子催化剂在PMS体系中的催化活性及机制、自由基/非自由基方式的协同作用机制也兹待研究.此外,污染物自身结构特性对生物炭基材料催化活性的影响机制也有待进一步探讨.      

非活化单过硫酸盐降解柳氮磺胺吡啶:动力学及机制

基于硫酸根自由基的活化单过硫酸盐(peroxymonosulfate, PMS)的高级氧化技术已被广泛应用于污染物去除过程,但有关利用PMS直接氧化去除有机污染物的研究尚不充分.本研究系统地考察了柳氮磺胺吡啶(sulfasalazine, SSZ)在PMS直接氧化过程中的降解动力学及降解途径.结果表明,SSZ的降解符合准一级反应动力学规律,增加PMS浓度或提高离子强度能够加快SSZ的降解速率;碱性条件有利于反应进行; Cl^-的存在显著促进了SSZ的降解;地表水会抑制SSZ的降解.通过质谱分析及活性位点鉴定,推测羟基化和SO₂基团挤脱反应是氧化的主要途径.本研究为基于非活化PMS去除水中磺胺类抗生素的应用可行性提供了依据.     

Recent improvements in oily wastewater treatment: Progress, challenges, and future opportunities

Oily wastewater poses significant threats to the soil, water, air and human beings because of the hazardous nature of its oil contents. The objective of this review paper is to highlight the current and recently developed methods for oily wastewater treatment through which contaminants such as oil, fats, grease, and inorganics can be removed for safe applications. These include electrochemical treatment, membrane filtration, biological treatment, hybrid technologies, use of biosurfactants, treatment via vacuum ultraviolet radiation, and destabilization of emulsions through the use of zeolites and other natural minerals. This review encompasses innovative and novel approaches to oily wastewater treatment and provides scientific background for future work that will be aimed at reducing the adverse impact of the discharge of oily wastewater into the environment. The current challenges affecting the optimal performance of oily wastewater treatment methods and opportunities for future research development in this field are also discussed.     

锰基氧化物活化过硫酸盐降解水中有机污染物的研究进展

近年来,基于硫酸根自由基（SO₄·-）的新型高级氧化技术研发及其在水污染控制和土壤修复方面的应用备受关注.锰基氧化物因其结构性质多变、自然丰度高、环境友好等优势,被广泛应用于活化过氧一硫酸盐（PMS）和过氧二硫酸盐（PDS）处理难降解有机污染物.该文对可活化PMS/PDS的锰基氧化物的类型、结构特征、合成方法及影响反应活性的因素等进行了介绍,重点对不同锰基催化剂活化PMS/PDS的反应机理进行了讨论,并对未来的研究和发展进行了展望,旨在为拓展锰基矿物材料环境应用和阐明过硫酸盐活化机制提供重要参考.结果表明:活化产生的SO₄·-和羟基自由基（·OH）对污染物的降解起关键作用.SO₄·-具有较高的稳定性和氧化性,在降解过程中发挥主导作用.复合型锰基氧化物相较于单一锰基氧化物表现出更优的催化反应活性.PMS和PDS活化的反应机理存在显著差异:前者通过Mn（Ⅳ）与Mn（Ⅲ）之间的氧化还原循环,先生成SO₅·-再产生SO₄·-,而后者是通过氧化还原反应相继生成S₂O₈·-及SO₄·-.此外,MnO₂活化PDS还存在仅生成单态氧的非自由基反应机理.现阶段锰基氧化物活化PDS的相关研究仍比较匮乏,值得未来进一步深入研究.锰基材料活化PDS/PMS产生的活泼中间体Mn（Ⅲ）的鉴定及对污染物降解的贡献仍需更多直接的试验证据.      

石化废水剩余污泥厌氧消化预处理技术

石化废水剩余污泥在厌氧消化时,污泥停留时间长,且产气量较低,并且反应器容积较大,所需资金投入较高。污泥厌氧消化预处理能够改变污泥特性,缩短了后续消化时间,提高甲烷产量,减少剩余污泥量。综述了各种污泥预处理技术的最新进展,分析了石化污泥厌氧消化预处理的可行性。     

Preparation of porous adsorbent via Pickering emulsion template for water treatment: A review

Porous materials as emerging potential adsorbents have received much more attention because they are capable of capturing various pollutants with fast adsorption rate, high adsorption capacity, good selectivity and excellent reusability. In order to prepare porous materials with decent porous structure, Pickering emulsion template method has been proved to be one of the most effective technologies to create pore structure. This paper reviewed comprehensively the latest research progress on the preparation of porous materials from various Pickering emulsions and their applications in the decontamination of pollutants (e.g., heavy metal ions, organic pollutants) and in the oil/water separation. It was expected that the summaries and discussions in this review will provide insights into the design and fabrication of new efficient porous adsorbents, and also give us a better understanding of the subject.     

紫外光和活性炭对有机物臭氧化的协同催化作用

以城市二级出水中微量有机污染物为处理的目标物质,通过静态试验分别考察了不同催化条件下臭氧对水中有机污染物的降解效果.结果表明:协同催化反应器对水体在254 nm处紫外吸光度(E₂₅₄)的去除率达87.40%,对COD_Cr的去除率可达59.79%,对臭氧的利用率可达到91.4%,因此,254 nm紫外光和活性炭对水中微量有机污染物的臭氧化过程具有协同催化作用,并大大提高了系统对臭氧的利用率;受OH－影响,碱性条件下O₃/UV/C工艺对COD_Cr和E₂₅₄的去除效果好于中性和酸性条件;不同自由基捕捉剂对臭氧化过程的影响证明,在紫外光和活性炭的协同催化作用下,臭氧分解出以羟基自由基为主的多种氧化性自由基,因此水中有机污染物的氧化降解是多种自由基反应的结果.      

活化分子氧降解水中典型新污染物研究进展

近年来,新污染物在水体中被频繁检出,其化学性质稳定、易生物积累,给生态环境和人类健康带来严重威胁. 为解决此问题,高级氧化技术逐渐发展为一种有前景的环境修复方法,在众多氧化剂中,分子氧(O₂)是丰富、经济、绿色的氧化剂. O₂主要经由催化促进的电子转移和能量转移途径而被活化,进而转化为活性氧物种(ROS). 活化O₂转化为ROS,有望成为清除水中新污染物富有潜力的研究方法和实用技术. 目前,研发更高效催化材料(或其他类型活化材料),以实现对O₂的高效活化和对污染物的彻底、快速降解是相关领域研究的关注焦点. 本文重点介绍了活化O₂降解水中新污染物的基本概念和最新研究进展,包括O₂可转化生成的主要ROS、O₂活化策略、活化O₂用于降解新污染物的研究成果等,并对O₂活化所遇到的核心问题和未来发展趋势进行了总结和展望.      

Review of post-combustion carbon dioxide capture technologies using activated carbon

Carbon dioxide(CO_2) is the largest anthropogenic greenhouse gas(GHG) on the planet contributing to the global warming. Currently, there are three capture technologies of trapping CO_2 from the flue gas and they are pre-combustion, post-combustion and oxy-fuel combustion. Among these, the post-combustion is widely popular as it can be retrofitted for a short to medium term without encountering any significant technology risks or changes.Activated carbon is widely used as a universal separation medium with series of advantages compared to the first generation capture processes based on amine-based scrubbing which are inherently energy intensive. The goal of this review is to elucidate the three CO_2 capture technologies with a focus on the use of activated carbon(AC) as an adsorbent for post-combustion anthropogenic CO_2 flue gas capture prior to emission to atmosphere. Furthermore, this coherent review summarizes the recent ongoing research on the preparation of activated carbon from various sources to provide a profound understanding on the current progress to highlight the challenges of the CO_2 mitigation efforts along with the mathematical modeling of CO_2 capture. AC is widely seen as a universal adsorbent due to its unique properties such as high surface area and porous texture. Other applications of AC in the removal of contaminants from flue gas, heavy metal and organic compounds, as a catalyst and catalyst support and in the electronics and electroplating industry are also discussed in this study.     

某污灌区污水-土壤-地下水污染物分布特征

通过对某污灌区灌溉水、土壤及地下水的取样分析,研究了灌区污染物的分布特征。结果表明:灌区主要污染物为重金属Zn、多环芳烃和农残六六六。不同污染物分布特征不同。重金属主要富集于土壤表层,如Zn大部分富集于耕植层中(0～30cm),但浓度过高,其可向深部迁移。多环芳烃按分子量可分为三类,小分子量芳烃迁移过程中降解转化显著;中分子量芳烃迁移至深部土壤和地下水,土壤各深度吸附量几乎相同;大分子量芳烃化学性质稳定,易吸附沉积于表层土壤和底泥中。农残六六六迁移深度至少可达50m。     

Decontamination of granular wastes by mining separation techniques

Contaminated by heavy metals, organics and other compounds, granular wastes such as construction and demolition waste (CDW) and municipal solid waste incinerator (MSWI) bottom ash have negative effects on the environment. On the other hand, stony components in these waste streams have similar physical properties and chemical compositions as natural raw building materials. Therefore, such materials have potential application as secondary raw building material but for recycling to occur in an environmentally sound manner, decontamination using mining separation techniques is essential. In order to remove or reduce contaminants to acceptable levels, the selection of appropriate strategies is important. Based on the information about mining separation techniques, as well as contaminants properties, the general guidelines followed to select treatment techniques and processes are described in this paper.     

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.     

二价铁催化过碳酸钠处理水中乙苯

采用Fe(II)催化过碳酸钠(SPC)体系处理水溶液中的乙苯(EB),考察c(SPC)、c(Fe(II))、阴离子浓度、天然有机物(NOM)以及溶液初始pH值对EB降解效果的影响,并确定EB降解过程中起主导作用的自由基.结果表明,对于浓度为1mmol/L的EB溶液,c(SPC)、c(Fe(II))均为12mmol/L时,20min内EB可被完全去除; Cl^-、HCO₃^-、NOM的存在均会抑制EB降解,SO₄^2-和NO₃^-对EB降解无影响;溶液初始pH值(pH3.00~11.00) 越高,EB去除率越低,但当pH=9时,降解效果仍很显著,表明该体系能够在较宽pH值范围内高效降解水溶液中EB;自由基探针试验证实体系中存在^·OH和O₂^·-,自由基清扫试验表明^·OH对EB降解起主导作用.     

F-SnO2/GAC粒子电极的制备及其电催化性能

以颗粒活性炭（GAC）为载体,通过溶胶-凝胶法制备了经F^-掺杂改性的F-SnO₂/GAC粒子电极.采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱（EDS）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、循环伏安曲线（CV）对粒子电极进行了表征.并以罗丹明B（RhB）为目标污染物,考察该粒子电极的电催化性能.结果表明：F-SnO₂纳米颗粒均匀分布在GAC的内外表面,且结晶完整;经F^-掺杂改性后的SnO₂活性组分能够增加反应体系中的转变电荷量,提高电催化活性.当RhB质量浓度为300mg/L、初始pH 3、槽电压为9V、处理30min时,在500℃下煅烧2h的10% F-SnO₂/GAC粒子电极对RhB的脱色率和COD去除率达到了97.6%和89.0%.运用电子自旋共振技术（ESR）确定了电催化过程主要是以羟基自由基（·OH）的间接氧化来实现对污染物的去除.     

持久性、迁移性和潜在毒性化学品环境健康风险与控制研究现状及趋势分析

持久性、迁移性、毒性或高持久和高迁移性化学品(PMT/vPvM)在全球地表水、地下水和饮用水水体已被广泛检出,是未来可能显著影响人类健康和环境的一类重要新兴污染物.按照欧盟提议的鉴别标准,现有化学品中的PMT/vPvM数以千计,涉及用途广泛,包括三聚氰胺等数10种较高产量的工业化学品.PMT/vPvM可通过农田径流、工业废水和生活污水排入环境,污水处理厂目前被认为是其主要排放途径.因难以被现行常规水处理技术有效去除,PMT/vPvM可长期存在于城镇人居环境水循环系统中,危及居民饮用水及生态系统安全.欧盟已率先开始将PMT/vPvM专门纳入现行化学品风险管理体系中的优先范畴.目前,环境中仍有众多潜在PMT/vPvM,其监测方法亟待进一步完善,物质鉴定、类别范围及清单建立均尚需时日;PMT/vPvM在全球各地区的环境分布和暴露研究十分有限,其潜在、长期的生态毒性和人体健康危害效应研究较为匮乏.与此同时,替代品或替代技术以及污水处理、污染场地修复等环境工程治理技术的研究和开发,都将成为未来PMT/vPvM风险科学研究与管理决策的迫切需求.     

气相抽提法(SVE)去除土壤中挥发性有机污染物的实验研究

研究了土柱直径、土壤粒径和不同污染物等对模拟SVE通风效率的影响.以苯、甲苯、乙苯、正丙苯为污染物进行的实验结果表明,柱底面积/装土高度(S/H)越大,去除率越高.不同粒径受甲苯、乙苯、正丙苯污染的土壤进行的实验结果表明,当土壤粒径由10目变为20～40目后,SVE通风效率降低,污染物去除难度增大.受苯、甲苯、乙苯污染...     

城市降雨径流污染及最佳治理方案探讨

城市降雨径流污染已经成为非点源污染的一个新亮点,随着城市工业废水和生活污水等点源治理力度的加大,城市降雨径流污染问题将越来越突出.文章系统阐述了城市降雨径流污染的过程、污染类型及来源、污染物特征,对各种具体的城市降雨径流污染控制与治理技术进行了总结,并着重介绍了城市降雨径流污染最佳管理措施,还提出了实施城市降雨径流污染治理的具体对策和指导思想.     

UV/NaClO和UV/过碳酸钠工艺降解水杨酸的对比

采用UV/NaClO和UV/过碳酸钠(SPC)工艺降解水中水杨酸(SA),对比考察了氧化剂种类和投加量对SA去除的影响,采用淬灭法和电子顺磁共振波谱仪(EPR)鉴定识别了 2种工艺中的自由基,通过竞争动力学的方法计算了 SA与·OH、CO3·-的二级反应速率常数及反应体系中不同组分的贡献,从环境水样模拟、急性毒性和经济...     

芥子气消毒技术研究现状及发展趋势研究

芥子气使用后,如不及时进行消毒处理,将会造成水源和土壤长期染毒,对环境和人类的健康构成严重威胁,因此,芥子气消毒技术已成为研究热点,针对传统消毒技术所存在的缺点,研究人员尝试利用不同的消毒技术对芥子气进行高效、无毒、环保消毒.目前主要采用过氧化物、光催化和光化学、纳米金属化合物、高铁酸钾等消毒技术对芥子气实施消毒,这些技术各有缺点和不足,在未来,各种消毒技术的性能改进和联合运用是主要发展趋势.