臭氧氧化降解水中四丁基锡效能及动力学研究

对水中臭氧氧化降解四丁基锡(TeBT)的反应动力学、效能及影响因素进行了实验研究.结果表明,温度从12℃升到22℃,TeBT的去除率可从36％升高到43％,但当温度升到32℃时其去除率有所下降.pH升高有利于TeBT的氧化降解,在pH =5.9的缓冲溶液中,前10 min TeBT的去除率为30％;在pH=8.0的缓冲溶液中,前10 min TeBT的去除率提高到42％.原因可能是pH的升高会使臭氧在水中的分解速率加快,臭氧向水相转移率也提高.·OH抑制剂叔丁醇和重碳酸盐对臭氧氧化去除TeBT具有明显的抑制作用,说明在臭氧氧化去除TeBT的过程主要受到·OH产率的影响.通过拟一级反应动力学,计算出单独臭氧(即臭氧分子)与TeBT的直接反应速率常数ko3=435.79 L·mol-1·s-1,·OH与TeBT的间接反应速率常数k.oH=1.4 ×109 L·mol-1·s-1.     

粒径与前驱体对活性炭催化臭氧氧化的影响

利用煤质、木质、椰壳3种前驱体活性炭制得6种粒级共18种活性炭样品,作为催化剂进行催化臭氧降解草酸的效果研究.结果表明,减小活性炭粒径对催化臭氧氧化效率提升效果显著,160~300目活性炭催化臭氧氧化降解草酸速率常数是10~20目颗粒活性炭的9.2~19.0倍.煤质160~300目活性炭催化臭氧氧化降解效果最佳.活性炭粒径的倒数与催化臭氧氧化伪一级动力学速率常数呈线性关系.对官能团的滴定表明,活性炭表面的羟基数量与催化臭氧氧化一级动力学速率常数存在较为明显的指数关系.     

酸活化赤泥催化臭氧氧化降解水中硝基苯的效能研究

以铝工业废物赤泥为原料,采用酸化的方法活化赤泥,提高其在多相催化臭氧氧化除污染体系中的催化活性,并对其催化臭氧除污染效能及机制进行探讨.研究发现,和赤泥原矿相比,酸化赤泥表现出十分显著的催化能力;酸化赤泥(RM6.0)催化臭氧氧化硝基苯的去除率随臭氧浓度的增加而增加;当臭氧浓度由0.4 mg.L-1增加至1.7 mg.L-1时,硝基苯的去除率由45%提高到92%.溶液pH对RM6.0催化体系利用臭氧能力的影响与其催化臭氧氧化降解NB的影响表现出一致的结果.初始pH变化所带来的RM6.0催化活性的变化,主要是由于体系中氢氧根浓度的变化,导致臭氧分解形成羟基自由基所致;过高pH值导致的羟基自由基的猝灭显促使RM6.0催化臭氧氧化NB活性的降低.通过RM6.0对臭氧的利用能力及羟基自由基抑制实验结果发现,RM6.0催化臭氧降解NB的主要作用机制是催化剂表面吸附臭氧,实现臭氧在催化剂表面的富集,进而实现对NB有机污染物的氧化降解.在这个过程中羟基自由基是存在的,主要是在臭氧与硝基苯在界面氧化过程中分解而成,并进一步氧化NB.     

CuO-Ru/Al2O3 催化臭氧化降解苯乙酮的研究

采用浸渍法制备了以活性Al2O3为载体的双组分催化剂CuO-Ru/Al2O3,利用该催化剂催化臭氧化降解了苯乙酮.结果表明,贵金属钌掺杂能显著提高CuO/Al2O3催化臭氧化苯乙酮的降解效率,如在相同条件下处理30 min后,单独臭氧氧化、CuO/Al2O3/O3和CuO-Ru/Al2O3/O3对苯乙酮水溶液的COD去除率分别为6.3%、20.0%和54.0%.pH对CuO-Ru/Al2O3催化臭氧化降解苯乙酮的效率并没有影响,但与单独臭氧化相比,该催化臭氧化体系更适合在中性或酸性条件下应用.CuO-Ru/Al2O3对水中臭氧有较好的催化分解活性,臭氧分解的速率常数达2.58×10-3s-1,高于二次水中臭氧的分解速率常数1.19×10-3s-1.叔丁醇的试验结果表明,CuO-Ru/Al2O3/O3降解苯乙酮反应遵循羟基自由基(.OH)反应机制.     

饮用水中甲羟孕酮的臭氧氧化降解研究

以饮用水中内分泌干扰物孕激素类甲羟孕酮(MPA)为目标物,采用臭氧氧化工艺对其进行降解,对臭氧降解过程动力学进行了研究,并考察液相臭氧浓度、pH、羟基自由基(.OH)清除剂(HCO3-)对降解过程的影响.结果表明,臭氧在合适条件下能够有效降解水溶液中的MPA,MPA初始浓度为3、5、10 mg.L-1,采用连续臭氧曝气方式降解时,降解过程遵守一级反应动力学模型;采用序批式臭氧投加方式进行降解时,降解过程符合二级反应动力学模型.pH的升高和HCO3-的添加都会对降解效果产生负面影响.在反应温度为20℃,采用序批式臭氧投加方式,MPA的去除率从pH=3.10时的89.8%下降到pH=9.02时的74.6%.相同反应条件下,添加羟基自由基清除剂HCO3-后,降解反应速率常数由0.146 3 L.(mg.min)-1下降到0.049 5 L.(mg.min)-1,去除率下降了22.2个百分点.     

水中羟基氧化铁催化臭氧分解和氧化痕量硝基苯的机理探讨

测定了木质颗粒活性炭(GAC)和负载在GAC上的羟基氧化铁(FeOOH)催化水中臭氧分解的速率常数并探讨了催化臭氧分解的途径.以水中几种氧化物表面羟基密度和表面零电荷pH值(pH_zpc)为表征氧化物表面性质的参数,考察了2个参数对催化臭氧氧化水中硝基苯的影响.GAC和负载在GAC上的FeOOH使水中臭氧一级分解速率常数分别提高了68%和108%,用叔丁醇捕获掉生成的羟基自由基后,前者的分解速率常数降低了9%,后者降低了20%.GAC在催化臭氧分解时主要起到吸附剂和还原剂的作用,FeOOH催化臭氧分解过程中促进了羟基自由基生成.氧化物表面羟基密度和催化臭氧氧化水中硝基苯的效果之间没有直接的关系,由氧化物的pH_zpc决定的表面电荷状态与催化氧化效果有关,表面接近电中性时对催化氧化硝基苯有利.高密度的表面羟基会使表面羟基之间形成较强的氢键,使催化作用减弱.     

CuO-Ru/A_2lO_3催化臭氧化降解苯乙酮的研究

采用浸渍法制备了以活性Al2O3为载体的双组分催化剂CuO-Ru/Al2O3,利用该催化剂催化臭氧化降解了苯乙酮.结果表明,贵金属钌掺杂能显著提高CuO/Al2O3催化臭氧化苯乙酮的降解效率,如在相同条件下处理30 min后,单独臭氧氧化、CuO/Al2O3/O3和CuO-Ru/Al2O3/O3对苯乙酮水溶液的COD去除率分别为6.3%、20.0%和54.0%.pH对CuO-Ru/Al2O3催化臭氧化降解苯乙酮的效率并没有影响,但与单独臭氧化相比,该催化臭氧化体系更适合在中性或酸性条件下应用.CuO-Ru/Al2O3对水中臭氧有较好的催化分解活性,臭氧分解的速率常数达2.58×10-3s-1,高于二次水中臭氧的分解速率常数1.19×10-3s-1.叔丁醇的试验结果表明,CuO-Ru/Al2O3/O3降解苯乙酮反应遵循羟基自由基(.OH)反应机制.     

臭氧氧化降解水中青霉素G特性和动力学特征

为考察水中PCN（青霉素G）在臭氧氧化过程中的降解规律与特征,采用臭氧直接氧化法处理模拟废水中的PCN,研究了初始pH、ρ（臭氧）、初始ρ（PCN）、自由基抑制剂TBA（叔丁醇）、反应温度等对水中PCN去除效果的影响,并分析了PCN在臭氧氧化降解过程中的降解特性和动力学特征.结果表明:①在溶液体积为1 L、初始ρ（PCN）为50 mg/L、初始pH为11、ρ（臭氧）为15 mg/L、反应温度为20℃时,反应5 min时PCN去除率为100%,反应2 h时TOC去除率为28.98%.②PCN的降解速率和TOC去除效果随pH的增大而升高,碱性环境有利于PCN的矿化.③臭氧氧化过程中,PCN的降解以臭氧直接氧化为主,其降解中间产物的矿化主要以臭氧间接氧化为主,TBA可抑制强氧化性羟基自由基的产生效率,因而对TOC的矿化有明显的抑制作用.④对PCN的降解过程进行一级、伪一级和二级动力学方程拟合,结果表明,伪一级动力学方程拟合相关性（R2=0.999 7）最高,k（反应速率常数）最大值为0.825 5 min-1.研究显示,臭氧直接氧化可有效降解水中PCN,但对中间产物的矿化去除效果较为有限,臭氧氧化降解PCN的过程遵循伪一级反应动力学方程.      

臭氧氧化降解水中三氯乙烯的效能研究

卤代烃是地下水污染中常见的有机污染物,三氯乙烯(Trichloroethylene,TCE)作为一种典型的卤代烃,具有高检出率、易挥发、致癌性等特征,而对地下水中TCE的治理一直是研究的热点.因此,本文以TCE为目标污染物,采用臭氧氧化技术对其进行降解效能分析,重点考察了不同臭氧投加量、初始p H、温度、初始TCE浓度对臭氧氧化降解水中TCE的影响,并对反应产物及可能的臭氧氧化机理进行了推测.结果表明,溶液的初始p H、臭氧投加量、初始TCE浓度均会对TCE的降解效率和降解速率产生一定的影响.在优化的实验条件下(p H=9、臭氧投加量5mg·L~(-1)、TCE初始浓度1 mg·L~(-1)、温度30℃),TCE在2 h的降解率可以达到100%,反应结束后TCE脱氯率为71.1%.动力学实验表明,臭氧氧化TCE的反应符合伪一级动力学.热力学研究表明,臭氧氧化TCE的焓变(ΔH)为15.53 k J·mol~(-1),熵变(ΔS)为-226.5 J·mol~(-1)·K~(-1),活化能E_a为18.05 k J·mol~(-1),表明臭氧氧化TCE的反应易于进行.机理研究表明,臭氧氧化降解TCE主要是由臭氧分解所形成的羟基自由基进行的.     

电催化臭氧技术降解啶虫脒

研究了臭氧氧化、紫外/臭氧(UV/O₃)和电催化臭氧(electro-peroxone, EP)3种技术降解啶虫脒的机制,比较了3种技术降解地下水和地表水中啶虫脒的效率和能耗(使用E_EO指标表征)。发现啶虫脒为臭氧难氧化物质,与臭氧(O₃)和羟基自由基(·OH)的二级反应速率常数分别为(0.05±0.01) mol/(L·s)、(2.8±0.2)×109 mol/(L·s)。经6 min臭氧氧化后,地下水和地表水中的啶虫脒去除率仅为26%和64%。与之相比,UV/O₃和EP技术可以完全去除地下水和地表水中的啶虫脒。臭氧氧化、UV/O₃和EP技术降解啶虫脒的能耗分别为0.11~0.27,1.22~1.24,0.12~0.24 kW·h/m3。结果表明,EP技术是一种去除饮用水中啶虫脒的高效低耗技术。     

蜂窝陶瓷催化臭氧化苯乙酮的研究

研究了蜂窝陶瓷对臭氧化降解苯乙酮效率的影响.结果表明,蜂窝陶瓷显著提高了臭氧化降解苯乙酮的效率,叔丁醇的试验表明该体系遵循.OH氧化机理.蜂窝陶瓷催化臭氧化降解苯乙酮的动力学可分为2个阶段,第一阶段的表观动力学常数为8.77×10-4s-1,Rct为10.34×10-10;第二阶段的表观动力学常数为4.63×10-3s-1,Rct为172.34×10-10.基于降解过程的色度变化和水样原子吸收的分析结果,结合降解动力学可以推测:降解过程中蜂窝陶瓷催化剂中Ti4+的溶出是苯乙酮降解效率提高的主导因素.     

臭氧降解水中邻苯二甲酸二甲酯的动力学及影响因素

利用臭氧(O3)降解含较高浓度邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的模拟废水,采用竞争动力学法,以硝基苯为参比有机物,获得了DMP与O3及羟基自由基(·OH)的反应速率常数,研究了·OH抑制剂叔丁醇(TBA)、pH和多种离子对O3降解DMP效果的影响.结果表明,O3降解DMP符合拟一级动力学,DMP与O3的反应速率常数kO3-DMP为(0.064±0.014)L.(mol·s)-1,与·OH的反应速率常数k·OH-DMP为3.59×109L.(mol·s)-1;O3降解DMP过程中,生成的羧酸类中间产物使弱酸或弱碱性反应液的pH下降,但不足以影响强酸或强碱性反应液的pH;降解过程中产生大量中间产物使COD的去除率滞后于DMP的降解率,且部分中间产物不易被矿化;较低浓度的TBA不足以抑制·OH与DMP反应,当TBA的浓度增大到DMP的90.21倍时,DMP的降解率由98.7%降为8.8%,已经基本抑制了·OH与DMP的反应;用磷酸盐缓冲溶液调节反应液pH,DMP的降解效果优于用NaOH/H2SO4调节;水中常见低浓度阴阳离子对DMP的降解效果没有影响,高浓度SO24-、NO3-和HPO24-对DMP降解效果的影响相对较小,高浓度Cl-和HCO3-对DMP的降解有抑制作用,且HCO3-的影响大于Cl-,当Cl-和HCO3-的浓度分别为7 097 mg·L-1和6 093 mg·L-1时,反应40 min,DMP降解率分别为50.5%和26.2%.     

鹅掌柴对室内空气的净化作用研究

为探讨鹅掌柴对室内空气的净化作用,对鹅掌柴在不同CO2浓度下的光响应曲线进行测定与分析.结果表明:(1)在光合有效辐射为0～1 200 μmol·m-2·s-1范围内,当CO2浓度为1 200 μmol·mol-1时,鹅掌柴的Pn值最大,CO2浓度800 μmol·mol-1时,Pn值最低, 在光强1 200～2 000 μmol·m-2·s-1范围内,CO2浓度为1 200 μmol·mol-1时,鹅掌柴的Pn值最大,在CO2浓度400 μmol·mol-1时,Pn值最低;(2)当光强为0～1 200 μmol·m-2·s-1,CO2浓度为400 μmol·mol-1时,鹅掌柴的Tr最大,在CO2浓度为800 μmol·mol-1时,Tr值最小值,当光强为1 200～2 000 μmol·m-2·s-1时,鹅掌柴的Tr在CO2浓度1 200 μmol·mol-1时达到最大值,在CO2浓度400 μmol·mol-1时达到最小值.鹅掌柴的Gs和Ci出现与此类似的趋势.这表明在不同光合有效辐射范围内,鹅掌柴的净光合速率和蒸腾速率相对环境CO2的改变会有不同的适应能力.     

水热/臭氧预处理促进餐厨垃圾中典型废弃油脂厌氧发酵产甲烷

为了缓解餐厨垃圾中大量未降解油脂包覆微生物,对厌氧发酵产生严重抑制的问题,本文采用水热或臭氧预处理有效降解油脂,预处理进行厌氧发酵.扫描电子显微镜和傅里叶变换-红外光谱分析表明,经过水热或臭氧预处理后,厌氧发酵过程油脂降解程度提高.经过臭氧预处理的火锅废油厌氧发酵甲烷产率提升至（854.20±10.28） mL·g^-1（每克有机质干重所产生的甲烷量,以毫升计,下同）,在第20 d达到产甲烷速率峰值（122.06±3.46） mL·g^-1·d^-1,较之未处理组达到甲烷峰值速率的时间缩短4 d,甲烷产率提升17.4%.总体能量转化效率由未经预处理的64.88%提升到臭氧预处理后的76.18%,说明臭氧或水热预处理可以促进油脂的降解,并且提高产甲烷菌对底物的利用从而提高发酵产甲烷的效率,从而在一定程度上缓解目前工业生产中存在的油脂难以降解以及包裹厌氧微生物的问题.     

Experimental study on oxidative decomposition of nitrobenzene in aqueous solution by honeycomb ceramic-catalyzed ozonation

The ozonation of nitrobenzene in aqueous solution was carried out in a semi-batch reactor to investigate the degradation efficiency, the effect factors, and the reaction mechanism, where honeycomb ceramic was used as a catalyst. The presence of honeycomb ceramic could improve the degradation rate of nitrobenzene by 15.46% compared to the results of ozonation alone. Under the conditions of this experiment, the degradation rate of honeycomb ceramic-catalyzed ozonation increased by 12.94% with the increase of the amount of catalyst from 1 to 5 blocks. The degradation rates all increased greatly with the increase of temperature and pH of the solution in the processes of honeycomb ceramiccatalyzed ozonation and ozonation alone. But, when the pH of the solution increased to 9.50, the advantage of the honeycomb ceramic-catalyzed ozonation process would be lost. The experimental findings indicated that in the processes of ozonation alone and honeycomb ceramic-catalyzed ozonation, nitrobenzene was primarily oxidized by ·OH free radical in aqueous solution. The adsorption of nitrobenzene was too limited to have an important influence on the degradation rate of nitrobenzene. With the same total dosage of applied ozone, the multiple step addition of ozone showed much higher removal efficiency than that obtained by one step in the two processes.     

TiO2/AC催化臭氧氧化处理水中的苯酚

研究了单独臭氧氧化及以活性炭(AC)和负载二氧化钛的活性碳(TiO2/AC)为催化剂催化臭氧氧化处理水中苯酚的效果。考察了AC、TiO2/AC对苯酚的吸附特性及三种方法对苯酚的转化率及矿化率效果及其臭氧利用效率,并对氧化过程进行了动力学分析。实验结果表明:AC、TiO2/AC对苯酚的吸附均较好地符合Freundlich方程;催化臭氧氧化转化苯酚的效果高于单独臭氧氧化;TiO2/AC作催化剂有利于苯酚的最终矿化,同时提高了臭氧的利用效率;3种氧化反应均较好的符合二级动力学方程,TiO2/AC催化臭氧氧化苯酚的二级动力学常数为0.0001L/(mg.min),高于单独臭氧氧化0.00004L/(mg.min)和AC催化臭氧氧化0.00006L/(mg.min)。     

大气模拟烟雾箱中HONO的表征

NO2与H2O在烟雾箱表面生成HONO的异相反应是导致烟雾箱实验数据不确定性增加的主要原因之一,因此.必须对该反应进行表征.本研究采用烟雾箱实验与箱式模型模拟相结合的方法,确定实验系统特有的HONO释放速率.实验在室内烟雾箱实验系统完成,通过NO、NO2沉积实验获得的气态反应物在烟雾箱壁面(Teflon膜)上的沉积速率分别为0.0026 h-1及0.0025 h-1;光解实验得到NO2的光解速率为0.21min-1,在此基础上利用量子产率、吸收截面积、光谱分布计算出其它6个光解反应的速率常数.将实验获取的速率常数与CB-Ⅳ反应机理联合使用建立箱式模拟系统,利用c0一NO实验数据对模拟参数进行优化,得到该系统的HONO的释放速率为1.65×10-5cm3·mol-1·s-1.由此提供了一种表征实验与箱式模型联合使用确定烟雾箱系统HONO释放速率的有效方法.     

电凝聚臭氧化耦合工艺的二级出水处理特性与机理研究

构建电凝聚臭氧化耦合工艺对城市污水处理厂二级出水进行深度处理,研究了不同初始pH值、臭氧投加量和电流密度对二级出水处理效果的影响.结果表明,当初始pH值为5、臭氧投加量为1.5 mg·mg^-1、电流密度为15 mA·cm^-2时,该工艺处理效果达到最佳,二级出水中溶解性有机物的去除率可达到58.6%.与单独电絮凝和臭氧氧化工艺相比,耦合工艺对有机物有更好的去除效果.由于金属盐水解产物可以作为臭氧化的催化剂,为了甄别其活性点位,将磷酸盐引入体系中,结果表明磷酸盐占据了混凝剂水解产物表面的羟基,从而阻碍了臭氧与水解铝盐混凝剂之间的反应,使得有机物的去除率降低,傅立叶红外（FT-IR）分析的结果进一步证明表面羟基是产生的铝盐混凝剂催化臭氧化的活性点位.为了进一步明确该耦合工艺去除溶解性有机物的机理,选择对氯苯甲酸（pCBA）探针法间接证明和电子顺磁共振（EPR）实验直接证明体系中羟基自由基（·OH）的存在,结果表明,电凝聚臭氧化耦合工艺较单独臭氧氧化工艺产生了更多的·OH,说明电絮凝产生的铝盐混凝剂水解产物可以作为催化剂催化臭氧产生·OH,提升体系对有机物的去除效率.     

钛酸钡压电臭氧化降解水中的硝基苯

将臭氧（O₃）体系与压电（PE）体系相结合提出了压电臭氧化（PE-O₃）体系,探究了该体系对难降解有机污染物硝基苯（NB）的降解效果,考察了转速、O₃浓度、钛酸钡（BT）投加量和初始pH值对NB去除的影响.此外,探讨了PE-O₃体系降解NB过程中存在的活性物质,并分析了反应机理.结果表明：PE-O₃体系对NB的降解体现出明显的协同效应（协同系数高达5.04）,在15min内对NB的去除率高达85.37%,反应符合一级反应动力学规律,k为0.1256min^-1.此外,PE-O₃体系在120min内对NB实现了74.06%的矿化.随着磁力转子转速的增加,体系反应速率提升,当转速提高到1500r/min时,反应速率常数可达到0.1446min^-1.反应速率随体系中BT浓度和O₃浓度的增加而增加,但一定程度后,增长趋势变缓.NB降解速率随pH值的增加而增大,当pH值为9.0时,在15min后体系中的NB降解率达85.69%.反应过程中产生的是降解NB的主要活性物质.     

凹凸棒石/氧化锌纳米复合材料对亚甲基蓝的吸附性能

采用化学沉淀法在凹凸棒石的表面负载纳米氧化锌合成了凹凸棒石/氧化锌(ATP/ZnO)纳米复合材料.同时,研究了亚甲基蓝在纳米复合材料上的吸附行为,并从热力学和动力学角度探讨了吸附作用机理.吸附实验表明:纳米复合材料对亚甲基蓝有优异的吸附能力;纳米复合材料对亚甲基蓝的吸附热力学符合Langmuir等温吸附方程,最大吸附量可达110.50mg·g-1,吸附焓变为18.69kJ·mol-1,吸附自由能变为-33.06～-22.74kJ·mol-1,吸附熵变约为146J.mol-1.K-1,是一个自发的吸热过程;纳米复合材料对亚甲基蓝的吸附动力学符合准二级动力学方程,速率常数随着溶液初始浓度的提高而下降.