CaO2/UV体系降解吲哚美辛的反应机制与影响因素研究

高级氧化技术是处理环境污染物的有效手段之一,本文采用CaO₂/UV体系降解吲哚美辛(IDM),深入探究该体系对IDM的降解机制.实验结果表明,CaO₂/UV体系能够有效处理IDM污染水体.数据显示在1.0 g·L^-1的CaO₂浓度下IDM反应速率最快,且其反应受到pH等环境因素的影响较小.采取淬灭法以量化该体系中不同的活性物质对反应的贡献率,结果发现¹O₂的贡献率达90.53%,是起主要作用的活性物质;采取探针法对反应体系内的活性物质进行定量测试,实验结果可知体系内的·OH、O₂^-·以及¹O₂的稳态浓度分别为1.3×10^-13、1.2×10^-6和4.3×10^-10 mol·L^-1.对该体系降解IDM的产物进行分析,证实该体系通过¹O₂和·O...     

UV、H2O2、O3及其联用工艺对水中DMP的去除效果和降解机理分析

采用UV、H2O2、O3及其联用工艺对自来水本底条件下邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的去除效果、特性及降解机理进行了对比和分析.采用单独的UV光照射不能有效去除DMP;而UV-H2O2联用工艺对DMP具有良好的去除效果.在DMP初始浓度约为1.0 mg·L-1,UV光强为133.9μW·cm-2,H2O2投加量为20 mg·L-1的条件下,30 min后DMP的去除效果可以达到73.08%,在降解过程中,监测到DMP氧化产物;当DMP初始浓度约为1.0 mg·L-1,O3投加量为3 mg·L-1时,单独O3氧化DMP的去除率为55.81%;UV-O3联用工艺对DMP的去除效果略优于单独O3氧化,去除效果提高了10%左右.单独O3和UV-O3氧化在初始氧化阶段可形成不同于UV-H2O2工艺的降解产物;UV-H2O2-O3联用工艺能高效氧化水中DMP,O3的投加不但极大的增强了UV-H2O2工艺的氧化性能,同时抑制了UV+H2O2降解过程中DMP氧化产物的生成,并使生成的产物快速降解.几种氧化工艺对DMP去除效果顺序依次为UV＜O3＜UV-O3＜UV-H2O2＜UV-H2O2-O3.     

邻苯二甲酸二甲酯的紫外光-H2O2降解机制研究

为研究邻苯二甲酸二甲酯(DMP)在紫外光(UV)-H2O2体系下的光降解机制,利用质谱仪鉴定了目标化合物的降解产物,并借此推测其可能的降解途径.结果表明,在UV-H2O2的体系中,10 mg.L-1的DMP在90 min内的降解率达到92.3%,溶液pH值由初始的6.50降至4.98.通过GC/MS、LC/MS分析,DMP在UV-H2O2降解过程中的产物有六类,并且推断出DMP的两条侧链同时发生水解作用,生成的邻苯二甲酸可以异构为更加稳定的对苯二甲酸.此外,DMP还可以发生苯环取代、侧链缩合成环等反应,最后,在.OH的作用下,DMP及其芳香族中间产物发生开环反应,苯环被破坏,生成多种小分子有机酸,并进一步矿化为CO2和水.     

酸性条件下Ti（Ⅳ）催化O3/H2O2降解邻苯二甲酸二甲酯

研究了酸性条件下O3、O3/H2O2、Ti(Ⅳ)/O3和Ti(Ⅳ)/O3/H2O2氧化邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的效能.结果表明,在初始pH为2.8条件下,Ti(Ⅳ)/O3/H2O2体系对DMP的降解效率,矿化程度和臭氧的利用率都明显优于其他3种氧化体系.相同条件下O3、O3/H2O2、Ti(Ⅳ)/O3和Ti(Ⅳ)/O3/H2O2降解DMP的一级表观速率常数分别为3.96×10-4s-1、9.54×10-4s-1、1.07×10-3s-1和6.41×10-3s-1.与单独臭氧化相比,Ti(Ⅳ)/O3/H2O2体系臭氧的利用率约可提升6.51%.优化实验表明,本实验条件下Ti(Ⅳ)的最佳浓度为1.4 mg·L-1,H2O2最佳投加量为10 mg·L-1.结合气质联用(GC/MS)与离子色谱(IC)的分析结果,对Ti(Ⅳ)/O3/H2O2降解DMP的可能反应途径进行了初步的解析.     

Fe(Ⅵ)/Na2SO3体系降解阿特拉津效能

利用高铁酸钾活化亚硫酸钠(Fe(Ⅵ)/Na₂SO₃体系),探究其对阿特拉津(ATZ)的降解效能;鉴别了反应体系主要活性组分,并考察了Na₂SO₃投加量、反应溶液pH值和水质背景成分对ATZ降解效能的影响.结果表明:当Fe(VI)和Na₂SO₃的投加量分别为50和200μmol/L时,反应10s后Fe(Ⅵ)/Na₂SO₃体系对ATZ的降解效能达到74.4%,单独Fe(VI)(50μmol/L)和单独Na₂SO₃(200μmol/L)对ATZ的去除率仅为10.2%和7.5%.探针化合物和溶解氧作用等实验证实体系中主要的活性基团为SO₄^·-.在pH=8,Fe(VI)投加量为50μmol/L时,随着Na₂SO₃投加量的增大,Fe(Ⅵ)/Na₂SO₃体系对ATZ的去除效率先增大后减小,其中最佳Na₂SO₃投加量为150~200μmol/L.Fe(Ⅵ)/Na₂SO₃体系在pH 7~10的范围内,均可以快速降解ATZ.在天然水体中,Fe(Ⅵ)/Na₂SO₃体系也可以高效降解ATZ,但是水质背景成分会竞争消耗SO₄^·-,导致Fe(Ⅵ)/Na₂SO₃体系对ATZ的降解效能降低.     

响应面法优化低频超声协同H2O2降解偶氮染料酸性绿B

以酸性绿B染料废水为研究对象,在单因素试验的基础上,选择染料废水初始pH和H₂O₂投加量及超声功率为自变量,以酸性绿B降解率为响应值,采用响应面分析法研究各自变量及其交互作用对酸性绿B超声降解的影响,并通过回归方程求解和响应曲面分析,得到二次多项式回归方程的预测模型. 结果表明,染料废水初始pH和H₂O₂投加量及超声功率与染料降解率存在显著的相关性. 确定酸性绿B废水超声降解优化条件:初始ρ(酸性绿B)为100 mg/L,初始pH和超声功率分别为4.43和216 W,H₂O₂投加量为1.77 mL. 在该优化条件下,酸性绿B的降解率可达93.34%.经试验验证,实际值与模型预测值拟合性良好,偏差仅为3.48%.      

Fe(VI)/Fenton联合体系氧化降解菲的路径及机理

Fe（VI）/Fenton联合体系降解多环芳烃的效果良好,但其机理及降解路径仍需进一步被探究.采用荧光及GC-MS技术,考察弱酸条件下Fe（VI）降解菲的效果,并对比中性及碱性条件研究其氧化机理,进而分析Fe（VI）/Fenton联合体系对菲的作用机理及菲的降解路径.结果表明,弱酸条件下Fe（VI）氧化菲时,·OH参与反应较少,起氧化作用的可能为中间高价态铁.在该条件下,Fe（VI）对菲的降解效果稍差于中性及碱性,但此时Fe（VI）的高氧化性能可提高菲的矿化效果.联合氧化体系中,菲逐步被氧化、羟基化、脱碳、加氢而最终转化为CO₂和H₂O,主要的中间产物为邻苯二甲酸酯衍生物和9-芴甲醛衍生物.联合氧化体系可合理利用Fe（VI）氧化过程中产生的Fe（II）,并发挥高价态铁与·OH在氧化性能上的优势,实现对菲及产物的降解与矿化.     

Co2+/CaO2/草酸高级氧化体系降解水中SMT的机理研究

过氧化钙(CaO₂)类芬顿反应对痕量有机污染物具有高效的处理效果.本研究建立了新型的Co²⁺/CaO₂/草酸体系,利用草酸缓解Co²⁺沉淀的形成及加速Co³⁺转化为Co²⁺从而增强Co²⁺对CaO₂的活化效率.以磺胺二甲嘧啶(Sulfadimethoxine,SMT)为目标污染物,研究了Co²⁺浓度、CaO₂浓度、草酸浓度、溶液初始pH值和水体中常见离子等因素对Co²⁺/CaO₂/草酸体系活性的影响.结果表明：在Co²⁺/CaO₂/草酸体系中,最佳投加量比例为Co²⁺∶CaO₂∶草酸=2∶1∶1时,反应10 min SMT的降解率可以达到70%,降解速率常数k比Co²⁺/CaO₂体系提升了5.26...     

过氧化钙(CaO2)联合生物炭对河道底泥的修复

底泥内源污染是导致河道黑臭反复的主要因素.为防止河道黑臭现象反复,以无锡市滨湖区某一河道为实验地点,采用CaO₂联合生物炭原位覆盖技术修复黑臭河道底泥,研究了该技术对泥水水质、底泥酸挥发性硫化物(AVS)和磷形态以及微生物的影响,探究该技术对黑臭底泥修复效果.结果表明, CaO₂联合生物炭覆盖可显著提高泥水体系溶解氧(DO)浓度和氧化还原电位(ORP),其中上覆水DO浓度和ORP分别保持在2 mg·L^-1和50 mV以上.间隙水氨氮(NH⁺₄-N)、化学需氧量(COD)和总磷(TP)去除率分别达到了43.40%、 41.18%和50.97%.底泥AVS去除率达到了37.03%,高通量测序表明,底泥厌氧微生物相对丰度明显降低,出现热单胞菌属(Thermomonas)、Dechloromonas、变形菌属(Proteus hauser)、脱硫微菌属(Desulfomicrobium)和硫杆菌属(Thiobacillus)等脱氮除硫菌群.底泥中磷转化为稳定的铁铝结合态磷和钙结合态磷....     

PTCN/CaO2/vis体系降解海水养殖废水中CIP:机理与归趋

本文拟建立掺磷管状氮化碳(PTCN)/CaO₂/可见光(vis)体系,将其应用于海水养殖废水中处理目标污染物环丙沙星(CIP),并探究该体系反应机理及抗生素CIP的环境归趋.实验结果表明,PTCN/CaO₂/vis体系具备良好的抗生素降解能力,在实验条件下CIP的表观降解速率常数k_obs为7.15×10^-2min^-1;单因素实验表明,在酸性条件下,体系表现出更强的CIP降解效能,水中共存因子对体系降解CIP存在一定的影响;同时,体系降解污染物能力随CIP浓度降低而逐渐增强;此外,该体系表现出优异的可循环性能,PTCN在5次循环后,CIP的降解率仍能保持82.5%.体系降解CIP过程中,活性物质O₂^-占主导地位,¹O₂和h⁺这两种活性物质也起到一定的贡献作用;相标污染物CIP在体系中的降解过程包括脱羧反应和哌嗪环氧化;降解过程中大多数中间产物对水生生物表现出更为友好的特征...     

微波诱导NiO催化降解水中邻苯二甲酸二甲酯

采用超声辐射沉淀-氧化法制备了纳米催化剂NiO,用XRD、XPS、BET和SEM等方法对其进行了表征.构建了微波-NiO催化反应体系,考察了该体系对DMP的去除效率及影响因素,并利用GC/MS、LC/MS鉴定降解产物,提出了可能的降解机理.结果表明：微波诱导NiO催化氧化技术是降解DMP的有效方法,在微波（750W）诱导NiO（0.4mg/L）催化降解体系中,15min内10mg/L DMP的去除率达70%以上.降解效率受到反应体系中不同条件的影响：微波功率的增加可以提高降解效率;催化剂NiO浓度越高,降解速率越快;溶液初始pH值对DMP的降解效率影响非常大,随着pH值的增大,降解效率明显提高.通过GC/MS、LC/MS分析,反应过程中DMP的降解产物主要包括双链水解产物邻苯二甲酸以及异构化产物对苯二甲酸、单链水解产物邻甲酯苯甲酸、苯环三取代产物甲酯基-邻苯二甲酸、侧链缩合形成的双环产物和少量小分子有机酸,由此推断DMP在微波诱导NiO催化体系中的降解主要包括6个途径：水解、异构化、甲酯基反应、侧链缩合成环、羟基化和开环等.     

电晕放电等离子体协同钨酸铋对水中邻苯二甲酸二甲酯的降解研究

采用电晕放电等离子体协同钨酸铋降解水中的邻苯二甲酸二甲酯.利用水热法合成γ-Bi2WO6,通过XRD、SEM、TEM和XRF对合成产物进行了结构、形貌及成分分析,结果表明:合成的催化剂是一种高纯度、高结晶度的涡旋状纳米材料.以邻苯二甲酸二甲酯为目标污染物,探究了等离子体放电和钨酸铋光催化的协同效果及输出功率、催化剂量、催化剂重复使用次数、羟基自由基清除剂对邻苯二甲酸二甲酯去除率的影响.结果表明:电晕放电等离子体和钨酸铋光催化有明显的协同作用,在放电功率50 W、初始浓度100 mg·L~(-1)、空气流速2 L·h-1、钨酸铋添加量为0.7 g·L~(-1)、初始p H 6.31、初始电导率4.05μS·cm-1的条件下,反应30 min,邻苯二甲酸二甲酯的去除率可高达到90%.反应过程中,钨酸铋催化剂表现出低吸附性、高沉降性和较好的重复利用效果.加入羟基自由基清除剂可一定程度的抑制邻苯二甲酸二甲酯的降解.     

Electrochemical incineration of dimethyl phthalate by anodic oxidation with boron-doped diamond electrode

The anodic oxidation of aqueous solutions containing dimethyl phthalate (DMP) up to 125 mg/L with sodium sulfate (Na2SO4) as supporting electrolyte within the pH range 2.0–10.0 was studied using a one-compartment batch reactor employing a boron-doped diamond (BDD) as anode. Electrolyses were carried out at constant current density (1.5–4.5 mA/cm2). Complete mineralization was always achieved owing to the great concentration of hydroxyl radical (.OH) generated at the BDD surface. The e ects of pH, apparent current density and initial DMP concentration on the degradation rate of DMP, the specific charge required for its total mineralization and mineralization current e ciency were investigated systematically. The mineralization rate of DMP was found to be pH-independent and to increase with increasing applied current density. Results indicated that this electrochemical process was subjected, at least partially, to the mass transfer of organics onto the BDD surface. Kinetic analysis of the temporal change of DMP concentration during electrolysis determined by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) revealed that DMP decay under all tested conditions followed a pseudo first-order reaction. Aromatic intermediates and generated carboxylic acids were identified by Gas Chromatography- Mass Spectrometry (GC-MS) and a general pathway for the electrochemical incineration of DMP on BDD was proposed.     

Efficient microwave-assisted photocatalytic degradation of endocrine disruptor dimethyl phthalate over composite catalyst ZrOx/ZnO

A highly active ZrOx/ZnO catalyst for microwave-assisted photocatalytic (MW/PC) degradation of endocrine disruptor dimethyl phthalate (DMP) has been prepared via cetyltrimethylammonium assisted hydrothermal method. The ZrOx/ZnO was characterized by XPS, XRD, UV-Vis, BET and SEM techniques. The XPS result showed that Zr oxides with different valences (+2, +3, +4) co-existed in ZrOx/ZnO. By using the ZrOx/ZnO (0.1 g), the TOC removal efficiency of DMP (100 mL of 50 mg/L) was 88% after 30 min reaction, which was about 15% higher than P25 TiO2. It was found that the removal process of DMP by MW/PC followed pseudo first-order kinetics in all cases, and ZrOx/ZnO significantly accelerated the degradation of DMP. The degradation half-life time of DMP was shortened 45% compared with P25 TiO2. A possible catalytic mechanism was proposed based on microwave response and interfacial charge transfer. ZrOx/ZnO could be reused for six times without obvious decrease in catalytic activity. The study offers new insights into designing highly efficient catalysts for MW/PC process and is applicable for MW/PC environmental remediation.     

高铁酸钾氧化去除水中三氯生的研究

采用高铁酸钾对水中三氯生（TCS）的去除进行了研究,探讨了TCS的降解机理,考察了高铁酸钾投加量、pH值、天然有机物（NOM）和双氧水等因素对TCS去除和中间产物2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）生成的影响.结果表明：TCS通过醚键断裂降解生成2,4-DCP,TCS浓度为550μg/L,高铁酸钾浓度为15mg/L时,600s后TCS去除率可达96.48%.增加高铁酸钾投加量可以提高TCS的去除,TCS的去除率随pH值升高呈现出降低的趋势,酸性环境有利于TCS的去除,pH值为4时,TCS的去除达100%,腐殖酸和双氧水对TCS的去除有抑制作用.高铁酸钾可以有效降解TCS并降低溶液的急毒性,降低水质健康风险.     

颗粒活性炭对水中邻苯二甲酸二甲酯的吸附特性

研究了颗粒活性炭(GAC)对水中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的静态与动态吸附特性.结果表明,Freundlich和Langmuir等温线模型可以较好的拟合GAC对DMP的吸附.GAC对DMP的吸附容量较大,溶液初始浓度为200mg/L时,GAC对DMP的动态和最大静态吸附容量分别为484.60,450.89mg/g.考察了不同流速条件下(0.65～4.00mL/min)GAC吸附DMP的穿透特性,Yoon-Nelson模型能很好地拟合DMP在GAC柱中的穿透曲线,根据试验数据和Yoon-Nelson模型计算出穿透参数K′、T和穿透点t1以及平衡点t2.在建立了进水流量与Yoon-Nelson穿透模型的参数之间的关系基础上,得到了活性炭柱出水浓度与进水流量和穿透时间之间的动态关系模型.     

邻苯二甲酸二甲酯的好氧生物降解及生化途径

从红树林底泥中驯化富集培养分离得到的苯二甲酸酯类化合物的降解菌。对此菌株进行了16S rDNA分子生物学的鉴定,并研究了该菌对邻苯二甲酸二甲酯的生物降解特性以及生物降解途径。实验得出该菌能够在邻苯二甲酸甲酯作为唯一碳源和能源的培养基中生长。邻苯二甲酸二甲酯能够在好氧条件下被快速降解,浓度为50 mg/L的邻苯二甲酸二甲酯在5d内可以完全被降解。用高效液相色谱检测降解过程,主要的中间产物为邻苯二甲酸一甲酯(MMP)和邻苯二甲酸(PA)。试验结果表明,邻苯二甲酸二甲酯能够被红树林环境中的微生物降解,而且分离得到的菌株Rhodococcus rubber1k对邻苯二甲酸二甲酯具有高效的降解作用。     

纳米过氧化钙对地下水中硝基苯的类-Fenton降解效果

为了探究基于纳米过氧化钙（CaO₂）的类芬顿氧化技术（Modified Fenton,MF）修复污染地下水的可行性,本研究先对纳米CaO₂制备方法进行改进,制备出有效含量高达88.35%的纳米CaO₂粉末;其次,通过分析静态试验中反应体系的pH值、DO以及硝基苯浓度变化,探究纳米CaO₂降解硝基苯的过程和影响因素,确定了硝基苯的降解动力学和最佳反应条件;通过掩蔽实验探究不同自由基的作用效力;最后进行一维模拟柱动态模拟,综合分析评估纳米CaO₂去除硝基苯的机理和效果.结果表明：CaO₂投加量、EDTA-Fe²⁺浓度与硝基苯初始物质的量浓度满足48：8：1时降解效果最佳,其降解曲线符合一级动力学曲线,且反应过程中起主要降解作用的自由基是·OH,但降解效果会受到HCO₃^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等离子的影响;一维模拟柱的模拟结果表明,在存在适量铁的条件下,纳米CaO₂可以作为过氧化氢缓释剂,通过类芬顿催化产生自由基降解污染物,这说明纳米CaO₂在场地修复中具有较好的应用前景.     

垃圾渗滤液浓缩液高铁酸钾联合PAC处理技术研究

以碟管式反渗透(DTRO)处理垃圾渗滤液产生的浓缩液为研究对象,采用高铁酸钾联合聚合氯化铝(PAC)处理浓缩液.结果表明,在单独采用高铁酸钾的条件下,DTRO浓缩液COD、UV_(254)和色度去除率随着高铁酸钾投加量的增加而升高.高铁酸钾投加量为10 g·L~(-1),pH为5时,COD、UV_(254)和色度去除效果最佳,反应在40 min内基本完成,COD、UV_(254)、色度去除率分别为38.5%、35.7%和68.5%.通过响应曲面法分析高铁酸钾联合PAC处理DTRO浓缩液效果可得,高铁酸钾投加量在10.0～13.0 g·L~(-1)之间,pH调节至3.0～4.0,PAC投加量为13.0～15.0 g·L~(-1)时,DTRO浓缩液COD去除率可达74%.