过流式UV/H2O2反应器中阿特拉津降解动力学的测定及模拟评估

紫外高级氧化工艺在降解去除水中微量有机污染物方面具有良好的应用前景,已有大量相关基础研究在实验室序批式反应器内完成,然而,在实际工程中采用的过流式反应器中的不同水流形态可能会对反应动力学和工艺效率产生影响.为此,采用过流式UV/H2O2反应器降解水中阿特拉津(ATZ),分别考察了H2O2浓度、反应器内径对ATZ降解效率...     

盐酸叔胺基大孔树脂对水中硝酸盐的吸附性能

硝酸盐是水体中重要的污染物之一. 本文以新型盐酸叔胺大孔树脂（TAHMR）为吸附剂,采用扫描电镜、红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）和Zeta电位等手段表征了其结构. 系统研究了TAHMR树脂投加量、溶液pH、离子强度和共存组分等因素对水中${rm{NO}}_3^{-} $静态吸附性能的影响. 结果表明,TAHMR在较宽的pH4.0—10.0范围内具有良好的吸附性能,当pH为6.0时吸附量最大. 吸附平衡时间在25 min内,${rm{NO}}_3^{-} $在TAHMR上吸附过程符合拟二级动力学吸附模型,Langmuir等温吸附模型可以很好地描述TAHMR对溶液中${rm{NO}}_3^{-} $的吸附过程,最大吸附量为2.94 mmol·g⁻¹(pH=6.0 和25 ℃). 吸附热力学结果表明,在TAHMR上的吸附是一个自发的物理吸附过程,说明吸附过程是自发吸热过程,属于物理吸附. 经FTIR和XPS表征,TAHMR上的叔胺基团参与${rm{NO}}_3^{-} $吸附,并存在离子交换作用力. 脱附再生实验发现,1.0 mmol·L⁻¹ NaOH 溶液脱附效果优于其他脱附液. 具有较强的再生能力,经5次循环后其对${rm{NO}}_3^{-} $的去除率没有明显下降. 因此,TAHMR作为一种经济高效的吸附剂,可为树脂吸附法去除饮用水的${rm{NO}}_3^{-} $提供新的手段.     

VUV/UV/Cl2工艺去除饮用水中的乐果

乐果是常规饮用水处理技术难以去除的一种典型有机磷农药。为了能够控制并去除饮用水中的农药残留,达到进一步净化水质的目的,建立了降解动力学模型,采用模拟降解饮用水中乐果的方法,对比了乐果在紫外(UV)、氯(Cl2)、紫外/氯(UV/Cl2)、真空紫外/紫外(VUV/UV)和真空紫外/紫外/氯(VUV/UV/Cl2)5种工艺下的去除效果,并考察了乐果初始浓度、Cl2投加量、溶液p H、水中共存天然有机物(NOM)和无机阴离子(N O_3~-、Cl-、HCO_3~-、SO_4~(2-))对VUV/UV/Cl2工艺降解乐果的影响。结果表明:VUV/UV/Cl2对乐果的降解效率最高,乐果的去除率随其初始浓度的增加而减小;适当增加Cl2投加量,可提高乐果的降解效率;提高p H有利于乐果的降解;NOM对乐果的降解有一定的抑制作用;水中共存无机阴离子NO_3~-、Cl-和HCO_3~-可以捕获反应体系中的强氧化性羟基自由基(HO·),对乐果的降解起到抑制作用,而SO_4~(2-)因其捕获HO·的速率很低,无抑制作用。     

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。     

紫外线水消毒的辐射剂量准确测定与可靠性保障

紫外线（UV）消毒作为绿色、高效、无次生环境风险的物理消毒技术,已被广泛应用于不同水的消毒中。然而UV技术在我国推广过快,故存在从业者对关键原理和方法缺乏了解的情况,导致UV消毒可靠性不佳。介绍了UV消毒可靠性的关键因素UV辐射剂量的基本概念以及实验室和工程反应器中的剂量概念,进而综述了目前分别基于物理、化学和生物方法的光学检测器法、化学感光剂法和生物剂量法,对比阐述各方法的优缺点、应用方法和实际应用场景。同时探讨了目前UV水消毒剂量应用过程中存在的基本概念未普及、测试方法应用不准确以及长期监控手段不完善3个主要问题,为UV水消毒技术可靠性保障提供参考。     

双波长紫外协同强化消毒及对光、暗复活影响

C波段紫外线（UV-C）可有效灭活水中病原微生物,远UV-C（200~230 nm）和常规UV-C（250~280 nm）可分别损伤病原微生物的蛋白质和核酸,同时辐照有望实现病原微生物的协同灭活. 然而由于现有实验装置难以满足研究需求,相关研究十分有限. 因此,搭建了配装KrCl准分子灯和低压汞灯的细管流光反应系统,可单独/同时输出稳定的222 nm（远UV-C）和254 nm（常规UV-C）辐照. 之后利用该装置探究了双波长UV-C对大肠杆菌（E. coli）的协同灭活作用,以及对光、暗复活的影响. 结果表明,双波长UV-C协同灭活E. coli作用显著,协同系数最高可达2.2. 此外,双波长UV-C辐照明显减弱E. coli的光复活作用,最大对数复活率从254 nm单独辐照的50.8%降低为36.1%,同时,在黑暗条件下,未发现复活现象且呈现暗凋零现象,说明双波长UV-C辐照可降低光、暗复活风险,确保水质生物安全,研究可为高效和安全的水消毒技术研发提供理论依据.     

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。     

化学剂量法原理及其在水处理紫外线技术研究中的应用

本文详细介绍了化学剂量法的工作原理,并推导了两种典型化学感光剂测定不同紫外反应设备内紫外强度的计算公式.其中,KI/KIO3感光剂适用于测定包括准平行光束仪在内的紫外设备内的入射紫外强度,阿特拉津感光剂适用于测定环形反应器等紫外设备内的平均紫外强度,但不同透光条件下的平均紫外强度还需要结合全吸收感光剂(如KI/KIO3...     

基于细管流紫外反应系统探讨紫外和真空紫外/紫外辐照下水中微量磺胺甲噻二唑的光降解效果

水环境中存在的微量有机污染物可在较低浓度下对人类造成较大的危害.基于细管流紫外反应系统(MFPS)研究了典型微量有机污染物磺胺甲噻二唑(SML)在紫外(UV)和真空紫外/紫外(VUV/UV)辐照下的光降解过程,发现SML在VUV/UV辐照下的降解速率明显快于UV辐照.采用MFPS测定了各光化学动力学参数:UV和VUV/UV辐照下光子剂量基反应速率常数分别为0.88×10~3和4.64×10~3m~2·einstein-1;量子产率分别为0.227和0.379;羟基自由基(HO·)和SML的二级反应速率常数测定为6.59×10~9L·mol~(-1)·s~(-1).探讨了pH值和初始SML浓度对降解效果的影响,结果表明,VUV/UV辐照下pH 7.0时的SML降解速率达到最大,而UV辐照下SML的降解速率随pH增加而逐渐增大;初始SML浓度的增大会降低UV和VUV/UV辐照下的降解速率.此外,本研究表明MFPS作为实验室光反应系统可快速、准确地测量各光反应动力学参数,VUV/UV在去除水中微量有机污染物方面的效果优于UV,可较好的处理水中微量有机污染物.     

水处理光电催化反应器内部结构优化布设机理探讨

光电催化(PEC)反应器内部结构的优化布设对水中污染物的降解效率至关重要.本文采用氧化还原法制备了一种蓝色TiO_2纳米管阵列电极板,探究了PEC反应器内各布设因素对亚甲基蓝(MB)降解效果的影响.结果表明,阳极板与光源中心距离的减小、阳极板旋转角度的减小及阳极板数量的增加均会导致MB降解速率的加快.进一步分析表明,各布设因素对MB的降解影响均可归因为紫外(UV)辐照强度.MB的PEC降解速率与阳极板表面UV辐照强度呈线性正相关,其线性拟合公式的斜率(0.00219)和截距(0.0049)分别反映了UV光子应用于阳极催化氧化和直接光降解MB的相对效果,揭示了各反应对MB降解速率的贡献.此外,不同内径(64、72和80 mm)的PEC反应器对比结果表明,反应器内径越小,MB降解速率越快,但内径为80 mm的反应器降解MB的单位电能消耗(E_(EO))最低(17.24 kWh·m~(-3)·order~(-1)).最后,量化分析了不同内径反应器中阳极催化氧化和直接光降解对MB降解速率的贡献,为PEC反应器的优化设计提供了重要参考.