2013年北京市臭氧时空分布及预报

根据2013年1-12月北京市O3小时浓度监测数据,探讨了北京市O3的时空分布特征,并建立了O3回归统计模型。结果显示:2013年北京市O3 8 h全年平均为84.75 μg/m3,O3超标日主要集中在5-9月份;O3日变化呈现单峰型分布,一般在15:00、16:00左右达到峰值,且存在明显的周末效应,空间分布上,中心城区O3浓度相对较低,生态植被优良的北部、西部山区站点浓度较高;建立的O3回归统计模型对北京市2013年O3 8 h临近预报的级别准确率在75%以上,能较好地反映O3浓度变化趋势。     

臭氧活性炭-后置砂滤工艺对水中农药的控制效能

选择我国饮用水水质标准中有相关规定,以及部分用量较大或虽被禁用但仍有残留的农药共25种,对黄浦江水源水以及采用臭氧活性炭-后置砂滤工艺的某水厂工艺段出水中的浓度分布进行了调查,评估了砂滤后置工艺条件下相应农药的实际处理效果。结果表明:原水中有包括莠去津、乐果、六氯苯、敌敌畏、乙草胺、丁草胺、仲丁威和p,p'-DDT的8种农药检出,且总浓度较高达到760 ng/L,其中莠去津和乙草胺含量较高,最高浓度分别达到531 ng/L和277 ng/L;从季节性分布来看,春季总农药浓度最高达760 ng/L,秋季最低为175 ng/L。从工艺去除效果来看,臭氧活性炭砂滤后置工艺对农药的总体去除率为62%~78%,与冬春季相比,夏秋季节的农药的去除率提高约10%左右,这可能与高温期微生物活性较高有关。值得关注的是,砂滤后置工艺与同期常规臭氧活性炭工艺相比农药的总去除率要低10%左右,应结合总体出水水质情况对其进一步评估。     

臭氧对再生水中指示病原微生物的灭活特性

以臭氧投加量(TOD)为臭氧消耗剂量评价指标,研究了北京市某实际再生水中臭氧对大肠杆菌及枯草芽孢的灭活特性,以及消毒过程中臭氧对溶解性有机碳(DOC)、色度、UV254、荧光强度的去除效果。在此基础之上,分析了色度与指示病原微生物灭活特性之间的相关性。结果表明,臭氧对大肠杆菌及枯草芽孢的灭活特性与余臭氧浓度有关。当水中无法检测到余臭氧时,随着TOD的增加,大肠杆菌灭活率增加的速率较慢,TOD增加 3 mg/L,灭活率增加了1.5 log。枯草芽孢则无显著灭活。当水中余臭氧浓度大于0时,大肠杆菌灭活率增加的速率快速提升,TOD增加 3 mg/L,灭活率增加了3 log。枯草芽孢灭活率也随TOD的增加而显著增加。消毒过程中,DOC无显著变化,而臭氧对色度、UV254、三维荧光强度的去除效果显著。当色度随TOD的增加而趋于稳定时,水中余臭氧浓度开始显著上升,预示着指示病原微生物开始进入高效灭活阶段。同时,进水色度越大,指示病原微生物进入高效灭活阶段所需的TOD越大。     

有机膨润土负载纳米零价铁还原-类芬顿氧化降解2,4-二氯苯酚

目前,虽然有很多关于纳米零价铁(NZVI)通过吸附、还原和氧化作用去除各种污染物的报道,但关于如何联合这些方法来提高污染物的去除率仍然不是很清楚。本实验研究了联合有机膨润土DK1(十六烷基三甲基铵盐改性,d(001)=2.2 nm)吸附、NZVI还原、类芬顿氧化作用来去除溶液中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的方法。在反应前30分钟,有机膨润土DK1负载NZVI(NZVI/DK1)通过吸附还原作用去除溶液中2,4-DCP,2,4-DCP和COD的去除率分别为16.1%和7.8%,说明了吸附还原作用对2,4-DCP的去除效果是有限的。接着向溶液中滴加适量的H2O2,在5 min内2,4-DCP的去除率由16.1%提高到了99%以上,COD的去除率达到了64.1%,这可能是由于NZVI腐蚀形成铁的氧化物缓慢释放出Fe2+和Fe3+,增强了芬顿反应对2,4-DCP和降解产物的氧化去除效果。通过SEM,EDS,UV-Vis和GC-MS等分析方法佐证了上面的结果。最后提出了联合吸附、还原和Fenton氧化去除2,4-DCP的机制。     

化学氧化技术在地下水修复中的应用

近年来,化学氧化技术在地下水修复中得到了很大的关注。本研究对比了Fenton试剂、过硫酸钠、高锰酸钾及次氯酸钠4种常见的氧化剂对农药厂地下水中污染物的去除效果、地下水的pH和氧化还原电位(ORP)的变化的影响。结果表明,Fenton试剂和活化的过硫酸钠对此农药厂地下水各种污染物的去除率最高,两者对其中污染物都能达到80%以上的去除率,但在一定程度上会使地下水的pH降低;高锰酸钾和次氯酸钠对污染物的去除率都能达60%以上。其中高锰酸钾对地下水的pH影响不大;次氯酸钠对氯甲苯没有去除效果,对溴苯的去除率也较低,而且会使地下水的碱性过强。在地下水样中加入4种氧化剂后,会使水样的ORP立即升高。     

铈锆比率及过渡金属掺杂对Pd/CexZr1-xO2催化剂性能的影响

采用均相共沉淀法制备了不同铈锆比率的复合氧化物,并用等体积浸渍法制备了其负载的Pd/CexZr1-xO2催化剂。考察了铈锆比率对复合氧化物性质及其负载单Pd催化剂催化氧化柴油机尾气性能的影响。在此基础上,掺杂Mn、Ni和Cu对催化剂进行改性并考察反应活性。利用XRD、BET、H2-TPR和TEM等技术对样品进行表征。结果表明,Ce/Zr为1/1时Pd/CZ催化剂抗烧结性能最佳;过渡金属和铈锆协同作用一定程度上提高了柴油机氧化催化剂(DOC)的催化活性;Cu和Mn的掺杂能有效降低CO、碳氢化合物(HC)和NO的起燃温度,提高柴油机尾气催化氧化性能;Ni对催化性能的改善不明显。     

氧化石墨烯-氧化锌净化铅离子废水

利用改性Hummers法制备氧化石墨,并成功地将氧化锌负载到氧化石墨上催化降解铅离子。利用SEM、XRD、FTIR等对氧化石墨烯-氧化锌的形貌进行表征,并用以净化铅离子废水。通过实验分析得知废水净化的原因有两方面:光催化效应和吸附理论,然后考察其影响净化过程的因素。结果表明,氧化石墨烯-氧化锌对溶液中铅离子在紫外光下有较强的吸附和催化降解能力,在t=4 h,pH=7条件下,其最大净化量可达到184 mg/g。     

负载型颗粒活性炭催化过硫酸钠氧化降解橙黄G

通过在颗粒活性炭(GAC)上负载氧化铁,并以此作为催化剂(Fe/GAC)在常温常压下催化过硫酸钠(PS)产生硫酸根自由基降解偶氮染料橙黄G。研究了体系pH、氧化剂浓度、催化剂浓度对橙黄G去除率的影响,并且对催化剂的重复使用性能进行了测试。结果表明,在Fe/GAC/PS体系中,[OG]0=0.2 mmol/L,[GAC]=1 g/L,[PS]0=2 mmol/L,降解2 h后OG去除率为99%,且有较高的矿化率;随着氧化剂浓度和催化剂浓度的增加,OG的去除效率提高;催化剂有较好的重复使用性。利用扫描电镜(SEM)对催化剂进行了表征,可以看出在活性炭上成功负载氧化铁。利用化学分子探针竞争实验鉴定催化反应中的活性物种SO4-·和OH·。     

改性SCAC催化臭氧氧化去除布洛芬效能与反应活性位点研究

采用不同的表面改性方法(去矿化处理、氧化改性、碱改性和还原改性)对污泥基活性炭(SCAC)进行处理,分别获得了表面金属含量低、碱位低、碱性官能团含量高及Lewis碱含量高的4种改性SCAC(SCAC-D、SCAC-S、SCAC-OH和SCAC-N),对比考察了改性前后SCAC催化臭氧氧化去除布洛芬(IBP)的效能,并探讨了SCAC催化臭氧氧化反应的主要活性位点。结果表明,5种SCAC催化活性顺序为:SCAC-N > SCAC-OH > SCAC > SCAC-S > SCAC-D;金属组分减少会直接影响SCAC的催化活性,碱位减少对其催化活性的影响相对较弱,说明SCAC表面较为丰富的金属组分是其催化臭氧氧化反应的主要活性位点;增加SCAC表面碱位(Lewis碱和碱性官能团),减少表面酸性官能团有助于提高其催化活性。     

船舶柴油机选择性催化还原积碳臭氧直接氧化再生

为解决船舶柴油机SCR催化剂积碳再生问题,提出了臭氧直接氧化再生的方法。实验用玻璃纤维无胶滤筒采集PM,然后在管式炉中用臭氧氧化滤筒中的PM,研究了温度和臭氧浓度对PM氧化的影响。实验表明,臭氧的最佳氧化温度窗口为200~240℃,PM氧化速度随臭氧浓度提高明显加快,PM氧化率可以达到92%以上。根据实验结果,提出了船舶柴油机SCR积碳O3低温再生技术方案。