以泡沫镍为阴极的电芬顿法对苯酚的降解

电芬顿是一种高级氧化技术,其中电极材料对其处理效果有较为明显的影响.为提高电芬顿系统处理效率,选用泡沫镍电极作为阴极,以H2O2浓度为指标,探究了操作条件(pH、电流密度、曝气速率、电极间距)对其催化产H2O2性能的影响,并利用苯酚作为模拟污染物研究降解效果.实验结果表明,泡沫镍具备优异的阴极性能,其最佳工作条件为:pH=3,电流密度i=3 mA/cm2,曝气量10 L/h,电极间距3 cm,在此条件下反应60 min后H2O2浓度可达45 mg/L.使用泡沫镍作为阴极降解苯酚废水,研究了Fe2+投加量对去除率的影响.在最佳Fe2+量(40 mg/L)下,反应2 h后苯酚及COD去除率分别达到95%和80%.其降解反应符合准一级动力学方程,表观反应速率常数最大可达5.0×10-4 s-1.     

水体中羟基自由基介导的三氯卡班氧化机制的量子化学研究

因羟基自由基引发的初始反应对于研究高级氧化过程中有机污染物的转化至关重要.本研究采用量子化学计算探究羟基自由基与三氯卡班加成与抽氢反应的机理,并利用ECOSAR软件预测并评价产物的生态毒性.结果表明,除C₁₄位点加成反应外,其它反应过程均为放热 反应;反应活化自由能为6.55~23.5 kcal·mol^-1,其中,最小值和最大值分别为C₂₀和C₁₄位点的加成反应;同时,C₁、C₃、C₂₅和C₁₄位点的加成反应与三氯卡班的脱氯或C—N的断裂存在协同.进一步动力学研究结果显示,加成与抽氢反应的总速率为2.27×10⁸ L·mol^-1·s^-1,其中,速率最大和最小的反应分别为C₂₀（1.11×10⁸ L·mol^-1·s^-1）和C₁₄（1.30×10^-5 L·mol^-1·s^-1）位点的加成,并且加成反应占主要通道（74.8%）,尤以C₂₀位点的加成产物最为突出（49.0%）,以上研究与平均局部离子化能计算结果相一致.生态毒性评价结果虽然表明加成反应可有效脱毒,但大部分产物对 水生生物仍具有一定威胁.     

Pathway of the ozonation of 2,4,6-trichlorophenol in aqueous solution

The reaction mechanism and pathway of the ozonation of 2,4,6-trichlorophenol (2,4,6-TCP) in aqueous solution were investigated. The removal efficiency and the variation of H₂O₂, Cl⁻ formic acid, and oxalic acid were studied during the semi-batch ozonation experiments (continuous for ozone gas supply, fixed volume of water sample). The results showed that when there was no scavenger, the removal efficiency of 0.1 mmol/L 2,4,6-TCP could reach 99% within 6 min by adding 24 mg/L ozone. The reaction of molecular ozone with 2,4,6-TCP resulted in the formation of H₂O₂. The maximal concentration of H₂O₂ detected during the ozonation could reach 22.5% of the original concentration of 2,4,6-TCP. The reaction of ozone with H₂O₂ resulted in the generation of a lot of OH• radicals. Therefore, 2,4,6-TCP was degraded to formic acid and oxalic acid by ozone and OH• radicals together. With the inhibition of OH• radicals, ozone molecule firstly degraded 2,4,6-TCP to form chlorinated quinone, which was subsequently oxidized to formic acid and oxalic acid. Two reaction pathways of the degradation of 2,4,6-TCP by ozone and O₃/OH• were proposed in this study. Translated from Acta Scientiae Circumstantiae, 2005, 25(12): 1619–1623 [译自: 环境科学学报]     

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...     

静电场和聚乙二醇等处理对大豆种子抗吸胀冷害的促进作用的比较

用正、负高压静电场（HVEF）,聚乙二醇（PEG）,氯化钙（CaCl2）和二甲基亚矾（DMSO）等方法预处理大豆种子,比较种子抗低温吸胀冷害的能力结果表明：负高压静电场处理能促进膜相转变或损伤修复,并能在低温吸胀时减少无机离子,有机大分子物质的外渗;还能提高种子内自由基清除酶系的活性,促进糖原和贮存蛋白的代谢及生长调节物质的水平比较几种处理方法的效果表明：高压静电场处理主要提高自由基清除酶系和基础代谢酶的活性,而对吸胀时的膜损伤修复的促进效果较小;聚乙二醇和氯化钙则在促进种子吸胀时的睦相转变和膜损伤修复方面有显著作用所有的处理方法均在不同程度上抑制羟自由基（HO）的产生,从而减轻膜脂质过氧化的伤害.     

二甲亚砜作探针试剂研究Fenton反应条件

随着高级氧化技术成为废水处理的研究热点,羟基自由基的产生、测定及测定条件等相关问题的探索,成为发展高级氧化技术的重要条件及其重要组成部分。以分光光度法为主要分析方法,以二甲亚砜作为·OH的探针试剂,对Fenton反应及其反应的最佳条件进行研究。结果表明,在实验条件下,H2O2初始浓度为11.5mmol/L,Fe2+/H2O2的浓度比值在1:23左右,pH范围为3～4时,·OH产率最高。     

操作条件对电氧化去除废水中有机污染物的影响研究

为优化电催化氧化操作条件、降低能耗,考察了电解温度、直流电源电流密度、方波脉冲电源频率、占空比等工艺控制参数对苯酚模拟有机废水COD去除率的影响。同时,以水杨酸为羟基自由基(·OH)捕捉剂,通过高效液相色谱分析技术对不同电氧化操作条件下·OH的生成量进行间接检测。结果发现,苯酚溶液的COD去除率随电解温度的升高而下降,随电流密度的增大而升高;随着脉冲频率与占空比的增加,苯酚溶液COD去除率均呈现先升高后下降的规律,在脉冲频率为500Hz、占空比为50%时达到最高。操作条件对·OH生成量的影响与其对苯酚溶液COD去除率的影响规律一致,表明操作条件通过影响生成及进入到电解体系中的·OH量从而影响电氧化效率。比较发现,脉冲电源的单位COD处理能耗相比直流电源降低44%,具有明显节能效果。     

Enhanced degradation of trichloroethene by calcium peroxide activated with Fe(III) in the presence of citric acid

Trichloroethene (TCE) degradation by Fe(III)-activated calcium peroxide (CP) in the presence of citric acid (CA) in aqueous solution was investigated. The results demonstrated that the presence of CA enhanced TCE degradation significantly by increasing the concentration of soluble Fe(III) and promoting H₂O₂ generation. The generation of HO? and O₂^-? in both the CP/Fe(III) and CP/Fe(III)/CA systems was confirmed with chemical probes. The results of radical scavenging tests showed that TCE degradation was due predominantly to direct oxidation by HO?, while O₂^-? strengthened the generation of HO? by promoting Fe(III) transformation in the CP/Fe(III)/CA system. Acidic pH conditions were favorable for TCE degradation, and the TCE degradation rate decreased with increasing pH. The presence of Cl^-, HCO₃^-, and humic acid (HA) inhibited TCE degradation to different extents for the CP/Fe(III)/CA system. Analysis of Cl^- production suggested that TCE degradation in the CP/Fe(III)/CA system occurred through a dechlorination process. In summary, this study provided detailed information for the application of CA-enhanced Fe(III)-activated calcium peroxide for treating TCE contaminated groundwater.     

·Cl引发3种环状含有NH结构有机化合物的大气转化机制及动力学

氯自由基(·Cl)的高氧化性及其内陆来源的新发现使得·Cl在评估有机污染物的大气归趋方面起着比以往更为重要的作用。含有NH_x(x=1,2)结构的有机化合物不仅是大气中一类潜在的有机污染物,也是大气中致癌性亚硝胺的前驱体—N中心自由基的重要来源。前人研究发现,·Cl与含有NH_x(x=1,2)结构的有机化合物具有独特的相互作用且其反应具有结构依赖性。目前,大多数研究只关注链状含有NH_x(x=1,2)结构有机化合物的反应,而对于环状含有NH结构有机化合物的反应研究却很少。本研究使用量子化学和动力学模拟相结合的方法研究·Cl引发3种环状含有NH结构有机化合物(吗啉(MOR)、哌啶(PIP)和吡咯烷(PYR))的大气转化机制及动力学。结果发现,·Cl夺取3种环状含有NH结构有机化合物中N—H的H原子形成N中心自由基是最可行的反应路径。在298 K和1 atm下,计算的反应速率常数分别为5.0!10-10(MOR)、5.1!10-10(PIP)和4.9!10-10(PYR) cm~3·molecule-1·s-1,且具有正的温度依附性。结合可获得的·OH引发反应的反应速率常数,评估·Cl对MOR和PIP转化的贡献分别为·OH的2.6%～26%和6.9%～69%。上述研究结果为将来建立·Cl引发含有NH_x(x=1,2)结构有机化合物反应的结构-活性关系、全面评估含有NH_x(x=1,2)结构有机化合物的大气归趋和环境风险提供数据支持。     

城市大气颗粒物表面半醌自由基的测定方法

采集上海市城区和郊区2个典型站位的大气颗粒物样品,以二氯甲烷作萃取溶剂,采用索氏抽提法萃取分离吸附在颗粒物表面的稳定自由基,并利用电子自旋共振波谱技术(ESR)分析测定其种类和浓度。结果表明,测试样品的波谱特征表现为显著的三重信号峰,且g因子值均为2.002 7~2.004 7,通过与醌类物质的碱性饱和溶液ESR图谱比对,可以推断颗粒物表面至少吸附一种邻位半醌自由基。同时,通过锰标定量的方式估算了闵行和普陀2个采样点颗粒物样品表面的半醌自由基浓度,闵行采样点TSP、PM10和PM2.5表面半醌自由基的平均浓度分别为5.02×105、5.54×105、9.43×105g-1,而普陀采样点的平均浓度分别为2.02×105、3.50×105、7.16×105g-1。