Fe (II)活化过硫酸盐处理喹啉工艺参数优化及生物毒性

以喹啉为处理目标物,采用Fe²⁺活化K₂S₂O₈（PS）的高级氧化体系在不同环境因素下降解喹啉.结果表明：与单一PS体系和Fe²⁺体系相比,Fe²⁺/PS体系可以有效降解喹啉.在初始喹啉浓度为250mg/L,喹啉/PS物质的量比为1：10,PS/Fe²⁺物质的量比为3,初始pH3,反应温度为45℃,反应时间为80min的条件下,喹啉降解率可达100%.提高PS和Fe²⁺浓度均能有效提高喹啉降解率,但超过一定限值后对喹啉去除效果不明显.Fe²⁺/PS去除喹啉的过程符合一级反应动力学.溶液初始pH值越高,喹啉去除率越低;反应温度越高,喹啉去除率越高.自由基淬灭实验证实,Fe²⁺活化PS体系中有SO₄^-·和OH·的存在,其中由SO₄^-·产生的OH·对喹啉的降解占主导地位.通过GC/MS检测到2种中间产物8-羟基喹啉和2（1H）-喹啉酮,据此推测基于硫酸根自由基强化喹啉降解的可能路径.大肠杆菌急性毒性实验结果证实,虽然Fe²⁺/PS体系去除喹啉过程中产生了毒性更强的中间产物,但酸性条件和较高的反应温度有利于体系脱毒.     

东海PM2.5和PM10中水溶性离子的组成与化学特性

2014年5~6月在东海海域采集PM_2.5和PM₁₀气溶胶样品,通过离子色谱法对样品中主要水溶性阳离子（Na⁺、K⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Ca²⁺）和阴离子（Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-、MSA）的浓度进行测定,并结合相关数理统计方法探讨了其主要来源.结果表明,PM_2.5和PM₁₀样品中主要水溶性离子的总浓度范围分别为7.9~23.7μg/m³和10.4~47.9μg/m³,平均值分别为（14.9±5.8）μg/m³和（21.3±10.7）μg/m³.二次离子（nss-SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺）浓度最高,分别占测定离子总浓度的80.8%和73.3%,其中SO₄^2-和NH₄⁺主要富集在细颗粒物（PM_2.5）中,NO₃^-主要富集在粗颗粒物（PM₁₀）中.富集因子及相关性分析表明K⁺主要来自陆源,Mg²⁺受海源和陆源双重输入影响.阴阳离子浓度平衡计算结果表明,细颗粒物样品呈弱碱性;粗颗粒物样品酸碱基本中和.两种样品中NH₄⁺的主要结合方式均为（NH₄）₂SO₄和NH₄NO₃.来源分析结果表明,PM_2.5和PM₁₀样品中生源硫化物对nss-SO₄^2-的贡献率分别为13.7%和8.7%.根据估算的干沉降通量结果,NH₄⁺对氮沉降的贡献程度小于NO₃^-.     

SO32-活化S2O82-降解偶氮染料废水的机制研究

为深度处理偶氮染料废水,以甲基橙（MO）为目标污染物,研究了亚硫酸盐活化过硫酸盐产活性物种的新型高级氧化处理方法,并对活化机制、氧化机理及动力学理论进行分析.通过对SO₃^2-/S₂O₈^2-,S₂O₈^2-,SO₃^2-3种体系进行降解对比和ESR等技术表征对比,发现亚硫酸盐能显著活化过硫酸根产生硫酸根自由基,其能氧化破坏MO偶氮双键形成的共轭体系,有较好的脱色降解效果.考察了亚硫酸盐和过硫酸盐摩尔比、过硫酸盐投加量、初始pH值对降解效果的影响,结果表明当初始pH值为3.0,摩尔比1：1,投加量为20.0mmol/L、反应时间在300min下对MO降解率能达到96.1%,进一步发现该体系对初始pH值的适应范围较广（3.0~11.0）.基于Box-behnken设计的响应面模拟和方差分析得到了可达显著水平的二次响应曲面模型,影响因子对MO降解的贡献排序为：过硫酸盐投加量 > 初始pH值 > 摩尔比.初始MO浓度动力学分析发现不同初始浓度下对MO的降解过程遵循准二级反应动力学规律,反应动力学常数从1.8212×10^-4~2.4649×10^-4min^-1.另一方面发现升高反应温度可以促进体系对MO的降解,根据不同温度下活化过程的反应速率常数的阿累尼乌斯准二级反应的活化能计算结果（E_a=44.9kJ/mol）,发现其相比常规金属活化方式较低,因此该体系对有毒有害的工业有机废水处理有潜在的商业应用价值.     

丙酮/氯离子协同活化过一硫酸盐降解酸性橙

采用丙酮/氯离子（Cl^-）协同活化过一硫酸盐（PMS）降解偶氮染料酸性橙7（AO7）.研究发现,与Cl^-/PMS体系相比,丙酮/Cl^-/PMS体系降解AO7的效果显著增强,相应的AO7表观速率常数从0.0767增加到0.1725min^-1.考察了丙酮/Cl^-/PMS体系降解AO7的主要影响因素（初始pH值、Cl^-浓度、PMS浓度、丙酮浓度）.结果表明,在碱性环境下,随着Cl^-、PMS和丙酮浓度的增加,AO7的降解效果有所增强;研究丙酮/Cl^-/PMS体系降解AO7的降解机制.自由基猝灭实验表明,丙酮/Cl^-/PMS体系中没有自由基（硫酸根自由基（SO₄^－·）和羟基自由基（HO·））的产生,而次氯酸根（ClO^-）浓度在反应过程中逐渐增加,得出丙酮作为催化剂促进Cl^-和PMS产生更多HClO的结论.通过紫外可见光谱分析,表明AO7分子中偶氮键及萘环结构均被破坏.     

可见光驱动下氧掺杂氮化碳活化过硫酸盐降解罗丹明B

采用双氧水溶剂热处理法处理石墨相氮化碳（g-C₃N₄）合成氧掺杂石墨相氮化碳（O-g-C₃N₄）,并通过SEM、XRD、XPS、UV-visDRS等技术手段对O-g-C₃N₄进行表征.结果表明,O-g-C₃N₄表面光滑度降低,纳米片层呈现阶梯状形貌,可见光吸收性能和催化性能有了明显提高.同时,该改性方法能够有效地通过取代sp²杂化N原子的方式将O原子掺杂到g-C₃N₄中.以波长为430 nm的LED灯作为可见光光源,将O-g-C₃N₄用于活化过硫酸盐降解罗丹明B（RhB）.结果表明,该实验体系能够大幅度提高RhB的去除率.当所加LED灯的电源功率为18.00 W,O-g-C₃N₄投加量为0.08 g·L^-1,PS投加量为1.428 g·L^-1,溶液初始pH为5.6时,反应30 min后,浓度为10 mg·L^-1的RhB的降解率可以达到97.8%,矿化率可达9.738%.     

青岛春节期间大气污染特征及烟花燃放一、二次贡献分析

我国北方地区冬季采暖期大气污染事件频发,期间硝酸盐成为促进PM_2.5增加的主要因素.然而在烟花燃放期间,硫酸盐的累积却强于硝酸盐,形成不同的污染特征.对春节期间（2019年2月2~10日）青岛近郊在线离子色谱观测数据,结合国控自动监测站数据进行综合分析.结果表明,研究期间观测到大气颗粒物累积事件、沙尘过境事件和烟花燃放事件.烟花燃放高峰期,其对PM_2.5和PM₁₀的一次贡献率分别为69.8%和63.8%.相比颗粒物累积期间硝酸盐有更明显的累积,硫酸盐在烟花燃放期间先于硝酸盐生成,并存在更强的累积.分离得到烟花燃放的一次贡献因子n（SO₄^2-）/n（K⁺）和n（NO₃^-）/n（K⁺）特征摩尔比分别为1.2和1.3;利用该比值估算得到对SO₄^2-和NO₃^-二次贡献因子,在较稳定的气象条件下分别为一次贡献因子的2.1倍和1.6倍;但在强的干冷空气过境时,二次贡献因子大幅降低,与一次贡献因子相当.     

硫酸盐对Nitrate-DAMO反应过程影响及动力学特性

反硝化型甲烷厌氧氧化（Nitrate-/nitrite-denitrifying methane anaerobic oxidation,N-DAMO）技术是一种新型的同步脱氮除甲烷技术.我国环境水体和污水中普遍存在硫酸盐,为探明不同浓度硫酸盐对N-DAMO过程的影响,本研究通过短期和长期试验考察了硫酸盐对Nitrate-DAMO系统生物反应过程的影响,并分析了该过程的动力学及化学计量学特性的影响规律.结果表明,不同浓度梯度的硫酸盐（0~3.96 mmol·L^-1）对Nitrate-DAMO系统的短期影响呈先促进后抑制趋势,在浓度为0.42 mmol·L^-1时促进作用最明显;当浓度达到0.83 mmol·L^-1时,开始有明显的抑制作用,且长期和短期试验过程中均未出现硫酸盐消耗现象.0~0.42 mmol·L^-1和0.42~0.83 mmol·L^-1硫酸盐对Nitrate-DAMO系统脱氮性能影响的动力学过程分别符合非底物抑制方程和Haldane方程,通过拟合得出硫酸盐对Nitrate-DAMO系统的初始抑制浓度和令Nitrate-DAMO系统完全失去脱氮性能的硫酸盐浓度分别为0.81和4.06 mmol·L^-1.硫酸盐对Nitrate-DAMO系统甲烷氧化速率影响的动力学过程符合非底物抑制方程,实际的甲烷氧化速率与脱氮速率之比（5.03：8）符合理论值（5：8）.同时,硫酸盐还会影响N-DAMO微生物的生长周期.     

真空紫外/过二硫酸盐去除饮用水中嗅味物质

为解决饮用水嗅味问题,系统研究了真空紫外光(VUV)活化过二硫酸盐(PS)对典型致嗅物质2-甲基异莰醇(2-MIB)和土臭素(GSM)的去除效果及影响因素.结果表明,在PS浓度0.5 mmol·L~(-1)的条件下,PS难以去除2-MIB和GSM,VUV/PS联用工艺比VUV对2-MIB和GSM去除率分别提高76%和74%.VUV/PS联用工艺对致嗅物质的去除效果主要受PS浓度和VUV光强影响,在PS浓度0.25~2 mmol·L~(-1),VUV光强113.2~618.5μW·cm-2增加过程中,2-MIB的去除率分别增加42%和39%,GSM去除率分别增加34%和16%.p H值变化对2-MIB和GSM去除率的影响并不明显;HCO-3离子、腐殖酸的存在则导致2-MIB和GSM去除率的减小,减少程度随HCO-3离子、腐殖酸浓度的增大而增大.VUV/PS联用工艺可有效降解水中致嗅物质,降低后续水处理的难度.     

硫酸盐还原菌活性污泥胞外聚合物对环丙沙星的吸附机制

胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)是微生物污泥的重要组成部分,在废水生物处理过程中起着至关重要的作用.通过上流式硫酸盐还原反应器(sulfate-reducing up-flow sludge bed,SRUSB)的连续运行和批次实验评价了硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)活性污泥对环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)的去除以及EPS在CIP去除过程中所起的重要作用.结果表明,SRB污泥可通过吸附和生物降解有效去除CIP,其中吸附是主要去除途径,EPS在吸附过程中起到重要作用.采用三维荧光光谱结合平行因子分析探究了SRB活性污泥的EPS与CIP结合的机制;采用傅里叶红外光谱分析鉴定了EPS中参与CIP结合的主要官能团.EPS主要通过静态猝灭与CIP结合形成EPS-CIP复合物,其中色氨酸和酪氨酸类蛋白质是EPS中主要参与CIP结合的物质,结合常数分别为1.43×104L·mol~(-1)和1.02×104L·mol~(-1);红外分析表明,羟基、氨基和羧基是EPS中主要参与CIP结合的基团.实验结果揭示了SRB污泥的EPS与CIP结合的机制,有助于更好地理解EPS在SRB污泥系统去除CIP,以及其他有机微污染物的过程中所起的重要作用.     

天然有机物活化过硫酸盐降解土壤有机污染物效果

采用模拟装置研究了不同大分子物质(多聚糖、腐殖酸、柠檬酸)联合亚铁离子和不同糖类(单聚糖、双聚糖、多聚糖)活化过硫酸盐氧化降解土壤中石油烃、多环芳烃的氧化效果和机制.结果表明,不同活化过硫酸盐对总石油烃和多环芳烃的降解效果依次为:腐殖酸联合亚铁离子多糖柠檬酸螯合铁多糖加亚铁离子双糖单糖CK对照组.其中,腐殖酸联合亚铁离子活化过硫酸盐对两种污染物的去除效率最高,分别达79.21%和79.89%,处理后土壤中石油烃的反弹含量最小,氧化效果最稳定.此外,腐殖酸联合亚铁离子和多糖活化过硫酸盐对难降解的高环多环芳烃均能实现很好的去除效果,降解效率分别达77.96%和84.37%,相比其他处理提高了14.37%~59.10%和20.78%~65.51%.腐殖酸联合亚铁离子活化处理后土壤氧化还原电位(Eh)最高(618~676 m V),多糖处理次之,表明大分子材料活化过硫酸盐的氧化性能最好,能高效去除土壤中有机污染物.