电子束辐照处理废水研究及进展

电子束辐照是一项全新的废水处理技术,是环境工程与核技术应用交叉结合的产物,具有高效（处理时间短）、低碳（不使用药剂）、清洁（不产生二次污染）等独特优势,为难降解工业废水处理提供了新技术.本文总结了作者在电子束辐照处理废水方面的研发历程、主要研究工作及进展.研究了电子束辐照难降解工业废水中特征污染物的特性及作用机理;研制了电子束辐照连续处理废水的辐照反应器,能够快速形成超薄水膜,并揭示了水膜的水流特性及电子束吸收剂量分布规律;针对环境突发事件应急处理要求,发明了车载移动式电子束处理废水一体化装置;针对水处理对加速器的特殊要求,如高束流、环境潮湿、腐蚀等,研制出了废水处理专用电子加速器及成套装备,在国内首次实现了工程应用.目前已建成了10多个电子束辐照废水处理工程,涉及到印染废水、化工废水、制药废水、医疗废水、酿造废水以及垃圾渗滤液、抗生素菌渣等处理.电子束辐照处理废水,不仅为废水处理提供了新的技术手段,也拓展了核技术应用领域.利用辐照技术治理环境污染,正在形成新的环保产业,应用前景广阔.     

难降解有机废水处理新技术

介绍了光氧化法、超临界氧化和低温等离子体化学三种废水处理新技术的原理,国内外研究的现状和未来的发展前景,分析了这些新技术在优化污染物废水处理方面得到工业应用所必须解决的主要技术问题.     

DSA类电极催化降解硝基苯动力学及机理的研究

用新兴的电化学催化系统,以特殊工艺自制的DSA类电极作阳极,对模拟硝基苯废水进行了降解处理,得出了该试验范围内的最佳条件,降解过程符合一级反应模型.根据分析,推测硝基苯分子主要先被阴极产生的H还原为亚硝基苯、苯胺等,然后再扩散到阳极附近被HO*氧化为偶氮苯、氧化偶氮苯等,最后进一步氧化开环,生成苯基丁二酸等酸类物质以至二氧化碳,同时硝基苯分子也可以直接在阳极附近得到氧化生成2-硝基苯酚.最后,对硝基苯的降解途径进行了描述.      

化工园区生化出水氯代烃污染物的臭氧氧化降解

以化工园区污水处理厂生化出水为背景水样,考察了臭氧氧化对2,4,6-三氯酚、氯苯、1,2-二氯苯、对硝基氯苯、四氯酞酸5种特征氯代烃污染物的降解效果,并对其降解动力学进行了分析。实验结果表明:臭氧对2,4,6-三氯酚和氯苯的降解效果最好,反应30 min时的去除率均接近100%,其次为1,2-二氯苯和对硝基氯苯,反应30 min时的去除率分别为95.7%和36.0%,最差为四氯酞酸,反应30 min时的去除率仅为8.9%;臭氧对2,4,6-三氯酚和对硝基氯苯的降解符合零级动力学方程,对氯苯和1,2-二氯苯的降解符合一级动力学方程,对四氯酞酸的降解符合二级动力学方程。     

Reaction mechanism and metal ion transformation in photocatalytic ozonation of phenol and oxalic acid with Ag+/TiO2

Photocatalytic ozonation of phenol and oxalic acid （OA） was conducted with a Ag^＋/TiO2 catalyst and different pathways were found for the degradation of different compounds. Ag^＋ greatly promoted the photocatalytic degradation of contaminants due to its role as an electron scavenger. It also accelerated the removal rate of OA in ozonation and the simultaneous process for its complex reaction with oxalate. Phenol could be degraded both in direct ozonation and photolysis, but the TOC removal rates were much higher in the simultaneous processes due to the oxidation of hydroxyl radicals resulting from synergetic effects. The sequence of photo-illumination and ozone exposure in the combined process showed quite different effects in phenol degradation and TOC removal. The synergetic effects in different combined processes were found to be highly related to the properties of the target pollutants. The color change of the solution and TEM result confirmed that Ag＋ was easily reduced and deposited on the surface of Tit2 under photo-illumination, and dissolved again into solution in the presence of ozone. This simple cycle of enrichment and distribution of Ag^＋ can greatly benefit the design of advanced oxidation processes, in which the sequences of ozone and photo-illumination can be varied according to the needs for catalyst recycling and the different properties of pollutants.     

·OH的形成机理及在水处理中的应用

以产生大量·OH为特点的高级氧化水处理技术已逐渐成为各国水处理技术研究的热点。在讨论·OH氧化能力的同时 ,重点讨论了Fenton法、纳米光催化氧化法、电化学催化降解法以及超声降解法·OH的形成机理 ,介绍了它们在水处理中的工业化应用及进展情况 ,展望了今后在该领域中多种氧化降解方法协同作用的发展方向     

CuxMn1-xCe0.75Zr0.25Oy催化降解甲苯的性能

采用溶胶凝胶法制备了双主金属、双助剂的Cu_xMn_1-xCe_0.75Zr_0.25O_y催化剂,在固定床反应器中评价了催化剂降解甲苯的性能,并采用XRD、H₂-TPR、O₂-TPD和Raman对催化剂进行表征。试验结果表明:催化剂中Cu含量的增加有助于增强Cu-Ce金属之间的相互作用,增加催化剂中的氧空位浓度和晶格氧含量,提高催化剂低温还原性,从而促进催化活性的提高。Cu₁CeZr催化剂降解甲苯活性最好,其完全降解甲苯的温度（T₁₀₀）为220℃,比Mn₁CeZr催化剂低60℃。     

光电催化氧化处理中各类活性物质的氧化机理

为了深入研究其中各类活性物质氧化机理,以难降解的3,4-二甲基苯胺（3,4-DMA）废水作为研究对象,通过研究不同抑制剂条件下的动力学规律,并以贡献度（k_f/K）来量化各活性物质的作用效果,得出氯类活性物质的贡献度为89.03%,羟基自由基（·OH）的贡献度为6.24%,而空穴和阳极直接氧化贡献度可以忽略.采用三聚氰胺法、二甲亚砜（DMSO）法和DPD法定性定量测定了空穴、·OH和自由氯的含量,结果表明：较高浓度的氯化钠降低了空穴和·OH的贡献度;·OH的产量符合零级动力学规律,其产生速率为0.106mg/（L·min）;自由氯的累积浓度分为3个阶段,第3阶段累积速率为0.159mg/（L·min）.自由氯仅占氯类活性物质氧化体系的一小部分,其他含氯氧化物质和氯类自由基的氧化占重要地位.通过GC-MS、UV-vis和TOC检测,发现在反应10.0min前,主要通过氯类活性物质对侧链的快速攻击,使3,4-DMA转化为苯甲醛等易分解的苯环类物质;10.0min后,主要通过·OH对苯环大π键的攻击,使苯环类物质转化为小分子物质,然后继续被·OH氧化直到矿化.     

紫外光降解对生物过滤塔去除氯苯性能的影响机制研究

紫外-生物过滤联合工艺中的紫外单元促进了后续生物过滤单元的氯苯去除性能.为了进一步揭示紫外光降解对生物过滤塔运行性能的影响机制,本研究系统分析了紫外光降解对生物过滤塔填料层pH、生物膜特性和填料层结构特性等方面的影响.结果表明,氯苯紫外光降解产物导致了生物过滤单元填料层pH的下降(从pH 6～8降至pH 4～7);另外,紫外单元产生的臭氧降低了生物过滤单元生物膜厚度和生物膜的EPS含量,改善了生物膜的特性,提高了氯苯和营养物质在生物膜内的传质效率.同时,臭氧可以有效控制生物量过量积累,增加了填料层的比表面积(从784 m2.m-3增加至880 m2.m-3),优化了填料层的结构特性,提高了污染物的反应速率.上述各方面的综合作用最终促进了生物过滤单元的氯苯去除性能.