重庆市北碚城区大气中VOCs组成特征研究

2012年3月~2013年2月,使用特制的不锈钢钢瓶采集重庆市北碚城区大气样品,并采用三步预浓缩-气相色谱/质谱法对所采集的气体样品进行检测.本研究共检出78种挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs),其中烷烃25种,烯烃15种,芳香烃28种,卤代烃10种.结果表明,重庆市北碚大气中年均浓度最高的前7种VOCs分别为:二氯甲烷(3.08×10-9,体积分数,下同)、苯(2.09×10-9)、异戊烷(1.85×10-9)、甲苯(1.51×10-9)、丙烷(1.51×10-9)、间/对-二甲苯(1.43×10-9)、苯乙烯(1.39×10-9).北碚大气中总挥发性有机物(total volatile organic compounds,TVOCs)浓度为33.89×10-9,季节变化表现为:春季(42.57×10-9)>秋季(33.89×10-9)>冬季(31.91×10-9)>夏季(27.04×10-9).从组成来看,烷烃和芳香烃对TVOCs贡献最大,分别达到31.5%和30.7%;其次是卤代烃类,占27.4%;含量最少的组分是烯烃,所占比例仅为10.4%.采用臭氧生成潜势对VOCs组分活性分析结果表明,烯烃类和芳香烃类化合物是对北碚大气O3生成贡献最大的物质.利用主成分分析法对大气样品中VOCs来源进行分析,发现北碚大气VOCs主要源于机动车尾气排放,贡献比为50.41%.北碚大气中T/B年均值为0.73,表明大气中的苯类物质主要来源于机动车的尾气排放,受溶剂挥发的影响较小.     

溴酸钾氧化氨基黑10B催化光度法测定痕量亚硝酸根

研究了在磷酸介质中 ,痕量亚硝酸根对溴酸钾氧化氨基黑 1 0 B的催化褪色作用 ,建立了催化动力学光度法测定痕量亚硝酸根的新方法 ,并探讨了动力学反应条件 ,方法的线性范围为 0～ 1μg/1 0 ml,检出限为 4.88× 1 0 - 9g/ml,用于地面水及雨水中亚硝酸根的测定 ,结果满意。     

三维粒子电极处理染料废水的效能及机制

以自制的负载Sb掺杂SnO2的陶瓷颗粒为粒子电极,构建三维电极体系,对其处理活性艳红X-3B废水的效能进行研究,并借助于循环伏安曲线、羟基自由基的荧光光谱检测技术对三维粒子电极体系的电催化氧化机制进行研究。结果表明,优化槽电压为13 V,处理时间为60 min时,三维电极体系对活性艳红X-3B废水的COD去除率和相应能耗分别为85.6%与16.8 kW·h/(kg COD),与二维电极体系相比COD去除率提高了32.9%,能耗降低了33.3%。UV-Vis吸收光谱分析表明电催化氧化技术可以破坏活性艳红X-3B分子中的偶氮键、苯环和萘环,将大分子降解为小分子。电催化氧化机制研究表明,在本实验条件下三维电极主要通过间接氧化而不是直接氧化提高电催化氧化效能,即在三维粒子电极体系中羟基自由基的产生量多于二维电极体系,从而实现高效低耗处理活性艳红X-3B废水。     

维生素B12协同纳米Fe/Cu双金属对五氯酚的催化降解与机理

针对水中含氯有机物的脱氯降解,制备了Fe/Cu双金属纳米颗粒,并引入维生素B12,研究铜负载率和维生素B12的剂量对以五氯酚为典型污染物的脱氯效果。结果表明：维生素B12和纳米零价铜能够有效提升五氯酚的脱氯速率及脱氯程度,脱氯率从4.52%增加到78.55%,降解产物从四氯酚进一步降解为苯酚。实验发现增加铜负载率可使双金属比表面积增大,催化活性位增多;增加维生素B12浓度可促进体系电子传递,使体系还原反应活性提升。铜负载率和维生素B12浓度过大均会使体系反应速率减缓甚至抑制。实验优化铜负载率为10%（质量分数）,维生素B12浓度为20 mg·L-1。探讨纳米零价铜和维生素B12的催化机理,以期对降解含氯有机物提供可操作性的参考。     

磁性OMS-2/SBR耦合处理活性染料X-3B废水

为了深度处理印染废水,将基于硫酸根自由基的高级氧化法与序批式活性污泥法（SBR）相耦合;采用磁性氧化锰八面体分子筛（OMS-2）作为活化过硫酸氢钾（PMS）的催化剂,结果表明：当X-3B初始浓度为50 mg·L-1时,PMS=0.25 g·L-1、磁性OMS-2=0.25 g·L-1,4 h之内去除率可达93.66%。磁性OMS-2/PMS的浓度对SBR系统处理效果影响明显,低浓度磁性OMS-2/PMS（低于0.5 g·L-1）对SBR系统处理效果具有促进作用,高浓度OMS-2/PMS（大于或等于0.5 g·L-1）则会抑制SBR系统处理效果;此外,低浓度磁性OMS-2/PMS能提升SBR系统的缓冲能力。     

生物炭中溶解性有机质光催化降解罗丹明B

为了区分生物炭对有机物降解的因素,通过控制光照条件、气体氛围、 · OH淬灭等实验对生物炭降解有机染料罗丹明B(rhodamine-B, RhB)的过程进行了考察;采用元素分析、电子顺磁共振、总有机碳分析仪对生物炭颗粒、持久性自由基(environmental persistent free radicals, EPFRs)及溶解性有机质(dissolved organic matter, DOM)进行了表征测定;研究了不同实验条件下,不同热解温度制备的水稻秸秆生物炭对RhB的吸附和降解效果。结果表明：在200 ℃和500 ℃下所制备的生物炭中检测到明显的EPFRs信号,但其强度与RhB的降解程度不匹配;200 ℃制备的生物炭中DOM含量显著高于其他温度条件下制备的生物炭;在光降解实验中,紫外光能明显促进200 ℃生物炭对RhB降解;气体氛围实验进一步证明紫外光可诱导DOM与生物炭颗粒中EPFRs相互作用形成大量的活性氧组分(主要为$ {\rm{O}}_2^{ \cdot - }$),进而促进了其对RhB的降解。     

甲酸刻蚀缺陷MOFs电芬顿高效降解磺胺甲恶唑

采用甲酸刻蚀MIL-88B(Fe)制备了一系列缺陷MOFs并用于催化降解水中磺胺甲恶唑(SMX)为代表的抗生素污染物,通过SEM、XPS、XRD分析手段对材料的形貌和结构进行了表征和分析,考察了pH、电流、SMX初始浓度等因素对SMX去除的影响,探究了SMX催化降解反应的动力学特性以及缺陷MOFs材料的可循环利用性和稳定性,探究了SMX催化降解反应的电流利用效率与能耗,通过自由基淬灭实验推测了SMX催化降解反应发生机理。结果证明,缺陷MOFs材料催化降解SMX性能优于未经刻蚀的MIL-88B(Fe),对于10 mg·L⁻¹ SMX,在电流为40 mA、电压为 3.5 V、持续通氧气、搅拌的条件下,反应120 min后,5 mmol甲酸刻蚀制得的5A-MIL-88(Fe)对SMX的去除率可达98.72%。以5A-MIL-88(Fe)作为催化剂,协同电芬顿(Fenton)反应构建的处理体系为水中抗生素污染物高效去除提供参考。     

基于气体模板法制备的多孔g-C3N4对罗丹明B的降解效果及机理

为了处理废水中的染料大分子有机污染物,以NH₄Cl为气体模板,通过高温煅烧法制备多孔氮化碳(PCN),使用XRD、SEM、TEM、FT-IR、UV-vis、XPS和BET等分析方法对催化剂进行了表征,并以水中罗丹明B(RhB)的降解率为评价标准,考察了样品的光催化性能和活性物种。结果表明：PCN在不改变氮化碳(g-C₃N₄)基本结构的基础上显著提高其光吸收能力和光催化活性;与g-C₃N₄相比,当前驱体中NH₄Cl添加量为55%时,样品的比表面积由13.878 m²·g⁻¹增至28.548 m²·g⁻¹,TOC去除率由85.7%增至95.8%,降解速率和光电流密度分别是g-C₃N₄的2倍和2.5倍;在光催化降解RhB的过程中,·O₂⁻是起主要作用的活性物种。多孔结构有利于提高比表面积以吸附更多的有机物大分子,并且为光催化反应提供更多的活性位点。煅烧过程中氰基的生成减少了光生电子和空穴的复合,载流子的寿命变长,二者的共同作用使PCN的光催化性能大幅提升。本研究成果可为开发新型光催化剂和建立RhB的降解方法提供参考。     

复合脱色絮凝剂的制备及其在活性艳红X-3B染料废水处理中的应用

以双氰胺和甲醛为主原料,在添加改性剂的条件下制备了改性双氰胺-甲醛缩聚物,并直接与硫酸亚铁复合成脱色絮凝剂;以活性艳红X-3B染料废水的脱色率和CODCr去除率为考核指标,探讨了硫酸亚铁投加方式、复合质量比、pH等因素对活性艳红X-3B处理效果的影响。研究结果表明,在一定投加量下,复合脱色絮凝剂处理活性艳红X-3B染料废水的脱色率和COD去除率分别为99%和约75%左右。     

活性炭粒子电极改性及其电催化性能

针对粒子电极电催化性能低、电能消耗大等问题,以柱状活性炭(AC)为载体,采用浸渍法制备负载金属的活性炭粒子电极,通过正交试验探究其最优制备条件,并应用Bohem返滴定法和SEM对改性活性炭进行表征。正交试验表明:粒子电极电催化性能受浸渍时间的影响比受浸渍浓度、焙烧时间、焙烧温度的影响更大。不同制备条件下的粒子电极形貌差异很大。在0. 1 mol/L的浸渍液中浸渍12 h,400℃条件下焙烧4 h得到的粒子电极用于三维电极反应器中降解活性艳红X-3B,染料去除率达到85. 97%,COD去除率达到65. 61%,对比AC,染料去除率提高了5. 29百分点,COD去除率提高了10. 12百分点,能耗降低了13%。表明Ni/AC粒子电极可提高其电催化性能,降低能耗。