气体扩散电极在水处理领域中的研究进展

气体扩散电极（Gas Diffusion Electrode—GDE）作为阴极,通过氧气还原产生过氧化氢（H202）,在亚铁离子催化剂存在的情况下形成Fenton试剂,从而间接氧化有机污染物,这方面的研究逐步引起人们的重视。本文综述了电极材料、电流密度、pH、催化剂等因素对处理效果的影响,提出了该方法存在的问题并对其发展趋势进行了展望。     

南京市冬季大气颗粒态汞的分布特征

采集了南京市2012年冬季4个功能区的PM2．5、PM10、TSP样品,对不同粒径大气颗粒物中的颗粒态汞测试。结果表明,南京冬季大气颗粒物TSP中汞的质量浓度为49．26 pg/m3～257．14 pg/m3,平均质量浓度为161．27 pg/m3;PM10中汞的质量浓度为44．82 pg/m3～228．29 pg/m3,平均质量浓度为147．38 pg/m3;PM2．5中汞的质量浓度为35．98 pg/m3～178．58 pg/m3,平均质量浓度为104．10 pg/m3。不同功能区大气颗粒态汞质量浓度的分布趋势为：交通综合区＞旅游区＞住宿综合区＞商业区。大气颗粒态汞60％以上存在于可吸入肺的PM2．5中,细颗粒物富集汞的能力比粗颗粒物强。     

改性TiO_2光催化降解三苯甲烷类污染物

以硫酸钛为原料采用水热法制备了掺Fe3＋TiO2晶体粉末,采用X射线衍射仪（XRD）对样品的结构进行了表征。在可见光条件下,用溴酚蓝、甲基绿、甲基蓝、孔雀石绿、甲基紫和碱性品红等6种典型三苯甲烷类化合物为目标降解物,研究了以自制的掺Fe3＋TiO2晶体粉末对它们的催化降解作用。实验结果表明,制备的掺Fe3＋TiO2晶体属于锐钛矿型。6种化合物的光催化降解反应遵循拟一级动力学规律,且可用Langmuir-Hinshelwood（L-H）动力学模型描述,其表观反应速度常数（k）的大小顺序为：溴酚蓝〈甲基绿〈甲基蓝〈孔雀石绿〈甲基紫〈碱性品红,大小变化次序与其半衰期t1/2成反比,并从分子结构上对它们的降解规律进行定性解释。     

Fe3O4纳米磁性微粒对全氟辛烷磺酸盐的吸附

采用共沉淀法合成Fe3O4纳米磁性颗粒,用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)以及振动样品磁强计(VSM)对Fe3O4纳米磁性颗粒的粒径、形貌和磁性进行表征并研究Fe3O4纳米磁性微粒对全氟辛磺酸盐的吸附。结果表明:在PFOS初始浓度4 mg/L,pH为3,反应时间24 h,Fe3O4纳米磁性微粒投加量1.25 g/L,对全氟辛磺酸盐去除率达到90%。Fe3O4纳米磁性微粒对PFOS的吸附符合Freundlich吸附方程。     

Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒吸附水体中的Cd2+和Zn2+

一种新型纳米固相萃取吸附剂,由阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)包裹在Fe3O4磁性纳米颗粒表面形成,用于吸附水溶液中的重金属离子。研究了吸附过程的主要影响因素(如SDS浓度、溶液pH等)以及解吸过程的最佳条件,并对其机理进行了初步的探讨。研究结果表明,共沉淀法制备的Fe3O4颗粒粒径分布均匀,平均粒径约为54 nm;SDS浓度为300 mg/L时,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒吸附Cd2+和Zn2+的能力最强;在一定浓度范围内,Fe3O4/SDS体系对Cd2+和Zn2+的吸附平衡数据符合Langmuir吸附等温方程,饱和吸附量分别为22.42 mg/g和13.95 mg/g。最终结果表明,Fe3O4/SDS磁性纳米颗粒具有较强磁分离能力和较好的吸附效果。     

微波诱导AC/Cu、AC/Fe催化非均相Fenton 反应催化降解垃圾渗滤液

采用活性炭载体负载Cu、Fe为催化剂,在微波诱导作用下,对垃圾渗滤液污染物进行降解。实验结果表明,活性炭负载金属前经适当浓度硝酸浸泡处理后,催化剂对COD去除率提高可超过15%,过高硝酸盐浓度对COD去除有不利影响;催化剂对COD去除率随Cu、Fe金属负载量增加呈先增加后降低的趋势,催化剂对Cu、Fe的最佳负载量分别为质量百分比2.11%和1.12%。对于AC-Cu体系,在初始pH=3,H2O2投加量为4.98×103mg/L,催化剂用量为5.0×103mg/L,420 W功率下微波辐射10 min时,垃圾渗滤液COD去除率可达到84.13%;对于AC-Fe体系,当H2O2投加量为0.33×103mg/L,催化剂AC-Fe用量为2.0×104mg/L,420 W功率下微波作用10 min时,垃圾渗滤液COD去除率为60.16%。分析2种催化剂对COD去除差异的原因,可能是催化剂AC-Cu表面单分子分布的阈值比AC-Fe高。降解液的pH值对AC-Cu体系、AC-Fe体系COD去除影响存在拐点,最高COD去除率点对应的降解液pH值为3。微波辐射功率较低时,体系COD去除率随辐射功率增加而增加;辐射功率较高时,高温下垃圾渗滤液中有机硫化物分解成小分子硫化物,对催化剂活性存在一定抑制作用。     

Fe^3＋掺杂TiO2/凹凸棒复合材料的光催化性能

采用酸催化的溶胶-凝胶法制备了一系列Fe^3＋掺杂TiO2/凹凸棒（Fe^3＋-TiO2/ATP）复合光催化剂材料。在可见光条件下,以亚甲基蓝（MB）溶液的光催化降解反应,评价了样品的光催化性能,研究了TiO2负载量、Fe^3＋掺杂量和焙烧温度对复合材料光催化性能的影响。在单因素实验的基础上,采用正交实验设计（L25（53））优化了催化剂的制备条件。光催化实验结果表明,MB在复合材料上的光催化降解反应遵循Langmuir-Hinshelwood（L-H）动力学模型。正交实验结果表明,当TiO2负载量为15%、Fe^3＋掺杂量为0.5%和焙烧温度为550℃时,得到的复合材料对MB的光催化降解效率最佳,测得表观反应速率常数kapp为6.09×10^-3min^-1,反应4 h后MB的降解率（Dt）可达75.88%,相同实验条件下与P25（1.51×10^-3min^-1）相比较,反应速率提高了4.03倍,降解率提高了45.05%。另外,复合材料的沉降性能优于P25,易于分离,是一类有应用前景的复合光催化剂。敏世雄王芳魏立强王永生冯雷佟永纯韩玉琦     

铁炭复配修复地下水中NO_3~--N的条件研究

采用了铁炭复配修复地下水中NO3--N,探讨了实验条件对修复效果的影响。结果表明,在pH值近中性条件(初始pH 6.42)下,反应时间为1 h时NO3--N修复率达到60.85%;Fe/C=1∶1时介质最佳用量分别为4~5 g;Fe/C=1/1.5时修复率为72.80%;反应速率在高振荡强度下大于低振荡强度;氧化铜的催化效果最好,可使修复率提高7.5个百分点。铁炭复配介质修复地下水中NO3--N是有效可行的,修复率随反应时间的增加而提高,在Fe/C=1∶1时修复率与介质用量呈正相关,无限减小Fe/C比并不能无限提高修复率,振荡强度对修复具有显著影响,低振荡强度下的修复过程较高强度存在滞后现象,并非所有金属氧化物催化剂对铁炭修复NO3--N均有促进作用。     

Removal of Alachlor from Water by Catalyzed Ozonation in the Presence of Fe2+, Mn2+, and Humic Substances

Abstract

The effects of Fe(II), Mn(II) and humic substances on the catalyzed ozonation of alachlor, an endocrine disruptor were investigated. Results revealed that small amounts of Fe(II), Mn(II), and humic substances could enhance the ozonation of alachlor, but larger amounts of them would retard the oxidation. These results were successfully identified by an electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy/spin-trapping method that could quantify hydroxyl radicals. The production of hydroxyl radicals was obviously increased with the increasing of Fe(II) concentration, which contributed to enhance ozonation at low concentrations. But the excess Fe(II) consumed some of the radicals when it was added at a higher concentration (1.5 mg/L). However, no obvious radicals were observed when a different amount of Mn(II) was used, and the catalytic ozonation of alachlor by Mn(II) mainly followed the mechanism of “active sites created on the surface of MnO₂.” The radical pathway was followed when alachlor was ozonated with different concentrations of humic substances because of its radical initiating, promoting, and inhibiting effects.