废弃物焚烧飞灰中持久性自由基与二噁英及金属的关联探究

环境持久性自由基稳定性强,在二噁英生成反应中发现其存在.为了研究实际废弃物焚烧飞灰中持久性自由基的特性,对6个不同焚烧厂布袋飞灰分别进行了持久性自由基、二噁英以及金属检测,结果表明天津医疗废物焚烧飞灰、江西南昌生活垃圾焚烧飞灰和浙江兰溪生活垃圾焚烧产生的碳黑、炉渣都含有持久性自由基.其中天津样品信号最强,检测到羟基自由基、以碳原子为中心的自由基及半醌类自由基3种信号.对比各个样品的二噁英毒性当量(以I-TEQ计)发现,江西南昌飞灰样品的最高,高达7.229 4 ng·g~(-1),而自由基信号最强的天津样品的二噁英毒性当量却仅有0.092 8 ng·g~(-1),自由基信号强弱与二噁英含量并未表现出明显的数值关系.同时样品中持久性自由基自旋浓度随着金属质量分数比重的升高也呈现升高趋势,以Al、Fe、Zn变化情况最为明显,可见自由基信号强弱与金属存在一定的关联性.此外,Zn在天津样品中含量最高(0.813 7%),是其他样品的数倍,同时该样品含有较高浓度的以氧为中心的自由基,可以推测金属Zn对持久性自由基的形成影响较大,且易形成半衰期长的自由基类型.     

静电纺丝法制备CaIn2O4-In2O3纳米带及其光催化性能

利用静电纺丝技术原位制备了准一维结构CaIn_2O_4-In_2O_3纳米带.采用XRD、SEM、TEM、EDS、UV-vis DRS、N_2吸附-脱附曲线等对合成的光催化剂进行表征,并以对苯二甲酸(TA)为分子探针物质,结合荧光技术探讨了光催化反应过程中·OH自由基的变化.以亚甲基蓝(MB)为降解目标物,考察了CaIn_2O_4-In_2O_3纳米带的光催化活性,并研究了溶液pH及MB初始浓度对其光催化活性的影响.研究结果表明,宽度约为(663±75) nm的CaIn_2O_4-In_2O_3纳米带由直径约为80 nm的纳米颗粒组成,且纳米颗粒之间有一定的孔隙.模拟太阳光辐照120 min,MB的降解率为76%,且降解过程服从一级动力学模型.CaIn_2O_4-In_2O_3纳米带在酸性环境中显正电性,且光催化反应体系中·OH自由基的生成量随反应时间线性增加.CaIn_2O_4与In_2O_3的耦合使得合成的光催化剂在模拟太阳光下具有良好的光催化活性.     

光电耦合技术处理3,4-二甲基苯胺废水的协同效应

高级催化氧化法的复合水处理工艺经常出现协同效应,但对于协同效应的产生机理仍不清楚。因此,针对光电耦合催化氧化体系,采用协同度为量化指标,研究了不同光照、电流密度、曝气强度、初始pH等条件对光电耦合催化体系降解3, 4-二甲基苯胺(3,4-DMA)的协同效应的影响;并通过光助电催化实验、电助光催化实验和羟基自由基检测实验,探讨了协同效应存在的原因。结果表明,光电耦合催化氧化系统存在协同效应,且协同度受外部条件的影响。协同效应产生的原因主要包括：外加电场促进体系产生了更多的羟基自由基;紫外光照使得3,4-DMA及其降解中间产物受到激发而提高了对羟基自由基等活性氧物种的利用率;电催化过程中的析氧副反应为光催化提供了电子受体,从而提高了系统的总体降解效率。这为深入研究和人为调控协同效应提供了新的方法。     

亚铁离子活化过硫酸氢钾复合盐降解水溶液中萘普生

在不同pH值、Fe2+浓度和过硫酸氢钾复合盐(PMS)浓度下,探究降解萘普生(NPX)的最佳条件,并通过分批投加Fe2+和改变投加顺序的方式,提高降解NPX的效率.结果表明,NPX在pH=3的条件下,降解效果最好;Fe2+浓度改变时,PMS/ Fe2+/NPX=1/0.75/1条件下,NPX去除率最高;分批投加Fe2+和先投加Fe2+均可大幅提高NPX去除率.缓慢少量的产生硫酸根自由基(SO4·-)更利于处理有机物,Fe2+的浓度则在产生自由基方面起着重要作用.     

H2O2强化水力空化降解罗丹明B废水

通过投加H2O2来强化水力空化技术降解罗丹明B废水(后称"RhB"),考察了入口压力、pH、H2O2投加量和RhB起始浓度等因素对RhB降解效果的影响。结果表明,RhB的降解规律符合拟一级降解动力学;随着入口压力的增加RhB降解率增加;酸性条件能有效提高RhB降解率,pH=3.0时RhB达到最大降解率95.12%;H2O2能有效强化水力空化对RhB的降解能力,但当H2O2浓度增至10 mg/L后,RhB的降解率则不再增加;RhB降解率与其起始浓度成反比;最后探究了RhB的降解机理。     

微波-Fenton高级氧化工艺降解水中BPA

以提高目标物的降解效果和投加药剂利用率、缩短反应时间及节约处理成本为目的,探讨4种不同光助-Fenton氧化工艺对环境内分泌干扰物双酚A（BPA）的降解效果。以BPA的去除率和反应速率作为评价指标,采用紫外分光光度计、TOC测定仪及分子荧光光度计分别对BPA的去除率、反应体系的矿化度和·OH的生成量进行研究。确定了微波-Fenton氧化工艺降解水中BPA的效果最佳,并深入研究pH值、H2O2投加量、n（H2O2）/n（Fe2+）、微波反应功率及时间对微波-Fenton氧化工艺的影响。结果表明：pH=3,n（H2O2）/n（Fe2+）为20,H2O2浓度为2 mmol·L-1,反应时间为5 min,反应功率为300 W的条件下,BPA初始浓度为100 mg·L-1时其去除率最高达99.67%,矿化度达53%;pH值在2~6范围内对BPA均有降解效果,铁泥量也有一定的减少。为微波-Fenton氧化工艺的实际应用奠定了理论基础,并且提供了技术支持。     

ZnIn2S4可见光催化降解氟伐他汀的性能与机理

以氟伐他汀为目标污染物,以功率为500 W的长弧氙灯为光源,通过水热法制备可见光催化剂ZnIn2S4,研究ZnIn2S4对氟伐他汀的光催化降解性能,考察了氟伐他汀初始浓度、ZnIn2S4投加量、溶液pH对ZnIn2S4光催化降解氟伐他汀性能的影响。通过原位捕获实验确定ZnIn2S4可见光催化降解氟伐他汀过程中产生的自由基,通过液相色谱-离子阱-飞行时间质谱(LCMS-IT-TOF)来鉴别降解过程的中间产物,提出氟伐他汀可能的降解路径及机理。结果表明：ZnIn2S4光催化降解氟伐他汀的最佳条件为氟伐他汀初始浓度10 mg·L-1、催化剂投加量0.2 g·L-1、pH接近5,在最佳条件下氟伐他汀的降解率可达到83.6%,矿化率可达到45.8%。原位捕获实验结果表明,超氧自由基是在ZnIn2S4可见光催化降解氟伐他汀过程中起主要氧化作用的活性自由基,羟基自由基和过氧化氢对氟伐他汀的降解起到了辅助作用。氟伐他汀的降解机理是超氧自由基为主、羟基自由基和过氧化氢为辅联合攻击环状结构与直链相连的C—N键、C—C键以及直链和环状结构中的C＝C键,生成小分子的环状有机物、直链有机物以及羟基化衍生物,中间产物进一步被氧化并最终被分解成CO2和H2O。     

紫外/过氧乙酸灭活大肠杆菌的效能及机理

病原微生物对公共卫生及生态系统产生了极大威胁,为研究紫外/过氧乙酸体系(UV/PAA)的消毒效能,以大肠杆菌为目标微生物,考察了PAA和UV投加剂量、不同背景物质对大肠杆菌灭活的影响,检测了体系中生成的活性物种并观察了反应过程中细胞形态变化。结果表明：在PAA浓度为60 μmol·L⁻¹和UV光强为2.25×10⁻⁷ Einstein·(s·L)⁻¹的条件下反应3 min后,大肠杆菌的灭活率能达到4.71 log,相较单独PAA体系和单独UV体系分别提高了2.76 log和0.82 log,且灭活率随PAA浓度和UV辐射剂量增加而提高。NH₄⁺和Cl⁻对于UV/PAA体系灭活大肠杆菌有轻微的抑制作用,而腐殖酸(HA)对于体系有较强的抑制作用。自由基淬灭实验和电子顺磁共振检测结果表明,UV/PAA体系灭活大肠杆菌的主要活性物质为羟基自由基(HO·)和有机自由基(RO·)。激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜观察的结果表明,UV/PAA体系灭活大肠杆菌时,会引起细胞膜轻微破损,但并不会导致严重的裂解。反应溶液中溶解性成分的荧光光谱分析表明大肠杆菌灭活时释放的有机物会随着细胞膜破损而增加,但释放的类蛋白大分子物质最终可被氧化为类腐殖酸小分子有机物。     

微气泡催化臭氧化酸性大红3R的性能及机理

以活性炭为催化剂,采用微气泡催化臭氧化处理酸性大红3R,考察其处理性能和机理,并与微气泡以及传统气泡臭氧化处理性能进行了比较。结果表明：微气泡催化臭氧化可加速液相臭氧分解,其分解系数为0.093 min⁻¹;同时氧化能力明显增强,其脱色速率和TOC去除速率常数分别为0.342 min⁻¹和0.024 2 min⁻¹,均显著高于微气泡和传统气泡臭氧化。微气泡催化臭氧化处理中,臭氧微气泡收缩破裂和活性炭催化的协同效应可强化·OH氧化反应,其对TOC去除的贡献率可达到75%。·OH捕获剂的存在使得微气泡催化臭氧化TOC去除率下降,其中Na₂CO₃的抑制作用最为显著。微气泡催化臭氧化中,臭氧利用效率和反应效率亦得到强化,平均臭氧利用率为98.3%,累积TOC去除量和臭氧消耗量比值R可达0.128 mg·mg⁻¹。GC-MS分析结果表明,微气泡催化臭氧化酸性大红3R降解途径包括偶氮键断裂、萘环/苯环开环、小分子有机酸矿化等过程。     

Hydrogen Peroxide and Ultraviolet Irradiations in Water Treatment

Trihalomethanes (THMs) the by-products of chlorination in water treatment are recognised as a threat to public health due to their carcinogenicity. The photodegradation of THMs using hydrogen peroxide has been found to give increased removal efficiency and the outcome of the study may find, its application in designing a unit process for water treatment. Batch experiments were carried out using UV lamp of 83 W and 40% w/w Hydrogen peroxide (H₂O₂) in test waters between 2.5–10 pH range of chloroform, bromodichloromethane, dibromochloromethane and bromoform at 50–200 μg L⁻¹ initial concentration. 92–100% removal of chloroform, bromodichloromethane, dibromochloromethane and bromoform were found with 0.1% of H₂O₂ and 90 min of UV exposure.