OH自由基降解二英OCDD的反应机理及动力学研究

采用量子化学计算研究了OH自由基降解八氯代二苯并对-二英（OCDD）的微观反应机理,计算分析了微观反应进程,结果表明该反应存在两条途径：①α-氯取代：1,4,6,9位置氯取代,该路径反应活化能较高,反应难以进行,并以中间产物积聚,无法使OCDD的毒性消失;②β-氯取代：2,3,7,8位置氯取代,该路径的反应能相对较低,且能使OCDD的毒性消失,是有效降解OCDD的主要途径.结合过渡态理论,计算获得动力学参数：反应活化能为8.32 kJ·mol^-1（B3LYP/6-311G++（d,g）//B3LYP/6-31G（d））,阿仑尼乌斯表达式为k=1.29×10¹⁴exp（-1049.6/T）（cm³·mole^-1·s^-1）.这与文献实验结果取得了很好的吻合,说明本文对OH自由基降解OCDD的反应机理及动力学研究是合理且可靠的.本文的计算结果可为催化氧化降解二英的进一步研究提供理论参考.     

催化臭氧化饮用水中甲草胺的研究

利用Fe2+、Mn2+和腐殖酸对水中甲草胺进行了催化臭氧化研究.实验表明,少量的催化剂就可促进甲草胺的降解,过量则会产生抑制作用.深入研究表明,甲草胺的降解与具有极强氧化能力的羟基自由基有关.     

Fenton反应及其参与的光催化体系的机理研究进展

综述了光催化降解有机污染物和杀菌的机理,其中降解有机物机理的主要内容为空穴和羟基自由基(·OH)氧化分解有机污染物,杀菌机理与降解有机物类似,即电子和空穴或含氧自由基攻击细菌的细胞壁、细胞膜和胞内成分,使细菌失活。分别从Fe~(2+)和Cu~(2+)两种离子介导的Fenton反应总结了Fenton反应的机理,得出两种离子介导的Fenton反应具有类似机理的结论。最后阐述了目前在光催化体系中引入Fenton反应的研究现状及作用机理,发现将Fenton反应引入光催化体系是促进光催化活性的有效途径。     

溶解性有机质对罗红霉素光降解的影响研究

近年来,罗红霉素(ROX)因其用量大、检出频率高和生态风险大引起了广泛关注.本文主要研究了环境pH条件下不同的溶解性有机质(DOM),包括富里酸(PLFA)、腐殖酸(SRHA)和天然有机质(SRNOM)对罗红霉素光降解的影响及主要活性物种对其光降解的贡献.结果表明:纯水中罗红霉素可发生自敏化光降解,在pH 6～8条件下,罗红霉素光降解的一级反应速率常数为0.0033～0.0049 h~(-1).DOM促进了罗红霉素光降解,其促进效果从大到小为PLFASRNOMSRHA.DOM共存时罗红霉素光降解的反应速率常数随pH增加而增加,在pH 6时为0.0145～0.0266 h~(-1),在pH 8时为0.0273～0.0577 h~(-1).通过异丙醇淬灭实验发现,羟基自由基(·OH)对罗红霉素光降解起主要贡献,其贡献率在pH 6时为83.45%～98.70%,在pH 8时降低至76.76%～78.02%;3种DOM体系中产生的单态氧(~1O_2)的稳态浓度在(5.15～7.86)×10~(-14) mol·L~(-1)范围内;在pH 6、7和8的条件下,~1O_2与罗红霉素的二级反应速率常数分别为2.27×10~5、1.96×10~6和1.51×10~7 L·mol~(-1)·s~(-1).~1O_2对罗红霉素的光降解的贡献随pH升高而升高,在pH 6时为0.21%～0.43%,在pH 8时为4.85%～11.33%.     

MgO催化臭氧氧化降解苯酚机理研究

对氧化镁(MgO)催化臭氧氧化降解苯酚的机理进行了探讨,并验证其与现有的3种催化臭氧氧化机理的吻合性.同时,研究了羟基自由基(·OH)抑制剂对苯酚去除效果的影响,·OH的产生量,以及臭氧在该体系中的存在位置及苯酚在该体系中的作用.结果表明,O_3和MgO/O_3两种反应体系中都存在·OH,MgO/O_3体系中的·OH是O_3体系中的2.14倍.O_3和MgO/O_3体系中的·OH与臭氧浓度的比值分别为1.47×10~(-9)和3.15×10~(-9).苯酚在MgO催化臭氧氧化体系中起到了促进臭氧吸附在MgO表面的作用,臭氧吸附到MgO表面后,分解产生·OH,一部分释放在溶液中降解苯酚,一部分则留在其表面增加表面羟基密度.     

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.     

DBD降解CF2ClBr过程中自由基与电子能量

利用介质阻挡放电方法对环境污染物ＣＦ₂ＣｌＢｒ进行了等离子体降解的研究．在前人对该体系的降解产物分析及活性粒子推测的基础上,采用动态反应装置得到了等离子体的发射光谱,进一步确证了等离子体系中出现的ＣＦ₂、ＣＦＣｌ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ等主要自由基,并从中推出了等离子态气体可能发生的自由基反应．同时通过发射光谱的分析,近似得到该体系的平均电子能量约为２．４２ｅＶ     

氯离子活化过氧乙酸对罗丹明B的降解性能及机理研究

为解决传统H₂O₂(过氧化氢)体系对高盐特性染料废水去除效率低的问题,筛选合适的氧化剂迫在眉睫. PAA(过氧乙酸)因具备氧化还原电位较高、裂解所需键能较低、对pH适应范围更广等优点具有巨大的应用潜力. 因此,采用高浓度梯度Cl-活化PAA用于去除RhB(罗丹明B),通过对比不同体系的降解效果、控制Cl-浓度和PAA投加量等反应条件,探究Cl-/PAA体系降解RhB的催化性能及反应机理. 结果表明:①Cl-/PAA体系对RhB的氧化能力远高于Cl-/H₂O₂体系,并且RhB降解过程符合拟一级反应动力学模型,提高氧化剂PAA的投加量和催化剂Cl-的浓度、降低初始RhB浓度均有利于目标污染物的去除. ②在初始RhB浓度为10 mg/L、PAA投加量为2.0 mmol/L、Cl-浓度为400 mmol/L后续处理条件下,10 min内RhB的降解率达到96.2%. ③pH对RhB的降解影响微弱, Fe3+促进了RhB的降解,K+对降解过程轻微抑制,NO₂-、CO₃2-、HCO₃-则表现出非常显著的抑制作用,脱色率分别降低了70.8%、83.8%和90.8%,而Mn2+、SO₄2-对RhB降解无显著影响. ④RhB在超纯水、自来水及反渗透水不同水源中的降解率无明显变化,具有良好的应用前景;结合自由基捕获试验及电子自旋共振证明,Cl-/PAA体系中产生的乙酰氧基、乙酰过氧基及单线态氧是在RhB降解中起主导作用的活性物质. 研究显示,Cl-活化PAA对去除罗丹明B具有较高的催化活性,通过模拟实际废水证明Cl-/PAA是一种可行的高级氧化技术.      

溴代烷烃光氧化的研究

本文模拟大气条件,研究了ＣＨ３Ｂｒ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｏ２,ＣＨ３Ｂｒ＋Ｏ２,ＣＨＢｒ３＋Ｈ２Ｏ２＋Ｏ２,和ＣＨＢｒ３＋Ｏ２４个体系的光化学反应。这些体系在２５３．７ｎｍ的紫外光照射下Ｈ２Ｏ２产生了ＯＨ自由基,ＯＨ自由基与ＣＨ３Ｂｒ和ＣＨＢｒ３反应,在２０ｍ的长光程气体池中ＦＴＩＲ测量这些反应产物,发现在ＣＨ３Ｂｒ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｏ２和ＣＨ３Ｂｒ＋Ｏ２体系其光化Ｏ２其光化学反应产物为ＣＯ和ＣＯ２,并从这些产物     

穿透式碳纳米管电极的制备及其高效降解水中抗生素的性能和机理

为实现水中四环素类抗生素的高效降解,本文设计开发了一种基于电活性碳纳米管(CNT)电极的穿透式电芬顿系统,采用水热法制得纳米铁和二硫化钼共修饰的CNT阴极材料(Fe-MoS₂@CNT),分析不同因素对电芬顿催化降解四环素性能的影响. 结果表明:基于改性CNT电极的穿透式电芬顿系统对四环素表现出良好的去除性能,电压和流速等对四环素的降解动力学具有显著影响. 该系统的最优试验条件:Fe掺杂量为0.3 mmol/L、外加电压为-2.5 V、流速为0.85 cm3/(min·cm2). 在最优试验条件下,反应60 min内四环素的降解率可达到95%,羟基自由基为主导的活性物种. 连续运行240 min后,该系统对四环素的降解率仍保持在85%以上,且在实际湖水环境水基质中对四环素降解率也可达到87.2%. 研究显示,Fe-MoS₂@CNT膜电极具有优异的催化性能及可重复利用性,可以高效降解水中四环素类抗生素.