高级氧化技术降解微囊藻毒素的研究进展

饮用水源中微囊藻毒素(MC)的问题已经引起人们的广泛关注,而一些常规的MC处理方法都各有其局限性.高级氧化技术是一类高效降解MC的方法,且降解产物没有生物毒性.本文全面阐述了TiO_2紫外光催化氧化、TiO_2/UV/H_2O_2、TiO_2/UV/高铁酸盐联用工艺、可见光催化氧化、Fenton法、光助Fenton法、O_3/H_2O_2及O_3/Fe~(2+)这些高级氧化技术降解MC的研究进展.并根据现有高级氧化技术降解MC研究中的一些不足之处,提出了MC高级氧化处理领域今后研究的主要方向和需解决的问题.     

UV/H_2O_2和UV/TiO_2降解磺胺甲噁唑的研究

采用UV/H_2O_2和UV/TiO_2两种工艺降解磺胺甲噁唑(SMX),确定了H_2O_2和TiO_2的最佳投加量,在保持最佳投加量的条件下研究了SMX初始浓度、反应溶液初始pH、叔丁醇投加量对两种方法降解SMX效果的影响,为研究两种方法在降解SMX过程中的矿化程度测定了TOC的去除情况。结果表明,两种方法都对SMX具有较好的去除效果,整体而言UV/H_2O_2对SMX的降解速率高于UV/TiO_2;UV/H_2O_2的降解速率更易受到SMX初始浓度、反应溶液初始pH的影响;UV/H_2O_2对SMX的降解过程中·OH的氧化作用和UV直接降解都是去除SMX的主要作用,而UV/TiO_2中UV直接降解和空穴直接氧化是去除SMX的主要作用。     

UV/Mn~(2+)-Fe~(3+)/H_2O_2处理染料废水的实验研究

研究了常温常压下UV/Mn~(2+)-Fe~(3+)/H_2O_2光催化非均相反应体系处理偶氮染料模拟废水的特性,并与UV-Mn~(2+)/H_2O_2、UV/Fe~(2+)/H_2O_2等体系处理染料废水的效果进行了对比;考察了Mn~(2+)、Fe~(2+)、Fe~(3+)、H_2O_2投加量对UV/Mn~(2+)-Fe~(3+)/H_2O_2反应体系处理染料废水的影响。结果表明,UV/Mn~(2+)-Fe~(3+)/H_2O_2反应体系具有良好的催化氧化作用,在20 w紫外光照射下,100 mg·L~(-1)的直接大红D-GLN在反应20 min时,降解效率高达到90%以上。     

基于UV/H_2O_2和UV/PS工艺降解水体中磺胺吡啶研究

采用高级氧化技术-紫外/双氧水(UV/H_2O_2)和紫外/过硫酸盐(UV/PS)工艺降解磺胺吡啶(SPY)。研究表明,紫外与氧化剂(H_2O_2、PS)联用可显著提高去除率,其反应符合拟一级动力学模型。目标污染物磺胺吡啶的去除率在一定浓度内随着氧化剂H_2O_2和PS浓度升高而升高;磺胺吡啶初始浓度越大,反应速率越小;UV/H_2O_2工艺降解磺胺吡啶最大去除率发生在p H=3,而UV/PS工艺降解SPY在p H=11时去除率最大;Na Cl会抑制UV/H_2O_2和UV/PS工艺对目标污染物的降解,而适当的Na HCO_3可促进降解反应的进行;腐植酸对UV/PS工艺产生抑制作用,低浓度腐植酸(≤1 mmol/L)对UV/H_2O_2工艺则有促进作用。     

基于UV/H_2O_2和UV/PS工艺降解水体中磺胺吡啶研究

采用高级氧化技术-紫外/双氧水(UV/H_2O_2)和紫外/过硫酸盐(UV/PS)工艺降解磺胺吡啶(SPY)。研究表明,紫外与氧化剂(H_2O_2、PS)联用可显著提高去除率,其反应符合拟一级动力学模型。目标污染物磺胺吡啶的去除率在一定浓度内随着氧化剂H_2O_2和PS浓度升高而升高;磺胺吡啶初始浓度越大,反应速率越小;UV/H_2O_2工艺降解磺胺吡啶最大去除率发生在p H=3,而UV/PS工艺降解SPY在p H=11时去除率最大;Na Cl会抑制UV/H_2O_2和UV/PS工艺对目标污染物的降解,而适当的Na HCO_3可促进降解反应的进行;腐植酸对UV/PS工艺产生抑制作用,低浓度腐植酸(≤1 mmol/L)对UV/H_2O_2工艺则有促进作用。     

旋转盘反应器中H_2O_2/TiO_2光催化氧化降解含酚废水

采用溶胶-凝胶法对SDR转盘表面进行催化剂的负载,并对负载后的SDR进行光催化降解含酚废水的研究。考察了溶剂、加水量、抑制剂等因素对胶凝时间的影响,得出了制备催化剂薄膜的适宜条件为:n(钛)∶n(水)∶n(乙醇)∶n(盐酸)∶n(冰醋酸)=1∶2∶13.56∶0.05∶1,随后采用XRD、SEM对薄膜进行了表征,结果显示负载的催化剂为粒度分布均匀的锐钛矿型TiO_2。进一步研究了SDR中H_2O_2、UV/H_2O_2、UV/TiO_2、UV/H_2O_2/TiO_2等4种条件下苯酚的降解率和后2种情况下苯酚的矿化率的对比。结果表明:H_2O_2/TiO_2光催化氧化30 min苯酚降解率达到100%,与UV/H_2O_2氧化条件下相比,完全降解时间缩短了30 min,与UV/TiO_2氧化相比,苯酚降解率有大幅度提高;UV/H_2O_2/TiO_2催化氧化条件下2 h的矿化率为89%,较UV/H_2O_2光氧化条件下提高28%。     

UV/H_2O_2高级氧化+MBR工艺处理垃圾渗滤液的研究

采取UV/H_2O_2+膜生物反应器组合工艺深度处理垃圾渗滤液,研究工艺对有机物及氨氮处理效果。结果表明,当工艺条件为双氧水投加量为2.1 g(H_2O_2)/g(COD),pH呈弱酸性,反应时间2 h、温度30℃左右时,UV/H_2O_2工艺处理效果好。MBR反应器对UV/H_2O_2工艺段出水中有机物的生化降解效果显著,出水有机物去除率稳定在80%以上。     

UV/H2O2降解水中含氮消毒副产物-苯乙腈的动力学和影响因素

采用UV/H_2O_2高级氧化技术处理水中含氮消毒副产物苯乙腈,研究了影响苯乙腈降解的因素。结果表明,单纯UV体系中,去除效果不明显。UV/H_2O_2对苯乙腈具有较高的去除率,且降解符合一级反应动力学。随着过氧化氢投加量增大,苯乙腈的去除率呈先增大后减小的趋势,且在投加量为20 mg/L时可达94.9%;溶液初始浓度的增加会提高去除效果,且动力学速率常数增加;降低溶液pH值、增大紫外辐射剂量有利于降解速率和去除率的提高;自来水为基质对降解苯乙腈的影响不明显;Cl~-、Mg~(2+)、Al~(3+)对苯乙腈去除有一定的抑制作用,抑制率达20.9%以上。文中将UV/H_2O_2高级氧化技术应用于控制苯乙腈,以期为水中苯乙腈的降解提供基础理论。     

UV/H_2O_2体系六氯苯降解途径探讨

实验采用了UV/H_2O_2体系氧化降解工艺对HCB进行降解实验,并分别考察了在p H、H_2O_2浓度、HCB浓度等单因素条件和不同氧化条件下的实际氧化降解效果,并进行了GC、GC-MS、IC扫面分析和氧化机理分析。结果表明:在室温条件下,H_2O_2的添加浓度对降解效率起到了决定性作用,当H_2O_2浓度在0.1 mol/L条件下时,降解效果最好为57.6%;不同氧化降解条件实验表明,在UV/H_2O_2协同氧化条件下,要优于两者单独氧化降解,表明H_2O_2和UV在氧化过程中产生了协同促进租用;根据GC、GC-MS、IC扫面分析,表明中间产物中主要是氯苯酚类化合物。     

UV/H_2O_2高级氧化处理苯酚废水研究

本文采用UV/H_2O_2实验室装置对苯酚人工配水进行处理试验研究,试验结果表明:在UV灯功率为500W,pH值7.0左右,H_2O_2:COD摩尔比为2:1,反应240min后COD由1045mg/L降至小于20mg/L,去除率高达99%以上。考察了不同pH(4.0,7.0和9.0),双氧水投加量与投加方式(一次投加和多次投加),以及氯离子浓度(0mg/L,2000mg/L和10000mg/L)对UV效果的影响,发现pH偏中碱性,H_2O_2:COD摩尔比2:1且一次性投加有利于COD的降解,而正常情况氯离子浓度对UV/H_2O_2的效果影响不明显。     

磺胺吡啶在光助-二茂铁/H_2O_2非均相体系中的降解

抗生素在地表水中广泛检出,且可诱导细菌菌群抗药性,因而发展新型抗生素的去除技术势在必行。本研究基于二茂铁(Fc)良好的可逆化学特性、难溶于水、环境友好特性发展了一种光助-二茂铁/H_2O_2(Fc+H_2O_2+UV)氧化技术。以水环境中经常检出的磺胺吡啶为模型化合物,研究了磺胺吡啶在该氧化体系中的降解行为。研究结果发现,相对于常见的Fenton体系,磺胺吡啶在Fc+H_2O_2+UV体系中呈现出优异的降解效率。自由基淬灭实验发现·OH是主导磺胺吡啶降解的最主要活性物种。自由基探针实验证实Fc+H_2O_2+UV体系中存在电子转移过程,H_2O_2接受电子后产生·OH进而促进磺胺吡啶降解。     

UV/H2O2-生物活性炭工艺控制消毒副产物进展

针对水环境中存在的天然有机物(NOM),经过消毒工艺会产生消毒副产物(DBPs)的情况,叙述了UV/H_2O_2和BAC的工艺现状及其作用原理、UV/H_2O_2-BAC联合工艺对有机物的去除和DBPs的控制效果,总结了对该联合工艺的现存问题和发展趋势。认为UV/H_2O_2-BAC联用工艺可以最大限度地发挥有机物的去除效率和DBPs的控制效果,UV/H_2O_2和BAC之间存在某种协同作用,使得UV/H_2O_2-BAC联合工艺的处理效果大于2种单独工艺之和,降低了水处理厂运行成本,改善了出水水质。UV/H_2O_2-BAC联用工艺作用机理和作用效果仍存在较多空白,需要研究学者进行深入研究。UV/H_2O_2-BAC联合工艺的研究与改进,可以为未来各种水源水的处理提供的一种重要的处理方案。     

臭氧组合工艺处理化工园区废水试验

采用O_3、O_3+H_2O_2、O_3+UV工艺对化工园区污水厂二级出水进行深度降解试验,分析不同进气流量、不同双氧水和紫外光投加量对深度降解效果的影响。结果表明:单纯臭氧氧化下,臭氧投加率从2.9 g/h增加到4.3 g/h,COD_(Cr)去除率增加了8.4%;臭氧投加速率为4.3 g/h、H_2O_2投加量为3 mmol/L时,O_3+H_2O_2工艺处理效果最佳;紫外灯开4 min关1 min工况下氧化1 h,O_3+UV工艺出水TOC降至1.4 mg/L以下,有机物降解效果彻底;O_3、O_3+H_2O_2、O_3+UV三种工艺的有机物降解效果依次为O_3+UVO_3+H_2O_2O_3。     

UV/K_2S_2O_8耦合降解四环素研究

研究了UV/K_2S_2O_8体系对水中四环素的降解效果。首先对比了该反应体系与UV氧化、单独K_2S_2O_8氧化对四环素的处理效果,结果表明UV能有效活化分解K_2S_2O_8,能有效去除水中的四环素。同时探讨了四环素初始浓度、K_2S_2O_8投量、反应时间、溶液初始pH对降解效果的影响,结果表明,在最佳条件下四环素的降解率达100%。同时实验结果表明,UV/K_2S_2O_8体系对四环素的降解过程符合一级动力学规律。最后探讨了UV/K_2S_2O_8技术降解四环素的机理。     

采用UV/H_2O_2和UV/S_2O_8~(2-)对垃圾渗沥液的预处理实验研究

垃圾渗沥液属于较难处理的废水之一。对玻璃光反应器中紫外光UV分别与双氧水(H_2O_2)和过硫酸盐(S_2O_8~(2-))组合对垃圾渗沥液进行预处理,以提高其可生化性。分别在UV/H_2O_2和UV/S_2O_8~(2-)体系下,研究了H_2O_2和S_2O_8~(2-)的试剂用量、辐照时间等因素对COD、TOC及色度等去除率的影响。实验结果表明,UV/H_2O_2对COD、TOC和色度的最高去除率分别为15.8%、6.9%和39.1%。而采用UV/S_2O_8~(2-)法对COD、TOC和色度的最高去除率分别为23.9%、18.7%及63.7%。     

微污染水中微囊藻毒素去除方法研究

比较了UV/H2O2,H2O2/Fe2+(Fenton反应)两种实验方法对微囊藻毒素-LR的降解效果,通过改变H2O2浓度或者Fe2+浓度,寻找微囊藻毒素-LR最佳降解效果。实验表明,UV/H2O2条件下随着H2O2浓度的增加,微囊藻毒素-LR降解效果先增加后减少。在Fenton体系中H2O2或Fe2+浓度的增加,MC-LR降解效果均逐渐上升,当Fe2+浓度为1.0 mmol/L,H2O2浓度为10 mmol/L时,降解5 min,MC-LR降解率能达到93%。     

不同UV光氧化工艺的阿特拉津降解动力学研究

UV光照条件下,研究了反应条件对农药阿特拉津(ATZ)光氧化降解的影响规律与作用机理。结果表明,ATZ在不同UV光氧化工艺中的降解反应均符合准1级反应动力学,溶液pH对降解速率均存在较大影响。单独UV工艺中,ATZ在不同溶液pH下的降解速率、产物生成及形态差异,导致ATZ水溶液的紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱存在一定差别。UV/H_2O_2工艺中,ATZ的降解速率随H_2O_2加入量的增加呈现先增大后降低的变化趋势,ATZ溶液在pH分别为7.0和10.0时的UV-Vis吸收光谱的变化趋势与幅度相似,但与pH为4.0时的差别较大。UV/Ti O_2工艺中,ATZ的降解速率随Ti O_2加入量的增加而降低;H_2O_2和Ti O_2同时加入到反应体系时,ATZ降解速率均低于二者单独加入时的降解速率。     

UV/H_2O_2工艺降解水中污染物的动力学研究进展

介绍了目前最重要的商用高级氧化工艺之一的UV/H_2O_2工艺,叙述了UV/H_2O_2工艺动力学研究进展,认为目前此方面的研究仍有所欠缺,鉴于此,将分别从动力学参数及动力学模型2方面对UV/H_2O_2工艺降解污染物的动力学特性进行了探讨。以UV曝辐量为主线,分别阐述并比较了不同反应器中UV曝辐量的测定、基于UV光量子剂量的动力学参数及动力学模型等,指出了UV曝辐量对于光化学反应的重要性,分析表明该模型的建立对单一目标污染物的模拟和预测有较好效果。认为需进一步探讨研究,找到最适合的动力学模型;还应开发高效低耗的新型光源、反应器。     

臭氧联合过氧化氢(O_3/H_2O_2)降解水中甲基托布津

杀菌剂甲基托布津(TM)是常见的农药类内分泌干扰物。采用臭氧联合过氧化氢(O_3/H_2O_2)工艺对甲基托布津进行降解,考察了不同氧化系统、过氧化氢投加量、溶液初始pH、溶液中共存阴离子多种因素对O_3/H_2O_2去除甲基托布津的影响。结果表明:高级氧化联用技术O_3/H_2O_2工艺降解水中甲基托布津的效果良好,甲基托布津的降解反应符合一级反应动力学模型,其反应速率常数为0.107 9 min~(-1)。不同H_2O_2与O_3的摩尔比、溶液初始pH值和水中常见阴离子对O_3/H_2O_2工艺的降解情况影响显著。对于甲基托布津的O_3/H_2O_2降解过程:最佳摩尔比为0.75;最佳pH值为7;水中常见阴离子对甲基托布津降解影响的大小顺序为CO_3~(2-)SO_4~(2-)Cl~-NO_3~-。     

BiPO_4光催化高效利用H_2O_2处理含硫脲光伏废水

为提高O_3/H_2O_2类芬顿法预处理完全去除光伏废水中硫脲(转变成二氧化硫脲和三聚氰胺)后残留的H_2O_2利用率,进一步降低废水TOC含量,研究采用回流法制备了Bi PO_4纳米棒光催化剂。结果表明,在Bi PO_4的投加量0.5 g/L、辐照度4.73 m W/cm~2的紫外光照射下,可以在60 min内将O_3/H_2O_2处理后剩余的74.47 mg/L的H_2O_2完全利用,TOC的质量浓度进一步降低了30.88 mg/L。而Ti O_2/UV和UV的H_2O_2利用速率仅为Bi PO_4/UV的一半,TOC去除量分别仅为1.25 mg/L和9.875 mg/L。回流法制备Bi PO_4可以在常压、低温条件下大量生产,且处理废水前后其结构没有明显变化,表面也没有有机物的附着,可在该类废水中多次重复利用。