硼掺杂金刚石薄膜电极降解青霉素G钠废水机制

针对抗生素废水中青霉素类物质难于生化降解的问题,采用直流等离子体化学气相沉积方法制备硼掺杂金刚石(boron-doped diamond, BDD)薄膜电极,以典型的青霉素G钠为目标污染物,对BDD电极降解青霉素的规律及降解历程进行研究.结果表明,不同质量浓度的青霉素G钠在电极上均能够被完全降解,发生电化学燃烧.青霉素G钠和化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)的降解符合一级反应动力学,电流密度从10 mA/cm²提高到20 mA/cm²时,青霉素G钠和COD的反应速率常数分别增加了51.3%和29.1%.BDD电极上青霉素G钠的降解主要受液相传质过程控制,电流效率(current efficiency, E_C)与青霉素G钠的质量浓度和电流密度有关.得到了青霉素G钠在BDD电极上的降解历程,主要的中间产物有青霉酸、异构青霉酸、青霉烯酸和青霉噻唑酸.     

掺硼金刚石薄膜电极电化学氧化对铜绿微囊藻的生长抑制

阳极材料采用掺硼金刚石薄膜板状电极,研究了电化学氧化中电流密度、电解时间、pH、氯离子浓度、硫酸根离子浓度对铜绿微囊藻生长抑制的影响,以及电解前后藻细胞形态的变化。结果表明,4个影响因素对铜绿微囊藻生长抑制效果显著。抑藻效果随电流密度、电解时间的增加而增加,电流密度为17 mA/cm²时藻细胞出现破裂、细胞内物质流出的现象,抑藻效果较好;当电解时间为20 min时,可完全抑制藻细胞生长;再增大电解时间,对抑藻效果无明显促进作用,初始pH在中性及酸性条件下可完全抑制藻细胞生长。抑藻效果与溶液中氯离子、硫酸根离子浓度成正相关,当溶液中氯离子浓度为6 mg/L时,可完全抑制藻细胞生长;无氯离子时,藻细胞在4 d后出现继续增长现象。     

掺硼多晶金刚石膜电极的电化学研究

通过MPCVD法在高掺杂硅衬底上生长掺硼金刚石膜(BDD),并用四探针,扫描电镜,激光拉曼,电化学工作站对其进行了检测,发现所制备的掺硼金刚石膜电导率达10-2Ω.cm,同时发现金刚石膜质量因硼原子的掺入而有所下降,采用循环伏安法研究其电化学性质,结果表明,与Pt电极相比(1.8V和-1×10-3~3×10-4A),BDD具有很宽的电化学窗口(~3.2 V),较低的背景电流(-3×10-6~2×10-6A),在铁氰化钾电解液中,表面所进行的电化学反应具有较好的准可逆性,在对有机物苯酚的催化氧化检测中发现:与Pt电极相比,BDD电极氧化能力强,且氧化产物简单、彻底,因此可以作为一种理想的电极材料.     

臭氧降解低浓度四溴双酚A及生物毒性控制

为考察臭氧氧化技术对水中低质量浓度四溴双酚A的降解和毒性控制效能,利用臭氧反应装置研究不同pH和臭氧投加量条件下四溴双酚A(质量浓度为0.15 mg/L)的降解效果,考察反应过程中水样的急、慢性毒性和遗传毒性的变化规律及控制效果,分析毒性变化内在原因,并提出可能性降解机理.结果表明,当溶液pH为7.0、臭氧投加量为0.12 mg/L,四溴双酚A可被完全降解.反应初期,水样的急、慢性毒性迅速升高,原因主要是产生了毒性更高的有机中间产物;随着反应的进行,有毒中间产物被深度降解,急、慢性毒性均得到有效控制,且随着臭氧投加量的增加毒性控制得更快、更显著.当臭氧投加量为0.12 mg/L时,急性毒性在反应20 min时即可被完全控制,慢性毒性在反应60 min也被控制至0.76 TU,反应后水样的急、慢性毒性均满足排放标准.反应过程中水样的致突变比均小于2.0,不具有基因水平的遗传毒性.降解机理分析表明,臭氧降解四溴双酚A主要包括脱溴、β位断裂、加成、去羟基化、甲基化等反应过程.     

类金刚石薄膜电极在污水处理中的应用

以类金刚石(DLC)薄膜作为电极进行污水处理时,具有比IrO2/Ta2O5钛涂层电极、PbO2等电极更好的氧化效果,这是由于DLC具有更宽的电势窗口和更低的背景电流.此外,DLC还具有耐酸、耐腐蚀以及低吸附特性等特点,不会在酸性、腐蚀性的污水中破损,因此比其他的电极更适合在污水中长时间工作.为此,对DLC的制备、DLC电极电化学性能的影响参数,以及DLC在污水处理中应用的研究成果进行了综述总结.     

紫外降解四溴双酚A影响因素及动力学研究

采用紫外（UV）光解技术作为四溴双酚A（TBBPA）工业废水的预氧化技术,考察了光照时间、pH值、TBBPA浓度、紫外辐射强度等因素对降解TBBPA效果的影响。结果表明：紫外光解可有效改善TBBPA工业废水的可生化性,在pH=11、TBBPA初始浓度为50 mg/L,紫外辐射强度为8mW/cm2,温度控制在25℃条件下,反应210 min,B/C可提高至0.28。同时,各影响因素下TBBPA动力学降解特性的研究表明,TBBPA的光解过程符合一级反应动力学模型。     

双酚A在聚茜素红/碳纳米管电极上的伏安行为

在含茜素红的磷酸盐缓冲溶液中,用循环伏安法在制备好的碳纳米管修饰电极上电聚合茜素红膜,得到聚茜素红/碳纳米管复合修饰电极,并对复合修饰电极进行了电化学表征.研究了复合膜修饰电极对双酚A电催化作用的最佳条件.结果表明:双酚A的浓度在5.0×10-7~1.0×10-5mol/L范围内与峰电流呈良好的线性关系;检测限可达5.0×10-8mol/L.该复合修饰电极可作为电化学传感器用于双酚A的含量测定及环境水体中实际样品的分析.     

高铁酸盐氧化法降解四溴双酚A及生物毒性控制

为考察高铁酸盐氧化法对四溴双酚A的降解规律、毒性控制效能和降解机理,利用烧杯试验研究了氧化剂投加量、溶液p H对四溴双酚A降解的影响,利用发光细菌考察急、慢性生物毒性的变化及控制效果,并提出可能性降解机理.结果表明,高铁酸盐可高效地降解四溴双酚A,当两者质量浓度均为0.15 mg/L时,在不同p H条件下(6.0~9.0)四溴双酚A均能被完全降解.更高毒性有机中间产物的积累导致反应初期水样的急、慢性毒性有所增强,但随着反应时间延长高铁酸盐氧化法对急、慢性毒性均有良好的控制效果,最佳反应p H为8.0,此时急、慢性毒性当量分别降低至0.02和10.5 TU.机理分析表明,四溴双酚A的降解途径主要包括加成反应、β位断裂反应、去质子化反应和脱溴反应.     

磁改性海泡石催化过二硫酸盐降解双酚A

为有效去除水中内分泌干扰物,采用共沉淀法合成海泡石负载纳米Fe_3O_4催化剂,催化过二硫酸盐去除水中双酚A(BPA).通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、氮气吸脱附仪等对催化剂进行表征,考察不同温度和溶液pH对催化剂吸附性能的影响,研究催化剂和过硫酸盐投量对BPA去除效果的影响.结果表明,高比表面积的催化剂可对BPA有效吸附,平衡吸附量随着温度升高而降低,室温下可达11.6 mg/g.当催化剂投量为2 g/L、过硫酸钾(PDS)投量为4 000 mg/L、溶液pH为5时,体系可在20 min内完全降解30 mg/L的BPA.催化剂可通过外加磁场进行回收,且重复使用5次之后,60 min降解率仅下降了2.7%.机理推断认为体系内BPA的降解过程由吸附-氧化耦合反应实现,被吸附的BPA分子可在催化剂表面被生成的自由基原位降解.本研究首次将磁改性海泡石作为催化过硫酸盐的高级氧化体系催化剂使用,并认为吸附-氧化耦合式的降解途径可以有效提高自由基利用率,为去除水中痕量有机污染物的催化氧化体系设计提供了新的思路和方向.     

修饰石墨基二氧化铅电极电催化氧化降解苯胺

选择石墨作为基体,采用电沉积的方法制备出掺杂镧元素修饰的二氧化铅电极.通过对该电极进行XRD和SEM测试,发现电极的表面主要成分为β-PbO₂,底层为α-PbO₂;镧金属的氧化物嵌入到PbO₂晶格当中,使晶形发生显著改变;电极表面致密均匀,空隙率大,利于对目标有机物吸附和发生电催化氧化反应.以该修饰电极为阳极,石墨电极为阴极,对苯胺模拟废水进行电催化氧化处理,分别考察了阴离子种类、电流密度、进水质量浓度、反应初始pH值对苯胺和COD去除率的单因素影响.该修饰二氧化铅电极对苯胺的电化学氧化降解反应基本符合一级反应动力学规律.     

二氧化铅电极上有机污染物的电化学降解

采用稳态极化等方法对二氧化铅电极阳极降解对硝基苯酚（PNP）的电极过程进行了研究。考察了电流密度、支持电解质种类、对硝基苯酚初始浓度和降解时间等因素对降解效果的影响。实验结果表明,二氧化铅电极能够对对硝基苯酚进行有效地降解。通过正交实验,得到较优工艺条件为阳极电流密度为20 mA·cm-2、电解质种类为0.1 mol·L-1NaCl、PNP初始浓度为400 mg·L-1、降解时间为4 h。采用紫外图谱扫描（UV）分析了电化学降解PNP的中间产物,初步探讨了降解机理及二氧化铅电极降解对硝基苯酚遵循一级反应动力学规律。     

Comparative study of oxidation ability between boron-doped diamond （BDD） and lead oxide （PbO_2） electrodes

The electrochemical oxidation capabilities of two high-performance electrodes,the boron-doped diamond film on Ti(Ti/BDD)and the lead oxide film on Ti(Ti/PbO2),were discussed.Hydroxyl radicals(·HO)generated on the electrode surface were detected by using p-nitrosodimethylaniline(RNO)as the trapping reagent.Electrochemical oxidation measurements,including the chemical oxygen demand (COD)removal and the current efficiency(CE),were carried out via the degradation ofp-nitrophenol(PNP)under the galvanostatic condition.The results indicate that an indirect reaction,which is attributed to free hydroxyl radicals with high activation,conducts on the Ti/BDD electrode,while the absorbed hydroxyl radicals generated at the Ti/PbO2 surface results in low degradation efficiency.Due to quick mineralization which combusts PNP to CO2 and H2O absolutely by the active hydroxyl radical directly,the CE obtained on the Ti/BDD electrode is much higher than that on the Ti/PbO2 electrode,notwithstanding the number of hydroxyl radicals produced on PbO2 is higher than that on the BDD surface.     

亚甲基兰电化学降解反应机理研究

研究了亚甲基兰在以活性炭为电极材料的三维电极上电化学降解过程,讨论了溶液流速、溶液初始质量浓度以及电解电流对亚甲基兰降解的影响,对反应过程进行了动力学分析并对反应机理进行了探讨.结果表明,亚甲基兰溶液质量浓度随反应时间成直线下降,亚甲基兰降解率与初始质量浓度成反比关系、与电解电流成正比关系.反应符合零级反应,电化学降解反应为控制步骤.     

双酚A分子印迹聚合物膜的制备与其性能研究

通过实验获得了双酚A分子印迹共混膜的相转化制备的工艺条件,并且研究了膜材料、铸膜液的组成和温度、分子印迹聚合物填充的情况、凝固浴的组成和凝固的温度、暴空时间以及膜的厚度等因素对膜的结构与性能的影响,对以此方法制备分子印迹膜提供了通用的理论指导。利用浓差推动渗透实验对所制备的共混膜进行了拆分机理分析,根据膜过程溶解一扩散原理建立了传质模型。实验结果表明,分子印迹共混膜对双酚A表现出了高度的识别性。     

双酚A在超/亚临界乙醇、甲醇中的稳定性比较

研究了双酚A在超/亚临界乙醇、甲醇中,在温度160~280℃、压力1.1~11.3 MPa、反应时间5~60 min、投料比(v/m)4.0~12.0条件下的热稳定性,研究表明:双酚A热稳定性随温度、压力及反应时间的增加而降低;温度从160℃上升至280℃,在超/亚临界甲醇中双酚A回收率从93%下降至25%,在超/亚临界乙醇中双酚A回收率从92%下降至34%;双酚A在超/亚临界乙醇中比甲醇中稳定.双酚A分解产物经GC-MS分析主要为苯酚、对异丙烯基苯酚等,表明超临界乙醇与甲醇不参与双酚A的分解反应.研究结果为正确选择解聚流体和操作参数提供了依据.