臭氧/过一硫酸盐在磷酸盐缓冲液中降解阿特拉津实验研究

在磷酸盐缓冲液中考察不同条件下臭氧/过一硫酸盐(O_3/PMS)降解阿特拉津(ATZ)的效果并对其降解机理进行探讨。结果表明,在p H为8的磷酸盐缓冲液中,反应体系温度为20℃,PMS、O_3的浓度分别为10、20μmol/L时,O_3/PMS体系5 min即可将2.5μmol/L的ATZ全部降解完毕。O_3/PMS降解ATZ过程中,磷酸盐是一种优质的缓冲剂,对PMS有激发作用,且表现为酸性条件下激发效果优于碱性条件。无论在酸性还是碱性条件下,O_3/PMS降解ATZ过程中都以自由基氧化降解为主,O_3直接氧化降解比例为6%~7%,酸性条件下以SO_4~(·-)氧化降解占主导地位,中性条件下以HO~·和SO_4~(·-)共同氧化降解且以HO·氧化降解为主,碱性条件下以HO~·和SO_4~(·-)共同氧化降解,且HO·和SO_4~(·-)氧化降解比例接近1:1。     

不同猝灭剂对SO4·-和·OH高级氧化体系的猝灭效果

高级氧化技术(AOPs)对有机物有显著的降解能力,尤其对含有农药、染料、药物与个人护理品等难降解有机污染物废水的处理效果较好。研究者将AOPs引入有机废水的处理过程中。在AOPs降解有机污染物的研究中,常需要添加猝灭剂终止反应,以获得实验数据。探讨了不同种类猝灭剂对基于硫酸根自由基(SO_4·~-)和羟基自由基(·OH)的2种高级氧化体系的猝灭效果。用二价铁活化过硫酸盐法(Fe~(2+)/PS)与Fenton法(Fe~(2+)/H_2O_2)获得SO_4·~-和·OH,以罗丹明B(RhB)作为降解物,对比研究了亚硫酸钠(Na_2SO_3)、亚硝酸钠(NaNO_2)、抗坏血酸(AA)、甲醇(MeOH)、乙醇(EtOH)和叔丁醇(TBA)作为猝灭剂的猝灭效果。实验结果显示,在SO_4·~-氧化体系中,NaNO_2和AA的猝灭效果较好;而·OH氧化体系下,NaNO_2、MeOH、EtOH和TBA的猝灭效果更佳。     

Ti/IrO_2-RuO_2涂层电极对2,4,6-三氯苯酚的氧化降解

采用Ti/IrO_2-RuO_2涂层电极对2,4,6-三氯苯酚(TCP)溶液进行电化学氧化降解研究。结果表明:TCP降解效率与溶液初始p H、溶液初始浓度、电解时间,外加电压、及溶液中电解质的量相关,在外加电压为7 V、p H=3、Na_2SO_410 g/L的条件下,Ti/IrO_2-RuO_2涂层电极对初始浓度为0.025 g/L的TCP溶液处理150 min后,TCP降解效率达到99%以上。通过探讨TCP在酸性条件和碱性条件下降解的中间产物及降解规律,表明在酸性条件下TCP的降解主要是通过·OH自由基氧化和在阳极表面直接氧化的共同作用实现的,而碱性条件下起主要反应的是·OH自由基的氧化作用。     

UV/PS工艺降解废水中喹啉的实验研究

采用UV/过硫酸盐(UV/PS)工艺降解喹啉,探讨了喹啉初始浓度、PS投加量、初始pH、紫外光强度、反应后置时间对喹啉降解效率的影响;通过淬灭实验考察了体系的活性自由基类型。结果表明,PS投加量与喹啉降解效果不呈正相关;低浓度(10 mg/L)喹啉溶液的降解效果优于高浓度(>30 mg/L)喹啉;光照强度对喹啉母体的矿化效果影响较大;中性条件下(pH=7)的降解速率常数最大,达0.259 min^(-1);反应后置时间对喹啉的降解率和矿化率基本没有影响。本反应体系存在·SO(-1);反应后置时间对喹啉的降解率和矿化率基本没有影响。本反应体系存在·SO^-_4和·OH两种类型活性自由基共同降解喹啉。     

UV/PS工艺降解废水中喹啉的实验研究

采用UV/过硫酸盐(UV/PS)工艺降解喹啉,探讨了喹啉初始浓度、PS投加量、初始pH、紫外光强度、反应后置时间对喹啉降解效率的影响;通过淬灭实验考察了体系的活性自由基类型。结果表明,PS投加量与喹啉降解效果不呈正相关;低浓度(10 mg/L)喹啉溶液的降解效果优于高浓度(30 mg/L)喹啉;光照强度对喹啉母体的矿化效果影响较大;中性条件下(pH=7)的降解速率常数最大,达0.259 min~(-1);反应后置时间对喹啉的降解率和矿化率基本没有影响。本反应体系存在·SO~-_4和·OH两种类型活性自由基共同降解喹啉。     

Bi2MoO6耦合过硫酸盐降解亚甲基蓝

采用简单的水热法成功合成了钼酸铋(Bi_2MoO_6)光催化剂,通过XRD、FESEM对光催化剂的晶体结构和形貌进行分析。在光照射条件下,研究了Bi_2MoO_6耦合过硫酸盐(PS)降解水中亚甲基蓝(MB)的效果,分别考察过硫酸盐浓度、催化剂投加量、初始pH、共存阴离子和腐殖酸对MB降解效果的影响。结果表明,PS浓度为2 mmol/L、Bi2MoO6投加量为0.6 g/L、pH为11时,光照60 min后MB降解率可达99%。中性和碱性pH条件下MB均可有效降解,碱性初始pH更有利于反应体系降解MB。Cl~-对MB的降解有促进作用,而NO_3~-、CO_3~(2-)、腐殖酸均对MB的降解有抑制作用。自由基猝灭实验结果表明,光/Bi_2MoO_6/PS体系中的主要活性物种为h~+、SO_4~(·-)、·OH。研究结果可为探索新型非均相催化剂协同PS降解染料废水提供一定应用参考。     

过硫酸钠降解印染有机废水的研究进展

过硫酸盐作为氧化剂,经过活化可产生SO_4~-·。SO_4~-·氧化电位很高,在理论上能够降解大多数有机物。相比碱性与中性环境来说,酸性环境更有利于有机物的降解;而且温度对过硫酸钠氧化降解有机物影响很大。过硫酸盐氧化技术在当今日益剧增的印染有机废水的排放中具有很好的发展前景。国内外关于该技术的研究取得一定的成果。但是该技术受到多方面的影响,在课题组积累了大量的关于过硫酸钠活化文献和实验数据的基础上,详述了目前有关过渡金属活化过硫酸钠降解有机废水概况,着重从过硫酸盐的活化条件,包括过硫酸盐的投加量、待处理有机废水的酸碱性、温度以及Fe~(2+)等过渡金属投加量等进行了概述。     

热激活过硫酸盐降解水中双氯芬酸钠机理

为了高效降解水中有机污染物双氯芬酸钠,采用热激活过硫酸盐工艺,考察了双氯芬酸钠初始浓度、过硫酸盐(PS)投加量、温度、氯离子浓度和腐植酸(HA)投加量共5种因素对热激活PS去除双氯芬酸钠的影响。结果表明:双氯芬酸钠被热激活过硫酸盐产生的自由基降解过程与·级反应动力学规律相符,反应速率常数随着双氯芬酸钠初始浓度的增加而逐渐减小,而在一定的PS浓度范围内,随着PS投加量的增加,双氯芬酸钠的降解率增加;温度从40~70℃的过程中,去除率与反应速率常数都迅速增大;水中存在腐植酸时,会对热激活过硫酸盐产生的·SO_4~-降解双氯芬酸钠产生抑制效果;水中存在的氯离子也会对热激活过硫酸盐产牛的·SO_4~-降解双氯芬酸钠的效果具有一定抑制效果。     

碱度对UV-Fenton法降解对硝基苯酚的影响

考察了溶液初始pH值和碱度对UV-Fenton法降解对硝基苯酚(p-NP)效果的影响。结果表明,酸性条件(pH值3～5)有利于p-NP的降解,而在偏碱性条件下其降解速率明显减缓;碳酸盐能掩蔽.OH自由基反应:p-NP降解速率随着HCO3-浓度的增加而变慢。通过比较不同pH值下HCO3-对p-NP降解效果的影响发现,由于pH值的变化会影响HCO3-在溶液中的存在形态,从而改变其对p-NP降解的抑制作用,通过控制溶液pH值可以降低或消除碳酸盐的影响。     

紫外-过氧乙酸光化学降解水中的三氯生

对UV/PAA降解三氯生(TCS)进行了研究。结果表明,TCS在UV/PAA中的降解符合准一级反应动力学,体系中羟基自由基(HO·)促进了 TCS的降解。初始pH对TCS的降解影响显著,pH越高TCS的降解速率越快。随着PAA投加量的提高,TCS的降解效率也逐渐提高,但同时PAA也能与TCS竞争HO·。虽然HCO_3~-和Cl~-可与HO·反应,但它们对TCS的降解几乎无影响;SO_4~(2-)和Cu~(2+)对TCS的去除也基本无影响。由于HO·的产生,NO_3~-能够显著促进TCS的去除,且促进作用随着NO_3~-含量的增加而增大。Fe~(3+)和NOM的存在能够抑制TCS的去除,且抑制作用随着它们含量的提高而增大。TCS可能的转化机理主要包括5种不同的反应路径:醚键断裂、环化反应、脱氯反应、羟基化、脱氢反应。     

双阳极氧化与日光/派生过硫酸盐氧化复合降解刚果红

阳极氧化体系中引入了过硫酸盐的自动生成机制。文中主要研究了Ti/Ru-Ir氧化物涂层电极和Pt双阳极体系中过硫酸盐的生成与刚果红的降解规律。实验证明,在阳极区过硫酸盐的生成与刚果红的降解之间存在竞争关系,Ti/Ru-Ir氧化物涂层阳极有利于刚果红的降解,Pt阳极有利于过硫酸盐的生成;刚果红的降解速率与Ti/Ru-Ir氧化物涂层阳极电流密度、SO2-4浓度呈正比,与pH呈反比;过硫酸盐的产量与电流密度、SO2-4浓度、pH密切相关,其中电流密度的影响最大,只有当Pt阳极电流密度高于Ti/Ru-Ir氧化物涂层阳极电流密度200倍以上时,SO2-4才可有效转化成S2O2-8。电解体系中生成的过硫酸盐在模拟日光照射下可对有机物进一步降解。文中还研究了日光/过硫酸盐法的降解机理。     

Fe2+/H2O2体系降解MB机制及影响因素研究

以亚甲基蓝（MB）作为目标污染物，实验研究了Fe²⁺/H₂O₂体系降解MB的活性物质，明确了主要反应条件对MB降解的影响特性。结果表明：HO₂?没有直接降解MB的能力；Fe²⁺/H₂O₂体系对MB的降解能力主要来自于?OH；Fe²⁺/H₂O₂体系降解MB可分为快速反应阶段和匀速反应阶段。快速反应阶段的MB降解率随温度升高而下降。体系对MB降解能力随H₂O₂初始浓度增加呈现先升高后减弱的趋势，本实验条件下，最佳H₂O₂初始浓度为5 mmol·L^-1。体系对MB降解能力随Fe²⁺初始浓度的增加而单调增加。MB降解速率随MB初始浓度的增加而增加，但MB降解率随其初始浓度呈现先增大后减小的趋势。保证?OH生成速率及其有效利用是提高体系氧化能力及H₂O₂利用率的关键。     

Effects of pH and surface modification of TiO2 with SiOx on the photocatalytic degradation of a pyrimidine derivative

A pyrimidine derivative, 2-isopropyl-6-methyl-4-pyrimidinol (IMP), could be completely decomposed following pseudo-first-order kinetics by photocatalytic reaction using TiO₂. The effects of pH and surface modification of TiO₂ with SiO_x were studied. The degradation rate of IMP was fast in mild acidic condition (pH=6.3) and slower in strong acidic (pH=2.0) or basic (pH=10.0) condition. The main reason of the slow IMP degradation was different in strong acidic and basic conditions. In strong acidic condition, the slow degradation rate was explained by electrostatic repulsion. On the other hand, a little formation of hydroxyl radicals was considered as a main reason in strong basic condition. The result was supported by the experiments using SiO_x-loaded TiO₂, which has a lower isoelectric point than pure TiO₂.     

电芬顿体系中铁铈双金属催化剂降解邻苯二甲酸二丁酯研究

以MCM-41为载体,采用水热-焙烧法制备了Al修饰双金属催化剂Fe-Ce/Al-MCM-41并进行了XRD、BET和FT-IR表征;以水体中的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为处理对象,在铂丝-碳毡电芬顿体系中研究了催化氧化降解DBP的效果和影响因素,探讨了降解机理。结果表明,铁、铈双金属催化剂在电芬顿体系降解邻苯二甲酸二丁酯中具有良好的催化活性,铝离子的加入能够提高催化剂的催化性能;最佳实验条件为pH=3、催化剂投加量0.5 g/L、电流强度I=0.15 A、通氧流量0.2 L/min、反应120 min、初始浓度10 mg/L,此时DBP去除率为97.1%,在酸性或中性条件下去除率稳定在92.1%以上,碱性条件下DBP去除率降低,电流强度和通氧量达到饱和后对DBP降解率影响很小,并且催化剂投加过量会导致催化效果降低。此电芬顿体系中·OH的氧化反应是降解DBP的主要途径。     

钛柱撑蒙脱石光催化降解甲基橙的性能研究

以钛酸丁酯为前驱体、钠基蒙脱石为载体,采用溶胶-凝胶法制备了二氧化钛柱撑蒙脱石（TiO2—MMT）纳米复合材料。采用X-射线衍射仪、透射电子显微镜、全自动比表面积及中孔、微孔分析仪（BET）等分析手段对TiO2—MMT进行了表征,并研究了其对甲基橙的光催化降解活性。结果表明：TiO2—MMT主要由锐钛矿型TiO2和蒙脱石组成,呈层片状结构,TiO2柱撑到蒙脱石层间,并使其（001）晶面间距明显增大。在中性和碱性奈件下,TiO2-MMT对甲基橙的光催化降解能力较弱;在酸性条件下,TiO2-MMT对甲基橙的降解率远远高于中性和碱性条件下的降解率。TiO2—MMT光催化降解甲基橙的优化条件为：pH值4、甲基橙初始浓度30mg·L-1、TiO2-MMT投加量10g·L-1,在优化条件下光照2h,TiO2-MMT对甲基橙的催化降解率为99．4％。     

活性炭负载Fe~(3+)催化臭氧氧化水中双酚A

采用浸渍法在活性炭上负载铁制备催化剂Fe/AC,用于催化臭氧氧化水中内分泌干扰物双酚A(BPA),研究了Fe/AC/O3体系的协同效应,探讨了Fe/AC投加浓度、臭氧浓度和BPA初始浓度等工艺参数的作用规律,并分析了Fe/AC/O3体系在不同pH值下的催化反应机制。结果表明,在Fe/AC/O3体系下,反应60 min后,BPA和COD的去除率分别为97.44%和69.47%,效果明显优于臭氧体系的70.15%、30.89%和活性炭体系的14.69%、7.53%之和,具有明显的协同作用;Fe/AC/O3体系降解BPA符合一级反应动力学,当Fe/AC的投加浓度为5.0 g/L,臭氧浓度为15.0 mg/L,BPA初始浓度为50.0 mg/L时,Fe/AC/O3体系降解BPA的反应速率常数为0.05972 min-1;其反应机制受溶液pH值的影响,在酸性条件下是吸附和臭氧直接氧化共同作用,而在碱性条件下以·OH间接氧化为主,活性炭上负载的Fe3+促进了·OH的生成,大大提高了BPA的反应效率和矿化率。     

TiO2纳米管阵列电极电催化降解甲基橙的研究

采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列电极.采用场发射扫描电子显微镜（FESEM）和X-射线衍射仪（XRD）表征了电极的表面形貌和晶体结构,应用电化学阻抗谱（EIS）技术研究了不同阳极极化电位下电板的导电性能,应用荧光光谱法研究了电极产生羟基自由基（·OH）的活性,考察了3种支持电解质（Na2SO4、NaNO3和NaCl）对甲基橙（MO）电催化降解效率的影响,通过加入捕获剂探讨了MO分子的降解机理.结果表明,TiO2纳米管阵列电极电极的导电性随阳极极化电位的升高而增强;在电场作用下,TiO2纳米管阵列电极表面生成大量·OH;Na2SO4和NaNO3不参与MO分子的氧化反应,MO的降解符合一级反应动力学模型,而NaCl参与了TiO2纳米管阵列电极电催化降解MO的过程,呈现出复杂的动力学行为;在捕获剂存在的情况下,MO分子仍能发生降解,显示MO分子可在TiO2纳米管阵列电极表面直接氧化.     

超声/紫外辐射协同降解水中碱性桃红的研究

采用超声（US）/紫外（UV）辐射协同降解水中碱性桃红,考察了US/UV的协同效应以及超声功率、染料初始浓度及初始pH对降解效率的影响,并对降解动力学规律作了初步探讨.结果表明,US与UV对碱性桃红的降解具有明显的协同效应,US/UV协同作用下的降解速率比US和UV两者单独作用时的降解速率提高了2倍.降解效率随超声功率的增大以及初始浓度的减小而增大,酸性和碱性条件下的降解效果较好,而中性条件下的降解效果较差.碱性桃红的降解为一级反应,降解速率常数随超声波功率的增大而呈线性增大,随碱性桃红初始浓度的增大而呈指数下降.     

超声波协同紫外光催化处理4-氯酚自由基作用机理

研究了超声波协同紫外光催化(US-UV)处理4-氯酚的去除效果,探讨了反应中自由基的作用机理.结果表明,超声波在紫外光催化反应中的协同效果明显,·OH的生成速率和4-氯酚的降解速率分别遵从0级和1级动力学方程,Cl-1生成速率不属于简单动力学方程.向溶液中投加羟基自由基清除剂可以大大抑制4-氯酚的降解;向溶液中投加氧化剂和金属离子可以清除溶液中的光生电子,提升4-氯酚的降解率,但体系中金属离子到达一定含量后,"短路"现象就会出现,4-氯酚的降解反应大大被削弱.试验还通过UV-Vis漫反射光谱发现TiO2和氯酚物质形成了化合物,并认为自由基首先是与这些表面化合物发生反应的.     

纳米TiO2/SO42-的合成及光催化降解性能研究

研究了以工业级钛酸异丙酯为前驱体,正丙醇为溶剂,浓硫酸作催化剂和抑制剂,乙酰丙酮为稳定剂,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2/SO42-。利用XRD、SEM、FT-IR、UV-vis、N2吸附-脱附测定BET表面积对所制备的材料进行了表征。结果表明:纳米TiO2/SO42-催化剂在可见光区的吸收较强,所制备的催化剂与未经改性的TiO2相比,吸收边从350 nm红移到430 nm左右,其红移效果显著。在紫外灯照射下进行了光催化降解亚甲基蓝溶液的催化剂性能研究,探讨了pH值、反应温度、亚甲基蓝初始质量浓度以及催化剂用量对降解率的影响。结果表明:光催化降解亚甲基蓝在中性条件下的降解率较高,碱性环境下达到最佳;最佳反应温度为35~55℃;初始浓度越大降解率越小;处理30 mL亚甲基蓝溶液所需催化剂为30 mg。