La2O3和CeO2的制备及催化臭氧氧化对氯硝基苯

为提高单独臭氧氧化去除水中有机污染的能力,分别以La(NO3)3.6H2O和Ce(NO3)3.6H2O为前驱体,采用水解沉淀法制备La2O3和CeO2粉体,利用X射线衍射、N2吸附、扫描电镜以及红外光谱分析技术对样品的晶相结构、粒径大小、比表面积、孔容、孔径分布以及表面官能团等进行表征.以蒸馏水配制的对氯硝基苯溶液(pCNB)为目标物,考察La2O3和CeO2的催化臭氧氧化活性.结果表明,La2O3和CeO2对pCNB的吸附作用有限,20 min的吸附率分别为6.7%和9.9%.臭氧对pCNB的去除能力有限,反应20 min的去除率仅为37.2%,以La2O3为催化剂时,去除效果有明显增加,反应20 min时去除率为82.1%,而以CeO2为催化剂时,去除效果反而没有O3单独氧化效果好,20 min时的去除率仅为24.3%.     

O3/UV过程中溴酸盐生成的研究

臭氧在处理含溴水的过程中会产生具有致癌性的溴酸盐。本文研究了O3/UV氧化法在处理含溴水的过程中溴酸盐生成量的变化规律,与单独臭氧氧化和单独紫外氧化的结果做对比分析,并应用于处理自然水体。研究结果表明：单独臭氧氧化过程中会产生一定量的溴酸盐,并随反应时间逐渐增多,低pH值有利于减少溴酸盐的生成量;在相同条件下,紫外光辐射的氧化过程中基本不产生溴酸盐,但反应速率较慢;O3/UV联用氧化法处理过程中溴酸盐的变化规律与臭氧氧化法中类似,但溴酸盐生成量减少了70%;O3/UV联用氧化法处理自然水体的效果优于单独臭氧氧化,溴酸盐生成量减少了24%。     

UV-H2O2工艺降解饮用水中内分泌干扰物-双酚A

针对饮用水中内分泌干扰物双酚A对环境造成的污染问题,采用UV、H2O2及UV-H2O2联用工艺去除饮用水中双酚A.研究表明,单独的H2O2不能有效氧化去除BPA;单独UV光照射对BPA有一定去除效果,但去除率有限;而UV-H2O2联用工艺对饮用水中BPA具有很好的去除效果.在原水BPA质量质量浓度为1 mg/L左右、UV光强133.9μW/cm2、H2O2投加量10 mg/L和反应时间40 min条件下,BPA的去除率可达到98.3%.UV-H2O2联合工艺降解饮用水中BPA的动力学方程式可表达为ρ=ρe-(0.0002[H2O2]1.0002[UV]0.8048)t,该模型可较好模拟UV-HO联合工艺对BPA的降解效果.     

微气泡O3/H2O2深度处理某化工园区二级出水效能与机制

化工园区废水经过二级处理后,仍含有多种有毒污染物,依然对生态环境存在较大风险,为此,建立微气泡O₃/H₂O₂深度处理工艺,研究某工业园区二级出水处理效能,确定最佳工艺参数,探究污染物降解机制,并对处理出水进行毒性评价。结果表明：在pH为7.3、臭氧投加量为60 mg/L、H₂O₂初始投加量为114 mg/L、反应时间为15 min条件下,微气泡O₃/H₂O₂对二级出水中有毒污染物具有良好的降解效果,COD和TOC去除率分别达到47.41%和46.61%;微气泡O₃能够显著提高臭氧利用效率,缩短反应时间;与普通O₃曝气相比,臭氧利用率提高10%,反应时间缩短2/3;微气泡O₃/H₂O₂工艺过程中,有机物去除过程遵循表观二级反应动力学;电子顺磁共振(EPR)技术证明羟基自由基(·OH)参与有机物的降解过程,H...     

强化混凝去除水中天然有机物（NOM）的研究

讨论了强化混凝去除水中天然有机物(NOM)的基本原理和影响因素，综述了几种基于活性炭吸附、高锰酸盐氧化、臭氧氧化的强化混凝工艺去除NOM的特点和效果．     

V2O5-WO3/TiO2催化剂降解气相二恶英的研究

基于二恶英发生源研究在200℃时蜂窝状V2O5-WO3/TiO2催化剂对不同浓度气相二恶英催化降解的影响.试验结果表明,当二恶英初始毒性当量质量浓度为2.05ng/m3时,尾气中二恶英的毒性当量质量浓度低于0.1ng/m3.随着初始质量浓度的增加,二恶英的脱除效率及降解效率都有不同程度的下降.当初始毒性当量质量浓度为12.90ng/m3时,受催化剂吸附的影响,二恶英的降解率仅为65.9%,向反应系统引入200mg/m3的臭氧后,降解效率提升至82.2%;进一步提高臭氧质量浓度至400mg/m3,降解效率提升至91.3%.结果表明,臭氧耦合催化剂有助于降解吸附在催化剂中的二恶英,从而提升高浓度二恶英的降解效率.     

一种基于OMI数据的中国区域对流层O3的反演方法

近年来, 臭氧成为我国各大城市大气的首要污染物, 因此对流层臭氧产品对于监测近地面臭氧浓度十分重要, 然而现有的对流层臭氧产品不能满足高空间分辨率、高时间分辨率的监测要求.利用时空拟合法对臭氧监测仪(OMI)臭氧总量数据进行修复, 再根据对流层臭氧残差法反演中国区域的对流层臭氧总量数据, 其结果表明: 从定性的角度考虑, 时空拟合法具有更好的修复效果, 从定量的角度考虑, 时空拟合法相对于克里金插值法和反距离加权法的RMSE、MAE均较小.利用对流层臭氧残差法得到的对流层臭氧廓线数据与OMI/MLS的官方臭氧产品有着较高的相关性, 其相关系数R最高为0.82.     

KMnO4氧化降解阻燃剂四氯双酚A的动力学、氧化产物及反应路径

为探讨KMn O4氧化降解阻燃剂四氯双酚A(TCBPA)的动力学、氧化产物及反应路径,在不同p H条件下,研究KMn O4氧化降解TCBPA的动力学规律,利用三重四级杆液相质谱联用仪(LC-MS/MS)对KMn O4降解TCBPA的氧化产物进行检测分析,并推测反应路径.结果表明,KMn O4氧化降解TCBPA的二级反应速率常数k(40.1~981.7 L/(mol·s))随着p H的升高先增加而后降低,在接近p Ka(7.5/8.5)时最大.子找母质谱扫描方法(LC-MS/MS-PIS)测得KMn O4氧化降解TCBPA产生4个主要产物,质量数(m/z 35)分别为219/221(I)、201/203(II)、379/381/383/385(IIIIII')、523/525/527/529/531/533(IV).KMn O4氧化降解TCBPA的反应路径为TCBPA首先发生一电子反应形成酚氧自由基,并进一步断裂形成碳正离子中间体,然后反应形成产物4-(2-羟基异丙基)-2,6-二氯苯酚(I)、4-异丙烯-2,6-二氯苯酚(II)和两个聚合产物(IIIIII'和IV).     

组合法制备Pb（ZrxTi（1-x））O3组分梯度薄膜

在无蒸馏和无惰性气氛保护的条件下,快速制备了用于组合合成Pb(ZrxTi1-x)O3薄膜的前驱溶液PT和PZ。采用组合法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了一系列Pb(ZrxTi1-x)O3组分梯度薄膜。经XRD分析表明,薄膜具有钙钛矿结构,择优取向为(111)。SEM结果显示薄膜厚度在500nm左右。电滞回线的测试表明,下梯度薄膜PZT-654表现出良好的铁电性能,明显优于其它薄膜。PZT-654梯度薄膜的剩余极化强度Pr为38.4μC/cm2,矫顽场Ec为75.0kV/cm,有较大的极化偏移,Poffset为12.9μC/cm2,表现出梯度铁电薄膜的特性。     

锰砂/H2O2/O3体系预处理高浓度甲醛废水的中试研究

为了解决石灰法处理甲醛废水产污量多、管道易结垢及出水色度高等问题,采用锰砂/H₂O₂/O₃催化氧化体系对某药业公司高浓度甲醛废水进行中试研究,考查影响催化效果的反应条件。结果表明：在臭氧量为100 g/h、pH=5、反应时间为2 h、双氧水投加量为0.30%、反应温度为40℃、锰砂投加量为容器体积的60%条件下,处理效果达到最佳,甲醛去除率可达87.3%,化学需氧量去除率可达60.0%,色度去除率可达95.0%。该体系利用锰砂和双氧水联合催化臭氧氧化处理甲醛废水,降低有机污染物的含量,具有氧化效率高、操作简便、无二次污染等优点,以期为高浓度甲醛废水处理提供参考。     

催化臭氧化水中硝基苯速率常数的影响因素

为考察催化臭氧化降解水中硝基苯的表观速率常数随剂量因素的演进,采用半连续流批次实验检测臭氧投量、硝基苯初始质量浓度和蜂窝陶瓷催化剂用量对单独臭氧氧化和臭氧/蜂窝陶瓷氧化工艺降解水中硝基苯的表观反应速率常数的影响规律.结果表明,在不同的臭氧投量(0.987~2.732 mg/L)、不同的硝基苯初始质量浓度(50~250μg/L)和不同的蜂窝陶瓷催化剂用量(1~5个)下,2种氧化工艺对硝基苯的降解均遵循假一级反应动力学模型,且2种工艺的表观反应速率常数都分别与臭氧投量、硝基苯初始质量浓度和蜂窝陶瓷催化剂的用量成正相关性.     

臭氧应用于SBR剩余污泥减量的研究

本研究的结果表明,臭氧可以用于减少序批式生物反应器(SBR)系统产生的剩余污泥量.该系统由SBR和污泥臭氧化及回流装置组成,其中SBR排出的污泥经与臭氧接触反应再回流到SBR中.结果显示,臭氧化促进了反应器中生物量的减少,并有一定量的生物污泥被无机化.在臭氧投加量接近于0.2gO3/gSS且污泥回流量为0.3L/L·d时,污泥观测产率Yobs可接近零.另外,当臭氧投加量为0.05gO3/gSS且污泥回流量为0.4L/L·d时,也可得到相同结果.实验中SBR的MLSS有效地维持在4000～6000mg/L之间.     

Sludge ozonation and its effect on performance of submerged membrane bio-reactor

To investigate the effects of ozonation on minimizing the excess sludge and enhancing the nitrogen removal in an effluent,batch and continuous experiments in two MBRs with and without sludge ozonation (namely combined and reference run) were carried out. Through ozonation at a dose of 0.16 mg O3/mg MLVSS,53.1% of the treated MLVSS was solubilized,and soluble SCOD/TN ratio of ozonized sludge (OS) was about 8.6 due to the release of cellular nitrogen-contained materials and SCOD loss by ozone mineralization. In addition,the results of batch nitrification and denitrification tests with OS supernatant indicated that solubilized sludge could act as a reducing power for denitrification and a nitrogen source for nitrification. 40-day operation of two MBR systems demonstrated that the recirculation of OS into a bioreactor enabled the combined system have two advantages over the control one. The observed sludge yield (Yobs) was decreased from 0.13 to 0.06g MLSS/g COD,while the nitrogen removal was increased from 64.6% to 72.3%. And sludge ozonation elevated the inorganic fraction of MLSS,but did not impact sludge activities.     

天然有机物的混凝特性研究

本文通过对天然有机物的代代表物－腐植酸的混凝实验,研究了以硫酸铝作为混凝剂时,不同腐植酸的最佳混凝条件及预臭氧处理对混凝效果的影响。     

N掺杂Co3O4纳米片的制备以及活化过一硫酸盐的性能研究

采用牺牲模板法合成N掺杂Co₃O₄纳米片（N-Co NS）,通过透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）和光电子能谱（XPS）对制备材料的形貌结构、化学组成进行分析,并通过催化活化过一硫酸盐（PMS）降解水中双酚A （BPA）来探究催化剂的催化性能.实验结果表明与Co₃O₄纳米颗粒（Co NP）、Co₃O₄纳米片（Co NS）相比,N-Co NS表现出了较高的催化性能.在PMS浓度为2 mmol·L^-1、BPA初始质量浓度为50 mg·L^-1的反应条件下,N-Co NS在10 min内完全降解水中的BPA,表明N掺杂和二维纳米片结构有利于催化剂性能的提升.通过pH及离子影响实验证实N-Co NS在复杂水化学环境中仍具有较高的活性.此外结合自由基捕获实验和电子顺磁共振（EPR）测试证实反应体系中产生了高氧化活性的羟基自由基和硫酸根自由基.     

Pilot study on combined process of catalytic ozonation and biological activated carbon for organic pollutants removal

A combined process of catalytic ozonation in the presence of a novel heterogeneous catalyst and biological activated carbon was investigated for the removal of priority control organic pollutants, the reduction of genotoxicity, and the improvement of biodegradable dissolved organic carbon (BDOC). Results confirm that the catalytic ozonation has higher effectiveness for the removal of refractory harmful organic pollutants, the reduction of genotoxicity and the increase of bio-degradability of organics than ozonation alone, which results in lower pollution load for subsequent biological activated carbon process, and then leads to less organic pollutants penetrating biological activated carbon. The novel catalytic ozonation with this combined process exhibits excellent performance to guarantee the safety of drinking water.     

双酚A与双酚B的理论研究

利用量子化学密度泛函理论,采用B3LYP方法在6-311++G(d,p)水平上计算了双酚A的分子结构和电子结构。通过对双酚A的几何构型、键级、光谱、净电荷布局等进行分析,结合前线轨道理论探究了分子的稳定性和反应活性,同理推导了双酚B的相关性质。利用不同的计算方法探究2种分子的热力学性质,同时给出不同温度的热力学性质参数,为进一步的实验研究做有益的理论补充。     

水中腐植酸的臭氧化特性研究

根据小型实验研究结果,分析了水中腐植酸的氧化反应特性,探讨了用E254,TOC以及二者的比值E254／TOC评价臭氧化功效的可能性、臭氧化的主要功效不在于降低以TOC为代表的水中有机物总量,而是改变了有机物的性质和结构,降低了有机物的紫外吸光度E254,改善了有机物的生化降解性。     

冷冻温度对冻融污泥有机物变化的影响

为了明确冷冻温度对冻融处理剩余污泥时有机物变化的影响,寻求最佳的冻融处理方式,考查了-20、-10以及-5℃条件下冷冻,再于20℃融化后污泥中有机物质量浓度的变化,并通过红外光谱分析冻融污泥中有机物组分的变化.结果表明,冻融后的污泥内固体物质溶出主要发生在未完全冷冻阶段,延长冷冻时间,固体破解程度趋于稳定.完全冷冻即进入固化阶段(-20℃时2.5 h;-10℃时3~4 h;-5℃时4~6 h)的污泥,污泥絮体网状结构被破坏;融化后,污泥胞内有机物大量溶出.在-5/20℃条件下冻/融,污泥上清液中亲水性有机物(hydrophilic fraction,HPI)组分所占比例增加到59.3%,并可较彻底地破解污泥胞外有机物(extracellular biological organic matter,EBOM)疏水性组分中的蛋白质,同时烃类及糖类化合物吸收峰在处理后显著增加.相对-20/20℃条件下冻/融,-5/20℃下冻/融可以更好地释放污泥胞内有机物并改善污泥的可生化性.为了获得更好的冻融效果,可在-5℃的条件下进行冷冻,当污泥完全冷冻后(即冷冻4~6 h)再将污泥转入相对较低的冷冻温度条件下进行后续的固化,最后在室温条件下融化.     

超声强化臭氧氧化分散蓝染料废水的研究

探讨了臭氧氧化技术处理分散蓝染料模拟废水的影响因素——溶液pH值、染料初始质量浓度和臭氧投加量等对其的影响.实验结果表明：当pH=9,初始质量浓度为100 mg/L,臭氧投加量为0.04 m^3/h,温度控制在20℃时处理效果最佳,染料脱色率为99%,TOC去除率为17%.对比了单独超声、超声协同臭氧氧化分散蓝染料的处理效果.研究表明单独超声对分散蓝染料几乎没有处理效果;与单纯臭氧氧化相比,超声协同臭氧氧化速度快,染料分解彻底,溶液的颜色迅速消失.最佳实验条件下,经超声强化臭氧氧化5 min后的脱色率大于99%,处理60 min后TOC去除率为23%.