热激活过硫酸盐降解莠灭净的动力学研究

研究热激活过硫酸盐对莠灭净的去除效果以及反应动力学模型,考察反应温度、底物初始浓度、氧化剂浓度和溶液初始pH对莠灭净降解动力学的影响,并对反应中生成的主要自由基进行鉴定。结果表明,热激活过硫酸盐系统中莠灭净的降解均符合准一级反应动力学模型(R2≥0.93)。随着反应温度的增加,莠灭净降解加快,准一级反应速率常数kobs增大;随着底物初始浓度的增加,莠灭净降解率减小,kobs减小;增加氧化剂的投加量,可以促进莠灭净降解;随着溶液pH的增大,kobs先增大后减小,中性条件下莠灭净降解率最大;pH为7时,热激活过硫酸盐系统中反应生成的自由基主要是·SO4-。     

热激活过硫酸盐降解水中氯贝酸

为了研究有效降解水体中有机污染物的方法,采用热激活过硫酸盐工艺降解典型PPCPs氯贝酸,考察氯贝酸初始浓度、过硫酸盐(PS)投加量、溶液pH、温度和腐植酸(HA)投加量多种因素对热激活PS去除氯贝酸的影响。结果表明:热激活过PS降解氯贝酸与一级反应动力学模型相符,且反应速率常数逐渐减小;当氯贝酸的初始浓度不断增加,在一定的范围内PS投加量的增加有利于氯贝酸的降解,随温度升高系统对氯贝酸的去除率及反应速率常数快速增大;腐植酸投加量的逐步增加,氯贝酸的去除率总体呈现先升高后下降的趋势,当反应液pH值不断升高,反应环境从酸性增至强碱性的过程中,热激活PS工艺对氯贝酸的降解速率表现出先减小而后增大的现象。     

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。     

热激活过硫酸盐降解丁基黄药的研究

热活化过硫酸盐是一种新兴的水处理技术,主要利用产生的硫酸根自由基(SO4·-)降解有机物。主要研究了反应温度、过硫酸盐浓度、初始p H以及过渡金属(Fe2+)对丁基黄药降解效果的影响。结果表明,提高系统反应温度能够增加丁基黄药的降解率,热激活过硫酸盐降解丁基黄药符合准一级反应动力学模型(R20.898 9),温度对丁基黄药降解速率的影响符合阿伦尼乌斯方程(R20.960 5)。当温度为20~50℃时,计算出的反应活化能为69 k J/mol。随着过硫酸盐浓度的增加,反应速率常数增加,并与过硫酸盐浓度呈现出良好的线性关系。酸性和中性条件下有利于丁基黄药的降解,此外,Fe2+的添加可以大幅度促进丁基黄药的降解。     

共存物质对UV/PS降解莠灭净的影响及降解路径

采用紫外（UV）激活过硫酸盐（PS）生成活性极强的自由基（·SO₄^-、·OH）降解莠灭净（AMT）,考察了UV/PS工艺对AMT降解效果及反应动力学模型。研究了水中不同浓度的无机阴离子（Cl^-、HCO₃^-、NO₃^-）、天然有机质（腐植酸）对反应效果及速率的影响,比较了超纯水、自来水和锡东水厂不同工艺出水作为不同水质背景时AMT的去除效率,并推测了UV/PS降解AMT的降解产物及可能的降解路径。结果表明：UV/PS对AMT的降解符合准一级反应动力学模型（R²≥0.94）。水中Cl^-浓度为5mmol/L时,会抑制AMT的降解,而其他浓度的Cl^-对反应的影响并不明显;随着HCO₃^-浓度的增加,准一级反应速率常数k_obs逐渐减小;NO₃^-会加快AMT的去除,当其浓度为200mmol/L时对AMT降解的促进作用变弱;随着腐植酸质量浓度的增加,k_obs逐渐减小。AMT在超纯水中的降解率高于其他实际水体中的降解率。UV/PS系统降解AMT过程中主要的降解产物可能是2-甲硫基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪和2-羟基-4-乙氨基-6-异丙氨基-1,3,5-三嗪。     

稻壳生物炭/过硫酸盐降解水中四环素的研究

以稻壳为原料,制备了稻壳生物炭,并运用FTIR、XRD等进行表征,详细研究了稻壳生物炭/过硫酸盐体系对水中四环素的去除效果和机制,并对四环素降解过程进行了动力学分析。结果表明,制备的稻壳生物炭对过硫酸盐具有良好的活化性能,能协同过硫酸盐实现四环素的高效去除。稻壳生物炭/过硫酸盐体系对四环素的去除率显著高于单一生物炭、过硫酸盐体系和活性炭/过硫酸盐体系。稻壳生物炭/过硫酸盐体系降解100 mL浓度10 mg/L四环素的最佳工艺条件为：生物炭投加量3 g/L,过硫酸盐投加量12 mmol/L,反应温度60℃,初始溶液pH为5.5,反应时间为120 min。该条件下,四环素的去除率达93.9%。FTIR证实,制备的稻壳生物炭表面富含羟基、羧基等含氧官能团,可活化过硫酸盐产生更多硫酸根自由基。此外,水中共存阴离子对降解过程存在不同程度的抑制作用。动力学分析表明,四环素降解过程符合一级反应动力学模型;自由基猝灭实验证实,反应体系主导自由基为硫酸根自由基。     

热活化过硫酸盐降解染料废水中H酸的研究

用热活化过硫酸盐氧化降解染料废水中的H酸(1-氨基-8-萘酚-3,6-二磺酸),考察了反应体系温度、氧化剂投加量、初始pH、氯化物对H酸降解动力学的影响。结果表明,热活化过硫酸盐降解染料废水中H酸符合伪一级动力学和阿伦尼乌斯模型(lnk=-5 832/T+13.64,R²=0.962,T=303～333 K),反应的活化能为48.49 kJ/mol。反应速率随氧化剂浓度增加而增加(k_(obs)=0.001 45[PS]_0+0.005 5,R2=0.962,T=303～333 K),反应的活化能为48.49 kJ/mol。反应速率随氧化剂浓度增加而增加(k_(obs)=0.001 45[PS]_0+0.005 5,R²=0.973,[PS]_0=1.2～6.0 mmol/L)。研究发现,在H酸浓度为500 mg/L,PS投加量6.0 mmol/L,体系温度为50℃,初始pH=3～9条件下,pH=9时降解效果最好,H酸去除率达到77%。低浓度的Cl2=0.973,[PS]_0=1.2～6.0 mmol/L)。研究发现,在H酸浓度为500 mg/L,PS投加量6.0 mmol/L,体系温度为50℃,初始pH=3～9条件下,pH=9时降解效果最好,H酸去除率达到77%。低浓度的Cl^-对H酸去除效果影响可忽略不计。自由基淬灭实验证明反应体系中主要活性物种是SO_4-对H酸去除效果影响可忽略不计。自由基淬灭实验证明反应体系中主要活性物种是SO_4^(·-)自由基。     

基于紫外的高级氧化工艺降解水溶液中扑热息痛研究

针对紫外(UV)、紫外-过硫酸盐(UV-PS)和紫外-双氧水(UV-H2O2)降解药物扑热息痛(APAP),选取5个影响因素进行研究。结果表明,UV系统对扑热息痛几乎没有降解作用,UV-PS和UV-H2O2系统中,APAP浓度随时间的变化符合准1级动力学模型(R20.97)。反应速率随APAP初始含量增加而降低,且UV-H2O2系统平均反应速率较大。增加氧化剂投加量、提高溶液p H及适度提升阴离子含量可增大反应速率。各系统最大去除率分别发生在p H=7和3,分别为29.3%(UV-H2O2)和68.5%(UV-PS)。各系统kobs与阴离子浓度呈线性关系(R20.92),均在c0(Cl-)=20 mmol/L和c0(HCO3-)=2 mmol/L,c0(HCO3-)=50 mmol/L时达到最大。向2个系统中分别投加2种淬灭剂乙醇和叔丁醇,kobs大幅下降,且淬灭剂对UV-H2O2系统抑制作用较UV-PS系统更为强烈。     

热活化过硫酸盐降解水中卡马西平

以典型抗癫痫药物卡马西平为目标污染物, 研究热活化过硫酸盐(thermally activated persulfate, TAP)技术对其的降解效果。此外, 还考察了过硫酸盐初始浓度、温度和零价铁投加量等对降解效果的影响。结果表明, 随着过硫酸盐初始浓度的增加, 降解速率常数提高, 不同温度下卡马西平降解速率常数与过硫酸盐初始浓度表现出良好的线性关系。提高系统温度能够提高卡马西平的降解速率。TAP氧化卡马西平符合拟一级动力学, 反应活化能E_a为(120.4±2.6)kJ·mol^-1。在TAP系统中加入少量零价铁能够显著地提高卡马西平的降解速率和矿化度。当温度为60℃时, 零价铁的最佳投加量为0.05 g·L^-1。硫酸自由基易于对卡马西平分子结构中氮杂卓环的烯烃双键进行攻击, 主要生成羟基化卡马西平、环氧卡马西平、吡啶类醛和酮等中间产物。     

树脂纳米零价铁催化过硫酸钠降解刚果红的研究

使用合成的树脂纳米零价铁(NZVI-resin)作为铁源,采用活化过硫酸钠(PDS)的方式产生具有强氧化性的硫酸根自由基,以偶氮染料刚果红(CR)为目标污染物,考察了硫酸根自由基对甲基橙的氧化降解行为。系统研究了温度、pH值、NZVI-resin加入量及过硫酸钠的浓度等因素对过硫酸钠氧化降解刚果红效率的影响,探讨了其降解动力学。结果表明:在pH=3.0、纳米零价铁用量为0.067 g·L-1、Na2S2O8的投加量为0.67 g·L-1的条件下,初始浓度为20 mg·L-1的刚果红溶液的降解率为84.59%;该降解反应符合准一级反应动力学方程。