超声波/零价铁降解对氯苯胺性能及机理研究

在超声波/零价铁体系中考察了溶液初始pH值、浓度对对氯苯胺降解的影响.在pH值为3～11范围内最佳条件为pH=9;初始浓度为0.1、0.2和0.4 mmol/L时的降解率(180 min)分别为83.2%、63.5%和36.1%.对氯苯胺在单纯铁粉、单纯超声波和超声波/零价铁3种体系中降解符合拟一级反应动力学规律,速率常数分别为6.83×10-4、3.95×10-3和1.01×10-2 min-1,增强因子为218%,表明铁粉与超声波对对氯苯胺降解有明显的协同效应.在体系中加入自由基捕捉剂正丁醇能抑制对氯苯胺的降解,证实对氯苯胺降解主要是依靠羟基自由基的氧化作用.     

通风对微小型密闭好氧堆肥过程的影响

为探究适于未来星球基地长期载人航天任务应用的微小型密闭好氧堆肥装置的运行条件,以小麦秸秆和模拟粪便的混合物为实验材料,开展了4种通风速率对堆肥过程的影响研究。结果表明,0.025、0.050、0.075和0.100 m³·(m³·min)⁻¹处理组高温期分别维持了125、125、43和24 h,0.050 m³·(m³·min)⁻¹的O₂消耗速率和CO₂产率为4个处理组最大。CH₄和N₂O主要产生于堆肥初期,累积排放量以0.100 m³·(m³·min)⁻¹处理组的最高,分别为296.50和169.16 mg·kg⁻¹。从堆体氨氮指标测试结果来看,0.050 m³·(m³·min)⁻¹处理组含量最高,其保氮效果最好。4个处理组的GI分别为64.09%、97.26%、72.95%和66.07%。综合各种指标分析认为,适于未来星球基地任务应用的微小型密闭好氧堆肥装置通风速率可以设置为0.050 m³·(m³·min)⁻¹,该通风速率既能确保堆肥过程中微生物对氧气的需求,又能减少热量的损失,产生的污染气体量相对较少,所得的堆肥产品质量最佳。     

粒径精确调控的微胶囊催化材料制备及应用

提出基于核材与壳材粒径双调控的微胶囊催化材料制备新思路,通过旋风分级和气力乳化聚合工艺优化,最终实现微胶囊的粒径调控。重点考察了气力乳化工艺参数和核材粒径、核壳材料质量比等对微胶囊平均粒径、粒径分布和包覆率的影响。实验结果表明：当气力乳化的气体流速为1.12 m·s-1时,壳材液滴的融合和乳胶粒的粘并现象均较少,聚合体系可较稳定地保持均质化壳材液滴的尺寸;在保证高包覆率的条件下,核材粒径影响着微胶囊的平均粒径,核材粒径为15.4 μm时,制备出的微胶囊平均粒径最小;核壳材料质量比对微胶囊粒径的影响明显,其为1:3.5时,微胶囊材料平均粒径为180 μm;亲水亲油平衡值（HLB）对粒径调控能力有限,平均粒径最小时微胶囊包覆率最大。通过对乳化聚合工艺和配方的综合调节,可制得一系列粒径可调范围大,粒径均一,包覆率高的微胶囊材料,应用于烟气脱硝,温度600 ℃条件下,NOx转化率可达92%。     

超声波/零价铁体系降解五氯酚的机理

在超声波/零价铁体系中,以五氯酚为目标污染物,分别对各种形态铁离子浓度和羟基自由基表观生成率进行了定量测定,探讨了超声波与零价铁的协同作用机理.结果表明,在超声波/零价铁体系降解五氯酚过程中,同时存在超声波的羟基自由基氧化作用和零价铁的还原作用,其中超声波的羟基自由基氧化作用占主导,零价铁大大地促进了该体系羟基自由基的生成.同时,采用气相色谱.质谱联用仪测定中间产物,并结合相关研究推测,超声波/零价铁降解五氯酚主要是通过羟基自由基的氧化脱氯、五氯酚氧自由基的自身耦合,以及零价铁的还原脱氯3种降解途径完成的.     

超声波-空气体系对溶液中五氯酚的降解

以五氯酚(PCP)为目标污染物,研究了超声波-空气体系对PCP降解的可行性和降解特性。溶液温度和初始pH对五氯酚吹脱作用实验表明,在弱酸性和碱性条件下空气对五氯酚基本无吹脱作用;空气流量、初始pH、温度、反应物浓度等因素对超声波-空气体系降解五氯酚的影响实验表明,当空气流量为25 mL·min-1,pH=5时,去除效果最优,低温、低浓度有利于五氯酚降解;考察了5种常见金属离子对强化降解五氯酚的影响,其强化作用顺序依次为Fe2+ > Cu2+ > Al3+ > Zn2+ > CK > Mg2+(CK为空白),Fe2+与体系之间存在协同效应;降解机理研究表明,体系对五氯酚的降解以自由基氧化作用为主,H2O2氧化为辅,空气的加入能明显促进H2O2的产生,加入Fe2+后,H2O2与之反应生成·OH,导致H2O2含量急剧减少。     

零价铁协同超声波降解2,3,4,6-四氯酚的特性

研究了2,3,4,6-四氯酚(TeCP)在超声波/零价铁协同体系中的降解,结果表明,拟一级动力学能很好的拟合降解过程,协同体系中TeCP一级降解速率常数为0.0141min~(-1),为同等条件下零价铁体系降解速率常数的10.07倍,且大于两者之和,说明两者之间存在明显协同效应;零价铁(Fe~0)投加量、初始pH值、初始TeCP浓度(C_0)、超声功率和溶液离子强度等控制参数对TeCP降解速率的影响表明,其拟一级速率常数在Fe~0量为2g·l~(-1),初始pH值为6.0,离子强度0.8mol·l~(-1)Na_2SO_4以及超声功率350W时达最大值,并随着C_0的升高而降低.     

零价铁/过硫酸钾降解对氯苯酚模拟废水

以对氯苯酚（4-CP）为目标污染物,研究了零价铁（ZVI）活化过硫酸钾（KPS）氧化降解4-CP模拟废水的影响因素,对照了单独零价铁、单独过硫酸钾和联合体系的降解性能,检测了降解过程的氯离子和TOC的变化。结果表明,在pH值为5,零价铁投加量为0.3 g·L-1,过硫酸钾浓度为1.6 mmol·L-1,常温条件时,4-CP的去除率10 min可达87%。对照实验表明,体系中4-CP的降解不是零价铁或者过硫酸钾单独作用,而是联合体系产生的自由基的作用,其中硫酸根自由基起主要作用。体系中氯离子浓度随反应进行提高较快而TOC的去除率低于降解率,说明氧化脱氯作用明显,4-CP没有完全矿化。     

超声波强化零价铁/过硫酸钾体系处理柠檬酸镍络合废水

以柠檬酸镍络合废水为目标废水,考察了超声波(US)强化零价铁(Fe~0)/过硫酸钾(PS)体系的初始pH、过硫酸钾用量(C_(PS))、超声波功率、零价铁与过硫酸钾质量比(m)、零价铁粒径(d_(Fe~0))对镍去除的影响.结果表明,在超声波功率为600 W,pH为3,过硫酸钾用量为0.45g·L~(-1),Fe~0∶PS(质量比)为0.8,零价铁粒径为75μm的条件下反应60 min时,镍的去除率可以达到100%.不同体系的对照实验和反应前后零价铁SEM、EDS分析结果表明,US/Fe~0/PS体系效果明显优于US/Fe~0、US/PS和Fe~0/PS体系,超声波对Fe~0/PS体系具有强化作用,能促进零价铁持续释放具有催化作用的Fe~(2+).最后,通过红外光谱和紫外光谱分析了柠檬酸镍破络机理.TOC变化规律表明,体系矿化速率低于体系中柠檬酸的降解速率,说明柠檬酸镍降解首先是一个快速破络过程,随后是破络后的中间产物进一步降解矿化.     

超声波/零价铁协同降解三氯甲烷特性研究

研究三氯甲烷在单独超声(US)、单独零价铁(Fe0)及超声波/零价铁协同体系(US/Fe0)中的降解发现,拟一级动力学能很好地拟合降解过程,协同体系中三氯甲烷一级降解速率常数(K_US/Fe0)为0.010　3 min-1,约为同等条件下零价铁体系所得K_Fe0的3倍,且大于K_Fe0与K_US之和,说明二者之间存在协同效应.考察零价铁投加量〔ρ(Fe0)〕,初始pH,初始三氯甲烷浓度(c₀),超声功率,溶液离子强度等控制参数对三氯甲烷降解速率(K_US/Fe0)的影响,结果表明,其拟一级速率常数分别在ρ(Fe0)为6 g/L,初始pH为6.0,c0为5 mmol/L以及0.5 mol/L　Na₂SO₄当量离子强度下达最大值,并且随着超声功率的增大而增大.      

芬顿试剂预处理杀螟丹农药废水

利用芬顿试剂(Fenton)氧化预处理杀螟丹农药废水,分别考察了H2O2与FeSO4·7H2O投加量、初始pH、反应时间、温度和摇床转速对Fenton试剂处理杀螟丹废水的影响。结果表明,杀螟丹废水初始COD为676.8 mg/L时,取废水样100 mL,优化反应条件为Fenton试剂的用量1 g FeSO4·7H2O+4 mL H2O2,初始pH值为3,搅拌强度为160 r/min 的摇床转速,反应温度25℃,反应时间60 min。在优化反应条件下COD的去除率达到83.9%。通过Fenton降解,废水可生化性BOD5/COD从0.0745~0.0747上升至0.9066~0.9228,可生化性大幅提高,为后续生化处理创造了条件。考虑到运用于工业废水处理中经济成本等实际问题,建议选取Fenton试剂的用量0.5 g FeSO4·7H2O+1 mL H2O2,COD去除效率能达到65.5%。