铁基生物炭活化过硫酸盐非自由基途径主导高效降解诺氟沙星

近年来,环境中新污染物的去除备受关注。其中抗生素诺氟沙星作为一种典型的新污染物,能够大量富集于土壤中,威胁到人类健康。已有研究表明,众多去除手段中,铁基生物炭活化强氧化剂的方式是一种高效、廉价的原位去除手段。铁的含量、价态和负载情况是影响催化活性的关键因素。然而,如何将去除能力最大化还尚未探明。因此,针对土壤中的典型抗生素诺氟沙星,系统研究了铁基生物炭热解温度和生物质粒径对诺氟沙星的高效去除能力的影响。采用批实验获得了不同铁基生物炭对诺氟沙星的降解效率和能力;通过自由基淬灭实验结合多种表征探讨了诺氟沙星降解的关键机制。结果表明,热解温度900°C、生物质粒径为75～150μm时制备出的铁基生物炭能够在10 min内完全降解诺氟沙星,并且3次使用后仍能保持50%的降解能力。通过作用机制分析,说明诺氟沙星的降解机制是由单线态氧主导的非自由基途径,硫酸根自由基和羟基自由基起辅助作用。研究构建的催化氧化体系对诺氟沙星降解效率高,对环境pH适用性强,二次污染风险低,有望用于土壤中诺氟沙星类污染的修复。     

氮硫共掺杂生物炭活化过硫酸盐去除地下水中难降解有机污染物的效能研究

针对水环境中2,4--二氯酚(2,4--DCP)污染,笔者以水稻秸秆为生物炭前驱体,硫脲为双原子掺杂剂,通过高温热解工艺制备了高效吸附和催化性能的氮硫共掺杂生物炭(NSBC),用于活化过一硫酸盐(PMS)降解2,4--DCP,并对其进行表征。结果表明,双原子掺杂显著提高了生物炭材料的比表面积、氧化还原活性和活性位点,如含氧官能团和氮、硫官能团。在最佳条件下,NSBC具有高效的催化能力,5 min内2,4--DCP的降解率为95.30%。NSBC/PMS体系(0.542 min^-1)的降解速率常数是BC/PMS体系(0.197 min^-1)的2.7倍。此外,在较宽的pH值范围内NSBC仍具有较好的催化性能。电子自旋共振和猝灭实验分析表明,活化PMS生成的¹O₂和·O^-₂作为2,4--DCP的降解过程的主要活性氧物种(ROS)。     

二价铁活化过硫酸盐去除水中苯胺

零价铁和硝基苯反应后生成二价铁和苯胺,而苯胺也是地下水污染物。硫酸根自由基具有强氧化性,可以降解苯胺。而二价铁可以活化过硫酸盐产生硫酸根自由基,进而去除苯胺。本文研究了二价铁浓度、过硫酸盐浓度、苯胺初始浓度、体系初始pH、反应温度等因素对二价铁活化过硫酸盐去除水中苯胺处理效率的影响。结果表明:1)Fe2+活化过硫酸盐生成SO-4·能快速并有效氧化降解苯胺,对于目标浓度为1 000 mg/L的苯胺而言,Fe2+浓度为3.3 mmol/L,Na2S2O8浓度为4.4 mmol/L时,对苯胺有较佳降解效果,苯胺的降解率为86.33%。2体系对较低浓度的苯胺降解效果较好,当污染物初始浓度由1 000 mg/L降低到500 mg/L和100 mg/L时,苯胺降解率由86.33%升高为90.27%和97.16%。3初始pH对苯胺的降解率影响较大,中性条件下(pH=7左右)降解率较好,高初始pH(pH=9,11)和低初始pH条件(pH=3,5)下均低于中性条件下苯胺的降解效率。4体系的温度变化对降解率影响不明显。     

高温与冻融循环对水热炭和生物炭吸附污染物的影响

将农林废弃物通过不同碳化方式制备成水热炭或生物炭,用于土壤改良和环境污染修复,是当前研究和应用的热点领域.由于受到不同自然条件的长期影响,如环境温度变化,水热炭和生物炭会发生老化作用,从而影响其对污染物的吸附能力,因此,评估老化作用对碳化材料吸附能力的影响是一个重要的科学问题.采用高温和冻融循环2种加速老化方式模拟自然...     

生物炭修复重金属污染土研究进展

随着城市化进程的加快及工业生产的迅速发展,土壤重金属污染日益加剧,对生态环境造成严重的危害。生物炭是缺氧或限氧条件下加热生物质制得的高度芳香化富含碳的固态物质,其在重金属污染土修复方面具有显著效果,受到广泛关注。基于近些年来国内外围绕生物炭修复重金属污染土所取得的研究成果,分别从生物炭的制备及性质、修复效果及其影响因素、修复机理等方面总结了该领域的研究现状及进展,取得如下主要认识:（1）生物炭具有价格低廉,修复效率高,改良土壤、环境友好等优势;（2）生物炭的理化性质主要受原材料和热解温度的影响,采用活化、磁化、氧化和消化等方法能改善生物炭的性质,提高修复效率;（3）生物炭对土壤中重金属迁移性和生物有效性的影响包括两个方面:固定重金属减少生物有效性或者迁移重金属增加生物有效性,后者可通过改性方法来降低重金属的迁移性和生物有效性;（4）生物炭对土体的固化效果一般,但可与其他固化材料共同使用,以改善土体的力学性质;（5）生物炭修复机理固定重金属的效果为:沉淀作用>络合作用>静电作用,离子交换>物理吸附。最后,针对该领域的研究现状,提出了未来的研究重点和方向,主要包括:建立划分生物炭的统一标准;探讨生物炭对多种重金属共同污染的修复效率;阐明生物炭吸附重金属的机理及其贡献率;扩大研究尺度;开展基于生物炭的固化试验及力学性质研究。     

热活化过硫酸盐降解氧氟沙星特性及响应面优化

为了探究热活化过硫酸盐（PS）技术对水中氧氟沙星（OFX）的氧化降解作用,考察了反应温度、体系的初始pH、PS的初始浓度、OFX的初始浓度对OFX降解效果的影响;并在单因素实验的基础上,选取反应时间、体系的初始pH、PS的初始浓度和OFX的初始浓度4个因素进行了响应面优化实验。结果表明：最佳降解条件为,反应温度60℃、PS初始浓度4.0 mmol/L、pH=4.7、OFX初始浓度0.03 mmol/L、反应时间60 min,此时OFX的降解率为81.29%;4个因素对热活化PS降解OFX均有影响,其影响显著性从大到小为反应时间、OFX的初始浓度、PS的初始浓度、初始pH。利用响应曲面法模拟出反应体系的最佳条件,经实验验证,OFX降解率为93.78%,与预测最佳结果95.00%基本相符,表明模型可靠有效。     

苜蓿基生物炭催化硫化物还原处理顺-二氯乙烯

顺-二氯乙烯（Cis-DCE）是高氯代烯烃在不完全降解过程中产生的毒性更强的中间产物。为了将Cis-DCE彻底地无毒化处理,本文提出了一种使用苜蓿基生物炭催化硫化物还原处理Cis-DCE的新技术。结果表明：3种苜蓿基生物炭（MXBC-400、MXBC-600和MXBC-800）对Cis-DCE均具有一定的吸附效果,但只有MXBC-600和MXBC-800可以催化硫化物,还原脱氯Cis-DCE,其中MXBC-800的催化性能最佳,可以将反应体系中的Cis-DCE几乎完全降解为乙炔,反应结束时乙炔与Cis-DCE的物质的量之比约为0.998 7∶1;材料投加量、硫化物（Na2S）浓度、pH和反应温度的增加都会促使Cis-DCE降解效率的提升,对初始浓度在5.0～20.0 mg/L范围内的 Cis-DCE去除率都能达到90%以上;Cis-DCE的降解机制主要是β消除反应,其降解途径为Cis-DCE→氯乙炔→乙炔;较大的比表面积、材料表面丰富的碳氧及含氮官能团是材料催化能力的关键因素;MXBC-800具有良好的催化稳定性。     

Fe~(2+)活化过硫酸盐在石油污染土壤中修复实验研究

硫酸根自由基的高级氧化技术以高效率、污染少等优点被广泛用于环境污染治理。本文以实际石油污染土壤为对象,运用该体系对土壤进行修复研究,分别从Na_2S_2O_8/Fe~(2+)摩尔比、体系pH值、Na_2S_2O_8/Fe~(2+)投加量等方面开展了实验研究。实验表明:当Na_2S_2O_8/Fe2+摩尔比为2∶3时,石油污染物的降解效果最好,体系的pH值对降解效果影响不大,1 g土壤中浓度为0.1 mol/L的过硫酸钠和硫酸亚铁溶液的最佳加入量为2 m L、3 m L时,对土壤的降解效果最为明显,故每吨污染土壤的添加量大约为2×10~6m L、3×10~6m L。     

超声强化零价铁活化过硫酸盐降解地下水中二恶烷

本文采用超声强化零价铁活化过硫酸盐氧化降解地下水中的二恶烷污染物。主要探讨了零价铁添加量、超声强化、不同过硫酸盐用量及地下水中不同碳酸根浓度等对二恶烷降解效果的影响,并对零价铁进行了表征分析。结果表明：超声能够促进硫酸根自由基和Fe²⁺的产生,提高二恶烷的降解率;零价铁添加量和过硫酸盐浓度的增加均能促进二恶烷的降解,但零价铁相对过硫酸盐过多时将降低最终降解率;地下水中的碳酸根会消耗硫酸根自由基,因此碳酸根浓度越高,二恶烷降解率越低。超声强化零价铁活化过硫酸盐氧化法能够有效降解二恶烷,并具有应用于处理地下水中二恶烷的潜力。     

Study on Decoloration of Acidic Scarlet GR by Pyrolusite Oxidation under an Acid Condition

Decoloration of acidic scarlet GR by pyrolusite is studied in this paper. The effects of pH in solution, dosage and granularity of pyrolusite, reaction temperature, and vibration speed on decoloration efficiency are discussed. According to experiment results, the decoloration efficiency may exceed 95% for 40 mg/L GR solution by pyrolusite. pH is most important among all factors which impact the decoloration of acidic scarlet GR. Dosage and granularity of pyrolusite, reaction temperature, and vibration speed have a little benitfit on decoloration. The high decoloration efficiency and low removal efficiency of COD as well as FT-IR spectra of products between pyrolusite and acidic scarlet GR indicate that acidic scarlet GR undergoes the redox reaction on the interface of mineral and its chromophore is oxidated and decolored, but it is not removed thoroughly by oxidation.     

天然钒钛磁铁矿非均相Fenton法降解酸性橙Ⅱ的研究

用XRD、FTIR及TG-DSC等手段对磁选后的天然钒钛磁铁矿进行结构表征,然后在酸性条件下,探讨天然钒钛磁铁矿非均相Fenton法催化降解酸性橙Ⅱ的性能。结果表明:磁选后的天然磁铁矿主要以钛磁铁矿为主,同时含有少量的钛铁矿和绿泥石。降解实验结果表明,天然钒钛磁铁矿催化降解酸性橙Ⅱ的能力明显强于人工合成的单相磁铁矿,并随着钛磁铁矿含量的增加而增强。降解过程以异相Fenton反应为主,动力学曲线符合准一级方程。反应开始210min后,天然钒钛磁铁矿对酸性橙Ⅱ的矿化率约为30%。在降解过程中,苯环和萘环逐步断裂。     

壳聚糖对酸性篮黑B废水的处理研究

采用壳聚糖对酸性蓝黑B模拟废水进行处理,研究了溶液的酸度、吸附时间、溶液的初始浓度和溶液温度等对吸附效率的影响。结果表明,壳聚糖对酸性蓝黑B具有优良的吸附效果,在溶液初始浓度小于400 mg/L,pH=3.5~6,温度约为30~40℃,吸附处理30~40 m in,COD去除率可达90%以上。     

2-[2-(6-氯苯并噻唑)偶氮]-5-二乙氨基苯甲酸与镍的显色反应

研究了2-[2-(6-氯苯并噻唑)偶氮]-5-二乙氨基苯甲酸(6-Cl-BTAEB)与Ni2+的显色反应。结果表明:在pH4.5～7.6的HAc-NaAc缓冲溶液中及十二烷基硫酸钠存在下,试剂与Ni2+形成稳定的蓝紫色配合物,组成为n(Ni2+)∶n(6-Cl-BTAEB)=1∶2,最大吸收波长650nm,表观摩尔吸光系数为1.59×105L·mol-1·cm-1,Ni2+浓度在0～400μg/L内符合比尔定律。用铝合金和合金钢中的微量镍验证该分析方法,所得结果与推荐值相符,6次测定的RSD<2%。     

烃源岩催化酯生烃动力学研究——以东营凹陷沙河街组三、四段烃源岩为例

烃源岩生烃动力学广泛应用于含油气盆地烃源岩评价与勘探中。为模拟低成熟烃源岩的实际沉积环境,实验选取了抽提有机质后的东营凹陷下第三系沙河街组三、四段烃源岩为矿物催化剂,以十八烷酸甲酯为模型化合物,在高压下做矿物低温催化脂肪酸酯脱羧生烃动力学实验。求取了化学反应的动力学参数,并分析了烃源岩层段的pH值与Eh值。结果表明,矿物对脂肪酸酯的脱羧生烃具有明显的催化作用,用连串反应模型处理脂肪酸酯的水解反应基本上为一级反应,而生烃反应则基本上为零级反应。认为对于同一类型的烃源岩,其所处的氧化还原环境对有机质的生烃有较大的影响;而对于不同的烃源岩,矿物的组成则起着非常重要的作用。