“虾壳生物质炭活化过硫酸盐降解2,4-二氯酚”创新实验设计

将科研成果与创新创业实践教学相结合,设计实施创新综合探究实验,以虾壳为原料制备虾壳生物质炭,用于活化过硫酸盐降解2,4-二氯酚。实验结果表明,虾壳生物质炭在酸性和中性条件下可以有效活化过硫酸盐去除2,4-二氯酚,去除率可达96%。通过该实验,学生能够掌握纳米材料的制备、表征等基本实验技能,能够对数据进行处理和分析,树立“以废治废”理念,增强解决实际问题的能力,提高创新意识。

Co_(3)O_(4)@碳纤维诱导贫/富电子中心活化PMS高效降解2,4-二氯酚

【目的】工业快速发展导致水体中氯酚类污染物含量上升,对生态系统和人类生存发展造成影响,高效降解工业废水中难降解污染物2,4-二氯酚(2,4-DCP)成为。【方法】通过一步浸渍法制备了具有贫/富电子活性中心的Co_(3)O_(4)包覆碳纤维催化剂(Co_(3)O_(4)@CF),并应用于活化过硫酸盐降解2,4-DCP研究中。【结果】研究结果表明,Co_(3)O_(4)被均匀的涂覆在具有规则骨架结构的碳纤维表面,在Co(Ⅱ)-π的相互作用下形成了富电子钴中心和贫电子碳中心。在pH值为3.0~7.8,2,4-DCP的质量浓度为50mg/L,Co_(3)O_(4)@CF质量浓度为0.1g/L,PMS浓度为10mmol/L的初始条件下,Co_(3)O_(4)@CF在20min内可实现2,4-DCP的完全降解。在此过程中,Co_(3)O_(4)@CF可诱导反应体系中电子从贫电子中心向富电子中心转移,实现Co_(3+)的快速还原和PMS的快速活化。表征结果也进一步证明,碳纤维不仅可以作为载体,还可以通过其结构缺陷参与过硫酸盐活化的链式自由基反应,从而促进SO_(4)^(-)·转换为1O_(2)和O_(2)^(-)·,达到高效降解2,4-DCP的目的。

解聚凹凸棒土负载纳米Fe/Ni材料对水中2,4-二氯酚的脱氯降解性能

采用球磨-冷冻工艺对凹凸棒土进行解聚处理,分别以解聚前后的凹凸棒土为载体负载纳米Fe/Ni,对比研究了所制复合材料的微观结构及对水中2,4-二氯酚(2,4-DCP)的脱氯降解性能,并考察了环境温度、溶液初始pH值对材料脱氯降解2,4-DCP性能的影响。结果表明,经解聚处理后,以棒晶束聚集体存在的凹凸棒土分散形成单独的纳米棒晶,纳米Fe/Ni颗粒团聚情况得到改善,复合材料比表面积增大,对水中2,4-DCP的脱氯降解性能显著提升,适当提升环境温度和合理的溶液pH值(3.0~9.0)均有利于复合材料对2,4-DCP的脱氯降解,其主要途径是直接脱除2个氯原子生成苯酚,次要途径为2,4-DCP先脱去1个氯原子生成2-氯酚或4-氯酚,再脱去另一个氯原子生成苯酚。

纳米零价铁/过硫酸盐去除2,4-二氯酚的动力学研究

为更好地理解纳米零价铁(nZVI)激活过硫酸盐(PS)的机制和动力学,基于Langmuir-Hinshelwood机理,结合nZVI/PS体系中主要的反应步骤对2,4-二氯酚(2,4-DCP)的降解过程建立动力学模型。使用不同影响因素下(包括nZVI投加量、初始PS浓度和初始2,4-DCP浓度)PS,2,4-DCP浓度变化数据拟合动力学模型并确定速率常数,通过对速率常数的敏感性分析得到:2,4-DCP降解的整体反应动力学是由前体表面复合物内部发生电子转移反应形成硫酸根自由基SO_(4)^(·-)以及2,4-DCP被羟基自由基OH·降解这两个过程来控制的。

石墨烯负载铁镍复合材料去除水中的2,4-二氯酚

通过液相还原法成功制备了石墨烯负载纳米铁镍复合材料,该材料可高效快速地吸附水中的2,4-二氯酚(2,4-DCP)并对其进行脱氯.微观形貌分析结果表明,粒径为80~150nm的球形Fe/Ni纳米颗粒成功插入石墨烯片层,并主要分布在石墨烯片层边缘和褶皱处,Fe/Ni颗粒团聚现象明显减少,更多活性位点暴露出来.XRD分析和FTIR分析表明,纳米零价铁(nZVI)通过Fe-O键成功嵌入石墨烯(r GO)中,且Fe/Ni纳米颗粒结晶度较差,外围包覆有无定形的铁氧化物沉淀.探讨了不同制备条件如碳铁比、镍化率、氧化石墨烯(GO)还原程度对材料去除2,4-二氯酚(2,4-DCP)性能的影响.综合考虑材料制备成本及对2,4-DCP的吸附脱氯性能,Fe/Ni@rGO复合材料的最优制备条件为:石墨烯与Fe质量比1:2,镍负载率5%,硼氢化钠与铁盐的物质的量比为5:1.研究表明5种材料对2,4-DCP的去除率遵循如下顺序:Fe/Ni@rGO复合材料>Fe/Ni>Fe@rGO复合材料>石墨烯>nZVI.储存稳定性试验和循环试验表明,与Fe/Ni双金属相比,Fe/Ni@rGO材料具有稳定的反应活性和较高的重复利用价值.研究结果表明Fe/Ni@rGO复合材料对2,4-DCP的去除为吸附和脱氯协同作用的结果.

降解2,4-二氯酚微生物的分离及其2,4-二氯酚羟化酶基因的克隆和表达

从土壤中分离到一株降解 2 ,4 二氯酚能力较强的细菌菌株GT2 41 1,经鉴定该菌株属于假单胞菌属。菌株GT2 41 1在最适条件下能在 48h内将 90mg L的 2 ,4 DCP降解 91% ,能利用 2 ,4 二氯酚、2 ,4 二氯苯氧乙酸、苯甲酸和儿茶酚为唯一碳源生长。采用Southern杂交对 2 ,4 二氯酚羟化酶基因 (dcpA)定位后构建基因组文库 ,再用斑点杂交筛选目的转化子 ,克隆了该菌株的dcpA。序列测定得知含dcpA的亚克隆片段全长 2 3 89bp ,其中dcpA基因编码区 1797bp。核苷酸和氨基酸序列分析表明 ,dcpA与已在GenBank登记的相关基因有一定的差异。

两种假单孢菌中二氯酚降解酶活性及其定域研究

对两种有降解二氯酚能力的假单孢菌Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．ＤＣＰ－１和Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ，ＤＣＰ－２中二氯酚降解酶活性及定域进行了测定，结果表明该酶的活力与菌种、培养时间等因素有关，与诱导物的关系不显著；酶主要定域在膜周及膜内；酶的活力在两种菌中的水平相当；酶的比活力在ＣＤＰ－１的膜周处表现出相当高的水平。

纳米Pd/Fe双金属对2,4-二氯酚的脱氯机理及动力学

采用纳米Pd Fe双金属对2,4 二氯酚(2,4 DCP)进行了催化还原脱氯处理.结果表明,纳米Pd Fe双金属具有较高的比表面积和反应活性,对2,4 DCP具有较好的脱氯效率.当纳米Pd Fe用量在6g·L-1时,2,4 DCP脱氯率达到90%以上;脱氯效率与pH值、温度、钯化率、Pd Fe投加量等因素有关.2,4 DCP在脱氯过程中先生成邻氯酚和对氯酚,而后继续脱氯生成苯酚,或由2,4 DCP直接降解成苯酚.2,4 DCP降解符合拟一级反应动力学.2,4 DCP催化还原脱氯反应的活化能为139 7kJ·mol-1.

2,4-二氯酚降解菌的分离及其特性

从３个不同地点采集的混合土壤中，分离到２株可利用２，４二氯酚为唯一碳源和能源的假单胞菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．）ＤＣＰ１和ＤＣＰ２．在此基础上，研究探索了菌株ＤＣＰ１降解２，４二氯酚的影响因素和降解过程以及其遗传特性．结果表明：菌株ＤＣＰ１可降解２，４二氯酚，并有氯离子、邻氯酚和醌积累；经检测该菌株中有一条迁移速率比ｐＵＣ１８小的质粒．

壳聚糖固定化漆酶酶学性质及其催化氧化水中2，4-二氯酚的效能与途径

采用化学交联法制备了壳聚糖固定化漆酶,考察了固定化漆酶的酶学特性及其对2,4-二氯酚(2,4-DCP)的降解效能和降解途径.红外分析表明,壳聚糖表面的—NH2与戊二醛的—CHO反应发生交联,漆酶固定在了交联后的壳聚糖上.与游离漆酶相比,固定化漆酶对酸的适应能力、耐热性和贮存稳定性均有所提高,pH值在2.5—4.0范围内固定化漆酶活性较为稳定;最适温度从游离态的35℃上升至45℃;25℃下保存10 d,固定化漆酶活性仍为最初活性的88.70%.壳聚糖固定化漆酶可吸附-催化氧化水中的2,4-DCP,同时发生脱氯反应.利用8 g·L-1壳聚糖固定化漆酶降解2,4-DCP,反应16 h,50 mL初始浓度为32.83 mg·L-1的2,4-DCP去除率达54.80%.运用气相色谱-质谱联用技术分析了固定化漆酶催化氧化水中2,4-DCP的可溶性降解产物,在此基础上,提出了漆酶降解2,4-DCP的可能降解途径.

纳米TiO_2薄膜光催化降解2,4-二氯酚的动力学研究

以主波长为 3 65nm的紫外光灯为光源 ,纳米TiO2 薄膜为光催化剂 ,研究了 2 ,4 二氯酚光催化降解的产物及Cl- 对 2 ,4 二氯酚光催化反应动力学的影响 ,并进一步探讨了Cl- 对 2 ,4 二氯酚光解影响的机理 .2 ,4 二氯酚可以经光催化氧化被彻底矿化 ,结合外加Cl- 对 2 ,4 二氯酚光催化降解的影响和L H反应动力学分析 ,可以认为Cl- 对 2 ,4 二氯酚光催化降解的抑制作用 ,是由于Cl- 与 2 ,4 二氯酚在TiO2 表面竞争同一活性位点所致 .因此 ,当光催化反应进行到Cl- 在TiO2 表面竞争性吸附较强时 ,在反应动力学方程中必须考虑Cl-

2,4-二氯酚降解细菌菌株对含2,4-二氯酚废水的好氧处理

从土壤中分离到两株能以2,4-二氯酚为唯一碳源和能源生长的、具有降解2,4-二氯酚能力的细菌GT241—1和GT141—2,鉴定后确定它们是假单胞菌属(Pseudomonas sp.).菌株GT241—1和菌株GT141—2在最适温度25～30℃下,能将60～100 mg/L的2,4-二氯酚分别降解到8～12 mg/L和25～30 mg/L.经驯化的活性污泥在投加污泥总量0.59％和1.18％(以干重计)的假单胞菌GT241—1菌体后,对含2,4-二氯酚60 mg/L和COD 1500 mg/L的模拟废水分批处理20 h左右后可使2,4-二氯酚含量降到最低值9 mg/L,与未投加GT241—1菌体的对照相比它们对2,4-二氯酚降解速度较快.用活性污泥法对含2,4-二氯酚废水进行连续处理时,投加GT241—1菌体可加快反应器的起动;反应器以2,4-二氯酚浓度60 mg/L、HRT 20 h通入模拟废水运行时,投加GT241—1菌体者与未投加菌体的对照的出水中2,4-二氯酚含量分别为11.2 mg/L和16.7 mg/L,前者对2,4-二氯酚的处理效果较好.

土壤中2,4-二氯酚在非均匀电动力学作用下的迁移

研究了土壤中的2,4 二氯酚(2,4 DCP)在非均匀电动力学作用下的迁移特征和影响因素,揭示利用非均匀电动力学技术修复2,4 DCP污染土壤的特性.结果表明,非均匀电动力学过程能有效地促进土壤中2,4 DCP的解吸和迁移,其作用效果与土壤性质、电极反应和运行方式等密切相关.土壤pH较高时,2,4 DCP主要通过电迁移向阳极运动,向阴极的电渗析作用影响较小.电极反应影响土壤pH和2,4 DCP的离解,使2,4 DCP的迁移随时间而变化,其变化程度与土壤酸碱缓冲能力和Zeta电位密切相关.采用适当的运行方式可以控制土壤中2,4 DCP的运移.

固定化漆酶对二氯酚的脱氯作用

采用活性炭吸附与海藻酸钙凝胶包埋相结合的方法使Coriolus versicolor漆酶固定化．利用固定化漆酶对2，4-二氯酚进行脱氯反应，其最适pH值为4．5、最适温度为40℃．与游离酶相比，固定化酶反应的pH值和温度范围更宽，其稳定性得到了明显改善．使用柱式固定化酶反应器处理2，4-二氯酚，在批式反应工艺条件下，当底物浓度为1mmol·L^-1、反应3～5h，2，4-二氯酚的去除率可达99．5％以上（脱除的氯离子浓度达0．5mmol·L^-1）-连续8批反应的结果表明：固定化漆酶性能稳定、催化效率高，在环境污染废水治理方面具有良好的应用前景．

4-氯酚存在对生物强化系统降解2,4-二氯酚的影响研究

采用生物强化技术降解废水中的难降解有机物 2 ,4 二氯酚 (简称 2 ,4 DCP) ,研究了不同浓度的 4 氯酚 (简称 4 MCP)存在对 2 ,4 DCP降解的影响 ,并通过半连续流实验研究了 4 MCP长期存在下 ,强化系统中 2 ,4 DCP和 4 MCP降解速率的变化趋势 .结果表明 ,第 1次半连续流实验中 ,4 MCP浓度为 5、10、2 0及 30mg L时 ,都会对强化系统中 2 ,4 DCP的降解速率产生一定的抑制作用 ,而且抑制作用随着 4 MCP浓度的增加而增强 .随着半连续流实验次数的增加 ,4 MCP对 2 ,4 DCP降解的抑制作用减弱甚至消失 ,共基质时 2 ,4 DCP的降解速率反而比其单基质半连续流运行时快 .4 MCP与 2 ,4 DCP共基质存在时 ,2 ,4 DCP优先被微生物利用 ,此后 4 MCP才被降解 ,表现出两阶段降解的现象 .

电-Fenton氧化降解2,4-二氯酚

以气体扩散电极为阴极,以Ti/SnO2-Sb2O5-IrO2为阳极,构建了电-Fenton氧化系统降解水中2,4-DCP(2,4-二氯酚),在考察气体扩散阴极产生H2O2适宜电位基础上,研究了初始c(Fe2+)和电化学反应时间对2,4-DCP降解的影响以及反应过程中c(H2 O2)、c(Fe2+)和ρ(Cl-)的变化.结果表明:该方法联合了电-Fenton氧化和钛基氧化物阳极氧化2种作用共同降解2,4-DCP,在阴极电位为-0.7 V、c(Fe2+)为0.15 mmol/L、反应60 min时,2,4-DCP去除率为89.1%;反应120 min时,2,4-DCP的吸收特征峰完全消失,去除率达到100%;反应240 min时,ρ(TOC)降至9.15 mg/L,去除率达79.4%.反应体系中ρ(H2O2)与ρ(Fe2+)呈负相关.2,4-DCP被降解后,其苯环上的氯主要以Cl-的形式存在于溶液中.

液下单液滴微萃取-高效液相色谱法测定二氯酚

采用液下单液滴微萃取样品处理方法富集水中的2,4-二氯酚和2,6-二氯酚,高效液相色谱法测定.考察了不同萃取剂、萃取条件及测定条件对检测结果的影响.2,4-二氯酚和2,6-二氯酚的线性范围分别在0.001～20 mg/L和0.003～20 mg/L之间,检出限分别为0.001和0.003 mg/L.

微波-改性活性炭-Fenton试剂氧化法降解水中2,4-二氯酚

以经Fe2(SO4)3溶液浸渍改性的活性炭作催化剂、Fenton试剂作氧化剂,采用微波-改性活性炭-Fenton试剂氧化法降解水中的2,4-二氯酚。考察了改性活性炭加入量、H2O2与Fe2+摩尔比、Fenton试剂加入量、微波功率和2,4-二氯酚溶液初始pH对2,4-二氯酚降解效果的影响。在改性活性炭加入量1.0g/L、n(H2O2):n(Fe2+)=16.7(H2O2加入量6.0mmol/L、Fe2+加入量0.36mmol/L)、Fenton试剂加入量为6.36mmol/L、微波功率600W、微波辐射时间10min、2,4-二氯酚溶液初始pH为6.0的条件下,2,4-二氯酚降解率和TOC去除率分别可达98.7%和84.0%。

降解2,4-二氯酚的假单胞菌GT241-1的特性及其3,5-二氯儿茶酚1,2-双加氧酶基因定位

从 2 ,4 -二氯酚生产厂排污口污泥中分离并筛选到一株降解 2 ,4 -二氯酚的细菌 GT2 4 1- 1,经鉴定属假单胞菌属 .菌株 GT2 4 1- 1能在 4 8h内将 90 mg/ L的 2 ,4 -二氯酚降解 91% . GC/ MS分析表明 ,该菌株能将 2 ,4 -二氯酚彻底降解而不积累中间代谢产物 .经 38℃热处理 ,菌株 GT2 4 1- 1中有 1.9%丧失了 2 ,4 -二氯酚降解能力 .菌株 GT2 4 1- 1有两条大质粒带 .Southern杂交表明 ,菌株 GT2 4 1- 1的 3,5-二氯儿茶酚 1,2 -双加氧酶基因定位于约 11kb的 Eco RI/ Xba

UV-H_2O_2系统对水中2,4-二氯酚氧化降解研究

研究了用UV-H2O2体系对水中2,4-二氯酚氧化降解。结果表明,UV-H2O2体系中H2O2的投加量主要由UV光强度和有机物初始浓度来确定,酸性和中性条件下有利于UV-H2O2体系对2,4-二氯酚的降解;最佳反应温度在20～25℃;UV-H2O2光氧化技术适用于低浊度水的深度处理,降解效果以浊度6 NTU为分界点。在Fenton试验中,向质量浓度为20mg/L的2,4-二氯酚溶液加入2.0mg/L的Fe2+,同时把H2O2的投加量减为0.204mg/L,pH值3.0左右,此时UV-H2O2-Fenton体系对2,4-二氯酚的氧化效率大大提高,比单纯Fenton体系的降解率提高1倍,达到95.6%。用UV-Fenton体系去除有机污染物在效果和经济上均具有明显的优越性。