新型磁性生物炭活化过一硫酸盐降解双酚A

文章使用溶胶-凝胶燃烧法制备磁性生物炭CuFe_(2)O_(4)@SBC,并将其用于活化过一硫酸盐(peroxymonosulfate,PMS)降解双酚A(bisphenol,BPA)。通过X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)分析等表征方法探究该复合材料的理化特性,结果表明,CuFe2O4稳定地负载在生物炭表面,且复合材料表面有大量的含氧官能团,如O=C=O、C—O—C和—OH。通过批次试验,探究该材料在不同条件下活化PMS降解BPA的效果,并进行伪一级动力学拟合。结果表明,BPA的去除率随着磁性生物炭投加量、PMS浓度、温度和pH值的增加而增加。通过重复利用试验发现,磁性生物炭在第3轮催化降解试验中对BPA的降解率仍能达到91%。此外,通过淬灭试验发现,^(1)O_(2)、·OH、SO_(4)^(-)·和O_(2)^(-)·都参与了BPA的降解,其中1O2是最主要的活性物种。

Fe单原子催化剂活化过一硫酸盐去除水中有机物

采用聚吡咯水凝胶法制备了高Fe负载量(w)的Fe-N/P-C单原子催化剂,运用HAADF-STEM对其进行了表征,研究了其活化过一硫酸盐(PMS)降解双酚A(BPA)和二级出水中溶解性有机物(DOM)的性能。实验结果表明:对于BPA溶液,Fe负载量为2.32%、4.72%和6.74%时,BPA降解的反应速率常数分别为0.65,0.92,0.83 min^(-1),反应60 min后,TOC去除率分别为73%、80%和78%,BPA去除率分别为98%、100%和100%;对于加入BPA的二级出水,Fe负载量为2.32%和4.72%时,BPA降解的反应速率常数分别为0.43 min^(-1)和0.76 min^(-1),反应60 min后,TOC去除率分别为49%和56%,BPA去除率分别为80%和100%,DOM荧光强度分别增强32%和降低46%;Fe-N/P-C活化PMS体系中,超氧自由基和单线态氧为主要活性氧物种,Fe为活化PMS的活性中心。

钴掺杂氮化碳活化过单硫酸盐高效降解水中磺胺二甲基嘧啶的研究

在花状球体氮化碳(FSCN)上掺杂钴金属制备出高效稳定的Co-FSCN催化剂。利用XRD､BET､SEM､XPS对催化剂进行表征,并探究不同条件对磺胺二甲基嘧啶(sulfamethazine,SMZ)降解效果的影响。结果表明,用Co-FSCN(0.1 g/L)活化过单硫酸盐(PMS)(0.163 mmol/L),在初始溶液pH 7的情况下2 min内对SMZ(20 mg/L)的降解率超过98%。自由基淬灭实验证明,Co-FSCN/PMS体系中自由基途径与非自由基途径共存,羟基自由基(·OH)､超氧自由基(·O^(2-))与单线态氧(1O2)均是参与SMZ降解的主要活性物种。Co-FSCN循环使用3次后仍表现出良好的稳定性。

非自由基主导的FeMn纳米颗粒活化过一硫酸盐降解有机污染物

采用水热-煅烧两步法成功合成了具有高催化活性和稳定性的介孔铁锰纳米颗粒(FMNPs).通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、比表面及孔径分析仪(BET)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线粉末衍射仪(XRD)等表征分析了FMNPs的形貌和结构等理化性质.合成的催化剂具有丰富的介孔和较大的比表面积,有利于污染物的催化降解.为了评估催化剂的可重复使用性、稳定性和适应性,研究不同反应条件下活性黑5(RBK5)的降解效率.在初始pH值为7、过一硫酸盐(PMS)浓度为2mmol/L、催化剂用量为0.2g/L的最佳条件下,10mg/L RBK5在60min内的去除率可达96.74%.从反应机理来看,电子顺磁共振(EPR)、淬灭实验和计时电流(i-t)曲线显示非自由基途径(1 O_(2)、介导的电子转移)在降解体系中占据主导地位.X射线光电子能谱(XPS)分析表明,Fe和Mn的协同作用促进了Fe3+/Fe2+与Mn2+/Mn3+的氧化还原循环,加速了电子向PMS的转移,从而提高了FMNPs活化PMS的效率.

黄铁矿活化单过硫酸盐降解亚甲基蓝的研究

在对比不同天然含铁矿物活化单过硫酸盐(PMS)降解亚甲基蓝(MB)效果的基础上,研究初始p H值、亚甲基蓝浓度、PMS浓度和活化方式等条件对黄铁矿活化PMS降解亚甲基蓝的影响。结果表明,与磁铁矿、赤铁矿和黄铜矿相比,黄铁矿活化PMS降解MB的效果最佳。酸性体系更有利于自由基产生,降解效果更好。在MB浓度40 mg/L,PMS浓度0.1 mmol/L,pH=7,有光辅助60 min时对MB降解率可达86.02%。SO_(4)^(-)·、·OH、H^(+)、O_(2)·^(-)等自由基在黄铁矿活化PMS降解亚甲基蓝过程中均起作用。

中国PM2.5中水溶性硫酸盐和硝酸盐的时空变化特征

结合十几年来国内外相关研究进展,分析梳理了我国环境空气PM2.5中SO2-4、NO-3和NH+4的浓度及百分含量的时空变化特征,发现PM2.5中不同二次组分的浓度及含量均呈现不同的地区性差异,其中SO2-4污染在西北地区较严重,其次是在气候湿润的华南和西南地区;NO-3的污染在西北地区较严重,在西南地区污染较轻;NH+4污染在华东地区较严重,而在西南地区污染较轻.不同组分均呈现出不同的季节变化特征,SO2-4在夏季较高,春季较低;NO-3在夏季较低,秋冬季较高;NH+4在春季较低,冬季较高.此外,近年来我国PM2.5中NO-3呈明显的上升趋势,而SO2-4在不同地区呈现出不同的变化特征.硫酸盐和硝酸盐组分的这些时空变化特征均与污染前体物的排放情况以及适宜产生二次反应的环境状况有密切关系.其中SO2-4的生成与环境条件有较大关系,而NO-3的生成与前体物的排放关系较大.根据我国经济发展与主要排放源的变化趋势,预测未来我国PM2.5中SO2-4含量有下降的可能,而NO-3含量会不断升高.

钴锌双金属氧化物催化单过硫酸盐降解酸性橙7的效果研究

采用溶胶-凝胶法制备钴锌双金属氧化物(Co-ZnO_x),考察Co-ZnO_x催化单过硫酸盐(PMS)降解酸性橙7(AO7)的效果。结果表明,Co-ZnO_x对PMS的催化效果显著。对于500mL摩尔浓度为32μmol/L的AO7溶液,PMS单独作用20min,AO7降解率仅为3.22%,添加100mg/LCo-ZnO_x反应20min后AO7降解率增加至97.49%,AO7的降解过程可用假一级动力学方程描述;溶液pH会影响AO7、Co-ZnO_x的存在状态及活性自由基种类,从而影响AO7降解率,pH为4.04时,体系AO7的降解效果最好,AO7降解过程中起主要作用的活性基团为SO^-_4·。

南昌市PM_(2.5)中硫酸盐、硝酸盐及其气态前体物的分布特征与转化机制

2014年1月至2015年1月,在南昌市3种类型采样点(混合区、主干道旁侧、燃煤电厂附近),对大气PM_(2.5)中SO_4^(2-)和NO_3^-及其气体前体物SO_2、NO_2进行同步采样,通过分析硫氧化速率(SOR)和氮氧化速率(NOR),对PM_(2.5)中硫酸盐和硝酸盐的来源、形成机制和影响因素进行探讨。结果表明,南昌市SO_2浓度18.9~74.8μg/m^3,NO_2浓度29.7~62.6μg/m^3,PM_(2.5)中SO_4^(2-)浓度13.7~28.4μg/m^3,NO_3^-浓度3.9~39.9μg/m^3,SOR值0.28~0.60,NOR值0.09~0.33。SO_2、NO_2、SO_4^(2-)、NO_3^-和SOR、NOR的季节分布和日分布,反映硫酸盐和硝酸盐的二次生成受气象条件、环境条件和排放源的影响。SOR与NOR的季节分布正好相反,日分布也差异较大,反映生成机制不同。SO_2、NO_2、SO_4^(2-)、NO_3^-和SOR、NOR在不同采样点的分布,反映燃煤烟气和机动车尾气增加SO_2、NO_2的浓度,促进SO_4^(2-)、NO_3^-的二次生成。[NO_3^-]/[SO_4^(2-)]春、夏、秋、冬分别为0.86、0.15、0.83、0.70,反映南昌市机动车尾气贡献比例较大;[NO_3^-]/[SO_4^(2-)]受硫酸盐和硝酸盐在不同季节的二次生成机制和速率的影响,也受排放源的影响。

非自由基介导的氧化铜活化单过硫酸盐降解四环素

采用纳米CuO活化过一硫酸盐(PMS)体系降解水溶液中的四环素(TTC)。实验表明,CuO/PMS体系对TTC的降解效果明显优于单独的PMS体系;CuO/PMS体系能够有效缓解水体中共存离子对TTC降解的抑制作用;中性pH条件下可取得最佳的降解效果。CuO与PMS是通过静电作用(外球相互作用)结合,然后进行电子传递,从而快速去除TTC。

MoS_(2)@TiO_(2)/CNFs复合材料活化PMS快速去除有机污染物的研究

MoS_(2)能否高效激发过硫酸盐(PMS)产生高氧化性的过硫酸根基,很大程度上取决于MoS_(2)纳米片上活性边缘的数量。将MoS_(2)纳米片垂直生长在TiO_(2)基底上,能够充分暴露MoS_(2)的活性位点。通过静电纺丝、碳化和水热法成功地在TiO_(2)碳纤维上近垂直生长MoS_(2)纳米片,得到MoS_(2)@TiO_(2)/CNFs复合材料。在光照条件下,MoS_(2)@TiO_(2)/CNFs复合材料活化PMS后,对亚甲基蓝(MB)的降解率达到97.1%,比仅使用MoS_(2)@TiO_(2)/CNFs的催化体系降解速率提升4倍。连续循环5次后,降解率仍能保持在84.8%。以上结果说明MoS_(2)@TiO_(2)/CNFs复合材料具有优异的光催化性能和较高的稳定性。

铝铁柱撑黏土活化单过硫酸盐降解邻苯二甲酸二乙酯的研究

邻苯二甲酸二乙酯(DEP)是地表水和土壤环境中一种常见的有机污染物,研究DEP的去除方法对于人体健康和环境安全具有十分重要的意义。蒙脱土是一种廉价易得的黏土矿物,通过将铝铁聚合阳离子引入蒙脱土的层间域可得到比表面积大和催化活性高的环境友好型催化材料——铝铁柱撑黏土(Al/Fe-PILCs)。利用X射线衍射(XRD)、BET比表面积、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等手段对材料的理化性质进行表征,并研究了其活化单过硫酸盐(PMS)对DEP的去除效果。结果表明:在Al/Fe-PILCs活化PMS体系中,反应24 h后DEP的降解率约为92%,且反应后的溶液中未检测到溶解性Fe离子。体系中产生的强氧化性·OH是DEP降解的主要原因。同时,环境中常见的阴离子(Cl–、NO–3和CO2–3)不能完全抑制DEP降解。因此,在实际水体和土壤环境中Al/Fe-PILCs作为活化PMS的催化材料,具有一定的应用潜力。

宜昌市PM10水溶性无机组分与硫酸盐的δ34S值变化特征

利用TH-150中流量颗粒物采样器,在2012年12月至2013年3月采集了宜昌市PM10样品,测试了水溶性无机离子和硫酸盐硫同位素组成。研究显示,宜昌市PM10主要的水溶性无机离子有SO4^2-、NO3^-、NH4^＋、Na^＋、Ca^2＋,二次离子（SO4^2-＋NO3^-＋NH4^＋）的含量与总水溶性无机离子质量浓度比值超过70%,说明宜昌市大气二次污染严重;无机离子冬季以（NH4）2SO4、NH4NO3、Ca SO4和Na2SO4为主,春季则以NH4NO3、Ca SO4、Na2SO4为主。冬季白天PM10中硫酸盐δ^34S值为2.8‰~4.7‰,夜间为2.9‰~4.8‰;春季白天为1.5‰~4.7‰,夜间为1.7‰~4.0‰,昼夜变化不明显,春季比冬季偏负。研究结果表明,宜昌市PM10的来源主要有燃煤、机动车尾气、道路二次扬尘,春季还受农业活动和生物源释放影响。

负载型二硒化铁催化单过硫酸盐降解多氯联苯的研究

合成了2种多孔载体材料负载下的二硒化铁催化剂(FeSe_(2)@MOF-199和FeSe_(2)@MCM-41),并将其用于催化单过硫酸盐(PMS)以降解多氯联苯(PCB 28)。结果表明,MOF-199以其较大的比表面积及孔道尺寸,可负载更多的FeSe_(2)活性组分,使得FeSe_(2)@MOF-199/PMS体系对PCB 28的降解率高于FeSe_(2)@MCM-41/PMS。在PMS浓度为1.0 mmol/L、pH=3、温度为20℃的最佳反应条件下,FeSe_(2)@MOF-199/PMS对PCB 28的降解率可达到100%,且重复使用5次后仍保持较高的降解能力。

多掺杂生物炭活化过一硫酸盐降解酸性橙G

文章以酵母细胞为模板,通过一锅法成功制备多杂原子(氮、磷、硫)掺杂的多孔碳微球(multi-heteroatoms(nitrogen,phosphorus,and sulfur)doped porous carbon microspheres,MHPCS),并将其用于活化过一硫酸盐(peroxymonosulfate,PMS)降解酸性橙G(orange G,OG)。实验结果表明,MHPCS_(800)(在800℃下热解)+PMS体系在30 min内对OG的去除率可以达到100%。猝灭实验、电子自旋共振(electron spin resonance,ESR)实验、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和电化学表征结果表明:MHPCS_(800)+PMS体系中的主要活性物质是表面络合物;实际废水中常见的阴离子SO_(4)^(2-)(浓度为78 mmol/L)对MHPCS_(800)+PMS体系去除OG几乎没有影响,而相同浓度的Cl^(-)和HCO_(3)^(-)却有促进作用,5 min内OG被完全去除。该材料可通过简单的热处理(350℃、2 h)循环使用,具有一定的应用潜力。研究结果可为设计合成多杂原子掺杂碳催化剂及其污水处理应用提供理论指导和技术支持。

纳米立方体PBA-Fe_(1)Mn_(2)活化过一硫酸盐降解偶氮有机物

采用油浴-水热两步法制备纳米立方体铁锰双金属催化剂普鲁士蓝类似物PBA-Fe_(1)Mn_(2),利用纳米立方体结构催化剂接触面积大、活性位点多的特点,活化过一硫酸盐(PMS)降解活性黑5(RBK5).通过X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对催化剂进行表征,表明合成的催化剂PBA-Fe_(1)Mn_(2)具有普鲁士蓝立方体结构.铁锰双金属的协同作用与立方体结构上的活性位点有效地提高了RBK5的降解效率.在初始pH值为7、催化剂投加量为0.2g/L、PMS浓度为2mmol/L的最优条件下,在60min内可使10mg/L的RBK5脱色率高达100%.自由基淬灭实验及EPR表明该体系中HO·、SO_(4)^(-)·参与RBK5的降解.其中催化剂表面的羟基自由基为主要作用基团.XPS反映了铁锰元素存在价态变化以及双金属间的协同作用,不同铁锰价态变化的循环过程促进催化剂的活化.最后,根据XPS和三维荧光光谱分析降解机制,表明RBK5在体系中被降解.

可见光-过一硫酸盐-磁性离子交换树脂协同工艺去除水中腐植酸的效能与机理

文中研究了可见光(VI)-过一硫酸盐(PMS)-磁性离子交换(MIEX)树脂体系协同处理水中腐植酸(HA)的效能、活性氧化物质(ROS)种类及活化机理、HA的去除机理以及影响HA去除的因素。结果表明,该体系对水中HA有较好的去除效果,反应90 min后,HA的去除率达到52.9%,显示了三者的协同促进作用。树脂母体中的铁氧化物协同VI,可有效活化PMS,产生硫酸根自由基和羟基自由基等活性物质。HA的去除主要是ROS氧化HA强化MIEX树脂的吸附作用,而非自由基的矿化降解。MIEX树脂投加量以及PMS浓度的增加可促进HA的去除,而温度在298 K以上时,影响不明显。该体系在有效去除水中HA的同时,可有效去除反应过程中的副产物SO_(4)^(2-),显示了良好的应用前景。

单过硫酸盐预氧化体系中消毒副产物的生成特性

单过硫酸盐(PMS)作为预氧化剂,在预氧化过程中能够去除微污染物.但是PMS也能够氧化氯离子(Cl-)为有效氯(HOCl/OCl-).HOCl/OCl-会和有机物发生反应生成消毒副产物(DBPs).DBPs具有致畸、致癌和致突变的特性.然而,有关PMS预氧化过程中DBPs生成特性的研究相对较少.本文考察了预氧化时间、PMS浓度、Cl-浓度和pH对DBPs浓度和细胞毒性(CTI)的影响.研究结果表明,随着预氧化时间以及Cl-浓度的增加,DBPs浓度和CTI增加.随着PMS浓度的增加,三氯甲烷、水合三氯乙醛、二氯乙酰胺和三氯乙酰胺的浓度增加,但是二氯乙腈、三氯乙腈的浓度和CTI先增加后降低.随着pH的增加,DBPs浓度和CTI降低.综合而言,在PMS预氧化过程中,在满足预氧化效果的同时,应缩短预氧化时间,降低原水中Cl-浓度,同时提高pH,来降低DBPs浓度和毒性.

武汉市秋季PM_(2.5)中硫酸盐、硝酸盐理化特征及影响因素

为了解武汉市秋季PM_(2.5)中硫酸盐、硝酸盐理化特征,2016年9—11月利用热还原法在线连续监测分析系统对此进行了采样分析,并同步收集气象因子和离子色谱方法监测结果。结果表明,硫酸盐、硝酸盐的热还原分析方法与离子色谱法的相关系数分别为0.88、0.94;PM_(2.5)中硫酸盐、硝酸盐的水溶性部分占比达92.5%,难溶性部分为7.5%;空气质量为优、良和轻度污染时,硫酸盐、硝酸盐与PM_(2.5)的占比分别为45%、42%、45%;硫酸盐、硝酸盐在降水日和非降水日平均质量浓度分别为(19.6±18.5)μg/m^3和(31.0±9.1)μg/m^3;硝酸盐与硫酸盐的质量比为1.1,高于国内其他城市,与武汉市机动车保有量大幅增加有关。

垃圾渗滤液MBR出水的单独过硫酸盐体系深度处理技术

研究了过硫酸盐(PMS)体系对垃圾渗滤液MBR出水中污染物(COD、NH^(+)_(4)-N等)的处理效能及机理,同时对该处理体系的生物毒性变化和经济性进行了分析.结果表明,单独PMS能够有效氧化垃圾渗滤液MBR出水中的主要污染物,其中COD的去除效能随PMS投量的增加而提高,并在PMS投量为20.36 g/L时达到最高78.3%的去除率;在氧化剂投量为5.09 g/L条件下,降解了97.2%的NH+4-N,同时脱除了97.6%的色度.PMS体系会优先去除MBR出水中的小分子有机物,腐殖酸和富里酸也几乎被完全去除(>99%).该体系中,对NH^(+)_(4)-N和色度降解起主要贡献的是HClO和ClO-,对有机物去除起主要贡献的组分则是未活化的PMS.若以去除90%的COD为目标,则PMS最佳投量为1.018 g/L,对应的最小成本为3835元/t.经PMS体系处理后的MBR出水生物毒性大幅增加,应着重考虑如何降低出水的环境影响.

单过硫酸盐活化技术的研究进展

概括了目前国内外单过硫酸盐主要的活化技术,如外加能量活化;过渡金属离子活化;金属氧化物活化;碳基材料活化和其它活化方式等。简单讨论了一下反应机制并介绍了相应污染物降解的研究应用。提出了目前活化技术存在的一些问题以及未来的发展方向。