臭氧微纳米气泡氧化降解典型紫外线过滤剂的效能和机理

臭氧微纳米气泡具有高臭氧利用率和高臭氧传质速率的优势,采用臭氧微纳米气泡氧化降解紫外线过滤剂二乙氨基羟基苯甲酰基苯甲酸己酯(DHHB),通过改变不同溶气方式和液相臭氧浓度,考察了臭氧微纳米气泡的性能及对DHHB的降解机制,同时探讨了不同温度、pH、天然有机质和不同离子强度等因素对降解效果的影响。结果表明:臭氧微纳米气泡比臭氧传统气泡对污染物氧化性能有明显提升,体系内液相臭氧、羟基自由基浓度、羟基自由基产率与臭氧利用率显著增加,在室温(25℃)、气相臭氧浓度为10.22 mg/L、pH为11时,对DHHB的去除率在60 min内可达87.3%,去除率是臭氧传统气泡的2.02倍。天然有机质和碳酸氢根离子对DHHB降解过程有不同程度的抑制作用。通过淬灭试验分析,65.2%的DHHB降解由羟基自由基贡献,14.9%由超氧自由基贡献。研究证实了利用臭氧微纳米气泡体系处理水中DHHB的可行性,为该体系的实际应用提供了理论参考。

中波紫外线对三叶青酚类物质质量分数、抗氧化能力及基因表达的影响

【目的】探究短时间中波紫外线(UV-B)辐射对三叶青Tetrastigma hemsleyanum酚类成分、抗氧化能力及相关基因表达的影响。【方法】将3年生三叶青苗经UV-B持续辐射12.0 h,在0、0.5、1.0、3.0、6.0和12.0 h观察表型;另取三叶青辐射1.0和3.0 h(记为T1和T3)并补充暗处理至24.0 h(记为T1+23和T3+21),以未经处理为对照(ck),进行酚类物质(总酚和总黄酮)质量分数、抗氧化能力和叶片中抗逆酶活性、丙二醛(MDA)质量摩尔浓度测定以及转录组分析。【结果】持续UV-B辐射对三叶青表型有影响,3.0 h组叶片局部发黄,6.0和12.0 h组叶片明显发黄和略微卷曲。叶片和块根的总酚(2.65和2.63 mg·g^(−1))和总黄酮(7.16和7.30 mg·g^(−1))、块根中的抗氧化能力(86.56%)均在T1+23组达到最大值。同时,UV-B辐射后施以黑暗处理可促进过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性的大幅提升,且在T1+23组达到最大,MDA质量摩尔浓度在T3+21组达到最高(7.21 mmol·g^(−1))。UV-B辐射和黑暗处理下调了黄酮合成通路基因(ThF3H、ThANS、ThCHS、ThANR等)和上调了氧化相关调节因子(CAT和SOD)的表达。【结论】UV-B辐射后增加黑暗处理可提高三叶青酚类物质质量分数、抗氧化能力及抗逆酶活性,且在T1+23组达最大值,同时下调黄酮合成酶基因表达,上调氧化应激相关基因的表达。

黑枸杞花青素、EGCG对中波紫外线诱导HaCaT细胞氧化损伤的协同保护作用

该研究探讨黑枸杞花青素(BWA)、表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)的体外抗氧化能力并通过构建中波紫外线(UVB)诱导永生化人角质(HaCaT)细胞氧化损伤模型考察两者复配物对细胞氧化损伤的协同保护作用。体外抗氧化实验表明BWA、EGCG对DPPH自由基、羟自由基均具较强的清除能力和铁离子还原能力。通过Isobologram分析得出在药物安全剂量范围内,不同比例组合物对受损细胞的保护作用均优于单一物质(P<0.05),其中质量比6:4(BWA:EGCG)复配物具最强协同保护作用,协同率达17.08%,受损细胞存活率达89.71%。相较于模型组,6:4复配物使细胞内过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性分别增强2.66、1.91、2.33倍,丙二醛(MDA)含量水平降低40%(P<0.05)。结果表明BWA、EGCG均具强体外抗氧化能力,两者复配物对细胞氧化损伤具协同保护作用,其机制可能通过增强细胞中抗氧化酶活性从而减轻UVB对HaCaT细胞的氧化损伤实现,可为黑枸杞花青素与EGCG组合物的开发和应用提供理论参考及实验支撑。

氧化钙活化过硫酸盐修复重金属-有机物复合污染土壤

采用氧化钙活化过硫酸盐氧化法修复重金属-有机物复合污染土壤,考察了过硫酸钠投加量、过硫酸钠与氧化钙投加比、水土比等对修复效果的影响,探讨了机理。结果表明,在过硫酸钠投加量2.5 mmol/g,氧化钙与过硫酸钠投加比2∶5,水土比3∶1的条件下,汞、砷的钝化率分别为81%和83%,存在形态由弱酸提取态转化为更为稳定的残渣态,氯仿、苯、总石油烃和1,2,3-三氯丙烷的去除率分别为99%,98%,82%,80%。氧化钙一方面,催化过硫酸盐,产生硫酸根自由基和羟基自由基氧化重金属、降解有机污染物。另一方面,通过物理固封和吸附、络合、沉淀作用钝化汞、砷。研究为重金属-有机物复合污染土壤修复技术的实际应用奠定基础。

紫外光辅助MnFe_(2)O_(4)@活性炭活化过硫酸盐降解盐酸四环素

通过水浴-逆共沉淀法制备磁性催化剂MnFe_(2)O_(4)@AC(MFA),并对其结构和磁性进行了系统表征。结果显示,MnFe_(2)O_(4)纳米颗粒包覆在活性炭(AC)表面,构成了多级孔结构。MFA较AC基体材料的比表面积有所下降,但仍高达176 m^(2)·g^(-1),平均孔径为8.49 nm。MFA的比磁化强度高达38.92 emu·g^(-1),可利用外磁场实现高效固液分离。以MFA为催化剂,在紫外光辅助下活化过硫酸氢钾(PMS)降解盐酸四环素(TC)。研究表明,在紫外光辐照下MFA/PMS体系对TC降解率能够达到97.70%,是无紫外光照射体系的1.2倍;共存阴离子、药剂制度、TC初始质量浓度等因素对系统的催化性能具有显著影响。循环5次之后,降解率仍可达到82.76%。自由基猝灭实验表明,超氧自由基(·O_(2)^(-))和单线态氧(^(1)O_(2))是紫外光辅助MFA/PMS高级氧化体系中的主要活性氧。机理分析表明,MFA的高吸附性为催化降解提供了良好的基础,紫外光辐照和MFA/PMS高级氧化体系的协同效应可显著提升活性基团的生成效率,从而促进了有机分子的降解。

单原子催化剂在过硫酸盐氧化体系中的研究进展

近年来,大量研究表明过硫酸盐高级氧化技术(PS-AOPs)是处理污水中难生物降解有机污染物的有效策略.寻求高活性、高稳定性、低成本的催化剂是实现过硫酸盐高效活化降解新污染物的关键.相比于传统金属纳米颗粒催化剂,单原子催化剂(SAC)在PS-AOPs中表现出超快的反应速率、较低的金属负载量以及强金属与载体相互作用等优点.更重要的是,SAC具有原子级分布的活性中心,以便于从原子甚至电子层次下研究非均相催化体系中的构效关系和多种反应机制.然而,目前SAC在PS-AOPs中的研究尚处于起步阶段.本文重点综述了SAC活化过硫酸盐产生氧化活性物质的驱动机制,对结构调控与催化性能的相关性进行了系统总结,深入了解结构-性能关系,指出了精确调整催化剂活性位点的策略,并对相关研究领域未来的机遇和挑战提出了展望.

基于亚硫酸盐的高级氧化技术及其反应机制研究进展

近年来,基于亚硫酸盐的高级氧化技术(S(Ⅳ)-AOPs)受到广泛关注,但活化S(Ⅳ)过程中涉及各种含硫自由基和非自由基物种的转化,使得S(Ⅳ)-AOPs的反应机制较为复杂,同一种S(Ⅳ)-AOP的反应机制常常存在争议.然而,鲜有研究对现有的S(Ⅳ)-AOPs及其反应机制进行较为详细的分类与总结.基于此,总结了S(Ⅳ)的理化性质以及S(Ⅳ)-AOPs中含硫自由基的转化机制,综述了各类活化S(Ⅳ)的方法,系统阐述了S(Ⅳ)-AOPs的反应机制、活性氧化剂的产生及贡献,解析了影响S(Ⅳ)-AOPs氧化水中污染物效能的因素.针对目前S(Ⅳ)-AOPs的研究现状和需求进行展望,以期为S(Ⅳ)-AOPs在水污染控制领域的应用提供参考.

纳米二氧化硅对超硫酸盐水泥中石膏最佳掺量的影响

超硫酸盐水泥(SSC)中石膏存在最佳掺量,纳米二氧化硅(NS)虽然可以提高超硫酸盐水泥强度,但是对石膏与铝相水化反应具有抑制作用,导致石膏最佳掺量发生改变。因此,探究NS改性条件下的石膏最佳掺量,有望进一步提高SSC性能。本文通过改变掺入与未掺入3%(质量分数)NS的SSC中石膏掺量(5.0%~15.0%,质量分数),研究其对SSC力学性能及微观性能的影响。结果表明,未掺加NS时,SSC整体强度发展缓慢,反应1 d时,强度随石膏掺量的增加呈下降趋势,石膏最佳掺量为7.5%。掺入NS后,SSC强度显著提升,3~28 d强度增幅达100%~200%,石膏最佳掺量呈增加趋势,当石膏掺量为15.0%(本文设计最大掺量)时,强度最大。NS延缓石膏消耗,抑制钙矾石生成,但不影响最终石膏消耗量;加入NS后,SSC化学结合水含量、石膏消耗量呈增加趋势,表明体系对石膏的需求量增加。本文通过探究NS改性SSC中的石膏最佳掺量变化,为进一步降低矿粉用量、提高SSC绿色低碳性提供新思路。

过硫酸盐高级氧化工艺降解水中嗅味物质的研究进展

近年来,由嗅味物质引发的水污染事件频发,高效去除水中嗅味物质已成为水处理行业面临的挑战之一。高级氧化工艺以其反应速率快和处理效果好,被广泛用于治理含嗅味物质的水体。文章首先阐述了水中嗅味物质的来源及特点,其后根据氧化降解水中嗅味物质过程中起主导作用的自由基种类,介绍了传统高级氧化和基于过硫酸盐的高级氧化工艺的优缺点,重点分析了基于不同活化方式的过硫酸盐高级氧化工艺的研究动态,并探讨了水中嗅味物质的降解特性和机理。最后对过硫酸盐高级氧化工艺去除嗅味物质的未来发展进行了总结和展望,以期为水中嗅味物质的深度处理提供一定的理论基础与技术参考。

硫酸盐型厌氧氨氧化研究与应用进展

硫酸盐型厌氧氨氧化(S-Anammox)是一种在厌氧条件下同步去除NH_(4)^(+)和SO_(4)^(2-)的新型生物处理工艺,为废水同步脱氮除硫提供了新思路,但是其氮硫转化机制、功能微生物与影响因素等研究仍有不足。综述了S-Anammox相关反应方程式、潜在功能微生物与功能基因、影响因素,分析了S-Anammox工艺的应用场景,提出了不同的组合工艺。建议进一步深化氮硫转化机制的研究,揭示功能微生物、反应条件与调控原理,为S-Anammox工程化应用提供理论与技术支持。

铁刨花活化过一硫酸盐氧化破络Cu-EDTA的特性研究

选用工业生产中废弃的铁刨花作为零价铁(ZVI)供体,通过催化活化过一硫酸盐(PMS),研究其对CuEDTA的降解破络特性。考察了PMS初始浓度、铁刨花投加量、pH、水质离子对Cu-EDTA破络的影响。在此基础上,进一步分析了体系中的活性物质及反应后生成铁泥的特性。结果表明:当铁刨花投加量为10 g/L,PMS初始浓度为4.5 mmol/L,pH=3时,Cu的去除率达到99.64%,pH对反应无显著影响;CO_(3)^(2-)和Cl^(-)对Cu的去除呈现出一定的抑制效果,且CO_(3)^(2-)的抑制效果强于Cl^(-),腐殖酸(HA)无显著抑制效果;自由基抑制实验结合电子顺磁共振(EPR)表征结果表明体系中同时存在SO_(4)^(·-)和·OH;反应后所生成铁泥的EPR表征结果表明,铁刨花表面被腐蚀,生成了纳米级别的铁(氢)氧化物,提高了对Cu的去除率。

碱活化过一硫酸盐氧化去除剩余污泥中三氯生

采用碱活化过一硫酸盐(PMS)氧化去除剩余污泥中三氯生(TCS),考察了TCS去除效果的影响因素,探究了TCS的去除机理,并揭示了TCS的可能降解路径。实验结果表明,在PMS投加量为23 mmol/L、初始pH为11、反应时间为120 min的优化条件下,TCS去除率可达84.95%。3D-EEM和FTIR分析表明,碱活化PMS生成的活性物种能够破坏胞外聚合物的官能团,促使TCS从固相释放到液相中。自由基鉴别实验结果表明,碱活化PMS氧化降解TCS的主要活性物种为单线态氧(^(1)O_(2))和超氧自由基(·O_(2)^(-))。通过LC-MS技术识别了TCS降解的7种中间产物,并据此推测出TCS降解的3种可能路径,包括羟基化、水解和脱氯反应。

有机条件下硫酸盐型厌氧氨氧化生物反应机理研究

为探究有机条件下硫酸盐型厌氧氨氧化(SRAO)生物反应机理,在上流式厌氧污泥床(UASB)反应器中,建立了SRAO反应体系,实现氨氮与硫酸盐同步去除。通过物质衡算、活性测定、微生物分析等,总结获得UASB反应器中SRAO过程分步分层进行的特点。首先,在中下层污泥中,氨氮与硫酸盐在微生物作用下发生反应,生成硫离子和硝态氮;随后,在中上层污泥中,硫离子与硝态氮发生硫自养反硝化反应,生成硫酸盐和氮气。反应器中硫离子的积累会抑制SRAO微生物活性,因此,第二步反应是整体反应的限速步骤。破解硫离子对SRAO微生物的活性抑制,是SRAO技术发展面临的一大难题。

过硫酸盐氧化聚合技术深度处理有机废水研究进展

基于过硫酸盐活化的氧化聚合技术在有机废水定向氧化和深度处理方面受到广泛关注。非均相催化过硫酸盐能使酚类等污染物通过氧化转移反应形成有价值的聚合物,在大幅削减氧化剂用量的同时减少碳排放,有望实现减污降碳和资源回收的双重目标。本文主要概述了矿质和碳质材料耦合过硫酸盐定向氧化有机污染物的性能、构-效关系和影响因素,着重介绍了可能的氧化聚合机理和产物回收分析方法,并对该领域未来的研究方向进行了展望。

金在铜(Ⅱ)-乙二胺-硫代硫酸盐浸金体系的电化学氧化机理

硫代硫酸盐因无毒、高效等优点被认为是浸金工艺中最具应用前景的提金技术。采用电化学测试方法(开路电位、循环伏安、Tafel曲线及电化学阻抗)探究了金电极在Cu^(2+)-en-S_(2)O_(3)^(2-)浸金体系中电化学行为,并利用拉曼光谱和XPS对金电极的表面氧化产物进行表征,阐明金在Cu^(2+)-en-S_(2)O_(3)^(2-)体系中的氧化机理。结果表明:S_(2)O_(3)^(2-)能够促进金表面氧化,并且在本文电化学条件下,当金电极在5 mmol/L Cu^(2+)-10 mmol/L en-100 mmol/L S_(2)O_(3)^(2-)体系时,反应速率由电荷转移这一步骤控制。体系中硫代硫酸盐浓度通过影响其表面性质和表面反应速率来控制金的溶解情况。并阐明了金电极在Cu^(2+)-en-S_(2)O_(3)^(2-)浸金体系中电化学氧化机理,为金浸出试剂成分的调控提供了理论依据。

催化剂活化过硫酸盐高级氧化技术去除抗生素耐药基因研究进展

抗生素的不合理使用产生了大量抗生素耐药基因(antibiotic resistant genes,ARGs)新型污染物,已对人类健康和生态安全构成威胁,因此,迫切需要控制和除去这类新型污染物的新技术。基于催化剂活化的过硫酸盐(persulfate,PS)产生硫酸根自由基是一种新兴的高级氧化技术(advanced oxidation processes,AOPs),该技术具有无毒、高效、经济且环境友好等优势,采用该技术除去ARGs成为研究热点。本文根据催化剂的类型综述了该技术在用于去除ARGs过程中的效果和研究进展;分析了在去除ARGs过程中的影响因素和存在的问题,并对未来发展进行了展望。

锰(Mn)钴(Co)双金属负载石墨相氮化碳活化过硫酸盐用于非自由基主导的高级氧化(AOP)降解污染物研究

采用两步煅烧法成功制备了钴锰双金属氧化物负载的石墨相氮化碳(CMCN)。锰氧化物主要以Mn3O4和MnCO3形式存在,钴氧化物以CoO形式存在。由于g-C_(3)N_(4)的存在,金属Mn和Co都分布均匀没有出现团聚现象。XPS表征结果表明,Co和Mn都具有2个价态存在于CMCN中,并且保持了g-C_(3)N_(4)的结构单元。通过对罗丹明B降解评估催化剂CMCN的催化降解性能。结果表明,在Mn和Co的协同作用下,罗丹明B降解率在1 min可达到99%以上。电子顺磁共振和淬灭试验表明,非自由基氧化(1O2)在罗丹明B降解过程中占主导地位。

过硫酸盐高级氧化原位修复地下水中卤代烃污染研究进展

近年来,地下水卤代烃污染问题日益突出,在多种修复技术中,过硫酸盐(PS)高级氧化技术由于其氧化能力强、反应适用pH范围广、半衰期长且氧化范围广,在水处理界引起了广泛关注。本文先对地下水卤代烃的赋存类型进行了分类,指出国内污染场地检出的卤代烃大部分为重非水相液体(DNAPLs),然后对收集的155个污染地区的卤代烃检出类型和频次进行了统计。对于PS高级氧化技术对卤代烃的降解机制,本文作了详细的分析,大体上分为自由基途径和非自由基途径。由于单一的PS活性不高,因此需要将其活化才能起到较好的氧化效果。在此,总结了金属基催化剂和碳基催化剂的种类和特点。最后讨论了具体应用时PS浓度、无机阴离子、反应初始pH和地下水中天然有机物对反应的影响。与传统的地下水卤代烃修复技术相比,过硫酸盐高级氧化技术可以成为高效清洁的替代技术。

基于过硫酸盐的高级氧化技术研究进展

近年来,基于过硫酸盐高级氧化技术受到广泛关注,鲜有研究对现有的过硫酸盐高级氧化技术及其反应机制进行较为详细的分类与总结。基于此,总结了过硫酸盐中含硫自由基的转化机制,综述了各类活化过硫酸盐方法,系统阐述了过硫酸盐高级氧化技术的反应机制,解析了影响过硫酸盐高级氧化技术氧化水中污染物效能的因素。针对目前过硫酸盐高级氧化技术的研究现状和需求进行展望,为过硫酸盐高级氧化技术在水污染控制领域的应用提供参考。

四氧化三钴/膨润土活化过一硫酸盐降解盐酸洛美沙星

本文以合成的四氧化三钴/膨润土(Co_(3)O_(4)/Bent)活化过一硫酸盐(PMS)降解盐酸洛美沙星(LOMH),探究了反应温度、LOMH质量浓度和腐殖酸质量浓度对LOMH降解的影响,并研究了该催化剂对不同质量浓度的盐酸四环素(TC-HCL)、左氧氟沙星(LVFX)、环丙沙星(CIP)的降解效果。实验结果表明,在反应温度为40℃、LOMH初始质量浓度为10 mg/L时,Co_(3)O_(4)/Bent降解LOMH的效果最佳,60 min时LOMH的降解率为97.6%;腐殖酸对LOMH的降解具有轻微的抑制作用;Co_(3)O_(4)/Bent催化活化PMS对TC-HCL、LVFX、CIP皆具有良好的降解效果。