取代苯甲酸生物降解速率常数的拓扑计算

利用拓扑指数和量化计算得到的参数共同与取代苯甲酸的生物降解速率常数回归,建立的二元数学模型具有很好的相关性.并且,该模型表现了很好的稳键性和可重复性.

底物降解速率常数的意义及应用

为了综合评价和比较废水处理中不同生物反应器的性能,根据Eckenfelder一级生化反应动力学模型,推导出单位底物降解速率常数K2′的表达式,并建议用K2′作为综合评价生物反应器性能的指标。对废水处理中常用生物反应器的K′2值进行了计算及分析。结果表明,K2′值达到最大时,反应器运行性能最佳。认为该方法与传统单项评价指标相比更具综合性,更为准确。

用单位底物降解速率常数评价厌氧生物反应器的启动性能

采用人工配制蔗糖废水对设计的复合UASB反应器运行性能进行了实验研究,经过6个阶段55 d的启动过程,反应器进水容积负荷从2.09 kg COD/(m3.d)提高到28.02 kg COD/(m3.d),COD去除率达到98.45%。为描述反应器启动过程各阶段运行性能变化,提出了单位底物降解速率常数K2’值评价法。结果表明,复合UASB反应器在第5阶段达到了最佳运行工况。用K2’评价法对一些文献报道的厌氧反应器启动过程的实验数据进行了计算,对运行性能进行了对比评价。

机器学习结合分子指纹预测过硫酸盐氧化体系污染物的降解速率常数

降解速率是环境污染物处理工艺选用和设计中必须考虑的关键因素,与传统实验方法相比,基于定量构效关系(QSAR)模型预测有机物降解速率的方法可以明显降低人力、物力和时间成本.文章基于分子指纹(MF),分别使用随机森林和极端梯度提升(XGBoost)机器学习算法,成功构建了预测过硫酸盐高级氧化体系中有机污染物降解速率常数的MF-QSAR模型.与MD-QSAR模型相比,MF-QSAR模型在应对更大的数据集时,仍能表现出良好的性能,XGBoost模型的决定系数和均方根误差分别为0.8378和0.3160.最后,使用SHapley Additive exPlanations方法解释了MF具体位点对模型结果的贡献度,XGBoost模型正确区分了富电子和吸电子分子特征对模型的正负影响.

多氯联苯生物降解速率常数的QSAR模型

基于Kier的价连接性指数(^(m)X_(t)^(v))表征66个多氯联苯的分子结构,并与其生物降解速率常数(lnK)关联。通过最佳变量子集回归方法建立上述化合物lnK的二参数(^(3)X_(p)^(v)、^(5)X_(p)^(v))的QSAR模型。其传统相关系数(R^(2))和交叉验证相关系数(R_(cv)^(2))依次为0.803和0.784。通过R^(2)、R_(cv)^(2)和V_(IF)等检验,该模型具有令人满意的相关性、稳健性和预测能力。结果显示影响多氯联苯生物降解速率常数(lnK)的主要因素是分子内所含氯原子的数目(d)及其所处位置。将^(3)X_(p)^(v)、^(5)X_(p)^(v)作为人工神经网络的输入层结点,采用2∶12∶1的网络结构,利用BP算法获得了一个令人满意的lnK模型,其R^(2)和标准偏差S_(D)分别为0.982和0.227,表明lnK与^(3)X_(p)^(v)、^(5)X_(p)^(v)呈现优异的非线性关系。

多氯联苯生物降解速率常数的电性拓扑模型

基于拓扑化学理论,用原子类型的电性拓扑状态指数(E_(A))描述了66个多氯联苯分子的化学微环境。基于E A和最佳变量子集回归,建立上述化合物生物降解速率常数(ln K)的定量结构-生物降解性关系(QSBR)模型。其最优三元(E_(C2)、E_(C3)、E_(Cl))QSBR模型的判定系数(R^(2))和逐一剔除法交叉验证系数(R^(2)_(cv))分别为0.848和0.824。经R^(2)、R^(2)_(cv)、Kubinyi函数(F_(IT))、Akaike信息判据(A_(IC))检验,QSBR模型具有良好的估计稳定性和预测能力。结果显示影响多氯联苯生物降解速率常数的主要因素是分子内所含氯原子的数目及其所处位置。

基于拓扑指数研究多氯联苯生物降解速率常数

基于Kier的分子形状指数(J)和新提出的氯原子位置指数(D)表征66个多氯联苯的分子结构,并与其生物降解速率常数对数(lnK)关联。通过最佳变量子集回归方法建立多氯联苯lnK的三变量参数(DCl、^(2)J、^(3)J)的QSAR模型。其传统相关系数和交叉验证相关系数依次为0.854和0.837。通过“三性”原则检验,该模型具有令人满意的相关性、稳健性和预测能力。结果显示影响多氯联苯ln K的主要因素是分子内所含氯原子的数目及其所处位置。

磁控溅射制备的Au-TiO_2薄膜的光催化活性和光降解速率常数研究（英文）

在ITO玻璃中采用磁控溅射法制备了Au-TiO_2纳米薄膜, Au-TiO_2纳米薄膜生长于ITO基板表面,在可见光条件下,在亚甲基蓝水溶液中评价Au-TiO_2纳米薄膜的光催化活性。结果表明:贵金属Au的添加显著提高了纯TiO_2纳米薄膜的光催化活性, Au-TiO_2纳米薄膜的光降解速率常数远高于纯TiO_2纳米薄膜的光降解速率常数。

基于电性距离矢量研究多氯联苯生物降解速率常数

通过多元线性回归和人工神经网络方法建立66种多氯联苯(PCBs)生物降解速率常数(K_(1))的定量构效关系(QSAR).基于电性距离矢量(M_(k)),建立了lnK_(1)的最佳三参数(M_(91)、M_(25)和M_(15))线性模型,其传统相关系数(R^(2))、交叉验证系数(R_(cv)^(2))分别为0.833、0.809。经R^(2)、R_(cv)^(2)、V_(IF)、F_(IT)、A_(IC)检验,所建模型具有较强的稳定性和良好的预测能力.将M_(91)、M_(25)、M_(15)作为人工神经网络的输入层结点,采用3:10:1的网络结构,利用BP算法获得了一个令人满意的lnK_(1)模型,训练集、验证集、测试集和总体的R^(2)依次为0.991、0.995、0.997和0.993。与多元线性回归模型相比,非线性lnK_(1)-BP模型具有更好的预测能力。结果显示,影响多氯联苯lnK的主要因素是分子内所含氯原子的数目,其次是氯原子所处位置。这两种回归方法相辅相成,线性回归方法为神经网络模型提供了具体的物理解释,而神经网络方法为线性模型提供了更准确的预测结果。

TiO_2光催化降解水中内分泌干扰物17β-雌二醇

以低压汞灯为光源,采用间歇式光氧化反应器,研究了17β-雌二醇(E2)在纳米TiO2(Degussa P-25)悬浆体系中的光催化降解.考察了溶液pH、E2初始浓度、TiO2光催化剂投加量、UV光强、H2O2、O2对E2光催化降解的影响.结果表明,TiO2光催化工艺可以有效地去除水中的E2,E2的光降解过程符合一级反应动力学模型;TiO2投加量为200 mg/L时,在14 W低压汞灯照射下,初始浓度为400μg/L的E2在自来水中的光降解一级反应速率常数为0.018 min-1,E2的光催化降解速率常数与其初始浓度、TiO2光催化剂的用量、溶液的pH值、UV光强等因素有关;外加H2O2、O2可以影响催化剂的光降解效率.

水质对UV/H_2O_2降解17α-乙炔基雌二醇(EE2)的影响

采用UV/H2O2间歇式光氧化反应器,研究了溶液pH值、腐殖酸及水中常见阴离子HCO3-、NO3-、CO32-、Cl-和SO42-对UV/H2O2工艺降解17α-乙炔基雌二醇(EE2)的影响.结果表明,UV/H2O2工艺可以有效地去除水中的EE2,光降解过程符合一级反应动力学模型.双氧水投加量为5 mg/L时,在14W低压汞灯照射下,EE2在自来水和蒸馏水中的光降解一级反应速率常数为0.063 0min-1和0.132 4min-1.溶液中的腐殖酸和阴离子HCO3-、NO3-、Cl-、SO42-对EE2的光降解反应有抑制作用,4种阴离子浓度为5 mmol/L时,抑制作用依次为HCO3->SO42->Cl->NO3-,HCO3-可使光降解速率常数降低到50%.自来水中的光降解速率常数低于蒸馏水中的光降解速率常数是水中多种离子影响的结果.

城市污泥好氧堆肥过程中有机质降解模型

以城市污泥、锯末为原料,在250 L温度-氧气反馈通风的自动控制发酵仓内,分别设置2组堆肥,堆体1、堆体2均采用连续式通风控制工艺。通过分析总糖、脂肪、蛋白质、半纤维素、纤维素、木质素等有机质组分在不同阶段的含量变化,拟合得到各组分的一级反应速率常数。结果表明,总糖、脂肪、蛋白质等易生物降解部分在堆肥运行0~6 d降解效果明显,平均降解率可达58.5%,后期降解效果较为缓慢。中等程度降解有机质如半纤维素、纤维素在持续高温期降解率高。难生物降解部分主要集中在堆肥后期进行降解,总降解小于10%。各有机质组分的降解速率满足一阶降解动力学模型(r2>90%)。其中,易降解有机质组分降解速率常数、中等程度降解部分降解速率常数、难降解部分降解速率常数分别为0.081 5~0.096 9 d-1、0.038 4~0.053 6 d-1、0.008 6~0.008 9 d-1,易降解组分的速率常数约为中等程度降解部分的2倍,难降解部分的10倍。各组分的平均降解速率大小关系为:总糖>蛋白质>脂肪>半纤维素>纤维素>木质素。

超声波/零价铁协同降解氯苯类化合物的QSPR研究

在同一反应条件下测得超声波/零价铁(US/Fe)协同降解五种氯苯类化合物符合准一级反应,降解速率常数(k)呈现一定的规律性:1,2,4-TCB>M-DCB>P-DCB>O-DCBCB>CB。采用偏最小二乘法(PLS)建立氯苯类化合物定量结构-性质相关(QSPR)的数学模型,模型的主成分分析结果表明:在US/Fe体系中,影响氯苯类有机物降解的主要因素分别是物质的氯取代程度,分子极化率及亨利常数。

Fe^2+强化UV/H2O2降解水中喹啉的研究

采用UV/H2O2体系来降解水中的喹啉,研究了氧化剂投加量和溶液初始pH值对喹啉降解效果的影响,同时考察了Fe^2+强化UV/H2O2体系对喹啉的降解率和矿化率的影响。结果表明,当喹啉初始浓度(C0)=15 mg/L、紫外光照强度(I0)=8.96 mW/cm2、反应温度为25℃时,在pH=7.01、[H2O2]∶[QL]=40的条件下,反应60 min后,喹啉的去除率为41.11%,反应120 min后,TOC的去除率为32.89%。控制上述反应条件不变,向原反应体系中加入Fe^2+,当[Fe^2+]∶[H2O2]=1∶65时,喹啉和TOC的去除率分别提升至90.90%和65.07%。喹啉的降解过程符合一级动力学方程(R2≥0.960),Fe^2+强化前后,喹啉的降解速率常数(kobs)由0.0085 min-1增加至0.0638 min-1。采用每一对数减小级电能输入(EEo)指标对两种工艺的电能效率进行评估,结果表明,Fe^2+的加入显著减小了UV/H2O2体系的电能消耗,研究结果可为实际工程提供参考。

超声波/零价铁协同降解氯酚类化合物的结构性质相关研究

通过实验得到 US/Fe 协同降解四种氯酚类化合物的降解速率常数(k),采用软件 Chemof-fice2005内置的 MOPAC2002计算氯酚类化合物的分子结构参数,运用偏最小二乘(PLS)回归分析方法,对氯酚类化合物进行定量结构-性质相关(QSPR)研究,得到预测性较好的模型。结果表明,氯酚类化合物的降解性能(logk)主要与其分子的整体性质有关,对 logk 有较大影响的参数是 E_(lumo)、FE、Polar、TE、Mw、EE_1、EN_1、Dipole、Q_(Cl)、TEE、Q_H^+和 CCR。Logk 与参数 Q_(Cl)、Polar、Mw、Q_H^+、CCR、和 EN_1呈正相关,与参数 E_(lumo)、FE、TEE、TE、Dipole 和 EE_1呈负相关。

饮用水中微囊藻毒素臭氧降解效能及影响因素研究

摘要:对臭氧氧化去除饮用水中微囊藻毒素RR及LR的降解效能、反应动力学进行了试验研究,讨论了藻毒素初始质量浓度、pH值、羟基自由基(·OH)抑制剂(HCO^-_3)、溶解性有机碳(DOC)质量浓度对降解的影响。结果表明:整个降解过程符合一级动力学反应方程,降解速率常数与藻毒素初始质量浓度无关;pH值的升高、HCO^-_3和DOC的存在都会降低藻毒素的降解效率。在液相臭氧质量浓度为8.20mg·L^(-1),pH=7.0,温度为(25±1)℃,反应时间3Omin的条件下,MC-RR降解速率常数κ=7.80×10^(-2)min^(-1),去除率达90.0%;MC-LR降解速率常数κ=1.06×10^(-1)min^(-1),去除率达96.3%。

山东近海陆源耗氧有机物生物可利用性及其降解动力学研究

针对因不同陆源耗氧有机物组成和生物可利用性的差异,单一表观降解模式难以满足近海水环境管理中对耗氧有机物浓度准确模拟计算的问题,选择山东省近海典型陆源污染来源,通过实验室受控培养实验,研究不同来源耗氧有机物(以COD表征)的生物可利用性及其降解动力学规律。结果显示,耗氧有机物的降解基本符合准一级动力学规律,即先快后慢最后趋于稳定的降解规律,且不同陆源耗氧有机物降解速率常数及生物可利用性存在显著差异(P<0.01)。其中,纺织印染厂来源耗氧有机物的生物可利用性最大,约为92%,其次为污水处理厂和小清河来源,而虞河和啤酒厂来源最小;啤酒厂来源耗氧有机物降解速率常数最高,约为0.40d^(-1),其次为污水处理厂来源,而小清河、虞河以及印染厂来源最低。根据降解速率常数的不同,可以将不同来源的耗氧有机物分为四类:食品工业源(啤酒厂)生物可利用组分,城镇生活源(污水处理厂)生物可利用组分,河流综合源(小清河、虞河和印染厂)生物可利用组分以及难降解组分。污水处理厂来源耗氧有机物培养实验结果表明,耗氧有机物的降解速率常数随温度的升高及搅拌速率的增强而增大,生物可利用性则随水动力条件的增强而增大。本文研究结果可为提高水环境管理中水质模拟计算准确性提供实验支持。

紫外光活化过硫酸钠降解偏二甲肼

采用紫外光活化Na_2S_2O_8降解偏二甲肼(UDMH),考察了UDMH初始质量浓度、初始溶液pH、Na_2S_2O_8投加量、常见阴离子(NO_3^-,Cl^-,HCO_3^-)存在对UDMH去除效果的影响。结果表明:随着UDMH初始质量浓度从50 mg/L升至300 mg/L,UDMH降解速率常数由0.182 min^(-1)降至0.015 min^(-1);初始溶液pH为9.0时,UDMH降解速率常数为0.087 min^(-1);随着Na_2S_2O_8投加量的增加,UDMH去除率升高,适宜的Na_2S_2O_8投加量为1.0 mmol/L;分别添加2 mmol/L常见的阴离子(NO_3^-,Cl^-,HCO_3^-)对UDMH降解效果没有明显的影响。

在线分光光度法对Fenton降解活性蓝的降解动力学研究

利用在线分光光度法对活性蓝模拟废水的Fenton降解过程进行研究,探讨了过氧化氢浓度、二价铁离子浓度、温度、pH值和活性蓝浓度等因素对活性蓝降解的影响规律.结果表明Fenton降解过程分为两个拟一级动力学过程,反应初期降解速率常数(k1)和反应后期降解速率常数(k2)差约一个数量级.k1与Fe2+初始浓度线性正相关;H_2O_2初始浓度和pH值存在最佳值,分别为3.519 mmol/L和3;提高体系温度能够加快反应达到平衡的时间,反应活化能为25.21 k J/mol.

几种挥发性有机物的降解性能研究

选择了四种典型的挥发性有机废气———苯、甲苯、氯苯、二氯乙烷 。