期刊封面
过硫酸盐氧化法降解水中有机物的研究进展(2)
3具体实例
3.1热活化
Qian等[28]针对头孢菌素抗生素(CEFs)通过热活化过硫酸盐(PS)的进行降解。发现Cl-和对CEFs的降解有促进作用,天然有机物(NOM)与盐的混合基质对CEFs的降解存在抑制作用;Cl-有助于和·OH对CEFs转化;在含有的基质中,是CEFs降解的主要自由基;急性毒性实验表明,在非基质和基质体系中,热活化的PS均可降低CEFs溶液的毒性;与其他废水相比,高含盐量的医院废水促进了CEFs的降解,此项研究证实热活化PS是一种用于处理高盐度废水中抗生素的有效方法。
Zhang 等[29]针对水分含量高,难以利用的红霉素菌丝体残渣(EMD),研究在热活化过硫酸盐(PS)氧化条件下EMD的脱水性能。实验发现:热活化PS氧化的过程中,EMD的脱水性能明显提高,通过提高Zeta电位,减小中值粒径,改变EMD絮凝物形态进而破坏菌丝体细胞,导致紧密结合的细胞外聚合物(EPS)、总EPS中蛋白质以及EPS中发荧光成分(色氨酸、酪氨酸和色氨酸)的减少。
3.2光活化
Olga等[30]针对3,5-二氯苯酚(3,5-DCP)采用UV-C/过氧二硫酸盐(PS)处理模型。实验发现pH和PS浓度增加对3,5-DCP的降解均表现出积极影响,通过PS的UV-C活化和光解产生高反应性最佳反应条件为pH值6.3,PDS投加量0.03 mmol/L,时间120 min,10 mg/L 3,5-DCP可以完全降解,DOC的去除率可达95%。今后实验中还需要进一步改进的问题:UV-C/PS处理没有得到有效矿化;在整个UV-C/PS处理过程中,藻类生长的毒性作用会增加模拟城市污水处理的复杂性。
Lina Kuntus[31]着眼于头孢曲松酮(CTA)在UVA和UVC诱导过硫酸盐(PS)系统中结合异质(a-FeO(OH)和Fe3O4)活化剂的降解和矿化研究。实验证明UVC诱导比UVA诱导对目标化合物的分解和TOC的去除更有效。UVA诱导系统中CTA降解的性能功效为:UVA/PS系统> UVA/PS/Fe2+系统> UVA/PS/a-FeO(OH)系统> UVA/PS/Fe3O4系统。自由基清除实验表明,和·OH都对紫外线诱导过硫酸盐体系中CTA分解效率有所贡献。
3.3过渡金属活化
韩仪等[32]研究氧化铜(CuO)活化过二硫酸盐(PDS)与过一硫酸盐(PMS)降解苯酚的界面反应机理。实验发现CuO可高效活化PDS和PMS降解苯酚,CuO/PDS体系中的活性物种有和而CuO/PMS体系中主要存在和1O2,CuO/PDS和CuO/PMS体系均可选择性降解具有电子官能团的有机物。在CuO/PDS体系中,PMS通过取代CuO表面羟基产生亚稳态中间体,与PMS及O2·-反应生成1O2实现对苯酚的降解。该研究由CuO活化过PDS和PMS降解苯酚的界面反应机理,对比反应的两种中间产物,为今后PS对PDS和PMS的选择上提供了帮助。
3.4炭活化
程浩[33]通过碳纳米材料活化过硫酸盐体系(CMK/PDS)研究降解磺胺嘧啶(SDZ)的效能和机制。实验发现:CMK/PDS活化体系能够快速降解SDZ,反应符合拟一级动力学,动力学常数k为0.06 min-1。 最佳反应条件为:pH值7,温度25 ℃,SDZ初始浓度44 mg/L,CMK投加量0.07 g/L,PDS投加量5.44 mmol/L,1 h内TOC去除率可达60%。CMK/PDS活化体系对磺胺、磺胺吡啶、磺胺甲嘧啶、磺胺二甲嘧啶和磺胺甲恶唑这5种磺胺类抗生素的降解率都能达到 90%以上。
Sun等[34]研究向日葵茎衍生的生物炭对过硫酸盐热活化的作用,以及高效氧化对硝基苯酚的效果。在500,650,1 000 ℃下制备向日葵花茎衍生的生物炭(BC),BC的表观嘌呤核苷磷酸化酶(PNP)氧化速率常数约为2,最高可比PS/PNP系统高28倍。实验利用自由基猝灭实验和电子顺磁共振波谱(EPR)研究硫酸盐和羟基自由基对PNP的氧化作用。拉曼实验结果表明,生物炭上的缺陷位点对PS系统中PNP氧化起着至关重要的作用,生物炭与PS相互作用的缺陷位点削弱了PS中的O—O键,随后通过热裂解O—O生成了硫酸根。实验证实PS/BC系统在30 min内完全清除了城市废水中低浓度(低于100 μg/L)下PNP的氧化。这项工作对高温废水中有机污染物的去除提供了新思路。
3.5电化学活化
王维大等[35]利用电化学氧化(EC)耦合铁(IP)感应电极激发过硫酸盐氧化处理焦化废水。以铁板作为感应电极,等距离在阴、阳极间嵌入铁板构建电化学双电解反应体系。利用SEM、EDS、XRD和XPS对EC/IP/KPS的絮凝物表征,推断EC/IP/KPS系统的反应机理。最佳反应条件为:电解时间30 min,电流密度30 mA/cm2,过硫酸钾浓度2 mmol/L,COD去除率可达77%,TOC去除率为54%,UV254值明显降低。此项研究建立的双电解反应体系将有助于后续电化学活化的继续发展。
Malakootian等[36]通过电活化过硫酸盐氧化使用铝电极去除环丙沙星(CIP)。EC-PS的最佳反应条件为:pH值7,时间40 min,电流密度2.75 mA/cm2,CIP浓度20 mg/L,PS浓度0.84 mmol/L,CIP的除去率达到90%。初始接触时氧化过程在EC-PS过程中占主导地位,随着时间的流逝,EC流程在CIP的去除方面占主导影响。
文章来源:《煤矿现代化》 网址: http://www.mkxdh.cn/qikandaodu/2021/0717/1464.html