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國(guó)儀量子技術(shù)(合肥)股份...

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世界水日 電子順磁共振技術(shù)為水處理研究提供解決方案

閱讀:1478      發(fā)布時(shí)間:2024-3-26
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世界水日,守護(hù)生命之源

水是地球上最寶貴的資源,它對(duì)任何形式生命都至關(guān)重要。每年322日是世界水日World Water Day),旨在喚醒人們對(duì)水資源的保護(hù)意識(shí)。

隨著人口增長(zhǎng)與工業(yè)發(fā)展,水污染問題日益嚴(yán)峻,各項(xiàng)水處理技術(shù)也隨之發(fā)展起來。電子順磁共振作為目前唯一能夠直接檢測(cè)和研究含有未成對(duì)電子物質(zhì)的一種波譜學(xué)技術(shù),能夠?yàn)檠芯?/span>水處理工藝涉及的自由基機(jī)理、污染物降解路徑、催化劑活性位點(diǎn)提供技術(shù)支撐

 

 

水處理技術(shù)介紹

當(dāng)前,水體中的主要污染物包括藥品、表面活性劑、個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品、合成染料、農(nóng)藥和工業(yè)化學(xué)品等。這些污染物除了難以清除以外,還可能影響人類的神經(jīng)、發(fā)育和生殖等方面,因此保護(hù)水環(huán)境安全刻不容緩。

近年來,高級(jí)氧化技術(shù)AOPs)(如:芬 / 類芬頓、過硫酸鹽、催化二氧化氯氧化)、紫外光介導(dǎo)的高級(jí)氧化技術(shù)) UV/Cl2、UV/NH2ClUV/H2O2、UV/PS)、光催化劑(如釩酸鉍BiVO4),鎢酸鉍Bi2WO6 ),氮化碳C3N4 ),二氧化鈦TiO)等,在水處理和環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域引起了越來越多的關(guān)注。

在這些體系中可以形成各種高活性的自由基,例如羥基自由基OH)、硫酸根自由基SO4-)、超氧自由基O2-)、單線態(tài)氧(1O2)等,與傳統(tǒng)物理生物技術(shù)相比,這些手段可以明顯提高有機(jī)污染物的去除速率。這些水處理技術(shù)手段的研究發(fā)展,離不開電子順磁共振技術(shù)的助力。

 

 

國(guó)儀量EPR在水處理領(lǐng)域的解決方案

國(guó)儀量子推出的臺(tái)式電子順磁共振波譜EPR200M、X波段連續(xù)波電子順磁共振波譜EPR200-Plus可為水處理中的光催化技術(shù)、高級(jí)氧化技術(shù)的研究提供解決方案。

 

檢測(cè)、定性、定量光催化AOPs體系產(chǎn)生OH、SO4-O2-、1O2和其它活性物種;

檢測(cè)并量化修復(fù)材料中的空/缺陷,如氧空位、氮空位、硫空位等;

檢測(cè)催化材料中摻雜的過渡金屬;

鑒定可行性,輔助優(yōu)化水處理工藝各項(xiàng)參數(shù);

檢測(cè)水處理過程中自由基活性物種及占比,為污染物降解機(jī)理提供直接證據(jù)。

 

解決方案


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電子順磁共振技術(shù)在水處理研究中的應(yīng)用案例

 

1EPR在高級(jí)氧化技術(shù)UV/ClO2中的應(yīng)用

對(duì)于紫外介導(dǎo)AOPs體系降解水中氟喹諾酮類抗生素過程EPR研究;

藥品與個(gè)人護(hù)理品PPCPs;抗生素、化妝品、香料等)在水中被二氧化氯在紫外條件下所降解;

EPR技術(shù)檢測(cè)并定性出羥基自由基、單線態(tài)氧是體系的活性物種;

光照時(shí)間增長(zhǎng)后OH、1O2濃度增加,促進(jìn)抗生素的降解;

EPR技術(shù)檢測(cè)OH、1O2濃度條件可用于優(yōu)PPCPs處理工藝。

 

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2EPR在高級(jí)氧化技術(shù)/類芬頓中的應(yīng)用

 

/類芬頓體系可以降解水中苯脲類除草劑(異丙隆、綠麥隆等);

EPR技術(shù)可以檢測(cè)、定性并定量體系中所有的自由基活性物種;

EPR可以幫助優(yōu)化自由基的生成速率,如pH、過氧化氫濃度、過渡金屬離子等;

加入半胱氨酸Cu2+后,羥基自由基濃度增加,促進(jìn)污染物降解;

EPR技術(shù)檢測(cè)并量化體系羥基自由基可以直接驗(yàn)證除草劑降解機(jī)理。

 

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3EPR在光催化技術(shù)TiO2中的應(yīng)用

 

EPR技術(shù)揭PAEs-TiO2促進(jìn)鄰苯二甲酸酯PAEs)的開環(huán)和礦化,導(dǎo)致水體100%的解毒;

EPR檢測(cè)自由基中間OHPAEs開環(huán)前半醌自由基陰離子;

EPR和定量分析結(jié)果表明,選擇PAEs-TiO2光催化劑上的開環(huán)形成水平較高;

EPRUPLC-QTOF/MS相結(jié)合,提出PAEs-TiO2TiO2光催化劑PAEs的降解途徑。

 

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光催化技術(shù)主要是半導(dǎo)體光催化劑吸收太陽能,產(chǎn)生光生電子和電子空穴的分離與遷移,在光催化劑表面產(chǎn)生·OH、·O2-等活性自由基,而后自由基與有機(jī)污染物之間發(fā)生加合、取代、電子轉(zhuǎn)移等過程將污染物降解,同時(shí)高效、廣譜、綠色的對(duì)水體殺菌消毒,進(jìn)而達(dá)到凈化水質(zhì),修復(fù)水體的目的。國(guó)儀量子自主研制的電子順磁共振波譜儀能夠?yàn)檠芯克幚砉に嚿婕暗淖杂苫鶛C(jī)理、污染物降解路徑、催化劑活性位點(diǎn)提供解決方案

 

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