载锰污泥活性炭催化臭氧氧化草酸废水的研究

为研究在催化臭氧化过程中,载锰污泥活性炭对草酸废水降解的催化效果,以及为污泥的资源化探索一条新途径,本实验采用连续流臭氧氧化实验,通过单因素实验方法考察了载锰污泥活性炭催化臭氧化反应的主要影响因素及最佳反应条件,同时对催化臭氧化反应机理进行了探讨。结果表明:在臭氧浓度为5.0 mg/L,载锰污泥活性炭投加量为100 mg/L,pH值为3.5的最佳反应条件下,60 min内草酸的去除率最高达91.2%。叔丁醇对草酸降解具有抑制作用,催化臭氧化反应符合羟基自由基的反应机制。该方法的处理效果较为明显,对评价催化臭氧法的效果具有较明显的参考价值。     

MnO_x-GAC催化臭氧化印染废水的实验研究

研究MnO_x-GAC高级氧化方法处理难降解印染废水CODcr、UV254、色度的效果,并考察催化剂投加量、不同初始pH值、不同初始污染物浓度、催化剂重复使用次数对印染废水处理效果的影响。实验结果表明:催化剂的最佳投加量为180g,在弱酸性及中性p H值范围内,MnO_x-GAC催化臭氧化对印染废水CODcr去除效果明显,废水的初始污染物浓度越低,在越短的时间内即可达到较好的处理效果,催化剂使用4次后比单独臭氧化对CODcr去除率提高约27%。     

臭氧氧化降解水中头孢氨苄的效能与机理研究

研究了臭氧对难降解的头孢氨苄(CLX)的氧化效果,考察臭氧投加量、pH、腐殖酸、自由基抑制剂对反应的影响。结果表明,当反应的化学计量比达到1.1([O3]=1.5 mg/L,[CLX]=10mg/L)时,反应10min,CLX的降解率达到96.67%。碱性条件下,OH-离子的增加促进了臭氧分解产生OH,有利于臭氧氧化水中CLX,当CLX初始浓度为10mg/L,臭氧投加量为1.0mg/L,水样pH为2.5时,CLX的降解率仅为26.11%;水样pH增到10.0时,CLX的降解率增到91.26%。腐殖酸对臭氧氧化CLX的影响与腐殖酸的浓度有关,低浓度(2.5mg/L)时对臭氧氧化CLX效果有所促进,其降解率提高了4.73%;高浓度时,抑制臭氧氧化反应,且随着腐殖酸浓度的提高,CLX降解效果逐渐降低,当腐殖酸浓度达到20mg/L时,CLX的降解率仅有28.55%。·OH抑制剂叔丁醇对臭氧氧化去除CLX具有明显的抑制作用,当叔丁醇浓度大于50mg/L后,CLX的降解率仅约为12%。     

连续流催化臭氧氧化污水处理厂尾水效能研究

为实现城市污水处理厂尾水中残留有机物的进一步削减,降低其在环境中的危害,以钛硅分子筛TS-1负载铜和钇(Cu/Y-TS-1)为催化剂,研究连续流催化臭氧氧化深度处理城市污水处理厂尾水的效能,并考察了臭氧投加量及停留时间对尾水处理效果的影响。结果表明:连续流运行条件下,Cu/Y-TS-1催化臭氧氧化不仅能够有效去除尾水中的有机物,还可以进一步控制水中氮素的污染。在停留时间30 min、臭氧通量106.3 mg/min、臭氧流速1 L/min、Cu/Y-TS-1催化剂30g/L条件下,COD、溶解性有机碳(DOC)及NH_3-N分别由进水浓度53.1mg/L、16.7mg/L和7.34mg/L降低到19.5 mg/L、8.8 mg/L和2.4 mg/L。与单独臭氧氧化相比,COD、DOC和NH3-N分别提高了16.1%、21.3%和51.1%。臭氧投加量的增加及停留时间的延长有利于有机物和NH3-N的去除。     

O3/TiO2/γ-Al2O3协同降解苯酚的研究

采用催化臭氧化技术对降解苯酚进行研究。考察了进气流量、苯酚初始浓度、催化剂投加量、pH值及温度等因素对苯酚降解的影响。研究结果表明:在一定范围内,随着进气流量的增加、温度的降低,苯酚的降解速率加快;溶液pH值对催化臭氧化有比较重要的影响,在pH值为8~10时,苯酚的去除率最高。     

微污染水源水预臭氧和预二氧化氯联用及预氧化副产物控制研究

系统地研究了臭氧和二氧化氯复合预氧化的除锰效能及特性,活性炭对预二氧化氯副产物亚氯酸盐的去除效果。利用CFD软件对预氧化进行优化设计,并利用试验验证模拟方法的有效性和准确性。结果表明在处理含锰量较高的原水时,采用臭氧和二氧化氯复合投加除锰效果要优于单独使用二氧化氯预氧化,臭氧投加30min后再投加二氧化氯,臭氧最佳投加量为0.5mg/L。同时炭砂滤池对亚氯酸盐也具有很好的去除作用。     

负载型催化剂处理高盐石化废水试验研究

采用负载法制备Ni-Fe/Al和Cu-K/AC催化剂,研究了催化氧化法对高盐石化废水COD和色度去除效果.结果表明,采用负载型催化剂的臭氧氧化法能显著提高污染物的去除效率.在反应时间为1h,催化剂投加量为150 g/L条件下,Ni-Fe/Al法处理效果较好,可去除91.3％的COD和95％以上的色度.同时,考虑负载型催化剂成本以及流失率情况,认为Cu-K/AC负载型催化剂具有较大的工程应用前景.     

臭氧催化氧化深度处理焦化废水效能研究

以钢厂焦化废水A/O出水为对象,研究臭氧催化氧化工艺对其深度处理去除污染物效能。首先制备多种以Al_2O_3和活性炭为载体,负载金属氧化物的催化剂,比较其催化效能,筛选出MnO_X/Al_2O_3为最优催化剂,其最佳投加量为15g/L。进一步研究MnO_X/Al_2O_3催化臭氧氧化工艺对焦化废水的除污染效能,结果表明臭氧催化氧化工艺对COD、TOC、UV_(254)和色度的去除率较单独臭氧氧化分别提高了9.5%、5.1%、10%和10.5%;催化氧化后BOD_5/COD并没有明显提高,但其仍保持在适于生物处理的B/C水平内。紫外—可见全波长扫描、三维荧光谱及气相色谱—质谱联用方法的结果均表明,MnO_X/Al_2O_3催化臭氧工艺对焦化废水中有机污染物具有较好的降解作用。     

臭氧-活性炭处理制药废水试验研究

研究了臭氧-活性炭催化氧化用于处理制药废水深度处理效果。试验结果表明,活性炭种类、投加量、通入臭氧的时间均影响系统对COD的去除效果。当臭氧流量为0.033 L/min ,接触时间为30～50 min ,投加碘量值为900、粒度为50目的活性炭30 mg/L时,对COD的去除率较好,为58％～68％。     

三级催化臭氧氧化-生物活性炭技术处理污染水源水中试研究

以三级催化臭氧氧化-生物活性炭技术为基础,针对受污染水源水的深度处理进行了为期9个月中试研究。中试规模为120m3/d,经历了夏季到冬季过程中水温、水质的变化。研究结果表明,出水中耗氧量、NH3-N、浊度、色度、铁和锰都能达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006),THMsFP减少18%。催化剂的投加能有效降低工艺出水中溴酸盐的含量,溴酸盐的含量较不投加催化剂降低了77%,臭氧投加量对锰的去除率影响不大。     

基于响应面法的Fe0/S2O2-8体系氧化垃圾渗滤液去除UV254研究

为提高Fe⁰/S₂O^2-₈体系氧化垃圾渗滤液去除有机物的效果,试验采用响应面法优化反应条件,借助响应面法的中心组合试验设计了以紫外吸光度UV₂₅₄的去除率为响应值的二次回归模型,分析零价铁(Fe⁰)投加量、初始pH值和S₂O^2-₈与12COD₀的质量比3个因素的交互作用,确定最优反应条件。结果表明在Fe⁰投加量为31.3mmol/L、初始pH值为4.4,ω(S₂O^2-₈/12COD₀)为1.14条件下,UV₂₅₄的去除率达到最大值72%。     

金属有机骨架材料Cu_3(BTC)_2的制备及其光催化性能研究

以三水硝酸铜为铜源,通过调控水热温度合成出高结晶度的金属有机骨架Cu3(BTC)2材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和热重(TG)手段对所制备的样品进行表征,同时以甲基橙和罗丹明B作为目标降解物研究Cu3(BTC)2材料的光催化性能。光催化降解结果显示:Cu3(BTC)2材料对罗丹明B有较好的降解效率,水热温度对Cu3(BTC)2材料的结构及光催化效率影响较大,水热温度为140℃制备的Cu3(BTC)2样品具有较高的光催化效率。这主要是由于高的结晶度可以产生更多的光生电子空穴对和提供更多的反应活性位,这将在处理环境污染物方面有着巨大的潜在的应用前景。     

α和γ型纳米Al_2O_3对水泥基材料性能的影响

为了探究α型和γ型纳米Al_2O_3对水泥基材料的改性作用,采用细度为30 nm的α型和γ型纳米Al_2O_3、尧柏水泥、标准砂和聚羧酸减水剂制备水泥基材料,探析α型和γ型纳米Al_2O_3对水泥基材料的凝结时间、力学性能和收缩性能的影响,并分析其作用机理。结果表明:α型和γ型纳米Al_2O_3均会降低水泥基材料的凝结时间,提高水泥基材料的抗折强度和抗压强度,降低水泥基材料的干燥收缩,但γ型纳米Al_2O_3对水泥基材料的改性作用低于α型纳米Al_2O_3。综合本文和文献分析发现,纳米Al_2O_3在水泥基材料中发挥着尺寸效应、填充效应和表面效应,从而达到改性水泥基材料的力学性能和耐久性。     

F/Ce掺杂Bi2WO6可见光光催化氧化甲基橙

针对新型光催化剂Bi2WO6在可见光条件下光生电子-空穴分离效率低的问题,本文采用液固相水热反应的方法制备了F/Ce掺杂改性的Bi2WO6光催化剂。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)等分析表明,F/Ce掺杂Bi2WO6光催化剂具有明显的层状结构,可有效降低电子-空穴的复合率,且改性后的Bi2WO6吸收波长发生红移。光催化氧化处理甲基橙降解实验结果表明:F和Ce共掺杂下Bi2WO6在可见光下具有最高的光催化活性,主要活性物质为羟基自由基(·OH),甲基橙的降解率在50 min后可以达到97%,催化活性比纯Bi2WO6提高了近2倍。本研究为研发水环境中高浓度有机废水,特别是难降解有机污染物的高效治理技术提供了基础数据。     

四参数随机生成法重构土体微观孔隙结构的分形特征

四参数随机生成算法(QSGS)生成的微观结构模型,已被广泛用于研究土的微观孔隙结构并预测土的水力学性质,但模型能否真实反映实际土体的孔隙结构特征,目前尚缺乏实验证据及定量对比分析。利用扫描电镜(SEM)对3种不同孔隙率的土样制备SEM图像,以与QSGS模型进行定量对比分析。采用数字图像技术分析QSGS模型与土体中孔隙的形态特征和分布规律,基于实测数据估算孔隙的质量分维数Dm和表面分维数Ds。结果表明:QSGS算法生成的微观结构由孔隙度P、生长核的分布概率Pd和方向生长概率Pi等参数控制,其中Pd对孔隙结构的影响更为显著。Pd≤0.01时所生成的QSGS模型与实际土体具有相似的微观孔隙形态和分布规律,以及相同的分形特性和相近的分维数值。P越小则Dm越大,Dm与P存在较为显著的线性回归关系。孔隙轮廓愈不规则,Ds愈大,各孔隙的Ds分布符合总体正态分布形式。研究结果揭示了模型参数对QSGS算法生成的微观结构的影响,为合理选取参数提供了科学依据。     

生物炭/铁酸锰对Zn^2+和Cu^2+的吸附性能试验

为探求吸附效果好、回收方便的吸附剂以解决重金属污染废水的处理难题,以玉米秸秆和铁酸锰为原料,通过溶胶-凝胶法以蛋清为络合剂经热解制备了一种生物炭/铁酸锰(BC/FM)复合材料,在对该复合材料扫描电子显微镜(SEM)和磁滞回线分析的基础上,进行了去除废水中Zn^2+、Cu^2+的吸附试验。结果表明,铁酸锰可有效地负载到生物炭上,形成官能团丰富、磁性良好的复合材料;BC/FM对Zn^2+、Cu^2+的吸附最佳pH值分别为5和6,并均在90 min达到吸附平衡,准二级模型能更好地描述BC/FM对Zn^2+、Cu^2+吸附过程;Langmuir模型拟合曲线和Freundlich模型拟合曲线分别适用于描述BC/FM对Zn^2+、Cu^2+的等温吸附过程,且均为自发吸热反应;BC/FM对Zn^2+、Cu^2+吸附机制主要为络合反应。     

FeS矿活化H2O2降解水中对氯苯胺的实验研究

以对氯苯胺(PCA)为目标污染物,研究了常温下Fe S矿活化H2O2非均相类Fenton体系对难降解有机物的去除效果。分析了初始p H值、催化剂和H2O2投加量等重要因素对PCA降解率的影响。当PCA浓度为0.2×10-3mol/L,溶液初始p H值为3.0,H2O2投加量为3.2×10-3mol/L,Fe S矿用量为0.4 g/L,反应20 min时,PCA去除率可达100%,且反应进行到40 min后,已达到完全脱氯效果。在此基础上,通过对Cl-、SO42-、Fe3+等中间产物离子和总有机碳(TOC)变化规律的测定,探讨了有机物降解机理。研究结果表明:Fe S矿对催化H2O2氧化具有很强的催化活性,能提高H2O2的利用效率,相比于单一含铁矿物具有更好的催化性能,并且催化剂易于沉淀分离,回收利用。     

磁性Fe_3O_4/碳纳米管复合材料光催化处理刚果红染料废水

采用共沉淀法制备了一种磁性Fe3O4/CNTs(碳纳米管复合物),采用XRD、SEM、VSM等对Fe3O4/CNTs复合材料的晶相、颗粒大小和磁性能进行了表征。以刚果红染料废水处理为例,研究了不同处理工艺、催化剂投加量、溶液p H、催化剂重复使用等因素对Fe3O4/CNTs材料光催化脱色刚果红染料废水效果的影响。结果表明,当刚果红染料起始质量浓度为10 mg/L,用量为0.2 g/L,3%的H2O20.2 m L,光照50 min后,Fe3O4/CNTs对刚果红溶液的脱色率达到97.0%。催化剂重复使用第4次,对刚果红染料的脱色率仍可达87%以上。此外,Fe3O4纳米粒子的存在使Fe3O4/CNTs材料具有较强的磁性,且可通过外加磁场将其从处理后的水体中快速分离回收。     

深循环地下水作用下红土与黄土成因研究

通过研究阿拉善自流井区出现的红化地层,发现富含Fe~(2+)的井水涌出地表后形成了Fe_2O_3胶膜,铁质胶膜吸附在土颗粒的表面形成了红土层,表明土壤红化作用可以与气候无关。在上地幔高导低速层中可能存在地下水的导水通道,玄武岩中的FeO、MgO中的Fe~(2+)、Mg~(2+)等被超临界水(supercritical water,SCW)萃取带出。深循环地下水维系了黄土高原风尘物的连续堆积,早期渗漏进入上地幔导水通道的地下水被加热成为SCW,被萃取带出地表的Fe~(2+)与空气中的O_2发生氧化反应生成Fe_2O_3胶膜,铁质胶膜吸附在风尘颗粒的表面形成红土。2.5 Ma以来,玄武岩导水通道温度降低到临界点以下,地下水的萃取作用大幅度减弱,风积土显示为黄色,表明黄土高原颜色的转变与气候变化无关。由于深海沉积物δ~(18)O与全球冰量呈正相关,冰量与全球降水量呈负相关,而深循环地下水量与全球降水量呈正相关,由此可知,鄂尔多斯黄土沉积层碳酸盐与全氧化铁含量与深海δ~(18)O呈高度负相关。     

不同pH值条件合成纳米Bi2WO6及其可见光下活性研究

以水热法合成了Bi_2WO_6纳米花状球,并考察了不同pH值的制备条件下对Bi_2WO_6晶形、形貌、孔径分布、光学性质及催化性能的影响。表征和催化结果表明:在pH值为1的制备条件下,Bi_2WO_6样品为内部有致密空隙的花球,随着pH值的升高,Bi_2WO_6的内部孔径变得越来越疏松,当pH值达到7时变为片状;在pH为1、3、5、7条件下合成出的Bi_2WO_6的带隙能在2.14~2.26 e V范围内;光降解Rh B的性能从大到小顺序为pH=7,pH=5,pH=3,pH=1,主要是由于在pH=7制备条件下制备出的Bi_2WO_6衍射峰最强,粉体的晶型发育完整,结晶度高,对Rh B的降解率最高。