纳米零价铁活化过硫酸盐降解新兴污染物咖啡因

采用液相还原法制备纳米零价铁(nZVI),通过X射线衍射、扫描电镜?能谱、傅里叶红外光谱及X射线光电子能谱对其进行表征。考察了nZVI活化过硫酸盐(PS)降解咖啡因(CAF)的性能。实验结果表明,当PS为5 mmol/L、nZVI投加量为0.2 g/L时,50 mg/L的CAF可在15 min内降解97.6%;溶液初始pH和腐殖酸(HA)对nZVI/PS体系降解CAF无影响;Cl^-、SO₄^2-、H₂PO₄-和NO₃-对CAF的降解呈抑制效果;自由基抑制实验表明体系中存在·OH与SO₄^?-,且SO₄^?-占主导,nZVI/PS体系可有效降解多种污染物。     

紫外/过—硫酸盐工艺对水中除草剂Isoproturon的降解特性

探究了典型苯脲类除草剂异丙隆(Isoproturon,ISO)在紫外/过一硫酸盐(Ultraviolet/Peroxymonosulfate,UV/PMS)组合工艺下的降解特性。系统研究了在不同PMS浓度、UV强度、pH及不同常见水体背景离子(Cl^-、HCO₃^-、NH₄⁺和SO₄^2-)浓度下对该过程中ISO降解效果的影响并探讨了相关内在作用机制。结果表明,ISO的去除效率为：UV/PMS>>UV>PMS。PMS是一种不对称的氧化剂,可被UV激活产生强氧化性自由基(SO₄^·-和HO^·)从而可显著提高ISO的去除速率至80.09%,其降解符合拟一级动力学模型。PMS投加量和pH(5～9)的增加,大大加快了ISO的去除。背景离子实验表明,SO₄^2-对UV/PMS中的ISO降解无显著影响,而Cl^-     

铁-氮掺杂碳复合材料活化过硫酸盐降解双酚S

非均相铁基材料活化过硫酸盐(PS)是高级氧化工艺中高效活化过硫酸盐的重要手段,如何有效提高铁基催化剂的催化性能一直是研究重点。碳基材料因其丰富而稳定的多孔结构常被用于负载铁活性组分。以一种氨基修饰的铁基金属有机框架化合物NH₂-MIL-101(Fe)为模板,采用一步碳化法制备了铁-氮掺杂碳复合材料(Fe-CNs),通过X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等表征手段对Fe-CNs的形貌特征和化学组成进行了分析,并进一步研究了Fe-CNs活化过硫酸盐降解双酚S(BPS)的性能。结果表明,在900℃下制备的Fe-CNs-900通过活化PS在70 min内可降解99.3%的BPS,Fe-CNs-900/PS体系具有良好的抵抗共存阴离子和腐殖酸(HA)影响的能力。自由基捕获实验和EPR分析表明,SO₄^·-、·OH、O₂^·-和¹O₂均存在于Fe-CNs-900/PS体系中,但SO₄^·-和¹     

A222型阴离子交换树脂脱除HPPH+体系中的SO42-、NO3-

优化选取凝胶型强碱性苯乙烯系A222型阴离子交换树脂,对HPPH⁺溶液中SO₄^2-、NO₃^-的交换性能进行了研究。通过静态法分别考察了A222型阴离子交换树脂在水溶液及0.05mol/L HPPH⁺溶液中对SO₄^2-和NO^3-脱除过程。结果表明,A222型阴离子交换树脂对HPPH⁺无化学吸附作用,在水体系中对SO₄^2-和NO₃^-的平衡交换量分别为0.8382mmol/g和1.2980mmol/g,符合Langmuir和Freundlich吸附经验方程。树脂用量和温度是离子交换过程的主要影响因素,温度升高有利于离子交换的进行,树脂的优化用量为4g/L。A222型阴离子交换树脂可高效联合脱除HPPH⁺体系中的SO₄^2-和NO₃^-。FTIR谱图表征显示,SO₄^2-和NO₃^-可与树脂交换基团进行交换。     

活化过硫酸盐高级氧化技术在污水处理中的研究进展与应用

近年来,基于硫酸根自由基(SO₄^-·)的高级氧化技术已应用于土壤、地下水的修复以及有机物降解中。目前常用的活化过硫酸盐的高级氧化技术较多,本文综述了多种活化过硫酸盐的常用方法,并介绍其研究进展及应用情况,以期为污水处理提供多种处理方法的参考。     

“十三五”期间吉林省大气降水化学特征分析及对浅表地下水的转化作用分析

吉林省“十三五”期间大气降水化学特征分析表明：降水pH年均值及酸雨率整体呈好转趋势,pH年均值2021年最高为6.59,酸雨率2018年最低为0.1%,表明吉林省基本呈脱离酸雨控制趋势。其中Ca²⁺、SO₄^2-、NH₄⁺、Na⁺、NO₃^-是降水中的主要离子。SO₄^2-/NO₃^-呈波动下降趋势,SO₄^2-浓度下降,NO₃^-浓度略有上升但变化不大,表明吉林省的酸雨类型经历了从硫酸型或燃煤型到混合型的过渡过程,氮氧化物对大气污染的贡献率越来越高,大气降水对浅表地下水转化作用明显。     

低温水热耦合亚铁离子活化过硫酸盐提高剩余污泥的脱水性能

含水率高的剩余污泥给污泥的无害化处理和资源化利用带来了挑战。本文采用低温水热耦合Fe²⁺活化过硫酸盐提高剩余污泥的脱水性能。结果表明，在80℃、Fe²⁺/S₂O₈^2-的摩尔比为1.25的条件下，加入0.75mmol/g DS的Fe²⁺和0.6mmol/g DS的S₂O₈^2-，污泥的毛细吸水时间(CST)由397.4s±7.9s下降到18.9s±0.4s。研究发现在低温水热耦合Fe²⁺活化过硫酸盐提高污泥脱水性能的过程中，污泥的粒径先减小后增大，胞外聚合物(EPS)被降解和絮体结构遭到破坏。在热和Fe²⁺的共同作用下加速了过硫酸盐的分解，生成的硫酸根自由基(SO₄^·-)和羟基自由基(^·OH)降解了EPS，促进结合水转化为自由水，有利于污泥的固液分离。这些研究可为低温水热耦合Fe     

紫外/亚硫酸盐体系去除溴酸盐的机制与效能

文中介绍了自然水体[溶解氧(DO)质量浓度为(8. 0±0. 3) mg/ L]中,紫外/ 亚硫酸盐/ DO(UV/ sulfite/ DO)体系对溴酸盐(以 BrO₃^-计)的去除效能及活性物质作用机制。 UV/ sulfite/ DO 体系首先产生水合电子(e_aq)、氢原子自由基(H·)和亚硫酸根自由基(SO₃^·-)等活性物质,同时在自然水体作用下,产生硫酸根自由基(SO₄^·-)、羟基自由基(·OH)和超氧自由基(O₂^·-)等氧化性自由基。e_aq和 H·主要将 BrO₃^-还原为 Br^-,经竞争动力学试验测定 H·与 BrO₃^-的二级反应速率常数为(4. 83±0. 03)×10⁷L/ (mol·s)。 SO₃     

活化过硫酸盐处理有机废水的研究进展

随着环境污染日益严重,活化过硫酸盐高级氧化技术在水处理领域备受关注。活化过硫酸盐高级氧化技术可产生选择性更高,半衰期更长的硫酸根自由基(SO₄^-·),被广泛应用于有机废水的处理中。综述了过渡金属活化、热处理、UV、炭材料、电活化等过硫酸盐常规及新型活化工艺在处理有机废水中的最新研究进展,汇总了活化过硫酸盐去除微量有机污染物在水处理中的应用现状以及存在问题,以期为活化过硫酸盐技术在未来的应用提供参考。     

石墨相氮化碳负载尖晶石型铁钴硫化物活化过氧乙酸降解自然水体中罗丹明B的研究

通过水热法合成了一种新型氮化碳负载尖晶石型铁钴硫化物(FeCo₂S₄-CN),并将其用于活化过氧乙酸(PAA)降解罗丹明B(RhB),考察了初始pH和常见水体组分对FeCo₂S₄-CN/PAA体系降解RhB的影响,在此基础上研究了该体系对两种自然水体中RhB的降解效能和机理,论证该技术实际应用的可行性。结果表明,近中性条件(pH=6.5)最有利于FeCo₂S₄-CN/PAA体系降解RhB。SO₄^2-、NO₃^-、Ca²⁺、Mg²⁺以及低浓度Cl^-与富里酸(FA)几乎不影响RhB的降解;而HCO₃^-、高浓度的Cl^-与FA能够竞争FeCo₂S₄-CN/PAA体系产生的活性自由基,从而抑制RhB的降解。自...     

线性温敏性聚合物嵌段调控的ReO4-智能离子印迹聚合物的设计制备及其吸附分离性能研究

首先采用可逆加成断裂聚合法(RAFT),合成了线性温敏性聚合物聚N,N-二乙基丙烯酰胺(PDEA),之后将其引入到以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、N,N-二乙基丙烯酰胺(DEA)为功能单体,ReO₄^-为模板离子,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,甲醇和水混合溶液(V_甲醇∶V_蒸馏水=3∶7)为溶剂的离子印迹聚合物制备体系,自组装完成后,用Vc-H₂O₂引发聚合,制备出一种线性温敏性聚合物嵌段调控的智能离子印迹聚合物——ReO₄^--IIP。用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对ReO₄^--IIP的结构和形貌进行了表征,以电感耦合等离子体发射光源(ICP-AES)为表征手段对ReO₄^--IIP的吸附分离性能进行了评价。结果表明：ReO₄^--IIP被成功...     

反硝化聚磷菌的培养富集及处理生活污水的稳定运行

在厌氧-好氧交替运行的序批式反应器（sequencing batch reactor, SBR）中,以C/P比大于50的实际生活污水为进水,成功驯化富集聚磷菌,平均厌氧释磷量为15 mg·L^-1,出水\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}\text{-}}-P浓度稳定小于0.5 mg·L^-1。在系统运行的第74 d调整运行模式为厌氧-缺氧-好氧,在缺氧开始时短期投加\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\text{-}}-N配水以驯化培养反硝化聚磷菌。保持系统内\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\text{-}}-N浓度不变,在进水COD浓度为250 mg·L^-1时,反硝化除磷效果最佳,平均反硝化除磷量占除磷量的比为87.1%。不同pH下反硝化除磷速率的小试证明,在pH=7.0时得到最大的比吸磷速率2.1 mg P·(g VSS·h)^-1。此时调整\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\text{-}}-N进水为另一个全程硝化反应器的出水,并加大排水比增加缺氧初的进水量使得反应器内缺氧时的pH接近7.0,与未改变pH时对比表明前者在缺氧段反硝化除磷速率加快。反应器共运行160 d,稳定完成COD的去除与反硝化除磷过程。     

高氯酸盐还原菌的代谢过程及应用研究进展

生物法降解高氯酸盐（\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}）作为一种经济、高效、二次污染小的技术,在处理\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}方面取得了显著的效果。本文综述了高氯酸盐还原菌还原\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}的主要机理、不同菌株的来源及特性、降解过程中其他因素（如电子受体、电子供体、pH、温度、盐度和重金属等）对高氯酸盐还原菌性能的影响并对高氯酸盐还原菌的应用现状进行了概述。指出高氯酸盐还原菌广泛存在于环境中,可通过一系列还原酶将\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}还原为Cl^-,但是不同菌株的还原机理可能存在一定差异需进一步研究。同时操作参数和环境因子均会对高氯酸盐还原菌降解\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}性能产生或正或负的显著影响。电子供体的额外投加作为生物法的缺点,使得其在实际工程中的应用非常有限。因此,寻找经济性较好的电子供体并将其应用在实际工程中是未来生物法降解\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}研究的热点。本文就电子供体的投加策略及未来高氯酸盐降解研究方向提供了一些见解,以期实现生物法更经济、高效地应用在实际\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}污染水体处理中。     

Feammox系统内氮素转化途径的研究

铁氨氧化（anaerobic ammonium oxidation coupled to Fe(Ⅲ) reduction,Feammox）是指在厌氧条件下,氨氮氧化耦合三价铁还原的一种新型污水生物脱氮工艺。为确定Feammox反应系统中存在的氮转化的途径,在厌氧条件下接种普通活性污泥驯化培养Feammox,探究了不同途径对氨氮转化的贡献率并进行了相关性分析。研究结果表明：在厌氧间歇反应器ASBR中,经过120 d的富集培养,\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}最大去除率达53.8%,最大去除量约26.9 mg/L,其中Feammox反应途径对\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}去除的贡献率为57.7%,厌氧氨氧化(Anammox)约占42.3%。在典型周期分析发现,在0~7 h内对\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}去除量为14.74 mg/L,Anammox反应速率较快,起主导作用;7~24 h 对\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}去除量为12.16 mg/L,以Feammox反应为主;在整个运行周期内铁盐反硝化（nitrate-dependent Fe(Ⅱ) oxidizing,NDFO）去除\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}-\mathrm{N}约5 mg/L。由相关性分析可得,\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}浓度与Fe(Ⅲ)、\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}^{-}-\mathrm{N}浓度呈显著性正相关（P_Fe<0.05、P_{\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}<0.01）,而\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}-\mathrm{N}与Fe(Ⅲ)呈负相关（P<0.5）。实验结果表明在Feammox、Anammox以及NDFO共同作用下,该系统实现了污水自养型脱氮。     

UV-LED/NaClO工艺降解尼泊金甲酯：不同活性物种的作用

采用UV-LED/NaClO工艺降解水中尼泊金甲酯(MeP),通过竞争动力学的方法确定了MeP与HO·、\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}·的二级反应速率常数,考察了不同NaClO投加量、pH和腐殖酸(HA)浓度下不同活性物种对MeP去除的贡献,研究了共存Br^-对MeP矿化、消毒副产物(DBPs)生成和急性毒性变化的影响。结果表明,NaClO与UV-LED的协同效果要优于其他氧化剂,UV-LED/NaClO工艺降解MeP的拟一级动力学常数为0.0854 min^-1。MeP与HO·、\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}·的二级反应速率常数分别为4.00×10⁹ L/(mol·s)和5.56×10⁸ L/(mol·s),UV-LED/NaClO工艺降解MeP时各活性物种的贡献率符合活性氯自由基(RCS)>HO·>NaClO>UV-LED的规律。弱酸性和中性条件有利于MeP降解,HA明显抑制了降解,\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}、\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}和Br^-均不同程度促进了MeP降解。Br^-可以提高MeP的矿化,但会导致更多的DBPs生成,增加反应溶液的急性毒性。     

插层阴离子对以类水滑石为前体Ni-Al2O3催化剂催化乙酰丙酸加氢性能的影响

分别以\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}以及\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}-}插层类水滑石为前体制备了Ni/Al摩尔比为3∶1的NiAl-N-R以及NiAl-C-R催化剂,并考察了其催化乙酰丙酸加氢性能。采用N₂-物理吸附、ICP-OES、TG/DTG、XRD、H₂-TPR/TPD、TEM、NH₃-TPD、in-situ Py-FTIR等表征手段对前体及催化剂进行了表征。研究结果表明,类水滑石插层阴离子对催化剂中活性金属-载体相互作用、活性金属分散度、表面酸性质以及催化乙酰丙酸加氢性能有重要影响。以\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}-}插层类水滑石为前体的催化剂表现出高的金属分散度、丰富的L酸酸性中心、高的CO加氢活性和高的循环使用稳定性。当以甲醇为溶剂、160℃、4 MPa氢气压力条件下反应1 h时,γ-戊内酯收率可达71.8%。     

碱式硫酸镁晶须的可控制备及不同离子的影响机制

以氯化镁、氢氧化钠和硫酸镁为原料,采用溶胶-凝胶-水热法制备了碱式硫酸镁（MHSH-512）晶须,研究了前驱物Mg(OH)₂、Mg²⁺和\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}的浓度和杂质离子Cl^-对MHSH-512晶须的生长机制和微观形貌的影响。研究表明,溶胶-凝胶法得到的Mg(OH)₂在水热条件下的溶解再结晶过程中易形成结构单元[Mg(OH)₆]^4-。当c(Mg²⁺)/ c(\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-})为3时,几乎全部的[Mg(OH)₆]^4-可与\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}形成晶核,并以b轴为主轴生长为MHSH-512一维晶须。大量Cl^-的存在可能阻碍OH^-与Mg²⁺相互作用,延缓[Mg(OH)₆]^4-生成,同时与\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}在[Mg(OH)₆]^4-表面发生竞争吸附,导致晶须生长滞后,但对晶须的最终形貌和分散性没有实质影响。190℃下水热反应10 h制得的MHSH-512晶须结晶度高、长径比大（150～200）、表面光滑且分散性好,易于实现工业化生产,为青海盐湖镁资源的高值化利用提供了一条有效途径。     

失活TS-1高效催化C4=裂解制C3=反应的研究

低碳烯烃（{\mathrm{C}}_{\mathrm{4}}^{=}/{\mathrm{C}}_{\mathrm{5}}^{=}）催化裂解生成高附加值产物{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{=},同时实现C₄/C₅资源的高效利用,具有重要的研究意义和工业应用价值。高选择性生成烯烃类产物,尤其是目标产物{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{=},同时减少非烯烃类副产物的产生,是{\mathrm{C}}_{\mathrm{4}}^{=}催化裂解技术发展的重要方向,其核心在于高效催化剂的研制。目前工业催化剂主要是改性的ZSM-5。钛硅分子筛TS-1是工业环己酮液相氨肟化过程中的高效催化剂,其失活后显示出典型的Br?nsted酸性质,基于此,发展了失活TS-1作为催化剂高效催化{\mathrm{C}}_{\mathrm{4}}^{=}裂解制{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{=}的方法,结果表明,失活TS-1经酸洗处理和K⁺交换修饰后,显示出高活性、高选择性和高稳定性的特征。进一步研究显示,失活TS-1的催化裂解活性中心为呈Br?nsted酸性的、与钛羟基相邻的硅羟基（Si—OH(Ti)）,该酸中心结构不同于ZSM-5的骨架桥式铝羟基（Si—(OH)—Al）,表现出相对较弱的酸强度特征,因而促进了{\mathrm{C}}_{\mathrm{4}}^{=}催化裂解生成{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{=}的主反应路径,抑制了氢转移副反应路径。失活TS-1催化剂Br?nsted酸中心的发展与应用为废催化剂固废资源的资源化利用提供了新思路。     

基于铁基质高效催化还原污水中硝酸盐氮的实验研究

污水厂排水中硝酸盐氮(\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N)浓度偏高,难利用常规生物脱氮工艺实现\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N的深度脱除。以铁基质高效催化脱氮载体为污水中\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N的脱除材料,探究不同铁基质催化活性、pH和\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N浓度等对污水中\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N去除的影响及机制。研究结果表明：添加催化剂D的铁基质高效催化脱氮载体可脱除92.23%的\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N,调节污水为酸性至中性条件时,其\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N去除率均可达到92.09%以上,且氨氮(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}-N)积累量先升高后降低;当污水为碱性条件时,\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N的去除率亦可达86.13%以上,且在碱性条件时无\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}-N积累;原水中\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N的浓度变化(20~70 mg·L^-1)对铁基质高效催化脱氮载体的脱氮性能影响较小,\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N去除率均达到96.11%以上。与催化剂A、B和C相比,添加催化剂D的铁基质高效催化脱氮载体脱氮速率最快,\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N降解反应过程符合一级反应动力学方程,反应速率常数k=0.0170 min^–1。     

基于NaOH溶液CO2膜吸收系统的膜结构及传质性能

碳捕集与利用技术是实现减碳目标的有效方案。膜系统气体吸收技术能够实现CO₂以\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}、\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}-}形式存储在无机碱性吸收剂中,并还原成甲醇、乙醇等清洁燃料。本文采用膜单侧浸泡实验法和传质实验,分别考察了疏水性微孔滤膜聚四氟乙烯（PTFE）膜、聚偏氟乙烯（PVDF）膜、聚丙烯（PP）膜在NaOH碱性溶液中的结构和CO₂传质特性的变化。结果表明,PTFE膜和PP膜在NaOH碱性溶液中溶胀率上升,孔径减小,孔隙率下降,疏水性下降,传质系数下降;PVDF膜在NaOH溶液中会发生反应,结构被破坏,传质系数接近无膜吸收,但无法起到相界面的作用,不能直接用于以NaOH为吸收剂的膜吸收系统。