Tween 80强化-活化过硫酸钠氧化修复多环芳烃污染土壤

考察了在典型非离子表面活性剂Tween 80辅助增溶作用下,活化过硫酸钠(SPS)对多环芳烃(PAHs)污染土壤的氧化修复性能。研究结果表明,室温下10%(20 g·L~(-1))的Tween 80对PAHs的平均洗脱效率达到37.8%,连续淋洗样品4次,PAHs平均解吸率可达89.5%以上。当使用柠檬酸(CA)络合硫酸亚铁为活化剂时,在84mmol·L~(-1) SPS浓度条件下,将反应Fe(Ⅱ)浓度由0.84 mmol·L~(-1)增加至4.2 mmol·L~(-1),PAHs的平均去除率可从64.3%提高至73.5%。但当Fe(Ⅱ)浓度继续增大时,PAHs的去除率反而降低。固定SPS与Fe(Ⅱ)摩尔比为20:1,当SPS浓度持续增加至168 mmol·L~(-1)时,总PAHs的平均去除率可提高到86.1%,之后SPS浓度对PAHs的去除率无显著影响。在活化SPS体系中添加0.25%的Tween 80后,与不加Tween 80的反应系统相比,PAHs平均去除率提高约14%。最终优化结果显示,在0.25%Tween80,42 mmol·L~(-1) SPS,2.1 mmol·L~(-1) Fe(Ⅱ)浓度条件下,受污染土壤中PAHs平均去除率可达到90.0%。因此,Tween 80强化过硫酸钠可作为PAHs污染场地氧化修复的有效手段。     

毛细管微反应器降解亚甲基蓝废水试验研究

为提高Fe²⁺活化过硫酸钠(SPS)降解亚甲基蓝(MB)效率,设计了一种毛细管微反应器。以磁力搅拌和静置反应系统作为对比,研究了在毛细管微反应器中MB与硫酸亚铁(FeSO₄)混合液pH值、FeSO₄浓度、SPS浓度、进料流量以及毛细管长度对MB降解率的影响。结果表明:随着MB与FeSO₄混合液的pH值的增大,MB降解率先升高后降低;随着FeSO₄浓度的增加,MB降解率先升高后降低;当SPS浓度从0.2 mmol·L^-1增加到1.8 mmol·L^-1时,MB降解率显著升高,继续增加SPS浓度,MB降解率缓慢上升。随着进料流量和水浴温度的增加,MB降解率升高;随着毛细管长度的增加和进料流量的减小,MB降解率升高。在相同反应条件下,毛细管微反应器氧化降解性能优于磁力搅拌和静置反应系统。当MB浓度为0.2 mmol·L^-1,MB与FeSO₄混合液pH值为3、FeSO₄浓度为1.4 mmol·L^-1、SPS浓度为1.8 mmol·L^-1、进料流量为1 mL·min^-1、毛细管长度为6.32 m时MB降解率可达85.92%。     

声化学微反应器降解亚甲基蓝废水试验研究

为提高Fe²⁺活化过硫酸钠（SPS）降解亚甲基蓝（MB）的效率，设计了一种声化学微反应器。首先研究了静置系统、磁力搅拌系统、毛细管微反应器系统和声化学微反应器系统中MB和硫酸亚铁（FeSO₄）混合液pH值、FeSO₄浓度、SPS浓度对MB降解率的影响。其次，在声化学微反应器系统和毛细管微反应器系统中研究了流道结构和流速对MB降解率的影响。结果表明：在不同的MB和FeSO₄混合液pH值、FeSO₄浓度下，声化学微反应器系统中MB降解率均高于其他反应系统。随着SPS浓度的增加，MB降解率呈上升趋势，但在声化学微反应器系统中增加SPS浓度会影响MB降解。相比于直线形、三角波形和半圆波形流道结构，MB在矩形波形流道结构中降解效率更高。溶液在管道内停留时间相同时，增加流速更有利于氧化降解反应的进行。实验表明：当MB浓度为0.2 mmol·L^-1，MB和FeSO₄混合液pH值为3、FeSO₄浓度为1.4 mmol·L^-1、SPS浓度为1.8 mmol·L^-1，流道结构为矩形波形，流速为13.16 cm·s^-1时，声化学微反应系统中MB降解率达到85.45%。     

双室微生物燃料电池阴阳极间水传递特性

针对双室微生物燃料电池（dual chamber microbial fuel cell,DCMFC）中的水传输现象,研究了DCMFC中水传输现象产生的原因以及影响水传输量的各种因素。结果表明,在DCMFC中,阴阳极间水传输量随着放电电流的增大而增大;当阳极液为1500 mg·L^-1化学需氧量（COD）培养基和50 mmol·L^-1磷酸缓冲盐的混合溶液、阴极液为50 mmol·L^-1 K₃[Fe（CN）₆]和50 mmol·L^-1磷酸缓冲盐的混合溶液,电池电流为5 mA时,电池阴阳极间的水传输量为0.045 ml·h^-1。此外,研究还表明,阴阳极间PBS溶液浓度差以及质子交换膜厚度对DCMFC的阴阳极间水传输量有着重要的影响。     

氮浓度对新型生物电化学-颗粒污泥反应器运行的影响

探讨了新型生物电化学-颗粒污泥反应器在不同进水氮浓度下的脱氮效能与产电性能,并从颗粒污泥的关键酶活性、胞外聚合物组分以及微生物群落分布等角度系统研究了其影响机制。结果表明,COD、NO₃^--N、NO₂^--N和溶解性甲烷在第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ阶段（进水NO₃^--N和NO₂^--N浓度分别为60 mg·L^-1和20 mg·L^-1、100 mg·L^-1和40 mg·L^-1、140 mg·L^-1和60 mg·L^-1、180 mg·L^-1和80 mg·L^-1）均得以有效去除,其中COD去除率在第Ⅳ阶段效果最佳,去除率达96%以上,NO₃^--N出水浓度在第Ⅱ阶段更为稳定,其去除率达99%以上,NO₂^--N去除率在各阶段均达99%以上;该反应器最大的功率密度与输出电压值为第Ⅳ阶段的4号格室,分别为471.2 mV·m^-3和608.1 mV。污泥疏松型胞外聚合物（LB-EPS）中多糖与蛋白含量最高为第Ⅱ阶段的5号格室,分别为13.7 mg·g^-1和14.7 mg·g^-1;1号格室污泥中辅酶F₄₂₀活性最低,进水氮浓度的增大提高了污泥中蛋白酶活性。由第Ⅰ阶段至第Ⅳ阶段,该反应器中变形菌门（Protebaoteria）相对丰度减少,而绿弯菌门（Chloroflexi）、厚壁菌门（Firmicutes）和浮霉菌门（Planctomycetes）相对丰度增加;具有脱氮作用的陶厄氏菌属（Thauera）在1号格室减少了8.64%,但该反应器脱氮效果未受到影响;甲烷丝状菌属（Methanothrix）在4号格室相对丰度增至12.3%,表明产甲烷菌可在该反应器中与其他菌群联营共存。     

阳树脂合成柠檬酸钙的电化学自动分析系统

基于流动注射流通式Na/Ca微电极串联动态电化学自动检测系统,给出了一种阳树脂在线离子交换连续合成高纯度柠檬酸钙的新方法,并实现了对阳树脂柱的运行状态及流出液中柠檬酸钙含量的同时自动在线监测。通过对此系统的相关影响因素进行了考察和优选,得到的结果是:检测系统的总离子强度调节缓冲液由80 mmol·L^-1 tris、175 mmol·L^-1 H₃BO₃、1 mmol·L^-1 KCl和0.025 mmol·L^-1 CaCl₂的混合液(pH 8.0)构成,样品注入体积为150 μl,总流量为2.26 ml·min^-1,混合盘管长度为120 cm(I.D.0.5 mm);检测系统的测定范围分别为2.0～1000 mmol·L^-1 Na⁺,0.2～50 mmol·L^-1 Ca²⁺;相对标准偏差(RSD)小于 0.68%;其检测下限分别为1.12 mmol·L^-1 Na⁺,0.093 mmol·L^-1 Ca²⁺。     

表面活性剂吸附对促进甲烷水合物生成效果的影响

基于表面活性剂固-液界面吸附理论,在无搅拌条件下研究了十二烷基硫酸钠（SDS（、脂肪醇聚乙烯醚硫酸钠（AES（、脂肪醇聚乙烯醚（AEO（3种表面活性剂在不锈钢反应釜中对甲烷水合物生成的促进效果。结果表明：水合物的生成形态与表面活性剂吸附金属表面形态有良好的对应关系;SDS与AES在金属表面的吸附作用可使水合物成核速率提高,成核位置增多。由于AEO不能在金属壁面发生吸附,导致对水合物生成促进效果降低,在浓度为300 mg·L^-1的SDS、AES和AEO溶液中,水合物储气密度及平均储气速率分别为131.4、128.3、12.3（体积比（和5.8、7.6、0.07 mmol·min^-1;逐步提高SDS溶液浓度（80~1200 mg·L^-1（和AES溶液浓度（60~1350 mg·L^-1（,水合物储气密度首先增大然后减小,储气速率线性增大。因此,合理选择表面活性剂种类及浓度,可显著促进水合物生成。     

木质素的化学改性及其对AuCl4-的吸附

以稻草为原料,经预处理、酚化、交联、氯化、胺化、季铵化制备了一种新型的化学改性木质素并对其进行了FTIR,SEM,TG-DSC分析,考察了AuCl₄^-初始浓度、吸附时间、盐酸浓度对化学改性木质素吸附AuCl₄^-效果的影响,探讨了吸附过程的机理。结果表明,制备的化学改性木质素表面致密且在217℃以下具有良好的热稳定性和含有大量酚羟基及胺基。当AuCl₄^-初始浓度为8.0 mmol·L^-1时吸附容量达到最大,为784.50 mg·g^-1,在AuCl₄^-初始浓度为1.0 mmol·L^-1时吸附达到平衡的时间为600 min,当盐酸浓度为0.5 mol·L^-1和AuCl₄^-初始浓度为1.0 mmol·L^-1时吸附率为98%。吸附过程遵循准二级动力学模型,吸附等温模型与Langmuir拟合较好。AuCl₄^-被化学改性木质素中的酚羟基以金单质的形态还原出来。     

丙烯腈生产废水中氰及腈类化合物对硝化作用影响的模拟研究

丙烯腈生产废水存在的丙烯腈、乙腈、氰化物等有毒有害物质对活性污泥的硝化过程产生严重的抑制作用,极大的影响了废水中氨氮的去除。笔者采用SBR反应器进行生化小试模拟试验,分别研究了不同含量丙烯腈、乙腈和氰化物对活性污泥系统中硝化细菌去除氨氮效果的影响。实验结果表明,当进水丙烯腈浓度<80mg·L^-1、乙腈浓度<800mg·L^-1时,出水NH₃-N浓度低于1mg·L^-1,去除率在99%左右,对该活性污泥系统中的硝化过程基本没有抑制作用;TCN<5mg·L^-1时,NH₃-N的去除率为90%左右,对硝化过程有一定的抑制作用但较小,TCN>10mg·L^-1,NH₃-N的去除率降至60%以下,对硝化过程的抑制作用较大。     

基于流动注射光度法同时测定催化剂浸渍液中CoO/MoO3

基于Mo（Ⅵ）-抗坏血酸、Co（Ⅱ）-KSCN反应体系和流动注射光度法,建立了一个全新的催化剂浸渍液中超高浓度CoO/MoO₃的同时测定系统。研究发现：Co（Ⅱ）与KSCN络合物是由K₂Co（SCN）₄和K₄Co（SCN）₆构成,利用后者可定量Co（Ⅱ）;Co（Ⅱ）对Mo（Ⅵ）-抗坏血酸反应有抑制作用,会干扰Mo（Ⅵ）测定;本研究利用Co（Ⅱ）的抑制作用,人为在测Mo（Ⅵ）的显色剂中加入一定量的硝酸钴,解决了该干扰问题。另外,对测定Co（Ⅱ）/Mo（Ⅵ）用的显色剂中的成分及浓度、进样体积、反应温度等相关影响因素进行了优选,得到的结果是：测定Mo（Ⅵ）的显色剂由15%（质量分数）抗坏血酸、10 g·L^-1硝酸钴（以CoO计）及0.1 mol·L^-1硫酸组成,测定Co（Ⅱ）的显色剂由37.5% KSCN、0.1 mol·L^-1 NaAc-HAc（pH 5.8）组成;MoO₃和CoO的测定范围分别为10~100 g·L^-1和5~50 g·L^-1,检出限分别为2.1 g·L^-1和1.3 g·L^-1,RSD<1.2%（n=11）,回收率为98%~104%,分析速度为20样/小时。     

零价铝在碱性条件下还原吡虫啉

采用零价铝（ZVAl）在碱性条件下直接还原吡虫啉,考察了NaOH浓度、反应时间、温度对吡虫啉降解的影响。使用高效液相色谱仪（HPLC）检测。加入过量ZVAl和NaOH的水溶液中,吡虫啉的降解率随NaOH浓度的升高而增大,随反应时间的增长和温度的升高,吡虫啉的降解率增大。采用高效液相色谱-质谱联用仪（HPLC-MS）检测,结果表明吡虫啉的可能降解产物为1-（6-氯吡啶-3-甲基（-2-亚硝基亚氨基吡咯烷、1-（6-氯-3-吡啶甲基（-2-咪唑、2-氯-5-乙基吡啶和2-氯-5-甲基吡啶,并对产物的降解途径进行了分析。     

喷射鼓泡塔海水脱硫特性

为探究以海水作为脱硫剂在喷射鼓泡塔上的脱硫特性,通过改变废气流量、海水温度、浸液深度、SO₂进口浓度和O₂浓度等操作参数,在自主设计和搭建的喷射鼓泡塔实验平台上进行了船舶模拟废气的脱硫实验。实验结果表明:在喷射鼓泡塔上,海水对SO₂的吸收容量为3.682 mmol·L^-1,约是去离子水的3.92倍;脱硫效率随废气流量、海水温度和SO₂进口浓度的升高而降低,随浸液深度和O₂浓度的升高而升高,与脱硫时间呈线性下降关系。液相总传质系数随废气流量和海水温度的增加而增加,其中废气流量的影响幅度较小,仅为3.16%。增加O₂浓度可显著提高海水对SO₂的吸收容量,O₂浓度从0%增至12%时,海水的吸收容量从3.682 mmol·L^-1增至7.463 mmol·L^-1。     

电镀废水中共存阳离子对Fe(Ⅱ)/O2去除无机磷的影响

通过序批试验,考察了有氧条件下,共存阳离子对亚铁除磷效率的影响并以实际电子废水为考察对象,对比研究Fe(Ⅱ)/O₂与传统石灰工艺的除磷效果及相关技术经济指标。结果表明:NH₄⁺-N对同步氧化Fe(Ⅱ)除磷效率几乎没有影响;Zn(Ⅱ)可通过与磷酸根反应产生沉淀提高磷的去除率。Mn(Ⅱ)可与新生三价铁形成稳定络合物,促进亚铁氧化并改善铁磷沉淀物混凝沉淀性能,当Mn(Ⅱ)投加量为1.0 mg·L^-1时,反应60 min后,磷的去除率提高11%。Cu(Ⅱ)能高效催化亚铁氧化,从而使亚铁除磷效率显著提高,在Cu(Ⅱ)浓度为0.05 mg·L^-1时,除去45%水中磷所需时间由空白的60 min缩短为5 min,Cu(Ⅱ)是所选共存阳离子中最为高效的亚铁除磷催化剂。以实际电镀废水为研究对象,在共存离子的促进作用下,Fe(Ⅱ)/O₂对废水中磷的去除效果优于传统石灰法,且药剂成本及产泥量均低于直接投加石灰的除磷工艺。     

湿式过氧化氢催化氧化降解喹啉及其机理

采用浸渍法制备了负载型铜铁氧化物催化剂,并以喹啉为目标污染物,建立了湿式过氧化氢催化氧化(CWPO)体系.研究了反应温度、初始pH、H₂O₂和催化剂投加量对喹啉去除效果的影响,并分析了CWPO体系中 的作用及喹啉的降解路径.结果表明,CWPO对喹啉具有很好的去除效果,反应30 min喹啉的去除率可达到100%,反应60 min矿化率可达到88.34%.确定了最佳反应温度为80℃,初始pH为7,H₂O₂和催化剂投加量分别为29.15 mmol·L^-1和4 g·L^-1. 氧化在CWPO降解喹啉体系中起主导作用,其平均产生速率为1.69×10^-6 mmol·L^-1·min^-1.推测了CWPO降解喹啉的4种可能路径,在中性和酸性条件下,分别生成以吡啶环或苯环为主的中间产物.     

包埋菌启动厌氧氨氧化反应器及其动力学性能

以厌氧氨氧化菌包埋颗粒代替颗粒污泥作为流加菌启动厌氧氨氧化反应器,并采用批次试验研究了包埋颗粒的动力学特性。结果表明,以包埋颗粒作为流加菌,在49 d内成功实现了厌氧氨氧化反应器的加速启动,反应器对NH⁺₄-N和NO^-₂-N的去除率分别为80.7%和83.1%,总氮去除负荷为0.505 kg·m^-3·d^-1。动力学研究表明,包埋颗粒对氨氮和亚硝氮的半速率常数分别为1.57 mmol·L^-1和1.505 mmol·L^-1。包埋颗粒对氨和亚硝酸的抑制常数分别为724.2 mmol·L^-1和66.65 mmol·L^-1。厌氧氨氧化菌包埋颗粒具有优良的动力学特性,作为流加菌效果显著,对新型厌氧氨氧化菌种流加技术的发展具有积极的意义。     

Influence of nitrogen concentration on operation of a novel bio-electrochemical-granular sludge reactor

The performance of nitrogen removal and electricity generation of a novel bio-electrochemical-granular sludge reactor at different influent nitrogen concentration was investigated. The impact mechanism of granular sludge, key enzyme activity, extracellular polymer composition and microbial community distribution were systematically studied. The results showed that COD, NO₃^--N, NO₂^--N and dissolved methane were efficiently removed in stages Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ and Ⅳ (Influent NO₃^--N and NO₂^--N concentrations were 60 and 20 mg·L^-1, 100 and 40 mg·L^-1, 140 and 60 mg·L^-1, 180 and 80 mg·L^-1, respectively). The removal efficiency of COD was the highest in stage Ⅳ, and it was above 96%. The effluent concentration of NO₃^--N was the most stable at stage Ⅱ, and the removal efficiency was over 99%. The NO₂^--N removal efficiency was above 99% in each stage. In stage Ⅳ, the maximum power density and output voltage was 471.2 mV·m^-3 and 608.1 mV at the fourth compartment, respectively. The polysaccharide and protein content of LB-EPS was the highest in stage Ⅱ of the fifth compartment, 13.7 mg·g^-1 and 14.7 mg·g^-1, respectively. Coenzyme F₄₂₀ activity was the lowest in the first compartment. The protease activity of the sludge was increased due to the increase of influent nitrogen concentration. From stage Ⅰ to stage Ⅳ, the relative abundance of Protebaoteria was decreased, while the relative abundance of Chloroflexi, Firmicutes and Planctomycetes were increased. Although Thauera with denitrification effect was decreased by 8.64% in the first compartment, the nitrogen removal was still well in the reactor. The relative abundance of Methanothrix was increased to 12.3% in the fourth compartment, indicating that Methanothrix could co-exist with other bacteria in the reactor.