酸热处理提剩余污泥胞外聚合物的条件优化

以蛋白质浓度、多糖浓度和DNA浓度为表征,对酸热法提取剩余活性污泥中的胞外聚合物进行了条件优化,考察了pH值、温度和提取时间对破解剩余污泥细胞提胞外聚合物(EPS)效率影响的最优条件,并对EPS提取液进行FT-IR分析。结果表明,影响提取效率大小为pH值>温度>提取时间,酸热处理提胞外聚合物的最佳条件为pH=1.25,T=100℃,t=4 h。     

基于污泥蛋白质溶出的酶-热碱联合水解中试研究

为探究剩余污泥酶-热碱联合水解生产蛋白质工艺工业化利用的可能性,建立了1 m3·d-1的剩余污泥(含水率80%)的中试水解系统。通过对酶解时间、复合添加量及碱解温度等关键工艺因素优化,获得了中试规模污泥联合水解的最佳工艺条件;通过酶和热碱水解动力学研究,明确了联合水解过程的限速步骤。结果表明:在日处理量为1 m3剩余污泥(含水80%)的中试水解过程中,酶解时间为1.5 h、复合酶投加量为1%、污泥浓度为30 g·L-1、碱解时间1.5 h、碱解温度80℃时,蛋白质溶出效果最佳,上清液中蛋白质浓度为2 160 mg·L-1;污泥酶解过程符合米氏方程,碱解过程符合零级动力学方程,二者的水解速率分别为0.709 mg·(L·min)-1和11.046mg·(L·min)-1;与碱解相比,酶解是剩余污泥联合水解的限速步骤。研究结果可为污泥联合水解工艺产蛋白质的产业化应用提供必要的技术参数。     

基于RSM模型的碱与超声联合破解污泥工艺优化

运用响应曲面法(RSM)研究碱解和超声联合作用对污泥破解的影响,以加碱量(0~0.16 g NaOH·(g TS)-1)和超声能量(4 000~20 000 k J·(kg TS)-1)为影响因素,分析其对污泥破解度、溶解性蛋白质和多糖浓度的影响规律,建立了二次多项回归模型,并实现了组合工艺的优化和验证。结果表明,加碱量对污泥破解效果的影响高于超声能量,最佳处理工艺条件为加碱量0.1 g Na OH·(g TS-1)和超声能量12 000 k J·(kg TS-1)。最佳工艺条件下,污泥破解响应值为污泥破解度40.13%,溶解性蛋白质1 365.46 mg·L~(-1)和多糖350.11 mg·L~(-1),与预测值吻合度较高,为碱解和超声联合预处理在污泥破解、厌氧消化预处理领域的应用提供了理论支持和数据支撑。     

好氧颗粒污泥胞外多聚物的提取及成分分析

EPS是微生物聚集体的重要组成部分,提取和分析好氧颗粒污泥的EPS利于深入研究这一新兴微生物聚集体.采用加热、超声、高速离心和加碱等5种方法提取好氧颗粒污泥的EPS,并分析其主要成分.结果表明,匀浆预处理是提取颗粒污泥EPS首要步骤,超声和加热分别适合EPS定性与定量分析,在35 w、超声4 min的条件下,活性污泥与好氧颗粒污泥EPS提取液中TOC产量分别为105.3 mg/g VSS和96.5 mg/g VSS;加热法(80℃,60 min)提取的EPS产量略高于超声法,对于活性污泥和好氧颗粒污泥,TOC含量分别为142.6 mg/g VSS和153.2 mg/g VSS;蛋白质是活性污泥和好氧颗粒污泥EPS中比例最大的成分,且蛋白与多糖在好氧颗粒污泥与其在絮状活性污泥中的比值范围分别为3.22～5.80和1.68～2.63.     

乙酰化小麦秸秆吸附水中六价铬

研究了乙酰化小麦秸秆对水中六价铬的吸附特性。用傅里叶红外光谱(FTIR)对改性前后的小麦秸秆进行表征,通过静态序批实验探究了改性小麦秸秆对六价铬的吸附机理及影响因素。FTIR结果显示,改性后小麦秸秆表面乙酰化程度提高,有酯基产生;改性前后的吸附材料表面零电荷点(p HPZC)分别为2.8与6.3,相比于未改性的小麦秸秆,改性后的p HPZC升高;在温度298 K,溶液p H=1时改性小麦秸秆对六价铬的去除率达到最大值78.83%,并且在酸性条件下改性小麦秸秆均能较好的吸附六价铬;Langmuir等温吸附方程能更好的描述吸附过程,在温度298 K和308 K时,最大吸附量分别为240.213 9 mg·g-1和288.082 3 mg·g-1;吸附为吸热自发过程,遵循准二级动力学方程。     

负载镧镁改性活性氧化铝的除氟性能

制备载镧镁改性活性氧化铝(MAA),研究其对氟的吸附性能,采用扫描电镜SEM、X射线衍射仪XRD和等离子发射光谱仪ICP-OES对改性活性氧化铝进行表征,探讨可能的除氟机理。实验结果表明:吸附时间120 min、投加量2.0 g·L~(-1),p H=7,振荡频率180 r·min-1,对10 mg·L~(-1)高氟水去除率为97.7%。与未改性活性氧化铝(AA)相比,改性活性氧化铝除氟效果提高1.0倍,最大饱和吸附量为8.56 mg·g-1。不同阴离子对除氟性能的影响力大小为:CO2-3SO2-4Cl-NO-3。吸附剂对F-的吸附符合准二级动力学。改性活性氧化铝的吸附等温线符合Langmuir模型,该吸附反应为吸热反应,温度越高,自发程度越大。     

多胺基水凝胶的合成及其对铜离子的吸附

以聚乙烯亚胺和2-丙烯酸羟乙酯为共聚单体,采用60Co-γ射线辐照法,制备了新型多胺基水凝胶p(PEI/HEA),并对其进行了红外光谱和X射线电子能谱表征。通过静态吸附实验研究了其对水溶液中Cu(Ⅱ)的吸附性能,结果表明,随p H值的升高,水凝胶的吸附量逐渐增加,在p H=5.5时达到最大;p(PEI/HEA)对Cu(Ⅱ)的吸附动力学过程遵循准二级动力学模型,吸附等温过程符合Langmuir单分子层吸附,最大吸附量为28.98 mg·g-1。     

中性蛋白酶水解排水管网沉积物

采用中性蛋白酶水解排水管网沉积物以缓解管网淤堵问题,考察了酶投加量、反应时间、pH、温度等对沉积物水解效果的影响,并通过EPS、三维荧光光谱以及SEM等表征分析方法探讨了可能的机理。结果表明,在酶投量为8%(质量百分数)、pH=7、25℃条件下反应3 h,沉积物的水解效果较好,SCOD由原泥的259.03 mg·L^-1升至6 715.40 mg·L^-1,多糖从14.21 mg·L^-1升至5 797.27 mg·L^-1,氨氮由23.02 mg·L-1升至47.89mg·L^-1,有机质含量由50.42%降至48.24%,促进了有机质从固相向液相的迁移。经中性蛋白酶水解后,沉积物的结构和EPS被破坏,内部物质溶出,溶出的多糖占主导地位,且EPS含量变化趋势为S-EPS>TB-EPS>LBEPS。水解后上清液中微生物代谢产物与腐殖质物质增多,蛋白类(酪氨酸、色氨酸)和富里酸类物质减少。以上研究结果可为缓解管网沉积物淤堵提供参考。     

二乙烯三胺改性花生壳纤维素对水中刚果红的吸附

采用环氧氯丙烷和二乙烯三胺对花生壳中纤维素进行改性,制备了二乙烯三胺花生壳纤维素(DMPSC),运用红外光谱(FTIR)进行表征,并探究了DMPSC对刚果红的吸附性能和机理。结果表明,DMPSC的吸附率明显高于其他吸附剂。在原始p H,吸附剂用量为1 g·L~(-1),吸附时间为180 min,温度为8、30和50℃时,100 mg·L~(-1)的刚果红溶液吸附量分别达到83.24、99.04和99.78 mg·g-1。吸附过程符合Langmuir等温线模型,在8℃时饱和吸附量(qm)为111.86 mg·g-1。准二级动力学方程能更好地描述吸附动力学过程,表观活化能Ea为56.88 k J·mol-1,升高温度有利于DMPSC对刚果红的吸附,该过程属于化学吸附。     

活性污泥胞外聚合物提取方法优化

试验对比了不同离子交换树脂(CER)含量和pH条件下胞外聚合物(EPS)的提取效果差异。结果表明,EPS各组分提取浓度均随离子交换树脂用量增加而增加,但各组分趋势不同。TOC的最佳树脂剂量为100 g CER/g VSS,而蛋白质、多糖和DNA的最佳树脂剂量约为70 g CER/g VSS。pH值对TOC、DNA和多糖的提取浓度影响较小,但对蛋白质影响比较大。各提取条件下,EPS各组分提取浓度随时间的变化过程可以分为平稳增长期、快速增长期及稳定期。     

不同状态下的同一污泥胞外聚合物提取方法研究

以由厌氧污泥向好氧污泥转变前后2种不同状态下的污泥为研究对象,采用5种不同方法对污泥胞外聚合物(EPS)进行了提取实验。实验结果表明,NaOH法提取的EPS含量最高,但会导致胞内物质泄漏。CER和离心提取法较温和,但EPS产量不高。甲醛-NaOH和H2SO4法提取的EPS含量较高,且无大量细胞自溶发生,是有效的EPS提取方法。厌氧污泥转变为好氧污泥后蛋白质/多糖(PN/PS)比例有所增加,表明EPS各组分含量发生改变。红外分析表明厌氧污泥转变为好氧污泥前后EPS中主要组成成分没有发生改变,但各成分含量有所增加,特征明显的峰表明EPS中存在蛋白质、多聚糖。     

TiO_2/壳聚糖/氧化石墨烯复合微粒的制备及吸附As(Ⅲ)

用化学混合法将采用Hummer方法制备的氧化石墨烯加载到了二氧化钛/壳聚糖基复合微粒中,并用于水中As(Ⅲ)的去除。通过扫描电镜、Zeta电位仪和BET比表面积分析仪对微粒进行了表征。结果表明,经改性后的二氧化钛/壳聚糖/氧化石墨烯复合微粒在紫外光照下最大吸附容量可达12.43 mg·g-1,而二氧化钛/壳聚糖微粒的最大吸附量仅为4.97 mg·g-1。吸附动力学符合拟二级动力学模型,吸附等温线可用Langmuir模型描述。随p H值的增加,吸附剂对As(Ⅲ)的吸附量逐渐减小。该新型复合微粒吸附剂制备方式、合成条件简单,具有吸附容量较高和易于固液分离再生的优点,因此对水中除As(Ⅲ)有较好的应用前景。     

原位掺铁制备磁性活性炭吸附处理苯胺

以废次金银花叶渣为原料,采用原位掺铁法制备磁性活性炭(MAC)。运用BET、XRD和VSM分析技术表征MAC的物相结构及磁性能,考察投加量、温度、溶液p H值和时间对MAC吸附苯胺的影响,并解析MAC吸附苯胺的动力学和热力学机理。结果表明,原位掺铁法制备活性炭磁化物负载明显,其孔径为2.83 nm,比表面积为410.03 m2·g-1,饱和磁化强度为2.889 emu·g-1,表现出良好磁性能;当p H值为2、温度为40℃时,投加0.5 g MAC吸附初始浓度为200 mg·L-1的苯胺180 min后,苯胺降解率达到97.61%,溶液中苯胺质量浓度仅为4.79 mg·L-1;MAC对苯胺的吸附既有物理吸附,也有化学吸附,并满足Lagergren方程的准一级吸附动力学特征。     

热碱-EDTA耦合法强化污泥破解及效果分析

采用热碱-EDTA耦合法进一步提升热碱法破解污泥的效果,以期减少碱量和热能的消耗。选用影响污泥破解效果的pH、温度和EDTA投加量等因素设计L_(16)(4~5)的正交实验,在得出最佳污泥破解条件下,对比考察了热碱法和热碱-EDTA耦合法破解污泥的效果。结果表明,热碱-EDTA耦合法相比热碱破解法,破解后SCOD、TN、TP、多糖和蛋白质溶出量分别提高了14.7%、5.6%、9.9%、3.6%和25.9%,污泥残渣中VS的含量(21.93%)也小于热碱破解法(29.68%),破解液中分子质量小于400 Da的小分子物质占比(40.68%)大于热碱破解的对应结果 (32.34%)。通过污泥粒径测定和SEM观察发现,热碱-EDTA耦合法破解的污泥粒径分布峰值响应小于热碱破解,污泥固体分散性优于热碱破解。通过分析可知,热碱-EDTA耦合法可以提高中低温条件下热碱破解的有机物溶出率和有机物水解性能,降低污泥残渣中VS的相对含量,热碱-EDTA耦合法相比热碱法强化了污泥的破解效果。     

芒果核壳炭的制备及对水中Cr~(6+)的吸附

以芒果核壳为原料通过H3PO4活化制备了新型的吸附剂H3PO4-C。考察了影响该吸附剂对水体中Cr(VI)的去除效果的因素,并研究了吸附动力学特征和吸附过程控制机理。结果表明,芒果壳生物质炭对Cr(VI)具有良好的吸附能力,在25℃下,较佳的吸附条件为:当投加量为3 g·L~(-1),Cr(VI)初始浓度为50 mg·L~(-1),溶液p H值为3时,吸附5h,去除率为93.8%。准一级、准二级动力学模型用来拟合吸附过程,结果表明,准二级动力学符合该吸附过程,吸附速率常数为0.001 3 g·(mg·min)-1。用Langmuir和Freundlich模型描述吸附等温过程,结果说明,该吸附过程服从Langmuir吸附,饱和吸附量为28.571 mg·g-1,内扩散为该吸附过程的限速步骤,内扩散系数D=4.21×10-9cm2·s-1。     

快速Fenton反应器处理乳化液废水

采用快速Fenton反应器对乳化液废水处理效果进行研究。分别考察反应温度、H_2O_2和Fe SO_4投加量、反应时间、初始p H值等因素对COD去除率的影响,实验结果表明,在反应温度30℃,初始p H值4,反应时间20 min,H2O2浓度为116 mmol·L~(-1),Fe2+浓度为10 mmol·L~(-1)条件下,COD平均去除率可达到60%。H2O2和Fe SO4的用量是传统Fenton工艺的65%和10%,反应时间少于传统Fenton工艺的1/7。     

Bi_2MoO_6/BiOBr的制备及其对罗丹明B的吸附

通过一步溶剂热合成法合成Bi_2MoO_6/BiOBr复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),BET比表面积测定仪等对该材料进行表征,考察了投加量、p H、吸附时间、浓度和温度对Bi_2MoO_6/BiOBr复合材料吸附罗丹明B(RhB)的影响。结果表明,复合材料的吸附能力随p H和温度的增加而减小,随初始浓度的增加而增大。吸附过程符合二级动力学和Langmuir吸附等温线模型。在20 m L 90 mg·L~(-1)罗丹明B溶液中,当吸附剂投加量为1 g·L~(-1)时,5 min内RhB去除率达到82.3%,1 h内达到吸附平衡,去除率达到93.2%,分别为同等条件下Bi2MoO_6单体的4.4倍和BiOBr单体的4.0倍。同时,该复合材料的最大吸附量达182.48 mg·g~(-1),其用于处理染料废水有较好的应用前景。     

Fe~0/Fe_3C@CS激发PMS调理对活性污泥脱水性能的影响

为研究Fe~0/Fe_3C@CS激发过一硫酸盐(PMS)调理对活性污泥脱水性的影响,采用单因子实验法确定了调理的最佳投药量以及该投药量下调理前后污泥胞外聚合物(EPS)中有机物含量及分布变化。结果表明:当Fe~0/Fe_3C@CS与PMS投加量分别为35.9 mg·g~(-1)(以TSS计)和0.43 g·g~(-1)(以TSS计)时,污泥的抽滤含水率下降至69.45%;调理过程对污泥紧密附着(TB-EPS)与松散附着层(LB-EPS)有破解作用,部分多糖和蛋白质迁移至黏液层,使得黏液层多糖和蛋白质的含量分别从0.12 g·g~(-1)、2.9 mg·g~(-1)升高至0.15 g·g~(-1)、7.75 mg·g~(-1)。腐殖酸从细胞相被释放至TB-EPS和LB-EPS中,其中TB-EPS腐殖酸含量由1.51 mg·g~(-1)升高至3.09 mg·g~(-1)。此外,调理后LBEPS和TB-EPS中的酪氨酸和微生物副产物被降解或迁移至黏液层,污泥EPS中总荧光强度由调理前的760.26×10~7 AU·nm~2降低至调理后的38.43×10~7 AU·nm~2,其中,LB-EPS的总荧光强度降至0.344 2×10~7 AU·nm~2,有利于污泥脱水性能的提高。调理后各典型有机物的荧光强度占比变化不同,其中酪氨酸的占比增加,而微生物副产物的占比下降。Fe~0/Fe_3C@CS激发PMS调理可有效提高活性污泥的脱水性能。     

NaOH活化栗苞生物质炭对亚甲基蓝的吸附性能

以栗苞炭化料(C-BC)为原料,以NaOH为活化剂制备栗苞活化生物质炭(Na-BC),研究其对水中亚甲基蓝的吸附行为。选取炭碱比、活化温度和活化时间为影响因素,通过正交试验确定了最佳活化工艺,即炭碱比为1∶4,活化温度为800℃,活化时间为30 min,此时Na-BC的最大吸附量为609.38 mg·g~(-1)。对最优条件下制备的生物质炭进行SEM、BET等表征,比表面积达1 563.78 m~2·g~(-1),总孔容达1.452 cm~3·g~(-1)。吸附实验结果显示,吸附反应能较好用Langmuir模型和准二级动力学方程模型进行模拟,Na-BC对亚甲基蓝的吸附为自发吸热反应。通过热法与碱法再生处理饱和吸附生物质炭,再生后的Na-BC对亚甲基蓝具有较好的吸附能力。     

超声波/Fenton处理含酚废水的影响因素

实验研究主要影响因素对超声波/Fenton试剂处理苯酚废水效果的影响,确定工艺参数。以人工配制的模拟苯酚废水为实验水样,通过静态实验研究p H值、Fe SO4·7H2O投加量、H2O2投加量和超声时间对苯酚和COD去除率的影响。研究结果表明,对于苯酚浓度为200 mg/L,COD为476.6 mg/L苯酚废水,在实验用水量为1 000 m L,p H值为6,Fe SO4·7H2O投加量为800 mg/L,H2O2投加量为Qth,超声时间为30 min的条件下,苯酚去除率可达到92.27%,COD去除率可达到82.48%,处理后苯酚浓度为14.80 mg/L,COD为83.50 mg/L。p H值、Fe SO4·7H2O投加量、H2O2投加量和超声时间对超声/Fenton工艺处理苯酚废水均有较显著地影响,工程应用时应给予足够的重视。