层状云降水中化学过程的数值模拟

对一维时变的层状云物理化学模式的化学过程作了研究,引入了较为细致的化学模式,并以类似化学反应方程式的方式处理了气液传输、碰并和云雨转化过程。在此基础上讨论了典型条件下的云雨酸化过程。模拟结果表明,高空云雨水组成随时间逐渐减小,地面雨水组成呈峰型分布。在降水后期pH值主要同O₃和SO₂有关;主要来自气溶胶,来自NH₃,气体和气溶胶对的贡献大致相当,和Ca￣(2＋)的云下清除约占60％～80％;在降水前期H₂O₂时S(Ⅳ)的氧化超过O₃,降水后期S(Ⅳ)的氧化主要通过O₃。      

肝素钠生产废水处理及蛋白回收

肝素钠生产废水中Cl-含量及盐度均较多,并且w(蛋白质)为1.68%,ρ(COD_Cr)为31 968 mg/g,处理难度大.为探究其净化和回收蛋白的方法,首先对FeCl₃·6H₂O、FeSO₄·7H₂O、KAl(SO₄)·12H₂O进行粗筛,选择FeCl₃·6H₂O为无害蛋白絮凝剂;再通过单因素试验和Box-Benhnken-Design响应面法,考察了FeCl₃·6H₂O投加量、膨润土投加量、硅藻土投加量及pH对蛋白沉淀量的影响及交互作用;建立了蛋白回收的数学模型.结果表明,各因素对蛋白沉淀量的影响为:X₂X₄(硅藻土投加量与pH的交互项)>X₄(硅藻土投加量)>X₁X₃(FeCl₃·6H₂O投加量与膨润土的交互项)>X₁(FeCl₃·6H₂O投加量)>X₁X₄(FeCl₃·6H₂O投加量与硅藻土投加量的交互项);在最佳反应条件(pH为7.5,FeCl₃·6H₂O添加量为0.38%,膨润土投加量为1.90%,硅藻土添加量为4.25%)下蛋白沉淀量达0.82%,与预测值的偏差为3.50%.研究显示,在最佳反应条件下COD_Cr去除率达80.94%,减轻了废水后期的处理难度.      

不同反应物制备NiFe2O4类芬顿催化剂催化性能比较

该文以NiCl₂·6H₂O和FeCl₃·6H₂O、NiCl₂·6H₂O和FeCl₂·4H₂O、NiSO₄·6H₂O和FeSO₄·7H₂O为3组反应物,NaOH为沉淀剂,采用共沉淀法制备催化材料NiFe₂O₄催化剂,比较3组反应物制备出的NiFe₂O₄催化剂对活化SPS降解RhB染料废水的效果,并对材料进行表征。结果显示,以NiCl₂·6H₂O和FeCl₃·6H₂O为反应物制备出的材料催化性能、形貌结构最优。以NiCl₂·6H₂O和FeCl₃·6H₂O为反应物,通过单因...     

云水和云下冲刷颗粒物与气态污染物对降水中硫酸盐和硝酸盐的贡献

为定量云水和云下冲刷分别对降水中SO₄2-、NO₃-的贡献,并进一步解析云下冲刷颗粒相和气相物质分别对降水样品中SO₄2-、NO₃-的贡献,于2016年4月-2017年2月采用APS-3A型降水自动采样仪对降水进行分段采集.采用离子色谱检测分段降水样品的ρ（SO₄2-）、ρ（NO₃-）,分析其变化规律;在降水前、降水中及降水后同步采集并检测大气颗粒相ρ（SO₄2-）、ρ（NO₃-）和气相ρ（SO₂）、ρ（NO₂）,分析颗粒相中ρ（SO₄2-）、ρ（NO₃-）和气相中ρ（SO₂）、ρ（NO₂）的变化与分布.结果表明:①ρ（SO₄2-）、ρ（NO₃-）在同一场降水的分段样品中呈逐渐降低至后期趋于平稳的趋势,说明降水对空气中污染物的冲刷使空气逐渐清洁,后期冲刷作用有限使得降水中离子质量浓度趋稳.②颗粒相中ρ（SO₄2-）、ρ（NO₃-）与气相中ρ（SO₂）、ρ（NO₂）在降水前较高,在降水中减小,并在降水后回升,说明降水对颗粒相SO₄2-、NO₃-和气相SO₂、NO₂均有清除作用,降水结束后无云下冲刷作用,污染物质量浓度逐步回升.③云水对降水中ρ（SO₄2-）、ρ（NO₃-）的贡献率分别为22%~56%（平均值为35%）、9%~49%（平均值为29%）,云下冲刷颗粒相SO₄2-、NO₃-对降水中ρ（SO₄2-）、ρ（NO₃-）的贡献率分别为39%~69%（平均值为55%）、43%~73%（平均值为56%）,云下冲刷气相SO₂、NO₂对降水中ρ（SO₄2-）、ρ（NO₃-）的贡献率分别为5%~17%（平均值为10%）、5%~19%（平均值为15%）.研究显示,降水中SO₄2-、NO₃-主要来源于云水和云下冲刷颗粒相SO₄2-、NO₃-,而来源于云下冲刷气相SO₂、NO₂较少.      

厦门春季低空大气酸沉降垂直分布的研究

1993年3月28日～4月7日,在厦门后坑村,对不同高度的低空(1000m以下)大气中气态污染物?云水和雨水进行了垂直分布观测?结果表明:厦门后坑村春季大气中的SO₂,NO_x,O₃的日均值分别是0.069,0.015,0.060mg/m3,基本符合国家大气质量一级标准,而H₂O₂的日均值为1.70μg/m3,是地面大气中H₂O₂浓度的5.3倍,说明其大气氧化活性较强;空中雨水大部分酸化,而云水全部酸化,且NO-3浓度较高,说明春季酸雨污染较严重。      

中国降水酸度和离子浓度的时空分布

1991～1995年在全国进行了酸雨观测,建立了覆盖全国的具有区域代表性的酸沉降监测网,含271个测站?降水的pH值和电导率在现场采样后立即测量,降水样品的化学分析则在实验室里进行?主要离子SO2-₄,NO-₃,NH+₄,Ca2+浓度的加权均值分别为125.86,19.96,67.89和80.41μeq/L?由离子浓度地理分布图看出,这些离子浓度地理分布状况因离子而异?值得注意的是降水中SO2-₄和NO-₃浓度,北方非酸雨区甚高于南方酸雨区,这说明降水的酸度并不简单地决定于降水中SO2-₄和NO-₃的绝对浓度,而决定于这些离子对于Ca2+和NH+₄的相对浓度?发现了降水年均pH值低至4的一些地区,此值可能是目前世界年降水酸性最强的地区?文中还对代表性地区1986～1993年降水化学特征进行了分析,结果表明降水的酸度仍在升高?      

大气中过氧化氢的生成、污染特征及其影响因素

过氧化氢(H₂O₂)是自由基的源和汇,是对流层大气中重要的氧化剂. 采用文献研究法对1990年以来H₂O₂的文献进行搜集整理,对其生成途径、污染特征及其影响因素进行了研究. 结果表明:H₂O₂在大气、云水和颗粒物中均有存在,大气中的H₂O₂主要通过O₃和甲醛光解、VOC同OH·/O₃等反应生成. 大气中φ(H₂O₂)一般在nd～8×10-9内波动,晴天φ(H₂O₂)呈早晚低、午后高的日变化特征;φ(H₂O₂)随φ(O₃)、太阳辐射和气温的增加而升高,随φ(NO_x)、φ(VOCs)和相对湿度的升高而降低;H₂O₂氧化SO₂为SO₄2-是液相化学中最重要的反应,可以导致酸沉降以及二次气溶胶浓度的升高. 在气相光化学反应中,H₂O₂/HNO₃(体积分数比)可以指示O₃生成是VOCs控制还是NO_x控制. 今后需对OH·浓度、NO₂和O₃的光解速率等影响H₂O₂关键因素开展监测研究,此外,还需对我国特殊大气环境下H₂O₂对SO₄2-生成的贡献、不同地区H₂O₂/HNO₃指示O₃生成对NO_x或VOCs敏感性等方面开展更多的研究.      

丹江口水库淅川库区大气降水中无机离子特征及来源解析

大气降水中水化学组成深刻影响着地表水体水质和水生态系统的物质循环. 为探究丹江口水库降水中无机离子的化学组分和来源贡献,以丹江口水库淅川库区为研究区,通过野外调查、原位观测和室内分析,研究了降水中无机离子(F?、Cl?、NO₃?、SO₄2?、Na+、NH₄+、K+、Ca2+和Mg2+)的浓度特征. 结果表明:丹江口水库淅川库区降水中无机离子浓度大小表现为NH₄+(170.0 μeq/L)>Ca2+(115.4 μeq/L)>SO₄2?(112.9 μeq/L)>NO₃?(94.2 μeq/L)>Na+(61.1 μeq/L)>Mg2+(25.9 μeq/L)>F?(12.2 μeq/L)>K+(11.8 μeq/L)>Cl?(10.3 μeq/L),其中NH₄+、Ca2+、SO₄2?、NO₃?和Na+浓度占总离子浓度的90.2%;相关性分析表明不同无机离子浓度之间存在显著相关性(P<0.05),富集因子分析表明陆源人类活动对无机离子浓度的影响较大;正定矩阵因子分析表明,农业源、工业燃煤、土壤扬尘、化石燃料燃烧和生物质燃烧是无机离子的重要来源,其中NH₄+和SO₄2?的主要来源分别为农业源(56.3%)和化石燃料燃烧(78.7%). 研究显示,丹江口水库淅川库区降水中无机离子组分以NH₄+、Ca2+、SO₄2?、NO₃?为主,其主要受陆源人类活动(农业活动和化石燃料燃烧)的影响.      

污泥与磷酸二氢钙共热解对残渣特性及Cr稳定性的影响

污泥中不稳定Cr的存在严重威胁环境安全和人体健康。利用正交试验方法优化Ca(H₂PO₄)₂与污泥的混合比、热解终温、升温速率和停留时间,分析其对残渣特性及Cr稳定性的影响。结果表明:热解使污泥中的CH₂基团、脂肪族硝基-NO₂和硫酸氢盐分解。在添加Ca(H₂PO₄)₂后,残渣中出现了磷酸PO基团、磷酸二氢盐PO₂基团和磷酸盐PO₄基团。Ca(H₂PO₄)₂在共热解过程中转化为Ca(PO₃)₂,同时Cr在残渣中会形成Cr₂(SO₄)₃晶型化合物。当Ca(H₂PO₄)₂与污泥的质量比为15%、热解终温为650℃、升温速率为15℃/min、停留时间为90 min时,Cr的残渣态(F4)比例最高。此外,添加15%或30%的Ca(H₂PO₄)₂共热解后,残渣中Cr浸出浓度满足GB/T 14848-2017《地下水质量标准》中Ⅳ类水质要求,表明添加Ca(H₂PO₄)₂共热解可促进污泥中Cr的稳定化。     

新型铈钨钛复合氧化物催化还原脱硝机理

利用水热共沉淀法制备了铈钨钛复合氧化物催化剂,考察了H₂O₂络合修饰对其催化脱硝转化频率（TOF）的影响;并借助傅里叶原位红外光谱仪研究了H₂O₂络合修饰后铈钨钛复合氧化物的催化脱硝机理.结果表明：H₂O₂络合修饰可增强铈钨钛复合氧化物表面Brønsted酸位强度,提高其表面NH₃低温吸附和中低温NH₃-SCR脱硝性能,400℃时其NO_x催化脱除频率TOF高达0.658s^-1;NH₃和NO_x在H₂O₂络合修饰后铈钨钛复合氧化物表面存在竞争吸附,其表面催化脱硝反应主要为吸附态NH₃、NH₂和NH₄⁺与气态NO+O₂的反应,其低温NH₃-SCR反应机理遵循Eley-Rideal（E-R）机理.     

3D打印气体扩散电极产H2O2及其对焦化废水的处理研究

利用3D打印技术设计出一种高效产H₂O₂的3D打印气体扩散电极（3D-GDE）并将其应用于电芬顿体系对实际焦化废水降解研究.结果表明3D-GDE阴极H₂O₂产量高达16.1mg H₂O₂/cm²,而相同条件下传统气体扩散电极仅为7.16mg H₂O₂/cm².通过考察不同因素对阴极产H₂O₂影响可知：酸性条件更有利于产H₂O₂;电流从200mA提高到250mA,其H₂O₂产量从250mg/L提高到450mg/L,但是继续提高电流时（250~300mA）,H₂O₂并没有明显增加.将3D-GDE电极应用于电芬顿对实际焦化废水处理,在最适宜条件下,可以实现对焦化废水有效矿化（4h电解后高达80%）,其降解过程中三维荧光指纹分析也直接证明了该体系的高效性.Microtox毒性实验表明,3D-GDE电芬顿体系可以有效的降低焦化废水体系的毒性,其最低能耗为0.9kW·h/g TOC.     

片状Bi2O3的制备及其光催化性能

利用化学沉淀法,分别以Bi（NO₃）₃·5H₂O为铋源、稀HNO₃为溶剂和HTMA为沉淀剂,制备出片状Bi₂O₃光催化剂.利用SEM、XRD和BET分别对制备的Bi₂O₃形貌、厚度、晶型和比表面积进行表征,并借助紫外可见漫反射和光化学反应仪对材料的光催化性能进行测试.结果表明：制备的片状Bi₂O₃光催化剂形貌较好,厚度均一,a-Bi₂O₃晶型,对可见光的吸收较强,表现出较好的光催化性能.在模拟可见光300W下,3.0h后Bi₂O₃光催化剂对四环素溶液的降解率可以达到82.6%,远远高于市售纳米Bi₂O₃颗粒.     

焙烧条件对Ru/AC催化剂去除溴酸盐的影响

考察了以RuCl₃·3H₂O为前驱物,以AC(颗粒活性炭)为载体制备Ru/AC时,焙烧氛围、焙烧温度、焙烧时间对Ru/AC催化活性的影响,并利用XPS(X-ray photoelectron spectra,X射线光电子能谱分析)、BET(brunner-emmet-teller method,比表面积测定)和SEM(scanning electronic microscopy,扫描电镜)等手段对样品进行了表征. 结果表明,不同焙烧氛围中制备的Ru/AC活性有较大差异:在N₂焙烧氛围中,容易形成去除BrO₃-的有效活性组分(RuO₂);而在真空焙烧氛围中,几乎没有活性组分的产生;在H₂-N₂〔φ(H₂)为1.5%,φ(N₂)为98.5%〕氛围中焙烧,负载在AC上的活性组分有Ru₀(单质钌)和RuO₂. 焙烧温度对Ru/AC去除BrO₃-的性能有着较为显著的影响,高温有利于AC的石墨化进程,载体性能得到优化;但焙烧温度过高(1 000 ℃)时,会产生金属颗粒团聚现象;最适宜的焙烧温度为900 ℃. Ru/AC的活性随着焙烧时间的延长呈先增后降的趋势;焙烧时间为3 h时,载体的比表面积和孔容积得到提高且有效活性组分能够均匀地分散在AC载体上. 综上,Ru/AC催化剂的最优焙烧条件:焙烧氛围为N₂,焙烧温度为900 ℃,焙烧时间为3 h. 在该条件下制备的Ru/AC利于形成去除BrO₃-的活性物质RuO₂,并且其能够均匀地分布在AC载体上,使催化反应进行得更为彻底,可在2 h内将BrO₃-全部去除.      

双Z型MIL-88A(Fe)/Ag3PO4/AgI光芬顿催化剂对染料的去除

以MIL-88A (Fe)为载体,通过原位沉淀法和离子交换法成功合成双Z型三元复合材料MIL-88A (Fe)/Ag₃PO₄/AgI (MAI),并将其应用于光芬顿体系中,高效去除染料废水中的罗丹明B (RhB).棒状的MIL-88A (Fe)作为载体,减少了Ag₃PO₄和AgI颗粒的团聚现象,形成的双Z型异质结减少了电子-空穴对的复合,提高了光催化活性.在催化剂为0.5g/L,初始pH值为3.0,H₂O₂浓度0.4mmol/L的条件下,20min内100mL的20mg/L的RhB可被完全降解,并且在循环5次使用后仍保持较高的催化性能.此外,自由基捕获实验和电子自旋共振实验表明h⁺,O₂^·﹣和HO^·是MAI/Vis/H₂O₂催化体系中的主要活性物质.最后,提出了MAI降解的可能机理.     

MW-Fe0/H2O2体系预处理垃圾渗滤液浓缩液有机物

为探究MW-Fe⁰/H₂O₂类芬顿反应对渗滤液浓缩液的效能与机理,探讨了废水初始pH值、Fe⁰投加量、H₂O₂投加量、MW功率和反应时间等影响因素对有机物去除效果,通过类比实验对MW-Fe⁰/H₂O₂体系处理渗滤液浓缩液中MW辐射的反应机理进行研究,并采用了SEM和XRD技术对反应前后的Fe⁰物相变化及催化机理进行了探究.结果表明,在初始pH值为3.0,Fe⁰投加量0.5g/L,H₂O₂投加量20mL/L,MW功率400W,反应时间14min时,其COD、UV₂₅₄以及色度（CN）的去除率分别为58.70%、85.69%和88.30%.类芬顿类比实验说明MW-Fe⁰/H₂O₂体系处理后具有较高的有机物去除率和可生化性;紫外-可见光谱表明,Fenton和MW-Fe⁰/H₂O₂类芬顿反应均能使废水中有机物的芳香性程度、分子量和缩合度大幅度降低,但MW-Fe⁰/H₂O₂类芬顿反应优于其他反应过程;三维荧光光谱显示,MW-Fe⁰/H₂O₂类芬顿反应能使渗滤液浓缩液中荧光峰峰位蓝移,说明废水的腐殖质缩合度减小,且分子量大幅降低.与此同时,Fe⁰在反应过程中,表面由光滑变得粗糙且被腐蚀为Fe₃O₄和FeOOH等物质.MW-Fe⁰/H₂O₂类芬顿反应的主要机理为芬顿反应及铁氧化物-H₂O₂非均相芬顿反应的高级氧化作用、铁基胶体对有机物的吸附沉淀,而MW的热效应和非热效应加速了以上作用的进行,从而能对渗滤液浓缩液中有机污染物进行快速去除.     

KOH和NH3·H2O联合固态预处理对青稞秸秆厌氧发酵特性的影响

为提高青稞秸秆的综合利用率,选用KOH和NH₃·H₂O作为青稞秸秆固态预处理试剂进行中温批式厌氧发酵产甲烷试验研究,并通过Box-Behnken响应面法来考察不同含量的KOH、NH₃·H₂O及预处理时间对青稞秸秆累积甲烷产量的交互影响. 结果表明:各因素对青稞秸秆累积甲烷产量的影响程度表现为NH₃·H₂O含量>KOH含量>预处理时间;通过响应面模型验证试验得到最优预处理条件为KOH含量5.13%、NH₃·H₂O含量3.35%、预处理时间13.87 h,该条件下累积甲烷产量实测值为282.34 mL/g(以VS计),与预测值(286.4 mL/g)非常接近,相对误差小于5%,证明验证模型有效. KOH和NH₃·H₂O联合预处理能够显著提高青稞秸秆厌氧发酵产甲烷能力(P<0.05),累积甲烷产量较7% KOH和5% NH₃·H₂O单一预处理及未处理分别提高了7.59%、20.82%和70.78%;二者联合预处理还能够有效降解木质素(降解率为29.21%),提高发酵液营养价值;同时,可减少回收预处理试剂的成本,降低对环境的污染. 研究显示,Box-Behnken响应面法能较好地优化青稞秸秆厌氧发酵的预处理条件,KOH和NH₃·H₂O联合预处理是高效生产生物甲烷和环境友好的木质纤维素类废弃物的处理方法.