基于XGBoost-ARIMA方法的PM2.5质量浓度预测模型的研究及应用

针对PM_2.5时间序列的非线性、高噪声、不平稳与波动性的特征，提出一种基于分解集成框架以及相关性去噪的新型XGBoost-ARIMA混合预测模型。以石家庄市为例，选择PM₁₀、SO₂等4个影响因子，PM_2.5为目标因子，构建混合预测模型以合理区分与处理时间序列中高频、低频数据，并通过Pearson相关性去噪方法对时间序列中的噪声因子进行去除。实例验证及与经典预测模型的对比研究表明，提出的新型XGBoost-ARIMA混合预测模型适用于大气污染治理以及环境政策制定所需的PM_2.5质量浓度日均数据预测，实现了针对大气污染物日均质量浓度的准确预测，能够为污染治理与政策制定提供科学的数据支撑；该方法与经典预测模型相比，具有更优的预测性能(平均绝对误差仅为10.465 18,且希尔不等系数低至0.085 89)。     

纳滤膜技术在饮用水深度处理中的应用

介绍了纳滤膜的特征及分离机理.论述了纳滤膜对各种无机和有机污染物、消毒副产物、微生物的处理效果与研究进展.列举了纳滤膜技术在国内外饮用水深度处理中的应用实例.展望了纳滤膜的发展前景,并指出纳滤需要在膜材料和抗污染性等方面进行改善.     

绿色合成磁性水热炭及对亚甲基蓝的吸附研究

以废旧锂离子电池和果树残枝为原料,采用绿色生物"浸提+水热"即"一锅烩"法,构建一种新型磁性水热炭.利用X-射线衍射(XRD)、比表面测试(BET)、扫描电镜(SEM)、红外光谱分析(FT-IR)、X射线光电子能谱分析(XPS)和振动样品磁强计(VSM)等仪器对磁性水热炭进行物相、形貌、结构和磁性特性分析.通过静态吸附试验考察磁性水热炭对亚甲基蓝(MB)的吸附行为,从吸附pH值影响、吸附平衡和吸附动力学方面对吸附过程进行分析,并探讨吸附机理以评估材料寿命.结果表明,磁性水热炭兼备磁性铁氧体特征峰和水热炭特征峰,符合物相设计要求,其中铁氧体质量分数为20％时,材料吸附性能最优,其SBET为15.17 m2/g,饱和磁化强度为10.36 emu/g.当pH=8时,磁性水热炭对MB的吸附效率高达98.6％,吸附动力学过程符合伪二级(PSO)模型,即吸附过程主要由化学吸附控制,其中Langmuir模型适宜于描述吸附平衡,最大吸附容量qe为46.32 mg/g,FT-IR和XPS分析显示,C=C和金属氧化物键(M-O)为MB的主要吸附位点.磁性水热炭经5次循环使用后,材料的物相、微观形貌和磁性特性无显著变化,对MB的吸附效率仍保持在90.3％,表明产品稳定性较好且易于磁分离回收.     

钴酸镧新型制备及在废水处理中的应用进展

半导体钴酸镧作为传统型热电催化材料,由于价廉、高效、环境友好等特点,在国民经济中被广泛应用。结合半导体钴酸镧的最新研究成果,综合论述了钴酸镧的几种新型制备方法:微波辅助合成法(绿色、高效)、机械活化法(反应活性高)和表面离子吸收法(产物纯度高)。同时对提高钴酸镧光催化活性的措施进行分类,包括与其他半导体材料形成异质结、元素掺杂、与新型材料复合等方法。在此基础上总结了钴酸镧光催化剂在降解染料废水、抗生素废水,以及光催化产氢、高级氧化有机废水等水处理中的应用,探讨了未来的研究方向。     

Bi与rGO共修饰SnO2光催化高效降解TCH和染料研究

通过简单水热法制备新型铋金属(Bi)与还原氧化石墨烯(r GO)共修饰SnO2三元光催化剂,并采用多种手段对其进行表征。以亚甲基蓝(MB)和四环素(TCH)为目标污染物,考察三元材料对污染物的光催化降解性能。结果表明,在可见光条件下,复合光催化材料对四环素去除率为94. 1%(60 min),对亚甲基蓝去除率为75. 5%(120 min),降解效果显著好于纯SnO2与二元催化剂Bi-SnO2。光致发光光谱(PL)、瞬态光电流响应和电化学阻抗谱(EIS)结果表明,复合材料中电子转移及分离效率的提升显著提高了自由基的产生及光催化效率。阐述了铋金属、还原氧化石墨烯和二氧化锡中间的协同效应,并基于自由基掩蔽试验和电子自旋共振谱(ESR)提出了光催化机制。     

持久性有机污染物的污染状况及处置技术

持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants:POPs)具有持久性、半挥发性、生物蓄积性和高毒性,对人类的健康和全球生态环境的巨大危害引起了世界各国政府和公众的广泛关注.对持久性有机污染物的定义、来源和特征进行了介绍.分析了国内外持久性有机污染物的环境污染状况以及主要的处置技术,并指出了今后POPs的研究热点和发展趋势.     

磁性Fe-Ti复合氧化物的制备及其对水中As(Ⅴ)的吸附研究

采用正/反向共沉淀法分别制备了不同铁钛配比的新型纳米复合材料——Fe3O4/TiO2。对以两种方法制备的材料的外观、磁性及对水中As(Ⅴ)的吸附性能进行了比较。结果表明,相同铁钛配比的材料具有类似的外观和磁性,随铁含量降低材料由黑灰色向乳白色转变,磁性随之减弱,当铁物质的量分数≤50%时,材料基本丧失磁性。正向共沉淀法制备的材料吸附性能优于反向共沉淀法,正向n(Fe)∶n(Ti)=9∶1材料的磁性最强,对砷的吸附性能也较好,对起始As(Ⅴ)质量浓度为0.5 mg/L的模拟含砷水,经3 h吸附,As(Ⅴ)的去除率达到90%以上。该材料为介孔结构,比表面积为279.1 m2/g,BJH平均孔径为7.14 nm。模拟吸附剂的自由沉淀与外加磁场的沉淀过程,在20 min内,二者的浊度去除率分别为19.4%和74.4%。     

反渗透膜应用于钢厂废水回用膜污染研究

以钢厂实际运行中污染的反渗透膜为研究对象,采用SEM、能谱分析(EDS)等方法对膜面污染物成分和碱洗所带出的污染物进行了分析。结果表明,反渗透膜表面的污染物主要为有机磷酸铝、钙、镁等元素组成的无机化合物和有机污染物。     

低温超导磁分离技术深度处理焦化废水

论文论述了低温超导磁分离技术原理,通过选择适合的磁种,使之与废水中污染物结合,迅速分离污水中的磁性絮团,再通过与其它污水处理技术的有机结合,有效地去除各种难降解的有机物等。经A/O+絮凝+低温超导磁分离处理,焦化污水其化学需氧量质量浓度降至150 mg/L以下,氨氮质量浓度降至25mg/L以下。该技术具有工艺流程短、运行费用低、安全可靠的显著优点。     

UiO-66-(COOH)2对水溶液中In(Ⅲ)的吸附性能

以水作溶剂,采用简单的回流法合成了一种稳定的金属有机骨架材料UiO-66-(COOH)2,并首次将其用于In(Ⅲ)离子的吸附分离。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、N2吸附-脱附和X射线衍射(XRD)等手段对材料进行了表征。通过静态吸附试验,探讨了pH值、接触时间和溶液初始质量浓度等因素对材料吸附In(Ⅲ)离子性能的影响。结果表明,在pH值为3.0、温度为303 K的条件下,UiO-66-(COOH)2对In(Ⅲ)的最大饱和吸附容量可达84.29 mg/g,优于大多数文献的报道值;整个吸附过程在90 min左右完成,且符合Langmuir等温吸附方程,而吸附动力学可以用准二级动力学模型进行描述。其可能的吸附机理是UiO-66-(COOH)2中的羧基与In(Ⅲ)离子的配位作用。此外,该材料能够实现重复使用,且在Na(Ⅰ)、K(Ⅰ)、Mg(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)等竞争性金属离子的存在下,对In(Ⅲ)仍具备较好的吸附选择性。研究结果为含铟废水的处理提供了一种有效的新途径,也进一步拓展了MOFs材料的实际应用。     

矿业固废淋溶物对地下环境的污染控制研究进展

初步探讨了矿业生产所产生的固体废物(煤矸石、矿渣和尾矿等)在水的淋溶和其他介质的作用下产生的有毒有害物质对地下环境(土壤和水)的污染机制，重点论述了有毒有害物质(重金属、有机污染物等)含量分配，尤其是有机污染物对地下水环境影响。针对其污染特点，提出了相应解决办法及今后需做的重点工作。     

瓦斯抽采钻孔磁性密封浆液配合比试验研究

为探究一种具有磁性特性的瓦斯抽采钻孔密封浆液配合比,选取微米粒度(3μm)下的羰基铁粉和纳米粒度(200 nm)下的四氧化三铁(Fe_3O_4)为磁性粒子,以一定比例聚乙烯醇和水作为密封浆液主要基液,按照磁性粒子在浆液中不同质量分数、不同磁性粒子种类以及不同磁性粒子粒度,进行多水平多因素下的浆液配合比试验,并借助三维磁性成像系统作相似材料模拟,验证浆液的磁性示踪效果。结果表明:在以羰基铁粉为主要溶质的浆液中加入一定量Fe_3O_4,可大幅度降低密封浆液沉降率;在相似材料密封胶结后,浆液中的磁性粒子可较好地表征出相似材料内密封浆液的填充胶结位置,且在相似材料中,磁性强度越大的区域,内部破裂越明显。     

多孔材料改性聚醚嵌段酰胺复合膜分离油气研究

油气在空气中挥发到极限会发生剧烈爆炸，用膜分离技术回收有机气体可以降低危险发生概率。膜分离油气的能力主要受通量和分离系数影响。采用微孔材料Silicalite-1分子筛和介孔材料MCM-41分子筛分别对聚醚嵌段酰胺(PEBA)复合膜进行改性研究。结果显示：两种分子筛在改性PEBA复合膜时，功能层旋涂得相比未改性的更薄，从而产生更高的有机气体通量；分子筛增强了膜的疏水性，使有机气体更易吸附在膜表面。PEBA/MCM-41和PEBA/Silicalite-1改性膜都能有效地增强气体的渗透性和选择性，且低温有利于油气分离。加入介孔分子筛MCM-41的主要分离机理是Knudsen扩散，可使小分子油气的分离系数显著提高，相比未改性的膜可提高近16倍；加入微孔分子筛Silicalite-1的主要分离机理是溶解扩散，可使大分子的分离系数明显提高，相比未改性的膜大约提高6倍。     

环境安全中光催化技术的应用

针对近年来环境安全的研究现状,提出以非传统安全的视角研究环境安全的问题,运用纳米光催化技术取得的最新科研成果解决环境安全问题的新思路。综述了纳米科技在环境安全中的应用,重点评述纳米光催化技术在室内空气净化中的应用(如光催化降解有机污染物、无机污染物、氮氧化物、异味、微生物)和利用纳米光催化技术在室内空气净化中取得的最新科研成果(如抗菌防霉内墙材料、防污自洁材料、自动无毒化材料)。同时指出纳米二氧化钛光催化技术尚未完全达到实际应用水平,仍存在一些明显的不足之处,需要对该技术继续开发和完善,才能在环境安全领域获得更加广泛和有效的应用。     

凹凸棒土基磁性复合材料对水溶液中Cu(Ⅱ)和氯酚的吸附特性

针对粉末状凹凸棒土在实际应用中难以固液分离的问题,采用铁酸钴对有机改性后的凹凸棒土(OAT)进行磁性负载,制备凹凸棒土基铁酸钴磁性复合材料(MOAT),探究它对水溶液中Cu(Ⅱ)和氯酚的双组分吸附性能。结果表明,与凹凸棒土原土相比,MOAT对氯酚的吸附量明显提高,且在外加磁场的条件下能够快速实现固液分离。单组分溶液体系中,MOAT的吸附速率很快,对Cu(Ⅱ)和氯酚的吸附分别在150 min和40 min即可达到吸附平衡。在pH值=5的双组分溶液体系中,Cu(Ⅱ)的存在对MOAT吸附氯酚的性能有很大影响,而氯酚对Cu(Ⅱ)的吸附量则影响很小,MOAT优先吸附Cu(Ⅱ)。无机盐离子的存在会促进MOAT对两种物质的吸附性能,增加吸附量。     

磁性石墨烯材料的制备及去除水中重金属的研究进展

石墨烯基材料具有很高的理论比表面积和大吸附容量.将石墨烯与磁性材料复合而成的磁性石墨烯基纳米材料具有强化学稳定性和协同吸附能力,可增强水中重金属离子的去除效率,并能在外加磁场作用下迅速分离.综述了磁性石墨烯材料的制备方法及其在水处理领域的应用进展,指出了当前研究的主要发展方向.     

磁性生物炭的制备、表征及对磷的吸附特性

处理成本高、分离难度大是当前湖库等相对封闭水体磷治理工程中的主要问题。为此,以廉价农林废弃物花生壳为主要前驱物与Fe_3O_4纳米颗粒复合制备一种低成本、可磁分离的磁性生物炭吸附剂,研究了热解温度(400℃、500℃、600℃)、溶液pH值、阴离子(Cl~-和SO_4~(2-))共存等因素对复合材料吸附性能的影响。结果表明,复合后的磁性生物炭最大吸附量相比复合前提升了3~5倍。动力学数据拟合结果表明,拟二级动力学方程能较好地拟合吸附过程。磁性生物炭的零电荷点(均7.5)与前驱物的热解终温在试验范围内呈现明显的正相关,表明引入Fe_3O_4后可明显增加磁性生物炭表面电荷,进而有效提升吸附性能。此外,阴离子共存试验表明,磁性生物炭对磷具有较好的选择性。     

基于集合方法铅镉在磁性蒙脱石上竞争吸附点位的计算

采用水热合成法制备磁性蒙脱石,并分别在单独及竞争体系下,通过批试验研究其对铅镉的吸附特性,并采用集合的方法定量计算铅镉在磁性蒙脱石上的公共吸附点位和独立吸附点位。结果表明,磁性蒙脱石对Pb (Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附过程为混乱度增加、可自发进行的吸热反应。与单独体系相比,在竞争体系下,Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在磁性蒙脱石上的吸附量下降,吸附速率减慢,表明Pb (Ⅱ)和Cd(Ⅱ)对磁性蒙脱石表面的吸附点位存在明显的竞争。与Cd(Ⅱ)相比,竞争作用对Pb(Ⅱ)的影响较大。由铅镉所占据的磁性蒙脱石公共吸附点位的比值Qj(Pb)/Qj(Cd) 1,表明铅对磁性蒙脱土表面吸附点位的竞争力要大于镉。另外,升高温度,Qj(Pb)/Qj(Cd)有下降的趋势,表明提高温度有利于提高Cd的竞争力。Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在公共吸附点位和独立吸附点位之间的分布会影响它们对公共吸附点位的竞争。     

藻类生物技术在水环境保护中的应用前景探讨

简要综述了藻类生物技术在水污染生态毒理学和污水生物净化方面的研究成果及应用实例，同时对其研究前景进行了探讨。应用藻类生物检测技术对重金属、农药、有机污染物、有毒有害废弃物等的毒性评价结果证明，一些二价重金属阳离子对藻类的毒性顺序大致为Hg^2 ，Cd^2 ，Cu^2 ．Ni^2 和Zn^2 ；酚类、酯类和芳烃类有机污染物对藻类生长的抑制作用十分显；农药对藻类的毒害作用主要通过破坏藻类生物膜的结构和功能而抑制藻类的光合作用、呼吸作用和固氮作用。有关藻类污水处理的研究资料显示，阳光的强弱，污水在系统内的停留时间，藻类生物量的多寡是确保藻类污水处理效果的关键．     

Fenton法降解餐厨垃圾废水恶臭的试验研究

基于Fenton法对水中有机污染物的强氧化能力,研究其对餐厨垃圾废水中恶臭物质的去除条件及降解特性.采用GC-MS分流进样(分流比5∶1)的方法,对目标物质进行分离,并选择离子(SIM)模式检测.餐厨垃圾废水各目标污染物质分离情况良好,共检出20种挥发性有机恶臭污染物,其总质量浓度为8.60 mg/m3.通过单因素试验,研究H2O2、Fe2+投加量、pH值、氧化时间对恶臭物质(以甲硫醇、乙酸乙酯和二硫化碳为代表)的去除效果;并利用正交试验进一步确定以上因素的影响程度,从而得出Fenton氧化试验的最佳反应条件:反应初始pH=5,H2O2投加量为0.98 mol/L,Fe2+投加量为10 g/L,反应进行120 min.此时目标分析物质总降解率达99.6％,水样臭阈值降低了 97％以上.试验结果满足环境恶臭污染物无组织排放限值,该法对高效降解餐厨垃圾废水异味具有参考价值.