水厂反冲洗铁锰泥热处理产物结构及除砷变化

利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、差热重量分析法(TG)、比表面积分析仪(BET)等研究了除铁除锰水厂富含铁锰氧化物的反冲洗泥经过不同焙烧温度处理后的产物结构变化对吸附除砷的影响.结果表明:铁锰氧化物反冲洗泥原料为无定型结构,粒径小且比表面积大,能高效除砷;焙烧温度为150℃时,结晶水开始脱除,比表面积与孔容变化不大,As(Ⅲ)和As(V)的去除率均略微增加;焙烧温度为500℃时,脱羟基反应促使微孔逐渐合并成介孔,比表面积降低,As(Ⅲ)和As(V)的去除率降至70%;当焙烧温度升高到800℃后,热处理产物脱水完全,微孔和介孔随焙烧温度升高逐渐合并成大孔,比表面积和孔容分别下降至12.755m2/g和0.052cm3/g,平均孔径增长了约10nm,且产生的赤铁矿晶体颗粒间出现烧结现象,对As(Ⅲ)和As(V)的去除率大幅下降,为原来的10%左右.     

有序介孔材料过滤脱除纳米颗粒物

多孔材料过滤去除环境纳米颗粒物(nanoparticles,NPs)是空气净化治理的重要方法之一.本文采用介孔分子筛(MCM-41、SBA-15)和有序介孔碳(CMK-3)这3种典型介孔材料对2~20 nm的NPs进行过滤脱除研究,旨在探索介孔材料在NPs过滤方面的应用可行性与相关理论基础.基于3种介孔材料的物理化学性质表征结果,通过本实验发现介孔材料孔道的最可几孔径以及一定量的介孔孔容是吸附NPs的关键,而微孔分布对去除NPs贡献不大.进一步对SBA-15在不同流量及不同颗粒床厚度下对NPs的去除进行了分析,发现纳米颗粒物的最易穿透粒径(most penetrating particle size,MPPS)随着流量的增大而减小,同时MPPS颗粒物的去除效率随之降低,且MPPS基本不受颗粒床厚度变化的影响.本研究为介孔材料过滤脱除NPs提供了技术依据.     

磁性介孔纳米复合材料制备及其对废水中Fe3+的吸附回收性能研究

为有效去除废水中Fe3+,采用共沉淀法制备Fe3 O4磁流体,以水合肼为还原剂制备还原氧化石墨烯(RGO),经改进的St?ber法合成了Fe3 O4@mSiO2-RGO磁性介孔纳米复合材料.利用FT-IR、XRD、BET、磁响应等分析方法对Fe3 O4@mSiO2-RGO进行了结构表征,考察了吸附时间、初始浓度和吸附剂...     

干垃圾中角蛋白基有机质制备生物炭的性能研究

通过生活垃圾中有机质制备生物炭,实现生活垃圾的全量减量化、资源化、无害化目的。对干垃圾中角蛋白基有机质炭化制备出的生物炭进行元素组成、pH值、红外谱图、SEM的分析研究,确定了角蛋白基生物质炭的性能特征。研究发现:随着炭化温度的升高,角蛋白基生物炭碳含量增加,pH值呈弱碱性,具有发达的微孔、中孔和很强的吸附能力,同时炭化过程中增加了生物炭的稳定性。所得生物质炭可应用于城市污泥堆肥、土壤有机碳含量的调整和重金属的富集,还可以作为大气污染物或水体污染物的吸附剂。     

ZSM-5沸石分子筛吸附-脱附VOCs的性能研究

以不同Si/Al比的ZSM-5分子筛为吸附剂,考察了硅铝比对其疏水性和吸附性能的影响.结果表明,随着Si/Al比的增加,其微孔孔体积和微孔表面积变大,当Si/Al100时,ZSM-5分子筛均具有良好的疏水性和对甲苯的选择性吸附能力,但脱附温度随之升高.同时,以4类VOCs(醇类、酯类、烃类、酮类)为吸附质,研究了ZSM-5分子筛吸附-脱附不同VOCs的性能.发现ZSM-5分子筛由于具有丰富的微孔结构更适合吸附小分子VOCs,对于同类VOCs分子,随着碳数的增加,分子大小和极性均增大,其与分子筛的作用力越强,热脱附温度越高,但VOCs在ZSM-5分子筛表面300℃左右就能脱附完全.     

不同溶剂和反应温度对污泥热液化制取生物质油性质影响研究

选取4种溶剂(水、乙醇、正己烷、水-乙醇共溶济)作为污泥热液化制取生物质油的溶剂,分析溶剂种类和反应温度对热液化效果和生物质油性质的影响.结果表明:相同温度下,生物质油产率随溶剂种类变化趋势为:乙醇水-乙醇共溶剂正己烷水,最高产率为54.82%(乙醇溶剂,240℃).污泥有机物转化率随溶剂种类变化趋势为:水-乙醇共溶剂乙醇水正己烷,最高有机物转化率为96.40%(水-乙醇共溶剂,330℃).污泥经热液化处理后,碳、氢、氮、硫元素在生物质油中富集,氧含量下降,热值36 MJ·kg-1(乙醇、240℃除外).不同溶剂油成分差别较大,采用水或正己烷,产物主要是脂肪酸类、烷烃及部分酰胺和腈类,采用乙醇或水-乙醇共溶剂,产物主要是酯类、烷烃类.生物质油沸点集中分布在250~500℃,添加乙醇溶剂可显著提高生物质油轻组分含量.     

介孔磁性微球的制备表征及其在环境中的应用

文章在Fe3O4(magnetite)纳米粒子的表面包覆一层SiO2(silica),再以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂作为结构导向剂,包覆一层介孔SiO2,形成一种核壳式介孔磁性二氧化硅材料(MS),然后在其表面引进巯基(mercapto)从而成为一种新型巯基修饰的磁性二氧化硅载体(MMS).这种材料是介...     

海洋表层沉积物及其非水解有机质级分对菲和壬基酚的吸附

选择5个南海表层沉积物及其非水解有机质(NHC)级分作为研究对象,应用元素分析、二氧化碳和氮气吸附技术及X射线光电子光谱(XPS)表征,同时研究了其对菲和壬基酚的吸附行为.沉积有机质的有机碳含量与吸附能力之间存在显著的正相关关系,表明沉积有机质在吸附疏水性有机污染物(HOCs)过程中的重要作用.同时,沉积有机质的吸附能力和微孔体积之间也存在显著的正相关,表明微孔填充机理在菲和壬基酚的吸附中扮演着重要角色.此外,NHC级分的表面羧酸碳含量与其对菲和壬基酚的吸附能力之间存在显著的正相关,表明沉积有机质与π供体之间存在较强的π-π电子供受体作用.本研究综合考虑了沉积有机质和HOCs间的多种作用机理(疏水作用、微孔填充和π-π电子供受体作用),有助于进一步理解沉积有机质与有机污染物之间的吸附机制,对于水环境的治理与修复具有重要意义.     

溶胶-凝胶法合成高温稳定的大孔结构二氧化钛

用钛酸丁酯作钛源,95%的乙醇水溶液作溶剂,柠檬酸铵作螯合剂,利用简单的溶胶-凝胶法合成了大孔结构的TiO2。用扫描电镜（SEM）,X射线衍射（XRD）,傅里叶变换红外光谱（IR）,差热-热重分析（TG-DTA）,N2吸附等方法对产物的形貌和结构进行了表征。结果表明大孔的直径在2μm左右,这种材料比表面积比较高,并且热稳定性好,可以耐800℃的高温。550℃焙烧得到的锐钛矿对罗丹明B具有光催化活性。95%的乙醇溶液对生产介孔-大孔TiO2材料很有利。TiO2微孔-大孔多级孔结构的形成是微相分离和有机酸铵螯合作用两者共同作用的结果。     

非热等离子体强化尿素-SCR脱除NOx

针对低温条件下尿素-SCR存在的尿素分解不完全以及脱硝效率低的问题,利用介质阻挡放电产生非热等离子体,并将其与同时具有催化尿素分解和催化NO_x还原活性的MnO_x/Al_2O_3催化剂相结合,考察了非热等离子体对于低温(100℃)下尿素催化分解制氨以及NH_3-SCR和尿素-SCR脱除NO_x的强化作用。结果表明:仅有催化作用时100℃下尿素难以分解,NH_3-SCR也仅能脱除23. 0%的NO_x。在催化床层内施加较低放电功率(约10 W)的非热等离子体既可促使尿素在低温下高效分解制氨,又可显著强化NH_3-SCR对于NO的脱除,并最终在MnO_x/Al_2O_3催化剂表面实现尿素-SCR高效脱除NO。     

透析对施氏矿物微观结构及其砷吸附能力的影响

探讨透析对施氏矿物微观结构和砷吸附能力的调控,对高效合成施氏矿物,进而将其应用于含砷地下水处理具有重要意义.本研究在利用FeCl_3·6H_2O与Na_2SO_4合成施氏矿物的基础上,用截留分子量100000 Da和20000 Da透析袋分别对施氏矿物透析10 d与20 d,探究了透析过程对施氏矿物产生量、比表面积、孔体积、平均孔径等矿物特征的影响,并考察了透析前后施氏矿物对废水中砷的吸附去除效果.研究结果表明,透析过程可显著提高矿物的合成量,增加矿物比表面积及孔体积,增加矿物的平均孔径.施氏矿物在截留分子量100000 Da与20000 Da透析袋中透析20 d,矿物产生量分别增加70.70%与79.84%;比表面积分别增加68.75%与45.85%;其中微孔(2 nm)比表面积增加439.90%与395.11%,中孔(2～50 nm)比表面积增加30.63%与9.96%;孔体积分别增加332.79%与287.25%,其中微孔体积增加491.61%与419.92%,中孔体积增加了220.36%与211.95%,透析后矿物平均孔径增长了214.77%与244.31%;矿物对污水中砷的吸附去除能力提高65.60%与64.74%.本研究结果可为化学合成施氏矿物改性并将其应用于地下水除砷领域提供必要的参数支撑.     

Regeneration performance and carbon consumption of semi-coke and activated coke for SO2 and NO removal

To decrease the operating cost of flue gas purification technologies based on carbon-based materials, the adsorption and regeneration performance of low-price semi-coke and activated coke were compared for SO₂ and NO removal in a simulated flue gas. The functional groups of the two adsorbents before and after regeneration were characterized by a Fourier transform infrared (FTIR) spectrometer, and were quantitatively assessed using temperature programmed desorption (TPD) coupled with FTIR and acid–base titration. The results show that semi-coke had higher adsorption capacity (16.2% for SO₂ and 38.6% for NO) than activated coke because of its higher content of basic functional groups and lactones. After regeneration, the adsorption performance of semi-coke decreased because the number of active functional groups decreased and the micropores increased. Semi-coke had better regeneration performance than activated coke. Semi-coke had a larger SO₂ recovery of 7.2% and smaller carbon consumption of 12% compared to activated coke. The semi-coke carbon-based adsorbent could be regenerated at lower temperatures to depress the carbon consumption, because the SO₂ recovery was only reduced a small amount.     

Fabrication of bimetallic Ag/Fe immobilized on modified biochar for removal of carbon tetrachloride

As an effective conventional absorbent, biochar exhibited limited adsorption ability toward small hydrophobic molecules. To enhance the adsorption capacity, a novel adsorbent was prepared by immobilizing nanoscale zero-valent iron onto modified biochar (MB) and then the elemental silver was attached to the surface of iron (Ag/Fe/MB). It''s noted that spherical Ag/Fe nanoparticles with diameter of 51 nm were highly dispersed on the surface of MB. As the typical hydrophobic contaminant, carbon tetrachloride was selected for examining the removal efficiency of the adsorbent. The removal efficiencies of carbon tetrachloride by original biochar (OB), Ag/Fe, Ag/Fe/OB and Ag/Fe/MB were fully investigated. It''s found that Ag/Fe/MB showed higher carbon tetrachloride removal efficiency, which is about 5.5 times higher than that of the OB sample due to utilizing the merits of high adsorption and reduction. Thermodynamic parameters revealed that the removal of carbon tetrachloride by Ag/Fe/MB was a spontaneous and exothermic process, which was affected by solution pH, initial carbon tetrachloride concentration and temperature. The novel Ag/Fe/MB composites provided a promising material for carbon tetrachloride removal from effluent.     

MWCNTs预涂覆及预吸附处理缓解低压膜腐殖酸污染的机制研究

以腐殖酸(Humic Acid,HA)为研究对象,采用多壁碳纳米管(Multiwalled Carbon Nanotubes,MWCNTs)对聚偏氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)平板超滤膜进行预涂覆改性处理,并与等量MWCNTs分散状态时吸附处理HA对膜污染的缓解效果进行了对比,考察了MWCNTs在处理HA过程中缓解膜污染的机制.同时,分析了MWCNTs投量和溶液离子变化对MWCNTs吸附及截留作用缓解膜污染的影响.结果表明,MWCNTs预涂覆与吸附相比,能够更有效地缓解膜污染,其中,分散剂为乙醇的MWCNTs预涂覆层对膜污染的缓解效果最好.增加MWCNTs投量不能无限地提高其对HA的吸附及截留效果;添加Na~+会造成MWCNTs对HA的吸附及截留效果变差;添加Ca~(2+)能够提高MWCNTs对HA的吸附及截留效果.膜表面污染照片及膜电镜观测结果表明,乙醇分散MWCNTs在超滤膜(UF)表面形成的预涂覆层呈均匀的层状结构,HA被拦截在MWCNTs层的多孔结构内,不易进入PVDF膜膜孔,反洗时易脱附,可逆性高;纯水分散MWCNTs在超滤膜表面形成的预涂覆层易于团聚,HA容易透过MWCNTs涂覆层进而堵塞PVDF膜膜孔,可逆性低;MWCNTs预吸附处理后形成MWCNTs和HA的包裹体,不经微滤膜滤除,会在PVDF膜表面产生复合污染.     

活性炭催化臭氧氧化处理染料废水生化出水研究

采用饱和活性炭作为臭氧氧化催化剂,对染料废水生化出水进行深度处理.以废水COD、DOC去除率为指标,考察饱和活性炭对臭氧的催化效果.使用6种不同的活性炭作为催化剂(编号1^#~6^#),并将6^#活性炭采用KMnO₄、NaOH、ZnCl₂、H₂SO₄、H₃PO₄进行表面处理,在活性炭的孔体积、酸碱基团等表面性质测定的基础上,探讨活性炭性质与催化臭氧化效率的关系.结果显示,活性炭催化效果与大孔体积密切相关;另一方面,使用微孔膜片减小臭氧气泡尺寸,增大臭氧的传质面积,提高臭氧利用率,可以改善臭氧/活性炭催化氧化处理效果.     

生物活性炭流化床净化采油废水的效能及特性

为了解决采油废水生化处理难度大、处理效率低等问题,采用颗粒活性炭为载体的内循环流化床反应器工艺在好氧条件下净化采油废水.利用果壳粒状活性炭为载体,投配率为15%时效果较好;最优化水力停留时间为5h.借助有机物的表征参数COD、UV₂₅₄、UV₄₁₀、有机酸以及GC/MS分析方法对该工艺净化采油废水中的有机物的能力进行了研究,结果表明,COD去除率在25%～45%之间波动,UV₂₅₄、UV₄₁₀和有机酸的平均去除率分别为85.9%、73.6%和51.5%,含油量去除率可达100%,但很难去除长链烷烃.研究还发现,由于采油废水中含有某些高浓度的无机离子,如Ca²⁺、Cl^-,占据了活性炭吸附活性中心,从而对活性炭吸附和降解有机物的性能产生不利影响;采油废水温度较高也是影响生物活性炭处理效果的一个因素.     

制药行业VOCs排放特征及控制对策研究 ——以浙江为例

以浙江省为例,对制药行业VOCs的主要来源和特点进行了分析.采用气相色谱法,对该地区制药行业释放的VOCs作了定性和定量分析,识别出16种VOCs,分别为甲醇、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、乙酸乙酯、三乙胺、二甲基甲酰胺、醋酸丁酯、正丙醇、乙醇、异丙醇、乙腈、环氧乙烷、甲醛.通过源成分谱图,确定出不同制药类型的主要VOCs污染物.结果表明, 发酵类为丙酮(65%)、乙酸乙酯(30.41%),提取类为丙酮(56.05%)、乙酸乙酯(36.64%)、乙醇(6.97%),化学合成类为异丙醇(44.27%)、丙酮(35.39%)、乙醇(9.78%)、甲苯(3.89%),生物工程类为丙酮(60.99%)、二氯甲烷(14.77%)、乙醇(12%)、甲醛(11.91%).并对上述主要VOCs进行了优先控制排序.最后,结合该行业VOCs的排放特点,提出了制药行业VOCs有效可行的防治对策.     

环流曝气塔中生物脱氮过程的研究

利用环流曝气塔进行同时硝化/反硝化(sND)脱氮实验.实验中,分别采用不同降解性能的碳源以及采用不同的碳源投加方式,研究反应器内的脱氮过程,监测处理过程中NO_x^--N浓度和溶解氧DO的变化.实验显示,在COD 800mg/L+800mg/L的分批加料方式下,NH₄⁺-N的降解得到加强,出水中NH₄⁺-N浓度低于3mg/L;利用较难降解物质作为碳源时,利于反应器内低溶解氧条件的出现,促进了反硝化的进行,实验在采用醇类碳源时脱氮效果好于葡萄糖的情况.     

中孔结构对活性炭吸附卷烟烟气中有机物的影响

卷烟烟气中复杂化合物对大气环境的污染已经引起了全世界的关注.因此,本文以颗粒活性炭为原料,通过硝酸钙、水蒸气调控得到比表面积、微孔容量丰富且含有较高中孔率的介孔活性炭,研究了孔结构对三醋酸甘油酯和挥发性有机物吸附的影响.结果表明:活性炭对三醋酸甘油酯的吸附主要受到比表面积和微孔的影响,中孔对其吸附性能没有太明显的作用;中孔结构对苯、甲苯、丙酮的吸附可以起到明显的通道效应,大大提高了活性炭对挥发性有机物的去除能力.     

Comparison of different combined treatment processes to address the source water with high concentration of natural organic matter during snowmelt period

The source water in one forest region of the Northeast China had very high natural organic matter (NOM) concentration and heavy color during snowmelt period. The efficiency of five combined treatment processes was compared to address the high concentration of NOM and the mechanisms were also analyzed. Conventional treatment can hardly remove dissolved organic carbon (DOC) in the source water. KMnO₄ pre-oxidization could improve the DOC removal to 22.0%. Post activated carbon adsorption improved the DOC removal of conventional treatment to 28.8%. The non-sufficient NOM removal could be attributed to the dominance of large molecular weight organic matters in raw water, which cannot be adsorbed by the micropore upon activated carbon. O₃ + activated carbon treatment are another available technology for eliminating the color and UV₂₅₄ in water. However, its performance of DOC removal was only 36.4%, which could not satisfy the requirement for organicmatter. The limited ozone dosage is not sufficient to mineralize the high concentration of NOM. Magnetic ion-exchange resin combined with conventional treatment could remove 96.2% of color, 96.0% of UV₂₅₄ and 87.1% of DOC, enabling effluents to meet the drinking water quality standard. The high removal efficiency could be explained by the negative charge on the surface of NOM which benefits the static adsorption of NOM on the anion exchange resin. The results indicated that magnetic ion-exchange resin combined with conventional treatment is the best available technology to remove high concentration of NOM.