利用旋转炉热解城市污泥的产物特性

采用旋转管式加热炉实验台在惰性条件下对城市污泥进行了热解实验,系统研究了不同热解温度对气态产物和固态产物成分的影响。结果表明:污泥经热解后的产物在600℃时,比表面积最大值为158.02 m2/g,孔容最高为109.58 mm3/g。随着热解温度的升高,气态产物和液态产物的产率增加,而固态产物则减少。在热解温度450~750℃,热解产物中的固态产物产率由53.65%降至31.69%;气体产率从11.23%升至24.74%,其中H_2、CO、CO_2、CH_4、C_2H_4、C_2H_6和C_2H_2占总气体的75%以上,H_2含量随着热解温度的升高而升高。热解气中小分子碳氢化合物含量较高,600℃时热解气体中含氢气体主要包括:H_2、CH_4、C_2H_4、C_3H_8、正丁烷(C_4H_(10))及C_2H_6等,其中H_2和CH_4含量分别为27.98%和23.63%。CH4、C3H8、C_4H_(10)等气体的含量随着热解温度的升高呈现先增后减趋势,且在600℃达到最大值,C_2H_2、C_2H_6在450℃时其浓度最高。随着热解温度的升高,N、C和H3种元素在热解固态产物中的质量分数呈明显下降的趋势。     

强化电化学原位产过氧化氢因素分析

针对活性碳纤维(ACF)阴极电还原氧气产过氧化氢(H_2O_2)效率较低的问题,将形稳电极Ru02/Ti、环氧树脂网格以及ACF组合作为复合阳极与电源的正极相连接,单独ACF作为阴极与电源的负极相连接,建立了高效产H_2O_2的电化学系统。通过有无外通氧气对H_2O_2产量对比实验发现,此体系无需外加氧气。详细研究了电流密度、初始pH、转速和电解质浓度等因素对系统产H_2O_2的影响。H_2O_2产量随电流密度的增大而增大,但电流密度达到20.82 m A·cm-2后,继续增大电流密度H_2O_2产量反而降低;酸性条件有利于H_2O_2生成;H_2O_2产量随转速的增大而增加,但转速达到500 r·min-1时,继续增大转速,H_2O_2生成量反而降低;H_2O_2产量随电解质浓度增大逐渐增大,但电解质浓度较高时,H_2O_2产量无明显变化;此电化学系统经8次重复使用后,H_2O_2的生成量基本维持稳定,表明此电化学体系可高效稳定产生H_2O_2。     

内循环微电解对天然气中H2S的处理及其工艺的优化

天然气已经成为工业生产中的重要能源,但天然气中含有大量的H_2S,在加工运输过程中会造成管道腐蚀等问题。因此,天然气脱硫是其加工利用过程中重要的一步。将内循环微电解技术用于天然气中H_2S的处理,分别考察了反应时间、通气速率、铁炭比和pH对H_2S去除效果的影响,筛选出影响H_2S去除效果的主控因子,采用Box-Behnken响应曲面法对处理H_2S的反应条件进行了优化。最终确定的最佳反应条件:反应时间为30 min、通气速率为0.33 m~3·h~(-1)、铁炭比为3∶2和pH=6.1,在最佳反应条件下进行验证实验,结果表明,H_2S的去除率可达到84.6%,其落在模型预测值的95%置信区间(80.16%～100%)内,经内循环微电解技术处理后,H_2S含量能够达到《天然气》(GB 17820-2012)中三类标准。因此,内循环微电解技术可以有效地去除天然气中的H_2S,研究结果可为内循环微电解应用于天然气中H_2S的处理提供参考,同时为天然气中H_2S的处理提供了一种简单高效的技术方法。     

O_2/CO_2燃烧烟气成分对再生催化剂脱硝效果的影响

由于富氧燃烧(O_2/CO_2)烟气中高浓度的CO_2会对再生后催化剂脱硝性能产生影响,以某电厂空气燃烧下失活的SCR脱硝催化剂为实验样品,分别采用去离子水、0.5 mol·L~(-1)H_2SO_4以及0.1 mol·L~(-1)NH_4Cl等再生液浸渍法对其进行再生,然后模拟O_2/CO_2燃烧下的烟气成分作为实验气体,在活性测试平台上对再生前后催化剂性能进行评估,与空气燃烧烟气下进行对比,并利用BET、X射线光谱(XRF)、ICP-MS和离子色谱(IC)以及热重(TG)等测试手段对催化剂进行表征。结果表明:失活样品经水、H_2SO_4和NH_4Cl溶液浸渍后可除去中毒元素并恢复其比表面积,在模拟燃烧烟气下对应的活性均有所恢复但效果不一,其中H_2SO_4和NH_4Cl再生效果明显好于水洗,且H_2SO_4和NH_4Cl洗后的样品在O_2/CO_2燃烧烟气下再生效果好于空气下,而水洗后的样品在空气燃烧烟气下更好;经XRF分析表明催化剂表面的活性组分V2O_5在水中溶解比较微弱,但在H_2SO_4和NH_4Cl中溶解性较大。     

紫外-Fenton法处理高盐有机废水

以某电镀厂水回用系统产生的高盐有机废水为对象,对比研究了Fenton、UV-Fenton等工艺去除COD性能,考察了初始p H、H_2O_2投加量、Fe2+与H_2O_2摩尔比、反应时间等参数对处理效果的影响。结果表明:UV-Fenton工艺的最佳条件为初始p H=3.0,H_2O_2的投加量3 mmol/L,RFe2+∶H_2O_2=1∶1,反应时间30 min;在此条件下,COD去除率可达到60%以上,分别较Fenton和UV-H_2O_2工艺提高23.0%和39.3%。UV-Fenton工艺中,Fenton与UV表现出良好的协同效果,其处理效果较单独Fenton和单独UV处理效果之和高14.7%。UV的引入促进Fe(II)/Fe(Ⅲ)循环,可以提高·OH生成量以及Fe2+与H_2O_2利用率。UV-Fenton是处理高盐有机废水的可行工艺之一。     

固定化排硫硫杆菌对气体中H_2S去除特性

为提高生物滴滤塔净化气体中H_2S的运行效率,分别采用活性炭、陶粒、聚丙烯空心球3种填料,以排硫硫杆菌(Tiobacillus thioparus)接种生物滴滤塔处理含H_2S气体,研究了进气H_2S浓度、气体停留时间等参数对生物滴滤塔去除H_2S性能的影响。结果表明,采用排硫硫杆菌接种生物滴滤塔处理含H_2S气体,挂膜速度快,系统运行稳定且脱硫效率高。3种填料中活性炭填料脱硫效果最好,固定进气H_2S浓度1.5 g·m~(-3),停留时间高于23 s时,H_2S去除率可以达到94.4%以上,H_2S去除负荷达333.16 g·(m~3·h)~(-1)。动力学分析表明,活性炭生物滴滤塔最大H_2S去除负荷为666.7 g·(m~3·h)~(-1),饱和常数为0.87 g·m~(-3)。随着实验的进行,填料塔的压力降会因为生物膜的生长和单质硫的积累逐渐增加,严重时导致气体完全堵塞,需要进行鼓泡反冲以除去积累的单质硫。     

铁碳微电解/H_2O_2耦合类Fenton法预处理高浓度焦化废水

采用铁碳微电解/H_2O_2耦合类Fenton法预处理高浓度焦化废水,通过正交和单因素实验研究了废水初始pH、不同质量的微电解填料、H_2O_2投加量及反应时间对COD处理效果的影响,同时研究了COD降解动力学。结果表明:最佳控制条件是废水初始pH为3、铁碳填料投加量为300 g/L、H_2O_2投加量为80 m L/L、反应时间为160 min,此时COD的去除率达到87%以上;H_2O_2的加入可使铁碳微电解/H_2O_2系统COD的去除率提高37.34%,铁碳微电解/H_2O_2系统COD反应动力学方程为y=0.5296x-0.6218,相关系数R~2为0.9917。     

硫化氢对甲硫醇生物去除性能影响的研究

在硫化氢(H_2S)存在条件下,探究了H_2S对甲硫醇(MT)生物去除性能的影响。结果表明,H_2S的加入可以改变MT的生物降解途径。MT单底物体系,MT通过生成二甲基二硫醚(DMDS)最终转化为SO_4~(2-);MT、H_2S混合底物体系中,MT还可以和H_2S氧化生成的生物硫(S_8)反应生成DMDS和二甲基三硫醚(DMTS),再转化为SO_4~(2-)。MT去除性能受到H_2S浓度及H_2S与MT摩尔比的影响,在H_2S和MT摩尔比为1∶1、H_2S摩尔浓度为2.25mmol/L时,MT去除速率和DMDS降解速率均达到最大,分别为0.037、0.010mmol/(L·h)。     

石墨相氮化碳的制备及光催化降解罗丹明B

研究了不同前驱体组合对制备光催化剂的影响,通过X-射线衍射分析、红外光谱分析、氮气吸附-脱附等温曲线、光学性质分析和紫外-可见漫反射等方法,对光催化剂性质进行表征。结果表明:以质量比为1∶1的C_2H_4N_4/CON_2H_4组合前驱体制备的光催化剂表现出结晶度好、光生载流子分离效率高、催化剂性能稳定等特点;C_2H_4N_4/CON_2H_4组合前驱体制备的g-C_3N_4光催化反应180 min后对RhB的去除率最高;通过添加异丙醇、苯醌和EDTA对光催化过程中产生的活性物质进行分析发现,超氧自由基和空穴是降解RhB的主要活性物质。     

O_3/H_2O_2体系氧化抗生素废水的实验研究

研究了O_3/H_2O_2体系催化氧化处理抗生素废水的效果。对比了O_3/H_2O_2与O_3氧化体系对抗生素废水的处理效果,并考察和优化了反应时间、初始pH、H_2O_2投加量及O_3气体流量等因素的影响。结果表明:O_3/H_2O_2体系氧化抗生素废水的最佳运行参数为反应时间40 min、初始pH9.0、H_2O_2投加量60mg/L、O_3流量450mL/min。在最佳实验条件下,COD由102.0mg/L降低至32.5mg/L,去除率为68.1%,废水色度及浊度的去除率分别为98.8%、42.3%,综合处理效果优于O_3氧化技术。     

UV/H_2O_2工艺降解典型消炎药布洛芬影响因素和降解机理

布洛芬是一种典型药物和个人护理用品(PPCPs),大量生产和广泛使用给环境带来了一定危害。基于响应面方法,采用UV/H_2O_2工艺降解布洛芬(IB),对降解过程中的影响因素(光强、H_2O_2投加量、初始IB浓度)进行了探讨,构建响应面模型。优化的最佳反应条件为:H_2O_2投加量0.10 mol·L~(-1)、初始IB浓度5.00 mg·L~(-1)、UV光强1 400μW·cm~(-2),预测和实验IB以及反应动力学速率常数接近,说明响应面模型能够有效描述UV/H_2O_2降解反应过程。同时用离子阱质谱仪鉴定出IB羟基加成物、4-乙基苯酚、对异丁基苯甲酸等降解中间产物,其中IB羟基加成物的细胞毒性大于IB本身,最后提出降解机理。本研究为UV/H_2O_2工艺降解典型消炎药类污染物提供技术参考。     

以液体硅胶与聚苯乙烯塑料泡沫小球为主体的掩蔽剂对污水暂存空间中恶臭气体的控制

为控制污水暂存空间产生的恶臭气体对周围环境造成的不利影响,在污水表面覆盖以液体硅胶(LSR)与聚苯乙烯塑料泡沫小球(EPS)为主体的掩蔽剂,通过增加污水中H_2S向气相扩散的传质阻力来控制恶臭气体从污水中的释放。分别探究了掩蔽剂的成分组成、配比和平铺厚度对掩蔽效果的影响,以及掩蔽剂对下部水体水质的影响。结果表明:以LSR+EPS为载体的掩蔽剂可以阻断H_2S的释放,其中以半透明LSR+EPS为载体的掩蔽剂效果最好;当半透明LSR与EPS载体的质量比为15～40,平铺厚度为0.1～0.5 cm时,其使用效果最好;掩蔽剂下部水体硫化物的浓度随污水停留时间的增加而增大;若利用SRB产物(高浓度H_2S)抑制微生物,尚需较长时间达到毒性阈值。该掩蔽剂增加了H_2S的传质阻力,有助于控制恶臭气体释放对所处环境的危害。     

厌氧消化中腐殖酸对H_2S产量的抑制机制

为了揭示腐殖酸对H_2S产量的抑制机制,设计了生活垃圾中添加腐殖酸的厌氧消化实验,并为排除其他因素干扰,将与生活垃圾拥有相同硫含量的硫酸钠与牛血清蛋白分别与腐殖酸进行厌氧消化实验,同时测定了消化前后腐殖酸得失电子能力,判断腐殖酸是否会抑制厌氧消化过程中H_2S的产生。结果表明:在厌氧消化实验中,腐殖酸的添加导致H_2S产量明显降低;在牛血清白蛋白组实验中,H_2S的去除率达到83.56%,硫酸钠组实验中H_2S去除率只有24.20%;而测定腐殖酸得失电子实验中,厌氧消化后的腐殖酸得电子能力明显低于厌氧消化前,表明腐殖酸在厌氧消化过程中参与了电子的争夺,H_2S的生成亦须得到电子,故腐殖酸在H_2S的生成阶段通过抢夺电子而在源头上抑制了H_2S生成。     

UV/H_2O_2降解水中磺胺嘧啶影响因素及机理

利用UV/H_2O_2光氧化反应器降解水中的磺胺嘧啶,考察了H_2O_2投量、pH值、紫外功率等因素对去除效果的影响,同时对反应动力学及降解产物进行了分析。结果表明,在紫外辐照与H_2O_2氧化共同作用下,UV/H_2O_2降解水中磺胺嘧啶效果显著,去除率达90%以上,其降解过程符合一级反应动力学模型(R2=0.991 2)。H_2O_2投量与磺胺嘧啶降解速率常数具有良好的线性关系,H_2O_2投量由0.03增大至1.50 mmol·L-1,反应速率常数由0.048 2增大至0.359 9 min-1;同时,随着紫外灯功率由5增大至15 W,反应速率常数由0.066 2增大至0.163 1 min-1;随着初始磺胺嘧啶浓度由0.02增加至0.08 mmol·L-1,反应速率常数由0.251 7逐渐降低至0.046 8 min-1;pH由3.0升高至7.0,反应速率常数由0.070 2增大至0.102 3 min-1,当pH继续增大时,反应速率常数反而降低。根据液相色谱/质谱(LC/MS)对中间产物分析,UV/H_2O_2降解磺胺嘧啶生成质荷比(m/z)为173、186和200的对氨基苯磺酸等中间产物,推测S—N键和C—N键被打开,这些中间产物可进一步被降解,但TOC去除率仅为7%,表明磺胺嘧啶仅部分被矿化。UV/H_2O_2工艺处理磺胺嘧啶的电能效率(EEO)采用每一对数减少级电能输入进行评价,优化条件下电能效率为0.078 k Wh·m-3,可为实际工程应用提供参考。     

应用超临界水气化技术的垃圾渗滤液资源化制氢技术研究

利用超临界水气化技术从垃圾渗滤液中制取H_2,当垃圾渗滤液总有机碳(TOC)和TN初始质量浓度分别为3 207~14 810、530~1 480mg/L时,分析了温度、压力、反应时间和催化剂Na2CO3对气化产物中H_2摩尔分率和产率的影响,以及TOC、TN去除率的变化趋势。结果表明:(1)随着温度的升高,H_2摩尔分率、产率和TOC、TN去除率均提高,500℃时分别达到55.60%、94.73mol/kg、71.89%、36.65%。H_2主要来源于蒸汽重整及水气转换反应。(2)压力的升高不利于H_2的产生,而有利于CH4的获得。(3)适宜的反应时间为5min。(4)催化剂Na2CO3的投加增加了气相产物中H_2摩尔分率和产率,有利于H_2的获得;TN去除率增加,但TOC去除率却下降。     

UV/H_2O_2及活性炭过滤对消毒副产物和条件致病菌的控制

为了考察UV/H_2O_2-活性炭过滤对水体中消毒副产物和条件致病菌的控制效果,采用原水-加氯、原水-活性炭过滤-加氯以及原水-UV/H_2O_2-活性炭过滤-加氯消毒进行了对比研究。对不同处理出水中溶解性有机碳(DOC)、生物可降解有机碳(BDOC)、有机物不同结构组成、消毒副产物、总细菌16S r RNA、三磷酸腺苷(ATP)及条件致病菌等相关指标进行测定分析。结果表明,UV/H_2O_2-活性炭过滤通过去除有机物中富里酸和腐殖酸类物质可以有效控制DOC浓度和后续消毒过程中消毒副产物三卤甲烷和卤乙酸类物质特别是三氯甲烷、二氯乙酸和三氯乙酸的生成。另外,UV/H_2O_2高级氧化也可以有效灭活颗粒黏附态和自由悬浮态的微生物,而UV/H_2O_2-活性炭过滤可以很好地控制BDOC浓度,再通过后续加氯消毒后微生物再生长能力弱,微生物活性也得到有效抑制,该工艺可以很好地控制微生物包括条件致病菌嗜肺军团菌和鸟分枝杆菌的生长。UV/H_2O_2-活性炭过滤可以很好地控制后续加氯消毒过程中消毒副产物的生成和条件致病菌的生长,有一定的应用前景。     

餐厨垃圾厌氧产沼气及沼气异位生物提纯通气比分析

为提高沼气中CH_4的含量,对餐厨垃圾采用高固态厌氧发酵,并利用嗜氢产甲烷菌的代谢作用,在外源通入H_2的情况下对沼气进行异位生物提纯,并分析了耦联反应中的气体组分。结果表明:厌氧发酵产生的沼气中CH_4浓度为52.4%,CO_2浓度为22.8%;经过生物提纯,CH_4提高了36.3%,而CO_2下降了42.1%;在生物提纯相,H_2全部消耗,但仍有13.2%的CO_2剩余。进一步研究了提纯阶段的最适通气比例(H_2∶CO_2),分析了反应过程中的CH_4产率,气体组分,H_2转化率和挥发性脂肪酸(VFA)。结果表明:H_2和CO_2比例为5∶1是沼气提纯的最佳通气比例,该条件下CH_4产率、CH_4体积分数和H_2转化率最高,分别为693.7 mL·(L·d)~(-1)、69.4%和98.7%;将最佳通气比例应用到耦联实验中,CH_4体积分数达到96.1%,H_2和CO_2分别为0.3%和1.8%。通过分析可知,当H_2和CO_2通气比为5∶1时,厌氧发酵产生的沼气经生物提纯后,可达到生物甲烷的品质。     

O_3/H_2O_2组合工艺深度处理垃圾渗滤液的试验研究

采用O_3/H_2O_2组合工艺对垃圾渗滤液二级出水进行深度处理,比较了单独O3工艺、单独H2O2工艺和O_3/H_2O_2组合工艺的处理效果,研究了反应时间、pH和H2O2投加量对O_3/H_2O_2组合工艺处理效果的影响。结果表明,采用O_3/H_2O_2组合工艺时,在反应时间为30min、pH为8.0、H2O2投加量为1.0g/L的条件下,处理效果最佳,COD、UV254和色度去除率分别达到69.9%、74.5%、91.0%。经O_3/H_2O_2组合工艺处理后,垃圾渗滤液的可生化性也大幅度提高。     

紫外/TiO_2/H_2O_2去除水中聚丙烯酰胺的研究

采用紫外(UV)/TiO_2/H_2O_2去除水中聚丙烯酰胺(PAM),研究了H_2O_2投加量、TiO_2投加量、UV光照强度以及PAM初始浓度等因素对PAM去除效果的影响,并对降解体系是否产生丙烯酰胺单体(AM)进行验证。试验结果表明,在20℃、H_2O_2投加量为20mmol/L、催化剂TiO_2投加量为10mg/L、PAM初始质量浓度为100mg/L,UV光照强度为140μW/cm~2时,反应120min后的PAM去除率达97.4%,且无AM产生。     

活化过硫酸钠氧化修复有机氯农药污染土壤

分别采用H_2O_2、Fe~(2+)、Fe~(2+)/H_2O_23种药剂活化过硫酸钠,组成复合氧化剂体系,用于降解土壤中的α-六六六,探究pH和不同氧化剂组合对α-六六六降解效果的影响。结果表明,Fe~(2+)/H_2O_2/Na_2S_2O_8较Fe~(2+)/Na_2S_2O_8及H_2O_2/Na_2S_2O_8组合体系对土壤中α-六六六的降解效果更好;当Fe~(2+)/H_2O_2/Na_2S_2O_8的摩尔比为2/10/10,pH为7时,α-六六六的降解率可达86.1%。以乙醇和硝基苯作为分子探针,利用分子探针竞争实验鉴定Fe~(2+)/H_2O_2/Na_2S_2O_8组合体系中产生的SO4·和·OH,发现该体系中同时存在SO·4·和·OH自由基。