电催化氧化降解水中磺胺嘧啶的研究

为了解并优化电化学方法对水体中磺胺类药物的去除效果,以Ir O2-Ru O2/Ti为阳极,不锈钢为阴极,Na2SO4为电解质,电催化氧化降解模拟废水中的磺胺嘧啶(Sulfadiazine,SD),反应时间为240min。探讨了SD初始质量浓度、电流密度、p H值、电解质浓度及电极板间距对电催化降解SD效率的影响,并利用HPLC-MS分析降解产物。结果表明,电催化氧化可有效去除水中的SD。升高初始质量浓度、电流密度、极板间距可提高SD降解速率,初始质量浓度由15 mg/L升高到50 mg/L时,去除率降低了9.2%;电流密度从5 m A/cm2升高到15 m A/cm2,去除率增加了38.1%,电流密度大于15 m A/cm2时其对去除率的影响不明显;极板间距由2 cm增加到4 cm,去除率增加了12.2%;酸性条件降解效果最好,碱性对SD去除率略有抑制,p H值为1和13相比于p H值为7时去除率分别增加9.9%及降低4%;电解质浓度(≤0.05 mol/L)与SD降解速率呈负相关,电解质浓度大于0.05 mol/L时,对去除率影响不明显。降解主要基于·OH的氧化过程,生成4-(2-氨基嘧啶-l(2H)-基)苯胺中间产物,过程遵循一级反应动力学模型。     

紫外LED联合次氯酸钠灭活枯草芽孢杆菌的影响因素

为了探究不同水质对紫外发光二极管(UV-LED)联合次氯酸钠灭活枯草芽孢杆菌(ATCC6633)效果的影响,通过改变初始氯质量浓度、初始菌液浓度、p H值、温度、无机阴阳离子浓度及腐殖酸质量浓度等6种常见水质条件来观察其分别对试验灭活率的影响。结果表明,灭活率随初始氯质量浓度增加先升高后降低,初始氯质量浓度为8 mg/L时灭活率为5. 9个对数级,达到最高值;灭活率则随初始菌液浓度升高而降低,在初始菌液浓度为104cfu/m L时,灭活率最高,达6. 2个对数级;灭活率随p H值上升有显著降低,酸性条件下灭活率明显好于碱性条件,在p H=6时灭活率为6. 59个对数级;灭活率随温度上升先升高后降低,在25℃时灭活率最高为5. 9个对数级。碳酸氢根离子浓度的增加会对灭活产生抑制作用,锰离子质量浓度的增加同样会降低枯草芽孢杆菌的灭活率。溶液中腐殖酸的存在也会对灭活有抑制作用,且质量浓度越大抑制效果越明显。动力学分析表明,UV-LED联合次氯酸钠对枯草芽孢杆菌的反应遵从假一级反应动力学,反应速率常数k的变化幅度表明,p H值、初始氯质量浓度和HA质量浓度对试验灭活的影响高于其他3种水质条件。     

饮用水中微囊藻毒素臭氧降解效能及影响因素研究

对臭氧氧化去除饮用水中微囊藻毒素RR及LR的降解效能、反应动力学进行了试验研究,讨论了藻毒素初始质量浓度、pH值、羟基自由基(·OH)抑制剂(HCO-3)、溶解性有机碳(DOC)质量浓度对降解的影响.结果表明:整个降解过程符合一级动力学反应方程,降解速率常数与藻毒素初始质量浓度无关;pH值的升高、HCO-3和DOC的存在都会降低藻毒素的降解效率.在液相臭氧质量浓度为8.20 mg·L-1,pH=7.0,温度为(25±1) ℃,反应时间30 min的条件下,MC-RR降解速率常数k=7.80×102 min-1,去除率达90.0%;MC-LR降解速率常数k=1.06×101 min-1,去除率达96.3%.     

柚子皮生物炭的制备及对水体中锰离子的吸附

以柚子皮为原料经硫化钠活化后炭化处理制备了生物质炭吸附剂,并将之应用于含锰废水的吸附。考察了溶液p H值、底液质量浓度、生物炭投加量等因素对柚子皮生物炭吸附能力的影响,并研究了柚子皮吸附剂对锰离子废水的吸附平衡和动力学特征。结果表明:柚子皮吸附剂对含锰废水具备较强吸附能力,在溶液p H值为6,底液质量浓度为50 mg/L,吸附剂投加量为2 g/L的条件下,对锰离子的去除率为93.5%;吸附平衡实验表明该等温吸附过程符合Langmuir方程,饱和吸附量为24.691 mg/g;吸附动力学研究表明,该吸附过程符合二级动力学方程,吸附速率常数为0.028 6 g/(mg·min)。     

MBBR-A2O/MBR处理农村生活污水动力学研究

采用MBBR-A2O/MBR(又称BCO-MBR)工艺,对水质特征呈现低碳源高氮磷、水质波动大和日变化系数大等特点的农村生活污水进行研究。对比MBBR-A2O/MBR工艺在5种不同水力停留时间下的(0.42 d、0.50 d、0.75 d、1.25 d、1.50 d)运行状况,挑选出最佳的水力停留时间,并利用Lawrence-McCarty模型构建该工艺的污染物降解动力学方程。结果表明,随着水力停留时间(HRT)的延长,MBBR-A2O/MBR工艺对污染物的去除效果逐渐提升。当HRT为1.25d,CODCr、NH3H、TN、TP平均进水质量浓度分别280.67mg/L、36.88 mg/L、50.59 mg/L、2.51 mg/L时,平均出水质量浓度分别为34.33 mg/L、3.19 mg/L、5.13 mg/L、0.63 mg/L,平均去除率分别可达87.86%、89.92%、89.85%、74.95%。CODCr、NH3H、TN出水质量浓度在城镇污水排放标准一级A限值以下,TP出水质量浓度达到一级B标准,因此确定最佳的HRT为1.25 d。污染物降解动力学计算所得模拟值与实际出水质量浓度测量值拟合度良好,其中CODCr模拟值与平均测量值一致性最高,相对误差在0.02~0.14,NH3H与TN的相对误差分别在0.19~0.60和0.1~0.33。这表明污染物降解动力学方程可以较好地模拟工艺出水的污染物质量浓度。CODCr降解动力学方程常数为Vmax=0.19 d-1,KS=82.97 mg/L;NH3H降解动力学方程常数为Vmax=0.02d-1,KS=8.49 mg/L;TN降解动力学方程常数为Vmax=0.024 d-1,KS=8.10 mg/L。研究的动力学常数与传统活性污泥法动力学常数相比,KS较高,而Vmax较低,导致Vmax较低的主要原因可能是测定的污泥质量浓度高于实际有效的质量浓度。研究对利用MBBR-A2O/MBR工艺处理农村生活污水和传统活性污泥工艺提标改造具有一定的应用参考价值。     

铋酸钠可见光光催化氧化水中苯胺的研究

采用铋酸钠为催化剂,在可见光条件下光催化氧化处理苯胺,分别采用单因子试验和正交因子试验研究了苯胺初始浓度、苯胺废水初始pH值、催化剂投加量对氧化效果的影响,分析了光催化动力学模型和动力学速率方程。结果表明,铋酸钠光催化氧化能够快速降解水中的苯胺,试验中各条件下苯胺的降解率2h后最低也可达到60%以上,一些条件下甚至可达95%以上;正交试验表明最佳运行条件为pH=5,催化剂投加量为1 g/L,苯胺初始质量浓度为20 mg/L;铋酸钠光催化氧化苯胺符合Langmuir-Hinshelwood一级动力学模型及其动力学速率方程;苯胺初始质量浓度从20 mg/L增加到60 mg/L时,反应速率从0.040 2min-1降至0.022 2 min-1。     

水溶液中壬基酚聚氧乙烯醚的UV/H2O2矿化试验

采用UV/H2O2催化氧化工艺进行水中壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)的降解和矿化试验,考察了H2O2投加量、溶液初始pH值、UV功率和反应温度对NP-10矿化效率的影响,并采用GC-MS对降解过程中间产物进行初步分析。结果表明:UV/H2O2体系能有效降解水溶液中的NP-10,在NP-10初始质量浓度为100.0mg/L、UV功率为45W、H2O2投加量为10.0mmol/L、溶液初始pH值为3.0、反应温度为25℃的条件下,20min时NP-10的去除率可达98.0%以上,240min时TOC去除率可达98.3%;NP-10的矿化过程符合拟一级动力学,矿化速率常数随光强和H2O2投加量的增加而增加,较低的pH值和较高的反应温度有助于NP-10的矿化;降解中间产物主要是酚类化合物;随着反应时间的增加,NP-10及其降解中间产物可以被完全矿化成CO2和H2O。     

活性污泥对菲的吸附性能及其吸附模型研究

取MBR膜生物反应器的活性污泥,探讨该活性污泥对菲的吸附性能和吸附模型。考察了污泥质量浓度、温度等对污泥吸附性能的影响,并分别用Langmuir和Freundlich吸附模型进行了拟合。结果表明,随污泥质量浓度增加,对菲的去除率增大,而污泥的吸附量下降;污泥质量浓度为100 mg/L时污泥的平衡吸附量为2.51 mg/g,约为500 mg/L时的3倍。温度为35℃时,污泥对菲的吸附去除率可以达到60.3%。相比于Langmuir吸附等温线模式,活性污泥对菲的吸附过程更符合Freundlich吸附等温线模式;且其吸附过程符合二级动力学方程,吸附速率常数ka2为0.091 4 g/(mg·min)。该吸附过程活化能为6.63 kJ/mol;ΔG0,ΔH=21.30 kJ/mol,表明该过程为自发吸热反应。     

Fenton试剂预处理高浓度丁腈胶乳生产废水

采用Fenton试剂预处理高浓度丁腈胶乳生产废水,确定最佳操作条件为:[H2O2]= 2 664 mg/L,[Fe2 ]=219 mg/L,初始pH=5.0,25 ℃下反应60 min,此条件下废水COD去除率可达80%以上.经正交试验得出各因素对废水COD去除率的影响顺序为:pH＞[H2O2]＞[Fe2 ]＞反应时间.动力学研究表明,在此最佳操作条件下,反应近似符合一级反应动力学,动力学方程ln(C0/C)=0.018 7t 0.783 1,反应速率常数k=0.018 7 min-1,半衰期t 1/2=37.1 min.     

稻壳-粉煤灰混合吸附剂对沼液氮磷的吸附

以稻壳-粉煤灰为混合吸附剂吸附沼液中的氮磷,考察了混合吸附剂组分质量比、吸附剂量、吸附时间、初始氨氮质量浓度和p H值对吸附效果的影响。结果表明:在沼液中PO3-4-P和NH+4-N初始质量浓度分别为36.4 mg/L和88.2 mg/L、稻壳粉和粉煤灰质量比为3∶7、混合吸附剂投加量为50 g/L、吸附时间180 min、p H=8.3时,沼液中PO3-4-P的去除率达90.5%,NH+4-N去除率达70.6%,COD去除率达29.7%,PO3-4-P、NH+4-N和COD的吸附量分别为0.6588 mg/g、1.245 mg/g和1.356 mg/g。     

臭氧和高锰酸钾处理微污染水的比较研究

采用静态试验,分别研究了臭氧、高锰酸钾投加量与高锰酸盐指数、浊度、色度去除的关系.试验结果表明,对于低温微污染水源水,臭氧、高锰酸钾预氧化加常规处理能有效地去除有机物.臭氧预投加量为2 mg/L时混凝后高锰酸盐指数、浊度和色度都有较好的去除效果,混凝后去除率分别为24.6%、96.8%和83.3%;高锰酸钾投加量在0.6 mg/L时混凝后高锰酸盐指数去除率为23.6%.但高锰酸钾会引起水中色度升高和锰离子浓度增加.     

聚合氯化铝微波法修饰磁性碳纳米管对水中腐殖酸的去除

用化学共沉淀法制备磁性碳纳米管,然后以聚合氯化铝(PAC)通过微波法修饰得到磁性聚合氯化铝碳纳米管复合材料,并用以去除水中的腐殖酸(HA),对复合材料的组成与结构进行了表征,考察了不同微波制备条件下复合材料去除HA的效果,研究了吸附工艺中HA去除的影响因素,对复合材料同步去除HA和浊度的可行性进行了探讨。能谱、X-射线衍射及红外光谱分析表明,PAC和磁性物质Fe3O4、γ-Fe2O3成功负载于碳纳米管上。PAC修饰显著提高了磁性碳纳米管对HA的去除率。在微波功率600 W及微波时间6 min条件下得到的复合材料去除HA的效果最佳,去除率达99.15%。当HA初始质量浓度小于25 mg/L时,HA去除率较高,但高于25 mg/L后吸附量变化不大而去除率下降;HA去除率随材料投加量增大而增大,但大于0.5 g/L后基本不变;在酸性与中性条件下HA去除率较高,在碱性条件下急剧下降;对于初始质量浓度为20 mg/L的HA溶液,吸附前5 min的HA去除速率很快,90 min时达到吸附平衡,平衡吸附量为39.48 mg/g;温度对去除HA没有影响。控制适当的条件,可同步去除HA和浊度,去除率同步达95%以上。     

US/Fenton试剂协同处理焦化废水的研究

采用US (超声波)协同Fenton试剂氧化法处理焦化废水,考察了H2O2投加量、Fe2 投加量、废水的pH、反应时间和超声波功率对处理效果的影响,确定了最佳工艺条件.结果表明,在H2O2投加量7.0 g/L;Fe2 投加量500 mg/L;pH=3.0; 反应时间 40 min; 超声波功率 600 W 的条件下,COD、NH3-N、CN-和色度的去除率分别达95.8%、71.3%、69.5%和75.2%,出水COD降至41.0 mg/L.在相同条件下,US/Fenton试剂协同法的处理效率比单独Fenton试剂氧化法的处理效率提高了约20%,且反应时间显著缩短.     

硫化纳米铁的制备及其对亚甲基蓝的去除

为克服纳米零价铁易团聚、易氧化、电子选择性差等缺陷,引入硫对纳米铁进行改性制备了硫化纳米铁复合材料(S-nZVI),并利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)等方法对制备的S-nZVI进行表征,同时研究了其对水溶液中亚甲基蓝(MB)的去除效果。S-nZVI对MB的去除过程符合准二级反应动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型。当MB初始质量浓度为1000 mg/L时,S-nZVI对MB的饱和去除量可达242.06 mg/g。     

多核聚合形态Al30混凝控制水中腐殖酸与残留铝的研究

制备了优势形态为Al30的聚合铝PAC-Al30,与优势形态为Al13的常用聚合铝PAC-Al13及AlCl3作对比实验,考察了不同铝系混凝剂强化混凝控制水中腐殖酸(Humic Acid,HA)和残留铝的差异.结果表明,PAC-Al30具有足够的稳定性,与PAC-Al13和AlCl3相比,PAC-Al30可以更好地控制出水腐殖酸和残留铝浓度,且以碱化度B为2.4的PAC-Al30效果最好.PAC-Al30和PAC-Al13比AlCl3有更宽的有效投量范围,可以提高实际应用中的稳定性.Ca2 和高岭土的存在均有利于PAC-Al30混凝去除HA.低温对PAC-Al30混凝去除HA有不利影响.研究表明,Al30是一种可用于控制水中腐殖酸和残留铝的新型混凝/絮凝活性成分.     

超声波-高锰酸钾降解地下水中硝基苯的机理与效果

采用超声波空化效应与KMn04催化氧化作用,对地下水中硝基苯(NB)的降解效果和作用机理进行了研究,探讨了降解时间、降解温度、硝基苯初始浓度、pH值、溶液中离子强度及KMnO4的浓度等因素对氧化降解NB效果的影响.结果表明,超声空化效应与KMnO4协同氧化作用能有效地降解地下水中NB,反应过程中产生的羟基自由基(HO·)符合自由基作用机理.在pH=3～4、温度20℃、KMnO4质量浓度为1.25mg/L时,反应60min,超声波-KMnO4协同降解地下水中NB的效率可达93.5％.     

电化学降解硝基苯模拟废水研究

以钛板为电极,以硝基苯模拟废水作为研究对象,考察了硝基苯溶液的初始浓度、支持电解质的种类及浓度、电解时间、外加电压及溶液初始pH值等因素对电化学降解硝基苯的影响。研究结果表明,在硝基苯初始质量浓度为60 mg/L,投加浓度为0.02 mol/L的NaCl为支持电解质,溶液初始pH为6,外加20 V电压的条件下,电解2.5 h,硝基苯COD_(Cr)去除率可达95%。在此基础之上,对硝基苯的降解过程的机理及产物进行了初步探讨。     

零价铁处理冷轧含铬废水的研究

研究了Fe0处理冷轧含铬废水的适宜条件,并对Fe0去除废水中Cr(Ⅵ)的反应机制及动力学规律进行了探讨。结果表明,在30℃,Fe0和酸液的投加量分别为2.2 g/L和1.2%(体积分数),振荡转速为200r/min,反应时间20 min,沉淀pH值为8～9,沉淀1 h时,总Cr和Cr(Ⅵ)去除率高达99.99%和100%。Cr(Ⅵ)去除的反应机制主要是Fe0对Cr(Ⅵ)的还原作用及金属氢氧化物在Fe0表面的沉积和共沉积作用,其中Cr(Ⅵ)的还原反应符合拟一级反应动力学规律,表观速率常数随反应温度的升高而增大。