粉末活性炭应急处理阿特拉津突发污染原水的研究

以黄浦江上游水源地取水口突发阿特拉津污染为背景,从实验室小试和中试2个尺度上,研究了粉末活性炭(PAC)对阿特拉津污染的应急处理效果。小试结果表明,增大PAC投加量,阿特拉津的去除率显著提高,PAC对各浓度水平阿特拉津污染的去除主要集中在前10 min,历时60 min左右,吸附达到平衡。平衡吸附量随着原水中阿特拉津初始浓度的增大而增大,但PAC对污染物的应急处理效率却随之降低。Fre undlich等温吸附模型较Langmuir模型可更好地拟合PAC对阿特拉津的吸附规律。中试表明,针对10μg/L和20μg/L的阿特拉津污染,分别投加5 mg/L和20mg/L PAC,即可使出水浓度达标;针对100μg/L和200μg/L的阿特拉津污染,投加PAC 50mg/L,出水浓度分别超标7倍和14倍。     

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。     

高锰酸钾去除水中甲硫醚的效能及动力学研究

通过烧杯试验研究水处理常用氧化剂KMnO_4氧化水中甲硫醚的效能,探讨了KMnO_4投加量、甲硫醚初始质量浓度、p H值及腐殖酸质量浓度对氧化反应的影响,并对反应动力学及氧化产物进行了分析。结果表明:不同剂量的KMnO_4氧化甲硫醚反应在t=10 min内已基本完成,去除率达99%;随KMnO_4投加量增加,去除率和反应速率增加;KMnO_4过量条件下甲硫醚初始质量浓度对反应速率和去除率无影响;p H值对反应速率常数影响较显著,当p H=6.85时,反应速率常数达到最大;0~30 mg/L的腐殖酸对甲硫醚去除率基本无影响,但对反应速率有一定的抑制作用。腐殖酸质量浓度在0~15 mg/L变化时,反应速率常数基本不变;腐殖酸质量浓度从15 mg/L增大到20mg/L时,反应速率常数迅速变小,反应进程变慢;而当腐殖酸质量浓度大于等于20 mg/L时,反应速率常数又基本不变。KMnO_4氧化甲硫醚的反应符合二级反应动力学模型,二级反应的动力学常数k=0.647 L/(min·mg)。通过GC/MS对反应产物分析发现,KMnO_4可将甲硫醚氧化为二甲基亚砜。因此,KMnO_4是一种高效、快速的去除水中甲硫醚的氧化剂。     

兰炭废水中有机污染物组成及其去除特性分析

为了明确兰炭废水中有机污染物的组成及其浓度,采用气相色谱法分析了废水中苯系物、酚类、多环芳烃等有机污染物的分布情况,并对处理过程中上述有机物的去除特性进行了研究。结果表明,在兰炭废水中8种苯系物总质量浓度为111.09 mg/L;14种酚类物质总质量浓度为3350.88 mg/L,其中苯酚质量浓度最高,达到1 333.44 mg/L;废水中检测到5种多环芳烃,总质量浓度为1 335.62 mg/L,其中萘质量浓度高达1328.04 mg/L;邻苯二甲酸二丁酯及吲哚在废水中均能检测到,但未检测到喹啉。物化-生化组合处理工艺对兰炭废水的处理效果良好,其中萃取处理单元对苯系物、酚类物质、多环芳烃的去除效果显著;在生化处理阶段,苯系物、酚类、邻苯二甲酸二丁酯、吲哚、喹啉去除率较高,但多环芳烃的去除效果较差。     

波茨坦短芽孢杆菌降解4-氯酚和苯酚的特性

考察了波茨坦短芽孢杆菌对4-氯酚的降解特性及4-氯酚与苯酚在双底物体系中的相互作用。结果表明,波茨坦短芽孢杆菌能以4-氯酚为唯一碳源和能源,完全降解200 mg/L、250 mg/L及300 mg/L的4-氯酚所需时间分别为48 h、63 h和84 h,但该菌无法降解350 mg/L的4-氯酚,表明较高浓度的4-氯酚对细胞生长有较强的抑制作用。酶活分析表明,4-氯酚可诱导波茨坦短芽孢杆菌合成氯代邻苯二酚1,2-加氧酶并通过邻位裂解途径降解。细胞生长动力学过程符合Haldane方程,动力学参数为细胞最大比生长速μmax=0.145 h~(-1),半饱和系数KS=30.45 mg/L,底物抑制系数Ki=127.62 mg/L,决定系数R~2=0.98。在4-氯酚和苯酚双底物降解过程中,4-氯酚的存在会抑制苯酚的降解,当4-氯酚初始质量浓度为40 mg/L时,1 400 mg/L苯酚被完全降解耗时更长,菌体优先利用苯酚作为碳源和能源,苯酚被完全降解后大部分4-氯酚才开始被降解;苯酚对4-氯酚降解的影响体现为低浓度促进和高浓度抑制,苯酚促进时质量浓度为100~300 mg/L,而苯酚质量浓度高于300 mg/L会产生抑制作用,当苯酚初始质量浓度为200 mg/L时4-氯酚降解速率最大。采用Abuhamed动力学方程可以准确描述4-氯酚/苯酚双底物降解体系中细胞生长过程,苯酚对4-氯酚降解的抑制程度I_(1,2)=1.47,4-氯酚对苯酚降解的抑制程度I_(2,1)=2.56,决定系数R~2=0.95。研究表明,4-氯酚对苯酚降解的抑制作用大于苯酚对4-氯酚。     

水稻土壤组分去除有机质和游离氧化铁后对As5+吸附解吸特征的影响

采用平衡液吸附法、NaCl解吸剂解吸法研究了名山河流域水稻土原土及各粒径组分去除有机质和游离氧化铁后对砷(As~(5+))的吸附解吸特性,同时运用热力学和动力学方法,研究了去除有机质、游离氧化铁后的土壤微团聚体(0.25~2 mm、0.053~0.25 mm、0.002~0.053 mm、0.002 mm)对砷(As~(5+))的吸附解吸过程。结果表明:1)同时去除有机质和游离氧化铁后,水稻土原土及各粒径组分对砷(As~(5+))的吸附量有所减小,吸附量从大到小依次为(0.002 mm)、0.002~0.053 mm、原土、0.25~2 mm、0.053~0.25 mm。砷(As~(5+))的动力学吸附量随时间延长而逐渐降低,60 min内反应迅速,在600min达到吸附动态平衡,动力学吸附以Elovich方程拟合最佳;2)等温吸附量随砷(As~(5+))的初始质量浓度增加逐渐增加,初始质量浓度0~100 mg/L时反应快速,在砷(As~(5+))初始质量浓度达到160 mg/L时吸附趋于饱和,等温吸附以Freundlich方程拟合最佳;3)易解吸量随时间和浓度的增加而增加,易解吸率顺序与吸附量顺序相反,易解吸率也随着有机质、游离氧化铁含量的减少而增加;4)去除土壤中的有机质、游离氧化铁后,砷的吸附减少量随时间和浓度增加而增加,吸附减少量与有机质、游离氧化铁去除量呈正比。     

饮用水水源突发性Cr(VI)污染应急处理实验研究

针对水源水突发性Cr(VI)污染进行了应急处理的实验研究.当原水中Cr(VI)质量浓度超过0.100 mg/L时,水厂现行处理工艺不能保证Cr(VI)达标去除.用硫酸亚铁还原法去除水中的Cr(VI),当原水中Cr(VI)质量浓度为0.1～2.0 mg/L,pH值在6.5～8.0时,硫酸亚铁和氯化铁的投量分别控制在3.0～16.0 mg/L和5～15 mg/L,可保证出水总铬质量浓度低于0.02 mg/L,去除率在99%以上,保障了饮用水水质安全.     

空化水射流-双氧水联合降解苯酚反应动力学

空化水射流-双氧水协同降解酚类污染物在废水处理领域有很广泛的应用前景,但动力学方面的研究较少.为此,研究了空化水射流-双氧水联合降解苯酚的反应动力学.结果表明:当苯酚初始质量浓度为100 mg/L、溶液pH值为3.0、双氧水质量浓度为300 mg/L时,苯酚在空化水射流、双氧水和空化水射流-双氧水3种方法处理下,去除率分别为17％、21％、99.8％,且3种反应均符合表观一级反应动力学,表观反应速率常数分别为2.05×10-5 s-1、2.48×10-5 s-1、174.1×10-5 s-1,空化水射流与双氧水的协同效应使表观速率常数提高了38.4倍,表明空化水射流和双氧水联合处理工艺具有良好的协同效应;建立并求解了空化水射流-双氧水协同降解苯酚的动力学模型,得出了苯酚降解的反应动力学方程,经验证相关系数在0.98以上.     

苯酚分子印迹聚合物对苯酚的吸附研究

以苯酚为模板分子,二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,通过悬浮聚合法合成了苯酚印迹聚合物。考察了包含酸性、中性、碱性的3种功能单体对聚合物性能的影响,研究了印迹聚合物吸附去除苯酚的工艺条件以及吸附等温线、动力学。结果表明,以4-乙烯基吡啶为功能单体合成的印迹聚合物对苯酚具有更高的吸附量。最佳的吸附工艺条件为:温度为25℃,溶液pH值为8.0,苯酚底液质量浓度为30 mg/L,聚合物投加量为2 g/L。此外,聚合物对苯酚的等温吸附过程服从Langmuir模型,饱和吸附量为10.493 mg/g;吸附动力学过程服从准二级动力学方程,吸附速率常数为0.002 5 g/(mg·min)。     

褐煤对废水中酸性红B的结合吸附作用研究

将褐煤样品加入含染料酸性红B的模拟废水中并加碱,褐煤中的腐殖酸溶解,而后加盐酸使腐殖酸絮凝.利用溶解的腐殖酸结合与褐煤颗粒表面的吸附作用,达到去除废水中该染料的目的.结果显示,褐煤对酸性红B具有很好地去除效果,但受到作用时间、溶液pH值、离子强度等因素的影响.要达到最佳去除效果,结合过程最少需要120 min,吸附过程需要480 min.初始质量浓度越高,废水中酸性红B的去除率越低,但当初始质量浓度在250 ～ 500 mg/L时,去除率最小,但变化不大.结合过程pH值升高与吸附过程pH值降低均有利于该染料的去除.褐煤投加量增加,去除率提高,当初始质量浓度为250mg/L,褐煤投加量达到4mg/mL时的去除率达99％.离子强度的增加有利于褐煤对酸性红B的去除作用.     

活性污泥吸附预处理腈纶废水的机理研究

以活性污泥作为吸附材料,研究了其对腈纶废水COD的吸附特征。结果表明,活性污泥可吸附腈纶废水中的COD,吸附量可达135 mg/g。伪二级动力学方程能很好地描述活性污泥对腈纶废水中的COD的吸附过程,模型计算出的二级吸附速率常数(k2)为2.3×10-4g/(mg·min);Langmuir方程最适合描述该吸附过程,决定系数在0.96以上。从活性污泥吸附前后腈纶废水中的有机物相对分子质量分级结果可以看出,活性污泥对大分子(30 k Da)有机物有较好的去除,污泥的电镜照片也证明了该点。研究表明,活性污泥吸附可去除腈纶废水中的悬浮物和胶体物,是有效的腈纶废水预处理方法。     

煤质粉末活性炭自燃和热稳定性分析

针对煤质粉末活性炭最显著的热危险特性——自燃危险性进行试验。采用粉尘层最低着火温度测定系统对煤质粉末活性炭进行自燃试验,测定煤质粉末活性炭的最低着火温度;采用SDT Q600热重分析仪测定煤质粉末活性炭在氮气和空气气氛中以20℃/min的速率升温至700℃时的热解和燃烧特性,通过TG/DTG曲线计算其着火温度,并进行热稳定性评价。粉尘层自燃试验结果表明,煤质粉末活性炭最低着火温度为400℃,具有自燃危险性,易形成阴燃;氮气气氛中热解试验表明,热解过程经历了室温~120.0℃和280.0~700.0℃两次轻缓失重阶段,646.44℃时挥发分热失重速率最大,对应热失重速率峰值为0.082 6%/℃,自燃危险性较低;空气气氛中燃烧试验表明,燃烧过程经历了室温~95.5℃和300.0~600.0℃两次剧烈失重阶段,分别为吸附水分受热蒸发和氧化生成的有机官能团分解脱附导致,565.35℃时挥发分热失重速率最大,对应热失重速率峰值为13.20%/min,粉末较强的氧气吸附效应和较低的导热系数导致其自燃倾向较高,火灾危险性较大。     

水蒸气对层流甲烷/空气扩散火焰中烟黑生成的影响

空气中水的存在会严重影响烷烃类扩散火焰中烟黑的生成,研究氧化剂流中水对烷烃类火焰的影响,对污染物控制及火灾扑救具有重要意义。模拟采用24步简化机理的有限速率化学反应模型、Moss-Brookes烟黑模型及Discrete Ordinates(DO)辐射模型,研究在空气中加入水对甲烷/空气层流伴流扩散火焰的影响,其中烟黑模型包括烟黑的成核、表面增长和氧化。结果表明,伴流空气中的水蒸气会降低火焰的温度、抑制烟黑的生成。这是因为:一方面,水蒸气降低了甲烷燃烧的温度,火焰温度的降低导致化学反应速率减慢,烟黑成核和表面生长速率随之降低,火焰中烟黑质量分数便减少;另一方面,由于水蒸气的加入使化学反应OH+H_2 H+H_2O(R(15))逆向反应加速,继而导致OH生成量增加。但由于氧气浓度降低使火焰体积增大,OH的浓度降低。从而导致烟黑的氧化速率降低,烟黑生成量增加。由于水蒸气的化学效应小于其温度效应,总体上烟黑质量分数降低。最后对比了模拟结果和试验结果。     

页岩气开发中压裂返排液的水质污染特征研究

页岩气压裂返排液成分复杂,为了解页岩气开采过程中压裂返排液的污染情况,对四川某页岩气典型井场不同时期的压裂返排液污染物组成进行了分析,采用超滤膜法测定溶解性有机物(DOM)相对分子质量分布特性,通过建立水质矩阵开展污染特性评价,并进行了综合生态毒性研究。结果表明,该区域不同时期压裂返排液中污染物特征相似,主要污染因子为总有机碳(TOC)和氯离子,并且生物毒性高、可生化性差。研究结果可为该区域压裂返排液处理技术的选择提供参考。     

预涂动态膜-生物反应器处理人工废水的试验研究

以公称孔径为1 μm的聚丙烯无纺布(NWF)为基膜,分别以粉末状活性炭、粉末状活性炭及聚合氯化铝为预涂剂,制作预涂动态膜膜组件,组成预涂动态膜-生物反应器处理人工废水.结果表明,预涂动态膜-生物反应器出水COD值低且稳定,粉末状活性炭预涂膜-生物反应器出水COD平均值为49 mg/L,粉末状活性炭及聚合氯化铝预涂膜-生物反应器出水COD平均值为29 mg/L,而NWF-膜生物反应器出水COD为54 mg/L.膜生物反应器对污染物质的去除虽然主要依靠活性污泥混合液,但附着在基膜上的动态膜的吸附、混凝作用也能去除部分污染物质.预涂膜能减少及防止污染物质向膜材料表面和内部扩散,减轻膜污染,使预涂动膜-生物反应器显示出一定的耐污染性能.但粉末状活性炭粒径过小,影响粉末状活性炭预涂动态膜-生物反应器的出水浊度(平均值为3.3 NTU);而粉末状活性炭与聚合氯化铝形成的预涂动态膜,在提高COD去除效率的同时,能减少活性炭对出水浊度(平均值为2.3 NTU)的影响,保证出水水质.     

褐煤对苯酚的吸附性能及机制研究

酚类废水是一种有毒且排放量较大的有机废水,排放之前必须进行有效处理。以污染物苯酚为研究对象,褐煤为吸附剂,基于实验室小试,在正交试验的指导下,采用振荡平衡法研究了褐煤对苯酚的吸附效果,确定了褐煤用量、振荡吸附时间、温度、pH值对苯酚模拟废水吸附效果的影响。结果表明:在褐煤用量为10 g、振荡时间为1.5 h、温度为25℃、pH值为6的条件下,对100 mL质量浓度为100 mg/L的苯酚模拟废水处理效果最佳,苯酚的去除率可达70.86%。在最佳吸附条件下,一方面结合吸附苯酚前后褐煤比表面积及孔隙结构的变化进行分析,另一方面利用FT-IR对褐煤吸附苯酚前后表面官能团的变化进行了对比分析。褐煤内部孔隙发达,存在多类孔,以50 A以下的孔居多数,表明其微孔结构较复杂,且吸附行为致使孔隙面积缩小至近1/3,微孔减少明显,表明微孔对吸附过程影响很大;褐煤表面含有丰富的含氧官能团,为吸附苯酚提供了条件,在吸附苯酚的过程中物理吸附与化学吸附同时存在,褐煤主要表面宫能团—COOH、酚羟基及苯环结构骨架在化学吸附苯酚方面发挥着重要作用。这两方面从微观角度很好地解释了褐煤的吸附机理。     

活性炭对垃圾渗滤液中甲醛、苯酚和苯胺吸附规律的研究

本采用经过预处理的200目活性炭作为吸附剂进行吸附实验，研究了在不同的活性炭加入量、吸附pH值、吸附温度、初始质量浓度和吸附时间等条件下，活性炭吸附甲醛、苯酚和苯胺单组份溶液的规律。吸附实验中，甲醛、苯酚和苯胺的初始质量浓度控制在垃圾渗滤液的范围，同时，其它条件也按照吸附操作的常用条件进行。结果表明：活性炭对苯酚和苯胺的吸附量随着pH值的升高呈下降的趋势，而对甲醛的吸附量呈上升的趋势；初始质量浓度对吸附量的影响较小；随温度的升高，吸附量呈下降的趋势；活性炭对甲醛、苯酚和苯胺吸附达到饱和时，所需时间分别为120min、40mm和80min左右，饱和吸附量分别为0．0148mg／g、0．708mg／g和1.14mg／g左右；由吸附等温公式的拟合结果显示，吸附是一复杂的过程，不是单一的物理或化学吸附。此外，活性炭对垃圾渗滤液的吸附处理，有较好的效果，去除率为55％～65％。所得活性炭的吸附规律，既可以为活性炭吸附这些物质或近似物提供参考，又可以为新型吸附剂的研制提供参照标准。