预处理方法对香蒲厌氧发酵联产H2-CH4效能的影响

通过厌氧发酵动力学分析、还原糖及其他代谢产物变化情况,结合香蒲微观结构解析,系统研究酸(HCl)、碱(NaOH)、酶(纤维素酶R-10)3种预处理对水生植物厌氧发酵联产H₂-CH₄的影响. 结果表明:香蒲分别经酸、碱、酶3种预处理后,厌氧发酵联产累积H₂、CH₄产量及含量均显著提高,c(HCl)、c(NaOH)均为1.0mol/L, w(纤维素酶R-10)(以底物计)为10mg/g时,预处理最佳. 其中1.0mol/L NaOH预处理香蒲效果最佳,φ(H₂)(H₂含量)达30.09%,累积产H₂量(以香蒲干质量计)达11.39mL/g;φ(CH₄)(CH₄含量)最高达67.48%,累积产CH₄量(以香蒲干质量计)达41.87mL/g;还原糖利用率达50.87%,sCOD(溶解性化学需氧量)利用率达66.17%. 纤维素酶预处理后香蒲产CH₄能力显著提高,产CH₄阶段φ(CH₄)最高为71.39%,累积产CH₄量达46.32mL/g,还原糖利用率达72.10%. 扫描电镜微观结构分析表明,碱预处理对香蒲纤维素结构破坏程度最大,可有效增加香蒲与微生物接触面积,有利于厌氧发酵联产H₂-CH₄工艺的快速启动和稳定运行.      

硫酸根自由基预处理剩余污泥产酸效能与机理

为了优化最适宜的预处理条件,探究了不同高铁酸钾（PF）亚硫酸钠（Na₂SO₃）投加量对污泥EPS剥离和有机物转化短链脂肪酸（SCFAs）的贡献情况.结果表明,Fe（VI）/S（IV）联合预处理对污泥结构,尤其是紧密附着层EPS有较强的分解作用.当PF/Na₂SO₃的物质的量比从0/1（单独Na₂SO₃组）增加至2/3时,SCFAs的最高产量由1169.5mg COD/L增加到4796.9mg COD/L（第4d）,是单独Na₂SO₃和PF实验组的4.5和1.6倍.同时,当PF/Na₂SO₃物质的量比为2/3时,溶解性糖类和蛋白质释放量达到最大值,分别为260.1和2212.2mg COD/L.因此,适宜剩余污泥发酵产酸的最佳PF/Na₂SO₃物质的量比为2：3.基于本研究结果,结合传统厌氧发酵各个阶段,阐明了Fe（VI）/S（IV）强化污泥产酸的机理,为采用基于SO₄^·-的高级氧化方法强化污泥发酵产酸技术的应用提供了理论基础.     

硝酸根电化学还原去除过程阴极电位振荡研究

硝酸根在电化学还原去除过程中存在多价态变化行为,该过程是一个典型的远离平衡态的非线性体系.为探明硝酸根在去除过程中发生的电化学行为,研究了H₂SO₄浓度、电流、反应温度及NO₃^-浓度对阴极电位振荡的影响规律.采用循环伏安法、XRD、SEM-EDS及XPS表征方法,分析了反应体系循环伏安特性,以及反应前后阴极Cu表面的物相组成、微观形貌、表面电子价态等变化规律.研究结果表明,在恒流条件下(Pt作为阳极、Cu作为阴极),H₂SO₄-NaNO₃体系发生了明显的电位振荡;当H₂SO₄浓度为0.10mol/L,电流为12mA,温度为20℃,NaNO₃浓度为0.20mol/L最佳电位振荡条件下,振荡平均振幅为1.15V,振荡平均周期为3s.另外,硝酸根在电化学还原去除过程产生的周期性电位振荡主要原因是阴极Cu表面生成的致密CuO薄膜不断溶解和形成,以及阴极表面H₂的周期性产生与消失.     

响应曲面法优化镍转炉渣氧压选择性浸出工艺

为了优化镍转炉渣加压条件下H₂SO₄选择性浸出Co、Ni、Cu,抑制Fe浸出的工艺,采用响应曲面法的中心组合设计原理,建立影响选择性浸出率的二次多项式数学模型,研究浸出温度、c(H₂SO₄)及液固比及上述因素两两交互作用对提高Co、Ni、Cu浸出率及减少Fe浸出率的影响规律. 结果表明:浸出温度和c(H₂SO₄)对浸出率影响最显著,液固比次之. c(H₂SO₄)越高,Co、Ni、Cu和Fe的浸出率越高,而提高浸出温度有利于降低Fe浸出率. 响应曲面法优化获得的最佳工艺条件:浸出温度为210 ℃、c(H₂SO₄)为0.38 mol/L、液固比为4.25 mL/g,在该条件下,Co和Ni的浸出率均大于98%,Cu浸出率大于96%,Fe浸出率小于0.4%. 浸出控制参数优化后提高了有价金属的浸出率,同时也降低了Fe浸出率,实现了镍转炉渣中有价金属的回收及其与Fe的高效分离.      

餐厨垃圾接种酵母菌固态厌氧发酵产乙醇的可行性研究

餐厨垃圾可定向发酵产乙醇,但复杂的预处理导致处理时间长、工艺复杂度增加. 本文通过直接接种酵母菌和灭菌后接种酵母菌对比试验,分析发酵系统内乙醇、乙醇前体物还原糖、还原糖前体物淀粉的降解与产生规律,探讨餐厨垃圾直接接种酵母菌固态厌氧发酵产乙醇的可行性及规律. 结果表明:酵母菌的添加能够促进餐厨垃圾固体厌氧发酵产生乙醇,接种酵母菌后乙醇浓度为11.86~12.09 g/L,是空白对照的8.41~31.50倍,且高于灭菌预处理后接种的6.88~10.02 g/L;基于修正的Gompertz模型分析也证实了上述结果,接种酵母菌后,系统产乙醇潜力(P_m)和单位最大乙醇产率(R_m)也随之上升,但接种量对餐厨垃圾的P_m和R_m影响不大. 对乙醇前体物还原糖的分析表明,接种酵母菌能够在发酵初期就可以发挥作用,促使系统内还原糖在0~4 h内快速降为43.37~46.55 mg/g,从而加速了餐厨垃圾的稳定化进程,但在4~24 h内,由于次生代谢物的抑制作用,系统内还原糖未出现明显的产生和降解. 还原糖前体物淀粉的水解情况分析表明,接种酵母菌可将淀粉的水解率由19.36%提高到27.90%~37.57%,但淀粉含量在274.02~316.51 mg/g之间时已不再发生水解. 研究显示,直接接种酵母菌有助于餐厨垃圾固态厌氧发酵产乙醇含量的提高,体系中还原糖、淀粉含量并未成为餐厨垃圾固态厌氧发酵产乙醇量的限制性因素.      

预处理对尿液长期存储过程的影响及机理分析

针对尿液盐度高、成分复杂,存储过程中性质易变等问题,以有机与无机物质的变化特征为考察对象,研究浓H₂SO₄、陶瓷膜和活性炭等预处理对尿液存储过程中性质变化的影响,并分析其转化机理.结果表明,尿液性质变化的主要反应是尿素分解及其引发的无机共沉淀现象,且随着氨氮浓度由1365升高至2755mg/L,沉淀逐渐由磷酸盐向鸟粪石转变.浓H₂SO₄预处理通过抑制尿素分解实现尿液性质稳定,而陶瓷膜处理和活性炭吸附促进尿素分解,且活性炭可有效吸附氮元素.同时,荧光光谱的研究发现尿液存储过程中DOM（溶解性有机物）组分也发生了显著变化：浓H₂SO₄预处理组中E₂₈₀/E₄₇₂、A_275~295、E₂₅₄/E₃₆₅、E₃₀₀/E₄₀₀的升高表明DOM中疏水性及小分子有机物浓度增加,而UV₂₅₄、A_350~400的降低也印证了芳香性有机物含量的降低.陶瓷膜与活性炭可去除有机物,但陶瓷膜对尿素的去除效率高于其他有机组分,而活性炭对芳香性有机物的去除比例最高.本文系统阐明了尿液存储中性质变化过程与机制,并论证了不同预处理的影响,为尿液源分离处理提供有效的参考.     

基于酸浸焚烧污泥灰中的磷释放及蓝铁矿生成

酸浸焚烧污泥灰(ISSA)是一种湿化学法提取磷(P)的工艺,因其操作简单、损耗低而被广泛应用.以烘干污泥为对照,通过考察不同温度(600～900℃)下ISSA中的磷形态和矿物相转变,研究了H₂SO₄和HCl作为提取液的酸浓度、酸浸时间和液固比对ISSA样品释磷性能以及对Ca、Al、Mg、Fe等关键金属元素浸出行为的影响,最终通过酸浸、阳离子交换树脂(CER)纯化和沉淀三步反应得到磷回收产物.结果表明:ISSA样品磷的形态以非磷灰石态无机磷(NAIP)为主,且部分NAIP会随着焚烧温度的升高转变为磷灰石态无机磷(AP);同时,污泥样品经两种提取液酸浸后,金属元素Ca、Al、Mg释出量最多,其中Ca、Mg元素的浸出量随焚烧温度的升高变化不大,而Al的浸出量随焚烧温度的升高急剧降低;相比其他焚烧温度,800℃条件下ISSA释磷性能更好,且H₂SO₄酸浸释磷性能优于HCl酸浸,当H₂SO₄浓度为0.10mol/L、液固比为150mL/g、酸浸时间为150min时释...     

Na2SO4对古尔班通古特沙漠细沙盐结皮特性的影响

盐晶体胶结土壤颗粒形成的一层盐结皮层质地致密且强度较高,具有较高的抗风蚀能力,在土壤风蚀治理中具有重要作用.盐结皮特性与盐的种类及质量分数有关,为探究w（Na₂SO₄）对结皮特性的影响,选取古尔班通古特沙漠东南缘流动风沙土的主要颗粒（100~200 μm）,于70℃下在烘箱内进行13个w（Na₂SO₄）的12 h胶结试验,即风沙土中w（Na₂SO₄）为0.1%、0.2%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%、6.0%、7.0%、8.0%、10.0%、12.0%,分析w（Na₂SO₄）对风沙土盐结皮的表观、抗压强度及韧性特征3个抗风蚀能力指标的影响.结果表明:①随着w（Na₂SO₄）的增大,结皮表面颜色由红棕色变为浅红棕色再变为灰白色,表面盐晶越来越多.②w（Na₂SO₄）≤ 3.0%时结皮表面平整,4.0%~7.0%时结皮表面呈现起伏"波浪状",≥ 8.0%时结皮表层遭孔隙应力破坏并脱离土体.③w（Na₂SO₄）≤ 3.0%时,样品抗压强度随着w（Na₂SO₄）的增加呈线性上升;≥ 3.0%时受孔隙压力破坏的影响,结皮抗压强度随w（Na₂SO₄）的增加反而下降.④结皮的韧性与w（Na₂SO₄）存在密切关系,w（Na₂SO₄）≤ 3.0%时,韧性随w（Na₂SO₄）的增加而增大,≥ 3.0%时韧性随w（Na₂SO₄）的增加反而减小.沙漠中风沙土主要组成物质是细沙（100~200 μm）,且主要粒径沙土结皮特性与自然风沙土的结皮最相似.所以,若采用质量分数为3.0%的Na₂SO₄胶结风沙土形成盐结皮,具有较好的抗压强度和韧性,且表面平整无破坏,胶结体具有较好的抗风蚀性能,可用作流动沙地的治理.      

复合生物滤池处理H2S和NH3的研究:生物相机理分析

采用天然斜发沸石和木屑作为复合生物滤池(生物滴滤池+生物过滤池)的填料,研究了该工艺处理含H₂S和NH₃混合恶臭气体的生物相机理.结果表明:生物滴滤池中形成了由细菌、藻类及原生动物组成的复杂生态系统,而生物过滤池中真菌为优势微生物.生物滴滤池的下层优势菌种主要为葡萄球菌属和球形芽孢杆菌等细菌,中层主要为梨形四膜虫属和肾形虫属,上层主要为钟虫和舟形藻属;生物过滤池优势菌种主要是聚多曲霉菌种.据对复合生物滤池的生物相机理探讨推论,生物滴滤池去除H₂S和NH₃机理主要是生物链的分级捕食和沸石的吸附-生物再生机理;生物过滤池去除H₂S和NH₃机理主要是真菌降解.因此,通过控制生物滴滤池和生物过滤池处于不同的环境条件,可使复合生物滤池能高效地同时处理H₂S和NH₃组成的混合恶臭气体.      

改性柠檬渣的结构特征及其对Cu2+的吸附性能

为研究柠檬渣对污水中Cu2+的吸附性能,利用H₂SO₄与NaOH对柠檬渣进行改性制备吸附剂,并采用响应曲面法对制备工艺进行了优化. 测试了吸附剂的比表面积、孔容与孔径等性能,并利用红外光谱(IR)、紫外光谱(UV)、差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、电镜(SEM)和能谱(EDS)对吸附剂进行了表征. 通过响应面法优化后的最佳改性条件:H₂SO₄改性后的炭化温度为80 ℃,NaOH改性后的炭化温度为90 ℃,w(NaOH)∶w(H₂SO₄)为0.3.改性后的柠檬渣较原柠檬渣比表面积由88.3 m2/g增至392.2 m2/g,灰分率降低了90.7%,碘吸附值提高了近5倍,孔径分布主要是中孔;柠檬渣属于无定型结构,改性后的柠檬渣有CC生成,形成了芳香烃,表面形成了密集的孔;改性后柠檬渣主要由碳元素组成,从而能有效吸附Cu2+,对Cu2+的吸附率能达到85.3%. 由红外分析可知,改性后的柠檬渣吸附Cu2+后3 804 cm-1处的吸收峰消失,说明Cu2+取代了这个吸收峰所代表的官能团及部分O—H中的H+.      

Coupling catalytic hydrolysis and oxidation for CS2 removal

CS2 removal was Obtained by coupling catalytic hyidation on bi-functional catalyst.On the hydrolysis active sites,CS2 is hydrolyzed to H2S,while on the oxidation active sites,H2S is oxidized to elemental S or sulfuric acid deposited on the porous support.The above process can be expressed as followsCS2→H2O COS →H2O H2S→O2 S/SO2- 4.H2S oxidation eliminates its prohibition on CS2 hydrolysis so that the rate of coupling removal CS2 is 5 times higher than that of CS2 hydrolysis.The same active energy of hydrolysis and coupling reaction also indicates that H2S oxidation does not change the reaction mechanism of CS2 hydrolysis.Temperature has obvious effect on the process while the mole ratio of O2 concentration to CS2 concentration (O/S) does not,especially in excess of 2.5.The formation of sulfuric acid on the catalyst surface poisons hydrolysis active sites and causes the decrease of left OH-1 concentration on the catalysts surface.Lower temperature is suggested for this bi-functional catalyst owing to the low yield ratio of S/SO4 2-.     

玉米芯水解生产糠醛清洁工艺

针对我国糠醛行业资源利用率低的问题,利用平流泵连续向高压釜中通水模拟糠醛工业生产工艺中玉米芯硫酸催化水解过程,进行了糠醛生产清洁工艺的研究. 分析了蒸出流量,反应时间,w(硫酸)和反应温度等条件对糠醛收率的影响. 结果表明:提高蒸出流量,控制反应时间(t)稍大于木糖反应完毕时间(t_x),调节w(硫酸),适当提高反应温度,以便反应釜停留时间(τ)≤最佳反应时间(t_opt),可使糠醛收率显著提高. 在蒸出流量为10 mL/min,反应4 h,w(硫酸)为0.25%和180 ℃时,糠醛收率达到80.84%,比国内现有工业生产过程中的糠醛收率提高了15%～20%.      

低分子有机酸浸提制革污泥中的铬及其赋存形态分析

以制革污泥为对象,一元、二元、三元低分子有机酸(乙酸、丙酸、丁酸、草酸、柠檬酸)作为提取剂浸提制革污泥中的铬,通过考查有机酸种类、浓度、浸提时间和液固比对污泥中铬浸提率的影响,得出低分子有机酸浸提铬的最优条件,并对浸提前后制革污泥中铬的形态变化进行分析。研究结果表明:当草酸的浓度为0.5 mol/L,液固比为30 mL/g,浸提时间为24 h时,铬的浸提效率可达82.21%;当柠檬酸的浓度为0.5 mol/L,液固比为10 mL/g,浸提时间为24 h时,浸提效率可达58.67%;而在最优化条件下,脂肪酸性有机酸(乙酸、丙酸、丁酸)对制革污泥中铬的浸提效率均低于20%。经不同有机酸浸提前后铬的形态分布发生了明显变化,说明有机酸可以改变Cr在污泥中的存在形态,这为污泥自身产酸用于厌氧生物淋滤技术处理含铬制革污泥提供了一条有效途径。     

拜耳赤泥制备聚硅酸硫酸铝铁及絮凝效果评价

以拜耳法赤泥为原料,采用硫酸浸取的方法浸出铝和铁,通过加入硅酸钠溶液制备出高效絮凝剂聚合硅酸硫酸铝铁(PSAFS)。研究考察了制备聚合硅酸硫酸铝铁的酸浸工艺参数,并评价了其絮凝效果。结果表明,硫酸浓度35%,液固比5.5 mL/g,酸浸温度90℃,酸浸时间2.0 h为最佳酸浸条件,由此制备的PSAFS对综合污水浊度、COD、总磷和总磷酸盐的去除率分别达到61.7%、61.8%、81.7%和81.1%。对比试验表明,该絮凝剂与市售PAC、PFC相比具有相当或更优的污染物去除效果,且形成的絮体具有粗大、致密的特点。该工艺为拜耳法赤泥的综合利用开辟了一条新途径。     

糠醛渣纤维素酶解研究

以糠醛渣为原料进行纤维素酶解研究,考察了预处理方式、酶用量、底物浓度和酶解时间对糠醛渣酶解的影响,并将其与稀酸预处理的玉米芯进行对比.结果表明,未经处理的糠醛渣由于酸性较强并含有糠醛等抑制性的物质,不能直接用于酶解,水洗和Ca(OH)₂脱毒法都可以显著提高糠醛渣的酶解效果;水洗糠醛渣的酶解最佳条件为：1∶9（g∶mL）的底物浓度、20 FPU/g（酶活/底物）,酶解时间为48 h,在此条件下,还原糖浓度为35 g/L,糠醛渣的转化率为30%,糠醛渣中纤维素的转化率为61%.     

油页岩灰渣浸取铝酸钠溶液试验研究

以油页岩废渣为原料,通过酸浸法浸取油页岩灰渣中的铝酸钠溶液。采用焙烧活化方法将废渣中含铝的低活性晶体物质活化为高活性半晶体或非晶体物质,利用酸浸法浸取焙烧后的高活性含铝废渣,得到铝液;依据试验分析了影响酸浸法浸取铝酸钠溶液的主要影响因素为焙烧温度、焙烧时间、浸取酸浓度和浸取温度;得出酸浸法的最佳工艺参数：活化温度850℃,活化时间3h,选用酸浓度40％,浸取温度60℃,此时油页岩废渣铝浸取率为75％。     

氢氧化钠和碱性双氧水预处理对水稻秸秆酶解效果的影响

为提高水稻秸秆生物转化产糖效率,分别用氢氧化钠和碱性双氧水对其进行预处理,并考察处理液浓度、温度和时间对木质纤维素酶解糖化效果的影响. 通过分析预处理前后水稻秸秆组分和结构变化,揭示氢氧化钠预处理和碱性双氧水预处理对水稻秸秆酶解效果的影响机理. 结果表明:①在80 ℃的条件下,使用1.25%的氢氧化钠对水稻秸秆水浴处理3 h后效果较好,且酶解72 h后还原糖含量为480.81 mg/g. ②在50 ℃的条件下,使用碱性双氧水(1.5%的氢氧化钠+2%的双氧水)对水稻秸秆水浴处理5 h后效果较好,且酶解72 h后还原糖含量为575.85 mg/g. ③与未预处理的水稻糖化效果(132.7 mg/g)相比,经氢氧化钠预处理和碱性双氧水预处理后,水稻秸秆酶解产糖率分别提高了262.3%和336.2%. ④扫描电镜显示,经氢氧化钠和碱性双氧水预处理后,水稻秸秆的比表面积均显著增加,表面结构更加疏松. ⑤红外光谱和X射线衍射光谱表征显示,氢氧化钠预处理和碱性双氧水预处理均可消解水稻秸秆中的木质素并使其转化成纤维素,从而可以促进后续的酶解糖化效果. 研究显示,氢氧化钠预处理和碱性双氧水预处理都能较好地促进水稻秸秆的酶解糖化过程,得到较高的糖含量.      

铀尾矿中不同形态铀释放的影响因素及其相关性

采用正交试验、连续提取法及主成分分析,研究了液固比、浸出时间、酸雨pH值、PO₄^3-、CO₃^2-、Ca²⁺和腐殖酸浓度对铀尾矿库内铀尾矿中不同形态铀释放的影响.结果表明：影响易迁移态铀释放的因素,按重要程度排序为：Ca²⁺>酸雨pH值>CO₃^2->腐殖酸>浸出时间>PO₄^3->液固比,前4个因素是主要影响因素,且CO₃^2-与酸雨pH值的相关性最强.影响潜在迁移态铀释放的因素,按重要程度排序为：Ca²⁺>液固比>浸出时间>CO₃^2->腐殖酸>酸雨pH值>PO₄^3-,前4个因素是主要影响因素,且PO₄^3-与酸雨pH值的相关性最强.影响稳定态铀释放的因素,按重要程度排序为：PO₄^3->腐殖酸>CO₃^2->酸雨pH值>液固比>Ca²⁺>浸出时间,前4个因素是主要影响因素,且PO₄^3-与CO₃^2-的相关性最强.     

氯化钙焙烧法提取粉煤灰中的氧化铝

研究了以CaCl2为配料对粉煤灰进行焙烧活化,焙烧熟料水洗后,用硫酸溶液浸取以回收粉煤灰中氧化铝的方法,并考察了焙烧温度和时间、CaCl2加量、硫酸浓度和浸取时间等因素对氧化铝回收率的影响.采用添加CaCl2焙烧的方法,可高效率破坏粉煤灰中的刚玉和莫来石,生成能被无机酸分解的物相,如钙铝黄长石、硅铝酸钙等.结果表明,按CaCl2:粉煤灰=0.8的比例加入CaCl2,于900℃焙烧30min,熟料经水洗涤后,按照每g粉煤灰~30mmol硫酸的量加入1~4mol/L的硫酸溶液,常温浸取30min,氧化铝浸出率可达95%以上.