电絮凝-超滤协同去除水中的腐殖酸

采用电絮凝-超滤（electrocoagulation-ultrafiltration,EC-UF）技术协同去除水中腐殖酸（HA）,主要考察了电流密度、初始pH、初始HA浓度、初始电导率等因素对HA去除率的影响,解析了在这些影响因素下HA的去除机理,并对滤饼层特征和膜污染机制进行了研究。结果表明,在电流密度j=10 A·m-2、初始pH=7、初始电导率σ0=1 000 μS·cm-1、电解时间为15 min的条件下,初始HA浓度为10 mg·L-1时,EC-UF工艺对水中的HA的去除率可以达到97.3%,膜污染为可逆污染,被污染的膜经过清洗后通量可恢复到初始的94%。     

脉冲磁场对电厂循环冷却水中异养菌的灭活

为了控制微生物繁殖对电厂循环冷却水系统造成的危害,研究了脉冲电源发生器与线圈绕组相连产生的脉冲磁场对循环水中异养菌的灭活影响,并对灭活关键因素进行了分析。实验结果表明,脉冲磁场对电厂循环冷却水中的异养菌有灭活作用;灭活率对频率和输出电压有选择性,并且随着作用时间和温度的升高而升高;在扫频范围100～1000 Hz、输出电压3 V、单次作用时间为15 s,温度45℃时,异养菌灭活率达到78.8%。     

电絮凝法去除水中四环素的效能及机理

为了探讨电絮凝法去除水中四环素的效能及机理,分别研究了电极材料、电流强度、电导率和四环素初始浓度等参数对电絮凝去除四环素的影响;并通过氧化性能评估实验、UV-vis光谱分析、X射线衍射(XRD)等方法探究电絮凝去除四环素的性能。结果表明：使用铁电极(面积300 mm × 80 mm,厚2 mm),对初始浓度0.05 mmol·L-1的四环素模拟废水进行处理,在电流强度为0.3 A、电导率为1 000 μS·cm-1、电解15 min时,四环素和总有机碳(TOC)的去除率分别可达99.6%和79.8%,并且约41.9%的四环素通过氧化降解作用从水中被去除。使用铁电极电絮凝技术能够快速高效地去除四环素,具有高氧化率、低成本的特点。     

絮凝与电絮凝对含铀废水的处理效果对比

采用絮凝法与电絮凝法对低浓度放射性含铀废水的处理进行了对比研究。结果表明:絮凝法除铀的主要影响因素是pH和絮凝剂投加量,在pH为7.0、PAC投加量为300 mg·L-1、搅拌速度为45 r·min-1的条件下,铀去除率达97.94%;电絮凝法除铀的主要影响因素是pH和电流密度,在pH为5.0、电流密度2.4 mA·cm-2、通电时间24 min的条件下,铀去除率达99.11%;电絮凝法除铀动力学特征符合一级动力学模型,在不同pH条件下的线性相关系数均大于0.91。絮凝法和电絮凝法水处理成本分别为0.61元·t-1和0.45元·t-1,絮体产生量分别为258 g·t-1和171.5 g·t-1。采用絮凝法和电絮凝法均可实现废水中铀的高效去除,但电絮凝除铀工艺较传统絮凝法具有易自动化控制、处理成本低、絮体产生量低等优点,具有较好的推广应用前景。     

电絮凝-催化氧化法去除染料工业废水COD的研究

我们对电絮凝 -催化氧化法处理染料工业废水COD进行了研究。实验结果表明 ,此方法对废水的COD具有良好的去除效果 ,并确定了相应的处理条件 :电解电压 4V ,电解时间 1.5h ,H2 O2 为 0 .6 % ,MO(含 75 %以上的TiO2 )为 2 .5g/L。平均COD去除率达到 77.5 %。电絮凝 -催化氧化法具有能耗低、操作简便等特点 ,为进一步深化处理奠定了基础     

电絮凝—催化氧化法去除染料工业废水COD的研究

我们对电絮凝－催化氧化法处理染料工业废水COD进行了研究。实验结果表明，此方法对废水的COD具有良好的去除效果，并确定了相应的处理条件：电解电压4V，电解时间1．5h，H2O2为0．6％，MO（含75％以上的TiO2）为2．5g/L。平均COD去除率达到77．5％。电絮凝－催化氧化法具有能耗低、操作简便等特点，为进一步深化处理奠定了基础。     

电絮凝处理油田生化出水

为了减轻对后续处理中超滤膜的污染,采用电絮凝法处理油田生化出水,降低油田生化出水中的有机物含量。研究了电流强度、曝气时间和pH值对水中总有机碳（TOC）和浊度除去效果的影响以及pH值随曝气时间的变化趋势,通过红外光谱对絮凝处理前后水中总溶解固体进行了分析,优化了电絮凝的工艺条件。研究表明,当水流速度控制在50 mL/s,电流强度为2 A,500 mL絮凝出水的曝气时间为30 min时,整套絮凝工艺对TOC的去除率为48%,浊度去除率为42.9%,COD去除率为44%。     

钢渣处理电厂循环冷却排污水中的有机膦

利用热泼渣和滚筒渣去除电厂循环冷却排污水中的有机膦,考察了粒径、搅拌速率及初始pH对两种钢渣除膦效果的影响,并对钢渣除膦动力学特性进行分析。结果表明,钢渣粒径会明显影响其除膦效率,钢渣粒径越小,其除膦速率越快,平衡吸附量越大。小粒径钢渣除膦更符合二级动力学,而一级动力学模型则适用于粒径大于1.25 mm的钢渣。搅拌有助于提高钢渣除膦效率,但增大到一定程度后,搅拌速率对除膦效率影响不大。酸性条件更有利于滚筒渣除膦,热泼渣的除膦速率随pH上升而升高,但其平衡吸附量则呈下降趋势。两种钢渣除膦的最佳pH均为5.0。     

电絮凝处理油田生化出水

为了减轻对后续处理中超滤膜的污染,采用电絮凝法处理油田生化出水,降低油田生化出水中的有机物含量。研究了电流强度、曝气时间和pH值对水中总有机碳（TOC）和浊度除去效果的影响以及pH值随曝气时间的变化趋势,通过红外光谱对絮凝处理前后水中总溶解固体进行了分析,优化了电絮凝的工艺条件。研究表明,当水流速度控制在50mL/s,电流强度为2 A,500 mL絮凝出水的曝气时间为30 min时,整套絮凝工艺对TOC的去除率为48%,浊度去除率为42.9%,COD去除率为44%。     

微藻处理城市污水反渗透浓水的条件优化

城市污水回用是缓解水资源危机的有效措施。反渗透工艺是生产优质再生水的重要方法,但在实际应用过程中,25%~50%的城市污水会转化成反渗透浓水 (ROC) 。ROC的总氮 (TN) 、总磷 (TP) 和硬度离子 (Ca²⁺、Mg²⁺) 质量浓度等指标较高。利用微藻去除氮、磷和Ca²⁺、Mg²⁺是城市污水ROC处理的有效途径之一,且可实现资源回收,但目前对其应用条件的优化研究仍较少。利用微藻Scenedesmus sp. FACHB-1574处理城市污水ROC,在不同总溶解性固体 (TDS) 质量浓度 (1.35 g·L⁻¹和2.70 g·L⁻¹) 、光暗时间比 (12 h/12 h、16 h/8 h、20 h/4 h、24 h/0 h) 、光强 (25 μmol·m⁻²·s⁻¹、50 μmol·m⁻²·s⁻¹、100 μmol·m⁻²·s⁻¹) 和氮磷质量比 (107:1、14:1、7:1) 的条件下,研究了微藻对污水的处理效果及其生长状况。结果表明,Scenedesmus sp. FACHB-1574可适应城市污水ROC中TDS质量浓度为2.70 g·L⁻¹的条件;对TN的去除速率随光照时间和光强的增加而增大;氮磷质量比为14:1时微藻对TN的去除速率及微藻生物量等性能均得以强化。在最优处理条件下 (光暗时间比20 h/4 h,光强100 μmol·m⁻²·s⁻¹,氮磷质量比14:1) 处理10 d后,微藻对城市污水ROC中TN和TP去除率分别为92.83%和99.68%,藻密度、质量浓度 (干重) 、脂质含量分别为23.62×10⁶ cells·mL⁻¹ 、1.10 g·L⁻¹、34.55%。随着微藻的生长,在无CO₂的条件下,废水的pH值从7.5升高到10.7,并可去除52.7%的Ca²⁺和33.9%的Mg²⁺。本研究可为微藻在城市污水处理及资源化工艺中的应用提供参考。     

PEI-DTC的制备及其对Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附性能

以Pb²⁺吸附量为评价指标获得了PEI-DTC的最佳制备条件,采用SEM和FT-IR对所制备材料的形貌和结构进行了表征,考察了吸附时间、pH、振荡速度和材料投量对PEI-DTC吸附Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺效果的影响,分析了吸附过程中的动力学特征、热力学特征,研究了材料的复用性能。结果表明,采用30% PEI溶液制备PEI-DTC的最佳条件为m(PEI)/m(戊二醛)= 2:1、m(PEI)/m(硼氢化钠)=3:1、m(PEI)/m(二硫化碳)=3:1;所制备材料表面呈颗粒状和蜂窝状结构,比表面积较大;PEI-DTC对Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺的吸附效果随吸附时间、溶液pH增加呈先快速增加后趋于稳定的变化趋势,Pb²⁺、Cu²⁺在100 r·min⁻¹、Zn²⁺在150 r·min⁻¹时表现出较好的吸附效果,Pb²⁺在材料投量为0.03 g时即近于完全吸附,而Cu²⁺、Zn²⁺在材料投量为0.08 g时仍处于上升趋势;适宜吸附条件下PEI-DTC对Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的去除率分别可达97.62%、14.79%、78.92%,对应的吸附量分别为4.005、0.509、4.658 mmol·g⁻¹;PEI-DTC对Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的吸附过程符合Langmuir模型和准二级反应动力学模型,吸附为自发的吸热过程;经4次使用,材料对Pb²⁺的吸附量仍保留81.14%。     

生物炭负载铁纳米颗粒对水溶液中镉的吸附性能

通过高温共热解落叶粉末与Fe₃O₄的混合物,同步实现了生物质炭化和三价铁的还原,一步制备了含有零价铁的生物炭负载纳米铁颗粒(FeNPs@BC)。批量吸附实验结果表明：当落叶生物质粉末与Fe₃O₄的比例为25:1时,制备的复合材料对镉的吸附效果最佳。吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型。这证明FeNPs@BC主要以化学吸附为主,室温下最大平衡吸附量可达145.208 mg·g⁻¹。FeNPs@BC对水中Cd²⁺的吸附能力优越,制备工艺简单,为生物炭基材料去除污水中Cd²⁺可提供理论基础和可替代的吸附材料。     

磁性污泥基生物炭对Pb2+的吸附性能

为克服湿法制备磁性生物炭颗粒时团聚严重、固液分离困难、热解前需消耗大量能源脱水干化的问题,本研究以市政污泥为原料,通过无溶剂法热解制备了磁性污泥基生物炭(MSBC-2),并利用SEM、FTIR、XPS、VMS和Raman等方法对产物的表面结构与特征进行了表征。基于序批实验,分析了pH、温度、背景离子强度、生物炭投加量对该吸附材料的Pb²⁺吸附性能的影响,并进行了吸附动力学、吸附等温线及吸附热力学研究。结果表明：MSBC-2的Pb²⁺去除率随pH及温度的升高而升高,pH>4后去除率基本不变,离子强度对Pb²⁺去除率基本无影响。MSBC-2对Pb²⁺的吸附行为符合准二级动力学模型及Langmuir模型,表明吸附过程的限速步骤为化学反应,吸附为单分子层吸附;MSBC-2的反应速率常数k₂是未改性生物炭的4.1倍,25 ℃时最大理论吸附容量为113.36 mg·g⁻¹,高于大多数湿法制备的磁性生物炭;该吸附过程非自发、吸热且熵增过程;MSBC-2对Pb²⁺的吸附机理主要包括表面络合、离子交换和物理吸附。     

氧化石墨烯-聚电解质自组装膜的构建和对重金属的富集检测:QCM-D原位实验

土壤-地下水污染威胁用水安全和人民健康.石英晶体微天平(QCM)可发展为土壤-地下水污染的现场快速评估技术.本研究构建了氧化石墨烯(GO)/聚电解质自组装膜改性QCM传感芯片,以提高电极选择性和灵敏度,并探究溶液离子强度和pH对重金属富集的影响.聚乙烯亚胺(PEI)和羧甲基壳聚糖(CMC)是2种水溶性高分子聚电解质,可利用其分子间静电引力层层自组装构建多层聚电解质膜,并通过QCM的频率-耗散曲线实时检测组装过程中膜质量和粘弹性的变化.研究发现在自组装过程中膜质量随组装层数呈\"指数型\"增加,而膜粘弹性却呈现\"振荡型\"变化,表明膜构象发生交替变化.带正电的PEI表面比带负电的CMC表面更利于GO负载,且负载量随膜层数增加而增加.利用电子显微镜和原子力显微镜观察到GO的沉积方式包括平面单层沉积和多向多层沉积,且膜表面呈现卷曲粗糙的形貌特征.聚电解质膜层数影响Cu2+的吸附容量,其中GO负载的三层聚电解质自组装膜(GO-PEI/CMC/PEI)吸附容量最高,但需更长时间达到吸附平衡,80 min仍无法平衡.GO-PEI/CMC/PEI对低浓度Cu2+、Zn2+、Cd2+都具有较好的富集效果.Cu2+的结合方式包括通过静电引力形成的可逆吸附和通过配位络合形成的不可逆吸附,且随离子强度增加,配位络合逐渐占主导.溶液pH降低导致膜内分子所带正电荷增加,可能通过静电斥力造成多层膜溶胀而暴露更多结合位点,从而增加Cu2+的富集量.本研究结果表明GO/聚电解质自组装膜改性芯片可提高对重金属离子的富集效果,但会受溶液离子强度和pH的影响.基于改性QCM传感芯片对污染物的富集检测需考虑溶液理化性质的影响.本研究为进一步发展QCM芯片用于原位重金属污染浓度快速检测提供有力支撑.     

KOH活化制备蚕沙基生物炭及其对镉的吸附特性

以蚕沙生物炭为原料,以KOH为活化剂,通过浸渍(KBC)和浸渍-热解(KBC400)活化工艺制备蚕沙基生物炭,用于吸附去除水体中的镉离子(Cd2+).运用一系列的表征技术分析了生物炭的形貌和性质,并通过批量实验考察了投加量、pH、共存离子、吸附时间和Cd2+浓度等因素对Cd2+吸附性能的影响.表征实验结果表明,活化的蚕...     

铝基吸附剂对页岩气采出水中Li+的吸附性能

从页岩气采出水中有效回收锂(Li⁺)资源可实现降本增效的目的。本研究利用化学沉淀法和沉析法分别制备了铝基吸附剂粉体和颗粒,研究了吸附剂材料对页岩气采出水中Li⁺的吸附行为,剖析了页岩气采出水中溶解性有机物对吸附剂吸附行为的影响。结果表明,粉体吸附剂的饱和吸附容量达到7.0 mg·g⁻¹,颗粒吸附剂的饱和吸附容量为3.8 mg·g⁻¹,其吸附动力学符合准一级吸附动力学模型,对不同水质的页岩气采出水均有吸附效果;然而,颗粒吸附剂在不含溶解性有机物的模拟页岩气采出水中的饱和吸附容量为5.0 mg·g⁻¹。在固定床吸附实验中,颗粒吸附剂能回收废水中93.5%的Li⁺,但是模拟页岩气采出水组的解吸液中Li⁺的质量浓度为96.2 mg·L⁻¹高于实际页岩气采出水组(58.8 mg·L⁻¹)。因此,实际页岩气采出水中的有机物会严重抑制铝基吸附剂的吸附和解吸行为。     

海藻酸钠固定硫酸盐还原菌、镍-铁纳米粒子生物微球对污水中Cd2+的去除

为寻求一种高效去除高浓度含Cd²⁺废水的方法,本研究以海藻酸钠为载体固定硫酸盐还原菌(SRB)和镍铁双金属纳米粒子,制备了高效去除Cd²⁺的活性生物微球(SSNF),并通过对比不同的固定化材料来探讨其对废水中高浓度Cd²⁺的去除效果。通过改变镍-铁添加量,pH,反应时间,初始Cd²⁺浓度探讨了SSNF去除Cd²⁺的能力,并结合吸附动力学探究了SSNF对Cd²⁺的去除过程及相关机制。结果表明,当镍-铁添加量为0.3 g、pH为7、反应时间5 d、Cd²⁺初始浓度为400 mg·L⁻¹时,SSNF去除率可达到100 %,吸附量为103.86 mg·g⁻¹。镍-铁对 SRB去除Cd²⁺具有明显的协同促进作用,且符合准二级动力学模型,以化学吸附作用为主,物理吸附为辅。离子交换或共价电子作用可能是SSNF吸附Cd²⁺的主要机制。利用无菌生理盐水对活性生物微球进行洗涤,重复使用3次后,微球仍能保持较高的去除能力。该研究结果可为解决含有高浓度Cd²⁺污染的废水问题提供技术参考。     

Fe0/FeS2活化H2O2快速降解诺氟沙星

通过水热法成功制备具有磁性的Fe⁰/FeS₂复合铁基催化剂,并将其用于构建非均相芬顿体系降解典型的喹诺酮类抗生素(诺氟沙星,NOF)。SEM-Mapping 结果显示,制备的Fe⁰/FeS₂复合材料由Fe和S两种元素组成,形态为颗粒状且尺寸不一。XRD、XPS、Raman和磁学测量系统(VSM)等表征结果表明进一步证明Fe⁰/FeS₂复合材料的成功制备且具有良好的磁性。通过实验得到 Fe⁰/FeS₂/H₂O₂体系降解NOF最优的降解体系为初始pH为5,NOF起始质量浓度20 mg·L⁻¹,Fe⁰/FeS₂ 投加量为0.2 g·L⁻¹,H₂O₂质量浓度0.051 g·L⁻¹。Fe⁰/FeS₂介导的非均相芬顿体系可以快速降解NOF,10 min后的降解率为99.27%,且具有良好的重复利用性,使用 3 次后,NOF 的降解效率仍超过75%。NOF在羟基自由基(·OH)的作用下可能破坏C-F键以及实现哌嗪环和喹诺酮环的开环,最终生成一些小分子物质,如 F⁻、H₂O、CO₂和NO₃⁻等。     

新型吡啶鎓盐分子的合成及其对Fe3+的检测

针对水中铁离子(Fe³⁺)检测存在使用有毒溶剂、对设备要求较高、检测限高等缺点,以四联吡啶和5-溴甲基-间苯二甲酸二甲酯为原料,以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,通过亲核取代和水解反应制备出一种新型的铁离子检测探针——吡啶鎓盐分子。运用一系列的表征技术分析了吡啶鎓盐分子的性质,并通过实验探察了共存离子、Fe³⁺的浓度等对吡啶鎓盐分子识别Fe³⁺的影响。表征实验结果表明,吡啶鎓盐分子结构具有三齿吡啶氮和羧基,使其与Fe³⁺之间具有很高的亲和力,可以与Fe³⁺配位形成金属络合物。识别实验结果表明,吡啶鎓盐分子对Fe³⁺的络合显色实现了对Fe³⁺的专一性检测,其检测限为4.8 ×10⁻⁷ mol·L⁻¹;在Cd²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺和K⁺ 等多种干扰离子存在条件下,对Fe³⁺仍具有良好的识别效果,体现出较强的抗干扰性能。综上所述,新型吡啶鎓盐分子结构中具有三齿吡啶氮和羧基,使其对水中Fe³⁺具有易识别、灵敏度高、选择性好等优点。