均相Fenton法处理干法腈纶废水工艺优化与分析

采用均相Fenton法处理干法腈纶废水,并通过单因素试验和基于中心组合设计的响应面法考察了H2O2投加量、Fe2+投加量、初始pH值及反应时间的影响及其交互作用.同时,建立了以COD去除率为响应值的二次响应曲面模型,并采用方差分析对模型进行了验证.结果表明,影响COD去除效果的各因子显著性顺序依次为:Fe2+投加量>H2O2投加量>初始pH值>反应时间;Fe2+投加量与初始pH值的交互作用最为显著;反应最优组合条件为:H2O2投加量90.0mmol.L-1,Fe2+投加量30.0mmol.L-1、初始pH值3.1,反应时间113.6min,该条件下COD去除率为47.1%,与模型预测值48.5%基本一致.     

基于响应面优化条件下改性海藻吸附剂对Cu~(2+)的吸附

为近岸带大型海藻废弃物得到有效利用,减少资源浪费和环境污染,运用改性海藻制备生物吸附剂去除废水中Cu~(2+)。采用Design-Expert软件对影响Cu~(2+)吸附率的吸附剂投加量、Cu~(2+)初始浓度、pH值3个条件进行设计优化,经响应面优化分析得到吸附率的二阶模型,确定Cu~(2+)吸附实验的最优操作条件:吸附剂投加量8.09 g/L,溶液初始浓度为40.92 mg/L,pH值6.34,预测最优值为94.5816%,实测吸附率达到94.36%。研究结果表明,大型海藻是一种很具潜力的环保型廉价吸附剂。     

紫外/过硫酸盐工艺降解水中氯贝酸的研究

采用紫外/过硫酸盐（UV/PS）工艺去除水中典型PPCPs类物质氯贝酸（CA）.考察了氯贝酸初始浓度、PS投加量、溶液初始pH值、碳酸氢根离子浓度、氯离子浓度和腐殖酸（HA）投加量共计6种因素对UV/PS工艺去除氯贝酸的影响.结果表明：UV/PS工艺降解氯贝酸与准一级动力学模型相符（R²>0.95）,准一级反应速率常数随氯贝酸初始浓度增加而减小.在一定的范围内,随着PS投加量的增加,氯贝酸的降解速率快速增加.不同的pH值环境对氯贝酸的降解有一定影响,溶液pH值从酸性到碱性再到强碱性的过程中,UV/PS工艺对氯贝酸的降解速率呈先加快后减慢的趋势.溶液中的碳酸氢根离子和氯离子都会对UV/PS工艺降解氯贝酸产生抑制作用,且两者对该反应的抑制作用大小关系为HCO₃^->Cl^-.HA的存在对UV/PS工艺去除氯贝酸有抑制作用.     

Fe(VI)/CaO2双氧化体系降解水环境中的DMP

研究了高铁酸盐（Fe（VI））/过氧化钙（CaO₂）联合处理对邻苯二甲酸二甲酯（DMP）的降解性能及机理,分析了共存离子的影响.基于响应面方法中的Box-Behnken实验设计进行了多因素实验,采用二次多项式和逐步回归法拟合了DMP去除率与Fe（VI）投加量、CaO₂投加量和反应时间之间的关系,对实验条件进行了优化分析.结果表明,在初始pH值为中性条件下,Fe（VI）/CaO₂可以有效去除DMP,降解过程符合准一级动力学模型.当Fe（VI）/CaO₂/DMP物质的量比为1.1/4.4/1时,模型预测DMP最大降解率为95.57%,和验证实验得出的降解率90.14%相近,表明该响应面模型具有较好的模拟和预测能力.HCO₃^-和Mg²⁺对DMP的降解有一定抑制作用.自由基清除实验结果显示,羟基自由基（HO·）和超氧自由基（O₂^-·）对DMP的降解具有重要贡献,表明Fe（VI）和CaO₂可形成类芬顿试剂协同降解污染物.DMP的主要降解途径包括酯基水解、侧链氧化和苯环的羟基化;主要降解产物为邻苯二甲酸单甲酯,2,5-二羟基苯甲酸,间苯二甲酸,草酸等.     

Fe3O4活化过硫酸盐体系同步去除诺氟沙星和铅

采用Fe₃O₄活化过硫酸盐（PS）同步去除水中的NOR （诺氟沙星）和Pb （II）.探讨了Fe₃O₄投加量、PS浓度、初始pH值和Pb （II）浓度对NOR降解的影响.结果表明,NOR的降解符合伪一级反应动力学,在温度为30℃、NOR初始浓度为5.0mg/L、Pb （II）浓度为1.0mg/L、Fe₃O₄投加量为2.0g/L、PS浓度为1.5mmol/L、初始pH值为7.0的条件下,反应120min后,NOR降解率达90.2%,Pb （II）去除率为99.5%.自由基淬灭实验证实,硫酸根自由基（SO₄^-·）是NOR降解的主要自由基.通过LC-MS分析结果推测了NOR可能的降解路径和中间产物.Fe₃O₄活化PS高级氧化工艺可作为一种同步去除有机污染物和重金属的工艺.     

次氯酸钠氧化脱除化学镀镍废水中的氨氮

针对化学镀镍废水氨氮浓度高、去除难度较大等特点,以预处理后的实际化学镀镍废水为试验对象,采用次氯酸钠氧化法脱除废水中的剩余氨氮。分别研究NaClO溶液投加量、反应时间、初始pH值及反应温度对氨氮去除效果的影响,得到较适宜的反应条件为:NaClO溶液投加量为1800 mg/L,反应时间为30 min,初始pH值为6.0～7.0,反应温度为10～30℃。在此条件下,废水氨氮去除率达到91%以上,剩余氨氮浓度低于15 mg/L,满足GB 21900—2008《电镀污染物排放标准》表2中对氨氮的排放限值。结果表明:次氯酸钠氧化作为深度处理方式脱除化学镀镍废水中氨氮是高效可行的。     

响应面法优化印染废水的脱色研究

以肼黄染料废水为模拟对象,在单因素试验的基础上通过响应面法优化Fenton氧化的脱色效果,研究了初始pH值、Fe2+投加量和H2O2投加量3个因素在该废水脱色过程中的显著性和交互性.结果表明,这3个因素对肼黄染料废水的脱色率的影响均具有显著性,且初始pH值与Fe2+投加量的交互影响、Fe2+投加量与H2O2投加量的交互影响也具有显著性.响应面法优化得到的最佳脱色工艺:初始pH值为3.19,Fe2+质量浓度为23.2 mg/L,H2O2质量浓度为345.4 mg/L,反应温度45℃,反应时间5 min;在此条件下的理论脱色率为90.85％,与3次实际平行试验的脱色率均值仅相差2.30％.     

TiO2光催化降解水中对乙酰氨基酚的研究

以金属卤素灯(250 W,波长≥365 nm)为光源,研究了对乙酰氨基酚(APAP)在纳米TiO2悬浆体系中的光催化降解,考察了溶液初始pH、APAP初始浓度和TiO2投加剂量对APAP光催化降解的影响.结果表明:TiO2光催化工艺可以有效地去除水中的APAP;在pH值为3.0、TiO2投加量为0.5 g/L的条件下,初始浓度为30 μmol·L-1的APAP水溶液在光照60min后的光降解率可达59.1%;APAP的光催化降解率与其初始浓度、TiO2光催化剂的用量、溶液的pH值等因素有关.     

活性炭非均相活化不同过硫酸盐降解偶氮染料酸性橙Ⅱ

研究了颗粒活性炭非均相活化过二硫酸盐和过一硫酸盐对水中偶氮染料酸性橙Ⅱ的降解效果。考察了过硫酸盐投加量、活性炭投加量、溶液初始pH值和无机阴离子对酸性橙Ⅱ降解率的影响,探究了不同过硫酸盐对染料降解效果差别的原因。结果表明:投加过二硫酸盐比过一硫酸盐的效果更好,偶氮染料浓度为20 mg/L,溶液中过n（PS）∶n（AOⅡ）为200∶1时降解率最高;颗粒活性炭投加量的增加有利于染料的去除,溶液处于酸性条件下染料降解率高于碱性条件,无机阴离子对酸性橙Ⅱ降解有抑制作用,产生于活性炭表面的自由基对染料的降解具有重要作用。     

零价铁-四钛酸钾晶须处理铀矿山废水

以四钛酸钾晶须作为处理材料去除废水中的铀,考察了四钛酸钾晶须投加量、溶液pH值、铀初始质量浓度、反应时间和温度等因素对去除效果的影响。结果表明:在温度为25℃、pH=8.0、反应时间为120 min的条件下,四钛酸钾晶须对初始质量浓度为100 mg/L的含铀废水中铀去除率达97.4%。在此基础上开展零价铁和四钛酸钾晶须联合处理含铀废水研究,二者在实验所设的8种投加量情况下均可将初始铀浓度为100 mg/L的废水降至GB 23727—2009《铀矿冶辐射防护和环境保护规定》规定值0.05 mg/L以下。在增加投加量的基础上,二者联合处理,可使铀浓度约为50 mg/L的实际铀矿山废水中铀含量降至0.1 mg/L左右,去除率达99.8%。     

臭氧与过氧化钙协同降解甲基红废水

对单独臭氧（O₃）、臭氧与过氧化钙（O₃/CaO₂）联用技术降解甲基红染料废水进行了研究,考察了O₃流量、温度、废水初始pH值、CaO₂投加量、处理时间以及不同水基质等因素对甲基红降解效果的影响.结果表明,在O₃流量为48L/h,温度为26℃,初始pH值为6.2的纯水中降解10min,单独O₃处理对甲基红的降解率为86.1%.在此条件下投加CaO₂,投加量为6.9mmol/L时,O₃/CaO₂联用技术对甲基红废水的脱色率可达到94%.水基质中草酸的存在并不会对O₃/CaO₂联用体系的降解作用造成抑制.O₃/CaO₂联用体系在多种复杂水基质中都能达到较好的脱色效果.通过对比试验发现,O₃/CaO₂联用对甲基红的降解起协同作用,CaO₂不仅可以产生H₂O₂促进染料被O₃降解,而且CaO₂的吸附作用也有利于染料和污染物质的氧化去除.该联用工艺可高效地去除印染废水的色度,达到出水水质处理标准.     

CaO2投加量及投加方式对剩余污泥厌氧发酵产生短链脂肪酸的影响

以污水处理厂剩余活性污泥作为研究对象,在中温条件下,按照不同投加量和投加方式投加过氧化钙（CaO₂）进行预处理,考察其对污泥发酵产酸和产甲烷的影响,以期确定CaO₂最佳投加量和投加方式.结果表明,在（35±1）℃条件下,投加CaO₂可提高剩余污泥发酵液pH值,从而促进有机物的快速溶出.在同样投加剂量条件下,一次性投加比多次投加更有利于污泥的溶解以及短链脂肪酸的积累.当一次性投加0.2g CaO₂/g VSS时,发酵液中乙酸浓度在第7d达到最高值（169mg COD/g VSS）,同时乙酸在6种主要酸中所占比例达到最大（71.0%）.与一次性投加方式相比较,多次投加CaO₂对产甲烷的抑制作用较小,不利于SCFAs的积累.     

Cu循环催化羟胺与氧气反应降解甲基橙

为研究Cu/O₂/HA(HA为盐酸羟胺)体系的氧化能力,以MO(甲基橙)为目标物,对该体系生成·OH(羟基自由基)的过程及机理进行了探讨,并分别考察了HA投加量(以c计)、pH、Cu(Ⅱ)投加量(以c计)和O₂通量对MO降解的影响. 结果表明:Cu能够有效催化HA与O₂的反应,生成大量H₂O₂,并进一步生成·OH,有效降解MO. HA投加量越高,MO降解率越高,但过高的HA投加量在初始阶段会对MO的降解形成抑制,最佳HA投加量为3 mmol/L;受到HA质子化的影响,反应的最适pH约为5.5;由于Cu(OH)₂不利于催化HA与O₂的反应,最佳Cu(Ⅱ)投加量为20 μmol/L;O₂通量对MO的降解影响较小,最佳O₂通量为0.15 L/min;Cu/O₂/HA体系降解MO的初始阶段符合一级动力学模型. 研究显示,Cu/O₂/HA体系具有良好的氧化能力,能够有效降解水中的MO,最佳反应条件下MO降解率达86.5%.      

响应面法优化重金属絮凝剂MAMPAM除Cu(Ⅱ)的絮凝条件

以聚丙烯酰胺(PAM)和巯基乙酸(TGA)为主要原料,经羟甲基化反应和酰胺化反应将巯基接枝到PAM分子链上,制备出具有重金属螯合能力的絮凝剂巯基乙酰化羟甲基聚丙烯酰胺(MAMPAM). 以含Cu(Ⅱ)水样为考察对象,采用响应面法中的CCD试验对MAMPAM除Cu(Ⅱ)的絮凝条件进行优化. 结果表明:①试验值与响应值的点基本呈线性,决定系数R2值为0.915 4,残差服从正态分布,说明模型的合理性和拟合性均较好;模型的F值为12.75,P值为0.000 2(<0.001),表明模型非常显著. ②水样初始pH(X₁)、Cu(Ⅱ)初始浓度(X₂)、MAMPAM投加量/Cu(Ⅱ)初始浓度(X₃)的P值分别为0.003 4、0.073 2、0.000 5,说明X₁、X₃为显著影响因素,X₂为不显著影响因素. 通过响应面分析,X₁X₃、X₂X₃之间的交互作用显著,X₁X₂之间的交互作用不显著. ③通过模型验证得到最佳絮凝条件为软件推荐的絮凝条件,即水样初始pH为5.8、Cu(Ⅱ)初始浓度为65.6 mg/L、MAMPAM投加量与Cu(Ⅱ)初始浓度的比值为3.7∶1,在此条件下试验测得的Cu(Ⅱ)去除率为95.05%,模型预测的Cu(Ⅱ)去除率为98.52%,相对偏差为?3.52%. 研究显示,利用响应面法优化MAMPAM除Cu(Ⅱ)的絮凝条件可行.      

CaO2促进MFC同步处理剩余污泥和六价铬废水的效能

为了提高剩余污泥降解效能和废水中六价铬还原效能,研究了CaO₂对微生物燃料电池同步处理剩余污泥和六价铬废水的影响,考察了不同CaO₂投加量下微生物燃料电池阳极剩余污泥的降解效能、阴极六价铬的还原效能及产电效能.结果表明,当阳极室CaO₂投加量分别为0,0.1,0.2,0.4,0.6,0.8gCaO₂/gVSS时,运行120h后,阴极六价铬还原率分别为73.38%,78.91%,99.47%,97.70%,97.04%,96.37%,运行30d后,阳极剩余污泥TCOD降解率分别为72.4%,76.9%,81.0%,78.2%,75.7%,74.2%.证明投加CaO₂后,六价铬还原率和TCOD降解率都有提高.当投加量为0.2gCaO₂/gVSS时处理效能最好,输出电压最大为1.15V.六价铬还原率提高了36.08%,TCOD降解率提高了11.88%.此外,投加CaO₂后微生物燃料电池电化学活性有所提高,表明CaO₂投加对电池电子传递过程有促进作用.结果说明CaO₂有利于提高对微生物燃料电池同步处理剩余污泥和六价铬废水效能.     

Fe3O4/GO对水溶液中Cd(II)去除的影响因素

为探索高效且快速去除水溶液中Cd （Ⅱ）污染方法,采用自制磁性四氧化三铁负载氧化石墨烯（Fe₃O₄/GO）纳米复合材料对水溶液中Cd （Ⅱ）进行去除,利用单因素实验确定影响因素水平范围（初始Cd （Ⅱ）浓度、温度、反应时间、初始pH值）,并采用响应面法（RSM）及人工神经网络-遗传算法（ANN-GA）对去除水溶液中Cd （Ⅱ）的影响因素（4因素3水平）进行优化,利用等温吸附、动力学及热力学参数研究吸附剂性能.通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪及超导量子干涉器件（SQUID）对复合材料表征.结果表明,平均粒径为30.9nm的磁性Fe₃O₄/GO纳米复合材料被成功制备.RSM用于磁性Fe₃O₄/GO纳米复合材料对水溶液中Cd （Ⅱ）去除条件优化,预测去除率达到86.451%,验证试验为82.220%,对应条件：温度为20.14℃,反应时间为57.78min,初始pH值为6.41和初始Cd （Ⅱ）浓度为11.18mg/L; ANN-GA优化条件后的预测去除率为89.722%,验证试验为87.723%,相应条件：温度为29.96℃,pH值为5.49,初始Cd （Ⅱ）浓度为28.36mg/L,反应时间为65.78min.根据模型R²值,预测的最大去除率及验证试验,ANN-GA模型性能及预测能力均高于RSM.RSM方差分析表明4个因素对磁性Fe₃O₄/GO纳米复合材料去除水溶液中Cd （Ⅱ）的影响大小为：初始Cd （Ⅱ）浓度>温度>反应时间>pH值.吸附机理分析结果显示,Fe₃O₄/GO纳米复合材料对Cd （Ⅱ）吸附过程同时存在着物理吸附和化学吸附.结合ANN-GA优化,利用磁铁实现且快速分离,磁性Fe₃O₄/GO纳米复合材料用于去除Cd （Ⅱ）是可行的.关键字：Cd （Ⅱ）;四氧化三铁负载氧化石墨烯;单因素实验;响应面法;人工神经网络-遗传算法中图分类号：X53     

CaO2原位处理河道黑臭底泥效能研究

CaO₂已广泛应用于黑臭河道底泥原位处理中,但现有研究较多集中于CaO₂对底泥中酸可挥发性硫化物（acidic volatile sulfide,AVS）的去除效果,缺乏对其他污染指标影响的研究。通过小试,考察了CaO₂原位处理黑臭河道底泥AVS和有机物的效果,同时对底泥的颜色、ORP、pH和重金属含量及形态变化进行了检测。结果表明:CaO₂原位处理黑臭河道底泥污染物具有明显的效果,AVS去除率可达98%以上,TOC含量可降低0.4%左右;同时底泥颜色由黑色转变为土黄色,ORP从-150 mV提高至100 mV左右,pH从中性变为碱性（pH=11左右）。投加CaO₂对底泥重金属含量变化无影响,但会将底泥中部分较稳定形态存在的重金属转化为较不稳定化的赋存形态。     

二氧化锰纳米微球在电Fenton反应中的应用

通过简单的水热法制备了比表面积较高的MnO₂纳米微球,以之替代Fenton试剂中的Fe试剂,采用类电Fenton反应降解染料亚甲基蓝（MB）,研究其处理效果。实验结果表明:当MB溶液初始浓度为30 mg/L时,电压为10.6 V,MnO₂浓度为80 mg/L,H₂O₂浓度为20.4 g/L,保持pH为4条件下,MB在40 min内的降解率达到94.08%。分析了反应前后MnO₂的变化并提出其反应机理。该研究成果可为电Fenton技术的应用提供新的思路和理论依据。     

Na2SO3氧化处理高浓度含硫废水的过程探讨

采用Na₂SO₃氧化法在常温常压下对实验室模拟的高浓度含硫废水进行处理,考察了初始pH和氧化剂投加量对硫化物去除效果及氧化产物产量的影响,并对固相产物的晶体结构进行分析;同时结合Na₂SO₃氧化脱硫电极电动势的理论计算,采用反应-离心分离耦合的方法及时分离目标产物单质硫S0的方式研究了Na₂SO₃氧化硫化物的反应历程。实验结果表明:在初始pH值为5,氧化剂投加量为5 g/L,反应时间为15 min的条件下,硫化物去除率为71.79%,S0产量为603.5 mg/L;采用反应-离心分离耦合的方法及时分离S0,在转速为2500 r/min时,S0产量可提高到819.5 mg/L;X射线衍射(XRD)分析表明,普通反应体系和离心反应强化体系中固相产物均主要为环状斜方硫(α-硫)。