泥沙沉降对水体中溶解性有机物光谱学特性的影响

以沈阳市新开河为研究对象,考察了泥沙沉降过程中,沉降时间、泥沙含量、pH、盐度对水体中溶解性有机物(DOM)的含量和光谱学特性的影响.结果表明,泥沙沉降条件下,水体中DOC随泥沙沉降时间的增长而先增大后减小,随泥沙含量的增加而先减小后增大,随pH的增大而增大,随盐度的增大而减小.随着pH的增大,水体中DOM的芳香性增强;随着盐度的增大,水体中DOM的芳香性降低.随着泥沙沉降时间的增长,DOM中各类荧光物质的含量先增加后减少;随着泥沙含量的增加,DOM中类腐殖酸和类富里酸荧光物质的含量增加,而类溶解性微生物代谢产物荧光物质和类芳香族蛋白质荧光物质的含量降低.在泥沙沉降过程中,下层水体中DOC、在波长为254 nm处的紫外吸光度(UV-254),以及DOM中荧光物质含量的变化量高于上层水体.     

离子对氧化铁纳米颗粒水中聚集作用的影响

研究了不同电解质(NaCl、CaCl2、KCl、K2SO4和K2CrO4)对氧化铁纳米颗粒(Fe2O3NP)聚集作用的影响,并用聚集效率来衡量聚集作用变化,用DLVO理论对各因素的影响进行解释.实验表明:浓度和价态的升高会显著增强NP的聚集作用;阴离子对NP聚集作用的影响强于阳离子(以KCl为对照,K2SO4引起了比CaCl2更显著的变化);K2CrO4的影响显著大于其他离子(0.5mmol/L的K2CrO4即可引起剧烈的聚集).通过DLVO理论发现:离子在较低浓度增长或价态的上升,会同时降低ζ电位和双电层厚度以促进聚集作用;阴离子和K2CrO4较阳离子,会更显著地降低ζ电位,从而加速聚集作用;浓度在较高区间变化时ζ电位相对稳定,此时双电层的压缩是促进聚集作用的主要原因.     

不同环境因子对纳米羟基磷灰石在饱和填充柱中迁移规律的影响

选用石英砂填充柱模拟土壤体系,通过测量纳米羟基磷灰石（Nano-HAP）ζ电位、出流比等来考察不同环境因素（腐殖酸浓度、pH和离子强度）对其在饱和石英砂柱中迁移规律的影响.结果表明,随着腐殖酸浓度的增加,Nano-HAP胶体的ζ电位相应增加（绝对值增加）,吸附效率（α）相应降低,当溶液中腐殖酸浓度由0增加为10 mg/...     

纳米竹炭在无机盐与表面活性剂体系中的沉降特征

以新型碳基纳米材料—纳米竹炭为研究对象,考察其在蒸馏水、无机盐、表面活性剂等体系中的沉降特征。试验发现,蒸馏水体系中纳米竹炭静置68 d后沉降率约为90%,而无机盐体系中不同浓度(2~50 mg/L)的纳米竹炭10 d内则大部分基本沉降完全,说明离子强度对其沉降性能影响较大。纳米竹炭沉降于试管底部,在蒸馏水体系中堆积紧密,在无机盐体系中堆积则相对蓬松。表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵,HTAB)的添加能降低纳米竹炭的沉降速率,且随着HTAB浓度增大沉降率越小。但表面活性剂浓度超过其临界胶束浓度后,对纳米竹炭的分散性能的增强不明显。     

不同曝气梯度对腐殖土中DOM的释放影响

为探讨不同曝气梯度对腐殖土中溶解性有机物(DOM)释放的影响,以揭示腐殖土释碳性能及其在污水处理中的应用潜力,本研究通过设置无曝气,低曝气,中曝气和高曝气4种梯度,开展600h的释碳实验,利用总有机碳(TOC)分析,三维荧光光谱-平行因子分析(EEM-PARAFAC)及紫外-可见光吸收光谱法,检测各时间点的释碳量及DOM组分变化.结果显示:曝气强度显著影响腐殖土的释碳量及周期,在中曝气量之前释碳量随曝气强度增加而增加,超过中曝气量后反而减少.曝气因素对芳香蛋白类物质I(C1)与富里酸物质(C3)的释放起到了促进效果,但是对这两种组分的促进强度与效果存在差异,曝气因素对芳香蛋白类物质Ⅱ(C2)与溶解性微生物代谢产物(C4)的释放起到了抑制效果,并且对这两种组分的抑制效果与强度同样存在差异.紫外-可见光吸收分析表明,腐殖土释碳过程中DOM的芳香性和腐殖化程度随时间增加.在600h的试验周期内,腐殖土释碳周期约为248h,较高的曝气强度有助于提高DOM的微生物利用率.     

不同环境因子对黑土胶体在饱和多孔介质中运移特性的影响

为评价不同环境条件下黑土胶体在地下水多孔介质中的运移,采用离心法对采自于黑龙江海伦黑土样品中的胶体颗粒进行提取. 通过胶体在石英砂填充柱中的淋溶试验研究了pH、离子强度和溶解性有机质等环境因子对胶体在多孔介质中运移特性的影响. 结果表明:当pH在4～9的范围内变化时,MR(回收率)和k(沉积速率系数)没有发生显著变化,即其对胶体运移能力影响不显著. 随着离子强度从0.001 mmol/L升至1 mmol/L,黑土胶体穿透曲线MR降低,k值升高,说明高无机离子强度使胶体易于沉积在石英砂表面,运移能力降低. 当溶液中含有溶解性有机质HA(胡敏酸)和FA(富里酸)时,MR降低,k值增加,表明胶体运移能力受到抑制,并且FA对胶体颗粒运移的抑制作用比HA强. 溶液离子强度、HA和FA含量对黑土胶体在饱和多孔介质中的运移过程影响较大,是影响地下水中胶体运移过程的关键环境因子.      

离子强度和胡敏酸影响下不同土壤胶体稳定性研究

土壤胶体的稳定性对其携带污染物的能力产生重要影响,但离子强度和胡敏酸（HA）对不同土壤胶体稳定性的影响程度尚不明确.本实验通过土壤胶体沉降实验以及DLVO理论研究离子强度、HA对黑钙土、潮土和黄壤3种土壤胶体稳定性的影响.结果表明：即使在高离子强度背景下,黑钙土胶体和黄壤胶体因有机质和黏土矿物（黑钙土胶体：伊/蒙混合层;黄壤胶体：伊利石）较高,表面负电荷多、静电斥力大,故稳定性好;而潮土胶体的稳定性受离子强度影响明显,在低离子强度下,静电斥力占主导,稳定性达到最高.HA通过增加土壤胶体表面的负电荷,提高土壤胶体间静电斥力而增强其稳定性,且HA浓度越高土壤胶体的稳定性越强.不同粒径HA对土壤胶体稳定性的影响受pH值控制,相对于大粒径HA,酸性条件下,小粒径HA（F-HA）自身稳定性更强,同时也会自凝聚形成较大的团聚体来提高土壤胶体的稳定性;中、碱性条件下,F-HA产生的链状凸起结构较小,导致空间弹性斥力和渗透性斥力减弱,进而降低土壤胶体的稳定性.结果为明晰离子强度和HA对不同土壤胶体稳定性产生差异性影响提供数据支撑.     

水体组分对聚苯乙烯纳米颗粒聚沉行为的影响

微/纳米塑料在环境水体中的团聚和沉降行为是影响其迁移和分布的重要因素.以聚苯乙烯纳米颗粒（PS-NPs）为对象,研究了Na⁺和天然有机质（NOM）两种典型水体组分对其团聚粒径和沉降性能的影响规律,分析了海水、湖水和生活污水等6种水体中团聚、沉降效果及潜在影响因子.结果表明,c（Na⁺） < 80 mmol·L^-1时有利于PS-NPs沉降;反之,则促进其团聚和悬浮.NOM可借助Na⁺在颗粒表面形成多层吸附结构,改变颗粒表面电势和相对密度,进而影响PS-NPs团聚和沉降性能.ρ（NOM） > 10 mg·L^-1时可增强PS-NPs分散和悬浮性能,可能归因于大量附着在颗粒表面的NOM降低了PS-NPs相对密度.环境水体较实验室合成水体更能促进颗粒团聚,这可能与环境水体富含氨基酸和蛋白质等大分子有关.     

水流紊动特性对活性污泥沉降性能的影响

为优化活性污泥处理系统的设计和运行,在SBR反应器中通过改变搅拌浆的转速,调整水流的紊动条件,借助粒子图像测速技术分析了反应器内水流的紊动特性,研究了反应器内不同区域紊动强度对活性污泥沉降性能的影响.结果表明,搅拌浆叶周围15mm的范围内,紊动强度远高于距桨叶更远的区域,距离浆板5mm的1-1断面和距离浆板60mm的3-3断面搅拌轴心处的紊动强度值分别反映了反应器搅拌主体区和其他区的紊动特征.随搅拌浆转速的增加,反应器内各区域的紊动强度逐渐增加,活性污泥的沉降性能表现出先改善后恶化的规律.当反应器搅拌主体区紊动强度1.51%,其他区紊动强度0.31%时,本试验条件下形成的活性污泥沉降指数(SVI)达到最小值67mL/g,界面沉降速率(ZSV)达到最大值0.20mm/s,活性污泥的沉降性能最佳.搅拌主体区范围较小,紊动强度较高,增强该区的紊动强度会加剧污泥的侵蚀破坏;其他区范围较大,紊动强度较低,增强该区的紊动强度对改善污泥的沉降效果作用明显.工程中可通过降低搅拌主体区的紊动强度,选择其他区适当的紊动强度,改善活性污泥的沉降性能.     

天然水体中多壁纳米碳管对纳米氧化锌颗粒团聚与沉降行为的影响

研究了淡水湖泊水体中氧化多壁纳米碳管(Oxidized-multiwalled carbon nanotubes,o-MWCNTs)对纳米氧化锌(ZnO nanoparticles,nZnO)颗粒团聚与沉降行为的影响,探讨了天然胶体及o-MWCNTs的浓度对nZnO颗粒团聚粒径、团聚速率及沉降行为的作用.结果表明,nZnO在天然水体中会发生明显沉降,相比去除天然胶体的天然水而言,天然胶体的存在显著减少了nZnO的沉降.这主要归因于nZnO-天然胶体颗粒间的作用能垒高于nZnO-nZnO颗粒间的作用能垒,使得天然胶体的存在降低了nZnO-nZnO之间的颗粒碰撞效率,从而促进nZnO悬浮.o-MWCNTs对nZnO在天然水体中沉降行为的影响与天然胶体密切相关.相比于nZnO的单独沉降,在不过膜天然水中(含天然胶体),低浓度o-MWCNTs的存在增加了颗粒间的团聚速率,从而促进nZnO的沉降,而高浓度o-MWCNTs降低了颗粒间的团聚速率和团聚体粒径,从而降低了nZnO的沉降.而在过膜天然水中(不含天然胶体),o-MWCNTs的存在显著降低了颗粒间的团聚粒径和团聚速率,从而降低了nZnO的沉降,且o-MWCNTs的浓度越高,对nZnO悬浮稳定性的促进作用越明显.     

纳米银与微塑料在模拟垃圾填埋柱中的共迁移特征

以模拟垃圾填埋柱和人工配制渗滤液,探讨了纳米银（AgNPs）和微塑料（MPs）在垃圾填埋场中的迁移行为.结果发现,无论是单体系还是二元体系,随着填埋时间增长,AgNPs和MPs颗粒在渗滤液中稳定性增强,在填埋场中迁移能力增大,可能导致填埋中晚期有更多的污染颗粒随渗滤液流出填埋场.当AgNPs和MPs共存时,相对于单体系促进了AgNPs的迁移而轻微地抑制了MPs的迁移.结合DLVO理论和胶体过滤理论分析,一方面是由于流动性更高的MPs可作为AgNPs的载体,同时与AgNPs竞争固相介质上的吸附位点,从而促进AgNPs的迁移.另一方面,共存的AgNPs降低了MPs颗粒的表面负电荷使其稳定性减弱,并通过预沉积在固相介质上提供额外的MPs沉积位点,从而抑制MPs的迁移.     

论疏水作用力的特性及影响因素

疏水絮凝是天然水中经常发生的现象,也是水处理中常被利用的原理.而疏水作用力则是引起疏水絮凝的最主要原因,具有重要的科学意义和应用价值.在过去30多年里,科学家们从实验测定、数值模拟及理论研究3个方面做了大量的研究,使人们对疏水作用力有了一定的认识,但由于问题的复杂性及研究所具有的高难度,目前疏水作用力的理论仍不够完善.为有助于进一步研究,本文综述了疏水作用力的一些特性及影响因素,如疏水作用力的实验规律、疏水作用的距离范围、疏水作用力的粒度界限、表面接触角对疏水作用力的影响、电解质对疏水作用力的影响及温度对疏水作用力的影响等.对大量文献的分析归纳表明,实验规律有单指数函数模型、双指数函数模型及幂函数模型,作用距离范围分为短程作用力及长程作用力,微粒半径大于临界半径时才可产生疏水作用力,疏水作用力随接触角的增大而增大,电解质对疏水作用力基本无影响,关于温度的影响,迄今尚有不同的看法和争论,还需更进一步的研究.     

论疏水絮凝与疏水作用力

1982年Israelachvili和Pashley在Nature期刊上报道了以实验测得的疏水作用力,这一发现使当时的学者们倍感兴奋,激起了一个持续不断的研究.经过30多年的研究,疏水作用力被证明客观存在,并被众多科学家所认可.根据这一发现,经典的DLVO理论应补充疏水作用力,成为扩展的DLVO理论,经典的絮凝理论也应包括疏水絮凝的贡献.迄今疏水絮凝在矿物分选领域已取得了巨大成功,但在水处理领域尚缺乏认识和研究.本文综述了疏水作用力及疏水絮凝的发现,探讨了疏水作用力的热力学解释和微观机理,指出了水处理技术中涉及到的一些疏水絮凝原理,认为水处理工作者应大力开展疏水絮凝的研究,以疏水絮凝的理论进一步推动水处理科学技术的发展.     

pH值和离子强度对针铁矿吸附磺胺二甲基嘧啶的影响机制

磺胺二甲基嘧啶作为普遍使用的抗生素代表,可通过动物粪便施肥及药物不规范使用进入到环境中。针铁矿是土壤中分布广泛且活性较高的一种矿物,会对磺胺二甲基嘧啶的环境行为产生一定的影响。为了正确评估磺胺二甲基嘧啶的环境风险,本文考察了溶液pH值、离子强度对针铁矿吸附磺胺二甲基嘧啶的影响。结果表明：磺胺二甲基嘧啶在针铁矿上的吸附具有明显的非线性,且吸附具有明显的滞后现象,吸附等温线可以用Freundlich模型较好的拟合（R2=0.991）;磺胺二甲基嘧啶在针铁矿上的吸附随着pH值的增加先增加后减小,随着离子强度的增加开始有微弱的增加然后保持不变;在酸性和中性条件下,表面络合作用是主导磺胺二甲基嘧啶在针铁矿表面上吸附的主要机制,在碱性条件下静电斥力是主导吸附的主要作用力。因此,在评估抗生素的环境行为时,应该考虑不同的环境条件对针铁矿吸附磺胺二甲基嘧啶的影响。     

高含沙水体中黄土吸持和释放铜的机理

研究了高含沙体系中不同环境因素条件下黄土中铜的吸持和释放机理.实验结果表明,黄土对铜的专性吸附和对铜的碳酸盐、氢氧化物等的沉淀作用很强,使黄土对铜有很强的吸持能力.黄土中铜的吸持量随着水体离子强度的增加而减小,且支持电解质阳离子电荷数不同对铜吸持的影响也不同.黄土中吸持的铜在中性盐溶液中释放率小于4%,且随溶液离子强度的增加而增加.pH是影响铜释放的最重要因素,酸性溶液中铜的释放量大于70%,铜释放量随释放溶液pH的降低而增加.水土体系pH恒定时,铜吸持量相同的等量黄土,释放溶液体积越多,铜的释放量和释放率越高;相同含沙量条件下,吸持量越大,释放量和释放率也越大.     

环丙沙星在石英砂中的吸附迁移特征及参数分析

通过批量静态吸附实验,分析不同pH、离子强度、粒径下环丙沙星在石英砂上的吸附特征,实验数据用Langmuir与Freundlich两个方程进行拟合;并做室内石英砂柱迁移实验,探讨了不同因素对环丙沙星在石英砂中运移的影响;获得了示踪剂Br-和环丙沙星的穿透曲线,并用HYDRUS-1D软件对实验结果进行了模拟.研究表明:环丙沙星在石英砂上的吸附能力与pH、离子强度及粒径大小成负相关.随着pH、离子强度及粒径增大,出流时间变短,达到C/C0峰值的时间也变短,从出流到相对浓度衰减为零整个过程的时间跨度越小.在低离子强度下,环丙沙星在不同粒径的石英砂中的运移,一般粒径越大,出流越早,峰值越高.描述溶质运移的非平衡一点模型(OSM)能够较好地模拟环丙沙星在石英砂中的运移过程,用数值反演得到的参数所求出的阻滞因子Rd值比根据Freundlich方程拟合得到的参数求出的Rd值要小,但它们均符合静态吸附实验和动态迁移实验的特点.pH越大,模拟得到的分配系数Kd值越小,分形系数β值、一阶速率系数ω值均很小且无明显变化规律;离子强度越大,模拟得到的分配系数Kd值、分形系数β值及一阶速率系数ω值就越小.     

土壤重金属钝化修复剂生物炭对镉的吸附特性研究

目前以生物炭为代表的生物质对重金属的吸附表现出良好的应用前景.为确定生物炭对溶液中镉的吸附性能,选用由棉花秸秆制备的生物炭,研究吸附等温线、吸附动力学以及温度、pH和离子强度等对生物炭吸附Cd2+的影响.研究表明,生物炭对Cd2+的吸附可以用Freundlich等温线较好地拟合,在不同温度下其饱和吸附量分别为9.738 mg.g-1(288.15 K)、10.14 mg.g-1(298.15 K)、10.40 mg.g-1(308.15 K)和10.71 mg.g-1(318.15 K),热力学参数表明生物炭吸附Cd2+的过程是自发的吸热过程;吸附动力学过程符合二级动力学模型,在40 min即可达到平衡;pH对生物炭吸附Cd2+的影响较大,在pH2～8范围时,生物炭对Cd2+的吸附量随pH的增加先上升后下降;生物炭对Cd2+的吸附量随着溶液离子强度的增大呈降低趋势.该项研究可为生物炭在土壤重金属污染修复中的应用提供一定的理论基础.