表面电势在水分蒸发抑制剂中的研究

表面电势是研究单分子膜性质的一种重要方法,主要介绍了表面电势的定义、模型,总结了其在国内外的一些研究进展及应用,并探讨了表面电势在水分蒸发抑制剂研究中的重要意义;当单分子膜受风吹、沙尘、下雨、温度等自然环境因素干扰时,会导致水体表面单分子膜遭到破坏,降低其稳定性,甚至丧失水分蒸发抑制效果。可通过测量膜表面的电势来追踪观察该分子膜的结构、物质组成变化以及分子膜的铺展和修复能力,进而可大大促进水分蒸发抑制剂的推广和应用。     

风干工艺强化催化氧化除氨氮/锰活性滤料膜负载

为强化地下水处理中催化氧化除氨氮/锰活性滤料表面膜负载强度,系统研究了风干温度对锰氧化物滤料氧化膜的活性、负载强度及负载量的影响,将不同温度风干的生产性滤料填充滤柱,检测沿滤柱深度的氨氮、锰浓度随时间的变化,分析风干温度对生产滤料活性恢复期、除氨氮锰能力和膜负载强度的影响规律.结果表明,滤料经风干处理可以明显缩短滤柱除氨氮/锰的恢复期,其中除氨氮活性最先恢复的是自然风干和60℃风干滤柱;经过风干处理的滤料氨氮/锰的处理能力明显增强,出水氨氮浓度更稳定,不同风干温度之间的差异不明显;滤料风干能显著增强膜负载强度;滤料在运行过程中,表面膜负载量呈现先减少后增长的趋势,特别是未风干处理滤料的运行初期膜量下降明显.利用XRD测定滤料样品表面锰氧化物的晶体结构,比较不同温度风干的初始滤料发现它们具有相同复杂的晶型.     

浸没式膜-生物反应器膜污染物中胞外聚合物的提取与分析

研究了胞外聚合物对膜生物反应器中膜污染物的贡献和影响,通过对膜表面的EDX分析,发现膜污染物以有机污染物为主;采用碱液离心提取法提取反应器污泥和膜污染物中的EPS,发现二者的EPS主要由相对分子量在12000以上的大分子物质组成,而且这些大分子物质基本上都是难降解的;以TOC表征EPS总量,并对其中多糖、蛋白质、DNA等组分进行测定,发现膜污染物中的EPS浓度是反应器污泥中的4倍左右,多糖类物质是首要的膜污染物,蛋白质对膜污染也起着重要的作用;反应器内DNA含量要高于膜污染物中,可证实DNA不是主要的膜污染物;通过电泳分析发现,二者大片段区间内的DNA的分子量几乎相同.     

正渗透去除地表水中DOM的效能研究

采用经砂滤处理后的滆湖水作为原料液,氯化钠溶液作为汲取液,在不同影响因素条件下进行正渗透试验,并对试验后的膜片进行清洗,探究膜污染的可逆性.结果表明:提高汲取液浓度、运行温度及膜面流速均可有效增加膜通量;正渗透对滆湖水体中的溶解性微生物代谢产物、类色氨酸、类富里酸和腐殖酸四种主要DOM成分均有较好的去除效果,DOC、UV₂₅₄截留率均在96%以上;短期运行通过水力清洗几乎可以完全恢复膜通量,而长期运行通过超声清洗可以基本恢复全部膜通量,通过分析膜清洗液可知造成膜污染的主要物质为类色氨酸类和类富里酸类物质.     

基于不同内部构型特点的厌氧膜生物反应器中膜污染控制方法

厌氧膜生物反应器(AnMBR)结合了厌氧生物技术和膜过滤技术的优点,不仅污泥产量低、出水效果好、耐冲击负荷高,且可节省能源,在处理高浓度有机废水过程中由于其独特的优势而备受亲睐。膜污染问题一直是影响AnMBR经济性和稳定性的关键因素,目前关于膜污染的研究主要集中在膜污染的成因及控制方法上。膜污染的控制多采用优化操作运行条件和改变膜的表面形态等方法来实现,关于通过改变反应器内部构型来对膜污染进行控制的研究相对较少。综述了气流、液流冲刷膜表面,反应器中安装旋转膜组件以及采用膜振动等几个缓解厌氧膜生物反应器中膜污染的方法,总结了这些方法优点与不足之处,并从不同的角度加以比较,并在此基础上对今后膜污染控制方式的研究方向提出建议,有利于在实际应用中选取适宜的膜污染控制方式,拓展厌氧膜生物反应器应用前景。     

投加粉末活性炭对一体式膜-生物反应器膜污染的影响研究

通过试验考察了粉末活性炭（PAC）对一体式膜-生物反应器中膜污染的影响．在2种类型的污泥（膨胀污泥和非膨胀）中，投加适量PAC可以减轻膜污染，表现为临界膜通量的提高和连续运行中膜污染增长速率的降低．当污泥性质和浓度不同时，最佳PAC投加范围亦不同．PAC投量过大会引起临界通量下降．PAC的投加显著降低了混合液中溶解性物质的浓度，减轻了溶解性物质的吸附和膜孔堵塞污染，并改善了絮体结构．污泥比阻与污泥混合液膜过滤性能之间有很好的相关性，可作为污泥混合液膜过滤性能的快速评价指标．     

纳滤膜过滤MBR出水的污染原因与清洗方法

为研究膜-生物反应器(MBR)出水对纳滤膜的污染原因及清洗方法,使用场发射扫描电镜、傅立叶变换红外光谱仪、原子力显微镜和接触角仪对经MBR出水污染的纳滤膜表面污染层进行了检测,结果表明,纳滤膜表面污染物包括有机物和无机物,所含元素包括磷、镁等,对经过不同清洗步骤的膜表面进行的检测表明,柠檬酸清洗可以去除镁和大部分磷,这些物质主要以无机形态存在于膜面污染物中;后续NaOH清洗可以进一步去除磷,这部分磷主要来自有机酸、有机磷或蛋白质等膜面污染物.污染使膜表面粗糙度由79.5 nm增大至111.2 nm,但接触角由55.6°变为62.1°,表明亲水性变化不大;酸洗后表面粗糙度显著减小至51.9 nm,接触角变为96.0°,表明有机污染物暴露出来,膜面呈现疏水性;再经碱洗后,膜面粗糙度与亲水性均接近于新膜.这些结果说明,先酸洗后碱洗的方法可以去除绝大部分的膜面污染物,进一步推知膜污染初期主要为有机污染,之后无机物的作用使污染进一步加重.     

繁茂膜海绵对海参养殖水体中病原菌净化作用

研究繁茂膜海绵净化海参围堰养殖池水体中病原菌的效果。将繁茂膜海绵悬吊入海参围堰养殖池水体中,监测分析水体中粪大肠菌群、致病性弧菌和总细菌数量。研究发现,在43 d试验期内,繁茂膜海绵对水体中粪大肠菌群净化率为(59.45±8.18)%,对致病性弧菌净化率为(52.99±19.33)%,对总细菌净化率为(55.79±15.64)%。试验过程中,繁茂膜海绵持续保持健康状态。结果表明,繁茂膜海绵能够有效净化海参养殖水体中病原菌。     

金刚石膜电极对有机污染物的电催化特性

研究了化学气相沉积法(CVD)制备得到的掺硼金刚石膜电极的物理性质和电化学性能.用扫描电子显微镜(SEM)法表征了金刚石膜的表面微观结构,采用循环伏安法和交流阻抗法研究了电极的电化学性质.结果表明,金刚石薄膜表面形态为复晶结构,颗粒大小均匀,掺硼后使电极具有良好的导电性能.金刚石膜电极具有很宽的电势窗口,在酸性、中性和碱性3种介质中分别为4.3V、4.0V和3.0V.同时,金刚石膜电极的背景电流非常低,为-9×10^-6～5×10^-7A.在铁氰化钾电解液中,金刚石膜电极表面在反应过程中始终保持良好的活性,在表面进行的电化学反应具有良好的准可逆性,其电极动力学主要是受扩散过程所控制.金刚石膜电极对有机污染物的催化氧化作用具有选择性.与铂电极和石墨电极相比,金刚石膜电极对苯酚、硝基苯等芳香化合物的催化氧化强烈,氧化过程较为简单、彻底.这些性质表明金刚石膜电极是一种非常适用于环保处理的新型电极.     

预涂动态膜-生物反应器处理生活污水试验研究

采用孔径56um的工业滤布制作膜组件,以PAC作为预涂剂,组成预涂动态膜一生物反应器．对比预涂膜、未预涂膜和0．4um中空纤维膜的污染物去除效果和膜污染状况．试验结果发现,预涂动态膜．生物反应器不仅污染物质去除效果更好,而且预涂膜可以防止污染物质与微生物向膜材料表面和内部扩散,从而减轻膜污染,运行1128h后,操作压力仅上升至6kPa,并且只需刷洗,膜通量就可以恢复．无须消耗化学试剂．     

平寨水库荧光溶解性有机质的来源、特征及其动态转化

利用三维激发发射矩阵光谱(3-D EEM)和平行因子分析,研究了三岔河流域平寨水库溶解有机质的来源、组成和转化情况。在平寨水库的入库水、表层水(0～5 m)、深层水(10～60 m)和出库水中,检测到了几种荧光溶解有机质组分,分别为陆源类腐殖质、自源类腐殖质和浮游植物源的类蛋白质(或类色氨酸或类酪氨酸)。陆源类腐殖质的荧光强度在入库水中略高于出库水,表明陆源类腐殖质在水库系统中相对稳定,大坝截流对其影响不大。自源类腐殖质的荧光强度在库区明显高于入库水和出库水,表明自源类腐殖质既由自源有机物分解产生,又在光化学、微生物和大坝物理拦截过程的影响下发生分解;其他荧光组分中也检测到相似的结果。水温、pH、溶解氧和有色溶解有机质表现出相似的季节变化,光化学和微生物以及大坝拦截是引起水库入库水、库区表层水、库区深层水和出库水中荧光溶解有机质时空动态变化的主要原因。     

白洋淀典型水域COD的组成及各组分贡献

化学需氧量（COD）是我国评估有机耗氧污染的关键指标,为探究白洋淀湖心区和沼泽区天然水体COD构成组分,通过物理连续分级和三维荧光等方法揭示水体中的耗氧有机物质主要组成、来源和影响因素.结果表明,白洋淀COD主要由类蛋白质和类腐殖质溶解性有机物质贡献（59%~93%）,无机物（如Cl^-和NO₃^-等）对COD产生的贡献甚微,可忽略不计;上覆水有机物主要受内生植被降解、沉积物释放［TOC释放通量1.55~2.28 mg ·（m² ·d）^-1］等内源［生物源指数（BIX）>0.8］和人为污染、芦苇台田等陆源的共同影响（1.4<荧光指数（FI）<1.9）,沉积物有机质以陆源（芦苇台田）为主.研究水域COD的组分主要受难生化降解有机物质（RDOC）控制,RDOC在天然环境中降解周期较长,重铬酸钾法会在短时间内迅速氧化大部分RDOC,因此高估了水体的有机耗氧污染水平.     

底物和中间产物对餐厨垃圾厌氧消化污泥表面张力、黏度和发泡潜能的影响

餐厨垃圾厌氧消化(Anaerobic digestion,AD)系统中含有大量具有表面活性的物质,这些物质的存在会改变厌氧消化污泥的表面张力及发泡潜能,甚至诱发严重的泡沫现象.了解这些物质对污泥表面性质和发泡潜能的影响,对预防厌氧消化系统泡沫的产生和过程恢复具有重要意义.因此,本文以餐厨垃圾中温厌氧消化污泥为研究对象,分别考察不同浓度的底物和中间代谢产物的单组分及其组合对污泥表面张力、黏度、发泡趋势(Foam tendency,FT)和泡沫稳定性(Foam stability,FS)的影响.结果表明,污泥的表面张力、黏度与污泥的发泡趋势、泡沫稳定性之间并没有一致的相关性,确定污泥发泡潜能的最佳方法是测定污泥的发泡趋势和泡沫稳定性.在餐厨垃圾厌氧消化反应体系中,油酸和明胶可以大幅提高污泥的发泡趋势和泡沫稳定性,因此,认为这两种物质的存在是潜在的主要泡沫诱发因子.玉米油的存在能够降低污泥的表面张力和发泡趋势,可能对系统产生的泡沫具有抑制作用.乙酸、淀粉、蛋白胨也能提高污泥发泡趋势,但却不能强化污泥的泡沫稳定性.研究结论可以为实际工程提供理论支撑,并为餐厨垃圾厌氧消化遇到泡沫问题提供解决思路.     

动态膜压法在长江口水域环境监测中的应用与前景探讨

根据近海海洋环境污染的特点和污染物的种类,对水体总有机污染物的监测与评价常采用CODCr、CODMn、BOD5等方法进行监测和评价,但这些监测方法本身易造成二次污染。本文根据有机物易趋向水体表面的特性,介绍一种无二次污染的动态膜压法监测技术用于长江口水域微表层的环境监测,该方法动态表面张力的滞回环面积与COD有较好的相关性。     

水中有机物的毛细管色谱法测定

以大孔径树脂为富集剂,逆流串联富集法,一次性富集水中有机物;以毛细管气相色谱法测定了地面水、工业废水中硝基苯类、苯胺类,苯酚类等15种有机物。难分离对的分离度均大于1.5。精密度、准确度均满足气相色谱分析的要求。     

Biomolecular rods and tubes in nanotechnology

Biomolecules are vitally important elements in nanoscale science and also in future nanotechnology. Their shape and their chemical and physical functionality can give them a big advantage over inorganic and organic substances. While this becomes most obvious in proteins and peptides, with their complicated, but easily controlled chemistry, other biomolecular substances such as DNA, lipids and carbohydrates can also be important. In this review, the emphasis is on one-dimensional molecules and on molecules that self-assemble into linear structures, and on their potential applications. An important aspect is that biomolecules can act as templates, i.e. their shape and chemical properties can be employed to arrange inorganic substances – such as metals or metal compounds – on the nanometre scale. In particular, rod- and tube-like nanostructures can show physical properties that are different from those of the bulk material, and thus these structures are likely to be a basis for new technology.     

贵州草海水体溶解性有机物的荧光光谱特征及来源解析

为探明草海水环境污染物分布特征及来源状况,采用三维荧光光谱技术结合平行因子分析法,对草海水体中溶解性有机物组成特征进行剖析,分析有机物组分在枯水期和丰水期的浓度特征及分布差异,并采用多个荧光指数解析水体溶解性有机物的来源.结果表明,草海水体溶解性有机物中包含2种类型的4种组分,即自生源产生的腐殖质类物质C1（360/450）、C2（390/509）、C3（330/400）;陆源输入的蛋白质类物质C4（280/350）,4种组分在具有明显的区域差异性,枯水期自中心向边缘递减,具有同源性表征;丰水期由于受周边村庄、农田外源输入的影响呈自东南部向西北部递减.荧光特征参数分析结果显示,水体DOM的FI>1.4,主要为自生内源产生辅以部分陆源输入的方式,以新近产生的有机物相对浓度高,腐殖化程度低,类腐殖质物质（占95%）相对浓度远大于类蛋白物质（占5%）.4个有机物组分与水中氮、磷、重金属都呈现了不同程度的相关性,枯水期相关性较丰水期尤为显著.研究显示,草海水体物质来源以内源产生为主,外源输入为辅,亦证明草海近年水环境管理措施取得明显成效,今后的污染防治方案应加强内源污染物的治理.     

快速检测净水器中活性炭的吸附效果

对于采用氯及其制剂进行消毒的自来水，净水器活必不仅吸附水中有机物，也吸附水中余氯。活性炭对有机物的去除率与对余氯的去除率有很好的相关性。通过测定余氯去除率来表征对水中有机物的去除能力，即间接判断净水器中活性炭吸附效果是可行的。机理研究表明，活性炭吸附有机物，有效吸附面积下降，导致活炭对余氯去除率下降。本研究提供了一种可快速、简便而有效的检验活性炭吸附效果的方法。     

活性污泥胞外多聚物提取方法的比较

活性污泥污水处理系统中胞外多聚物(extracellular polymeric substances,EPS)对污染物的去除及污泥的絮凝、沉降和脱水性能都有着重要作用,影响活性污泥工艺的运行稳定性,然而不同的提取方法可能导致EPS组分、数量有显著差异,直接影响相关实验结果.本文采用离心法提取溶解型和疏松型EPS后,采用文献经常报道的8种物理、化学方法提取紧密型EPS(tightly bound EPS,TB-EPS),研究TB-EPS数量及多糖、蛋白质、核酸等成分含量并进一步分析TB-EPS的基团组成,也分析了TB-EPS中15种元素含量.结果表明,8种方法中,加热法提取TB-EPS组分数量较多,对污泥微生物细胞破坏程度低,且在EPS提取过程不引入外源物质,是一种较为合适的EPS提取方法.阳离子树脂法对TB-EPS中芳香族蛋白质和腐殖酸类物质有较好的提取效果,Na OH法对富里酸类物质提取效果较好.物理法对TB-EPS红外光谱的官能团种类无明显影响,但化学法对TB-EPS官能团种类影响较显著,TB-EPS具有不同的特征吸附峰.总体上,化学法提取的TB-EPS中元素含量高于物理法.研究者应根据实验目的,选取适宜的EPS提取方法;或者建立EPS提取的标准方法,有助于实验结果间的比较.     

Humification characterization of biochar and its potential as a composting amendment

Biochar has received increasing attention due to its applications as a soil amendment. Here, the chemical properties of solid and water-extractable fractions of four biochar samples were investigated. The results showed that wood biochar and bamboo biochar samples were 60%–80% more hydrophobic than those of rice husk biochar and rice husk ash. In addition, the acidity was 3.88 mmol/g from the total functional groups and 1.03 mmol/g from the carboxyl groups/lactones/phenols found in the wood biochar sample, which were about 1.5 times greater than those of the bamboo biochar sample. These functional groups could be used to determine the sorptive capacity of biochar for ionic solutes and water content and to increase the degradation of compost organics. The wood biochar sample was found to have the most humification materials(fulvic acid-like material + humic acid-like material) in the water-extractable fraction, which was 3–10 times higher than that in the rice husk biochar and rice husk ash; humified materials were not detected in the bamboo biochar sample. Humification materials in biochar may be involved in increasing the proportion of humic acid-like materials in humic-like substances within the compost product. Wood biochar had better hydrophobic, sorptive, aromatic, and humification properties compared to other biochars, suggesting that it may be used in composting in order to exert its effect as both a bulking agent and a composting amendment during the solid waste composting process.