电化学催化氧化页岩气压裂返排废水的实验研究

采用三维电化学催化氧化法对压裂返排废水进行处理研究,着重考察了粒子电极投加量、溶液p H、电流、极板间距和氧化时间等因素对废水处理效果的影响。结果表明,在粒子电极投加量为90 g/L、p H为8.5、电流为0.6 A、电极板间距为2.5 cm和氧化时间为30 min的最优工艺条件下,经处理后的压裂返排废水COD去除率达49.58%。     

采用Ti/PbO2阳极氧化进行污泥预处理的研究

提高市政污泥脱水性能是当前污泥预处理中的热点和难点.本文以毛细吸水时间(CST)作为衡量污泥预处理中脱水性能的指标,选用钛/二氧化铅网状极板为阴、阳电极,研究了电解电压、极板间距、电解质种类及电解质投加量等因素对电化学预处理市政污泥的影响.结果表明,电压对污泥脱水性能影响较大,在电压为20 V、极板间距为2 cm、电解质为0.6 g Na Cl的条件下,电化学处理市政污泥20 min效果最佳,污泥的CST下降率在90%以上.进一步探究表明,电解过程中污泥菌胶团结构首先被破坏,释放大量结合水,且菌胶团内的蛋白质和多聚糖释放到上清液中,二者浓度先升高;随后二者部分氧化分解,浓度降低,从而有效提高市政污泥脱水性能.     

BS-CTMAB复配修饰膨润土的稳定性

为了探究两性阳离子复配修饰膨润土的解吸稳定性,采用阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对两性表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰后的膨润土进行复配修饰,批处理法研究Na Cl溶液解吸下的土样稳定性,并对比温度、p H和盐溶液浓度对解吸的影响.结果表明:在相同BS-12修饰比例下,BS-CTMAB复配修饰膨润土的稳定性随CTMAB复配修饰比例的增加而减小;在相同CTMAB的修饰比例下,100%BS复配的土样相比50%BS稳定性更佳.解吸液p H和Na Cl溶液浓度的升高、温度的降低均促进土样稳定性增强;Na Cl溶液浓度、温度和p H值对BS-CTMAB复配修饰膨润土稳定性影响呈现为Na Cl溶液浓度最大,温度次之,p H值最小;100%BS+CT复配土样的解吸稳定性最好.     

电化学处理改善剩余污泥脱水性能

以毛细吸水时间（CST）作为衡量污泥脱水性能的指标,采用铱/二氧化钌电极板为阳极、钛/二氧化钌网状极板为阴极,对剩余污泥进行电化学处理,考察了电压、处理时间等因素对剩余污泥脱水性能的影响.结果表明,电压对污泥脱水性能影响较大,当电压为30V、极板间距为4cm、搅拌速率为100r.min-1、处理30min条件下污泥调理...     

强化电容去离子脱盐的吸附机理研究

采用活性炭作为电极材料,通过涂层方法制备了活性炭电极,并构建了简易的电容去离子(CDI)反应装置。从吸附热力学(吸附等温线、热力学参数等)和吸附动力学角度,对所制备的CDI用活性炭涂层电极电容去离子脱盐的吸附理论进行分析,试图揭示提高CDI脱盐效率的吸附机制。结果表明:Na Cl溶液在活性炭涂层电极上的吸附符合准一级动力学模型;活性炭涂层电极吸附Na Cl的过程以物理吸附为主,也进一步证明了活性炭电极对离子的吸附主要通过电场的静电引力作用,而非电化学氧化还原作用;CDI过程活性炭涂层电极电吸附Na Cl符合Langmuir吸附等温线,属于单分子层吸附。     

IrO2/Ti-Fe电极电化学降解四氯化碳的研究

以Ir O2/Ti为阳极,Fe为阴极,研究了电化学降解四氯化碳(Carbon Tetrachloride,CT)的性能,重点研究了槽电压、极板间距、溶液的初始p H、电解质种类及浓度等因素对CT处理效果的影响.结果表明:槽电压为3 V,极板间距为50 mm,初始p H为4.5,电解质Na2SO4浓度为10mmol·L~(-1)时,CT的降解效果最佳,3 h内CT(1 mg·L~(-1))的去除率可达68.6%.运用循环伏安法(Cyclic Voltammetry,CV)研究了CT的电化学降解行为,并对降解机理进行初步推测,发现阴极还原脱氯是CT电化学降解的主要途径,CT还原脱氯的产物主要是三氯甲烷(Chloroform,CF)和二氯甲烷(Dichloromethane,DCM).     

UV和H2 O2联合消毒灭活饮用水中大肠杆菌研究

以大肠杆菌为研究对象,对单独紫外线(UV)、H2O2及两者不同组合方式的灭活效果进行了分析.结果表明,单独H2O2对大肠杆菌基本无灭活效果,加入浓度为20 mg·L-1的H2O2接触时间为30 min时,灭活率仅为0.02个对数级;单独UV工艺可在一定程度上灭活大肠杆菌,紫外线剂量为10 mJ·cm-2时,灭活率可达到4.51个对数级.紫外线和H2O2联合消毒在一定程度上提高了消毒效果,且不同的组合方式对灭活效果有很大的影响.先UV后H2O2消毒效果优于先H2O2后UV,当紫外线剂量为5 mJ·cm-2时,加入H2O2分别反应2.5、5、10、20 min后,两者的灭活率分别较单独UV消毒增加0.09、0.35、0.38、0.68和0.01、0.07、0.14、0.53个对数级.而UV与H2O2同时消毒效果优于UV与H2O2顺序消毒,当紫外线剂量为5 mJ·cm-2时,加入H2O2反应20 min后,灭活率较UV-H2O2和H2O2-UV工艺分别增加了0.43和0.58个对数级.随着紫外线强度的增加,大肠杆菌的灭活效果不断提高.     

Ti/Ti4O7阳极电化学氧化降解水中的美托洛尔

等离子喷涂法制备了钛基亚氧化钛电极(Ti/Ti_4O_7),以该电极为阳极,研究了电化学氧化法对水中美托洛尔的去除效果.考察了电流密度(5~25 mA·cm~(-2))、极板间距(5~25 mm)和初始浓度(3~50 mg·L~(-1))对美托洛尔电化学降解效率的影响;分析美托洛尔电化学降解过程中溶液总有机碳(TOC)和毒性的变化,鉴别反应中间产物并计算其毒性.研究表明:Ti/Ti_4O_7阳极电化学降解美托洛尔反应符合一级反应动力学规律(R20.95),降解效率随电流密度的增大而增大,随极板间距和初始浓度的增大而减小;TOC去除率在反应40 min后可达56.5%;反应过程中产生了质合比为266、250、223和207的中间产物,造成美托洛尔溶液的生物毒性在电化学反应过程中先升高后下降.     

电絮凝法处理含磷废水的试验研究

采用铁、铝极板电絮凝法处理实验室模拟含磷废水,探究了通电电压、极板间距、通电时间及初始p H等主要参数对除磷效果的影响。结果表明:通电电压、极板间距、通电时间及初始p H均能影响除磷效果,铝、铁电极对磷的去除率最高可以达到96.8%、99.5%。在试验条件下,得到以铝板为极板去除废水中磷的最优操作条件为:极板间距2.5cm,通电电压为25V,通电时间25min左右,初始溶液p H为7.0。并且根据反应动力学试验证明了铁、铝极板电絮凝除磷反应均为一级反应,其反应速率常数分别k=0.015506,k=0.02309。     

悬浮颗粒对污水氯消毒“拖尾”现象的影响

利用动力学方法研究了悬浮颗粒对二级出水氯消毒灭活大肠杆菌"拖尾"现象的影响规律.SS浓度越高,消毒拖尾区出现越早,灭活率越低.双对数回归对比表明,SS与灭活速度线性相关,浓度从6mg/L升高至85mg/L,总的灭活速度降低约10倍.采用多次拟合统计分析发现,SS浓度在10～55mg/L范围内,悬浮颗粒浓度与拖尾区起始时间及起始点对数灭活率线性相关(R20.99).在此范围内随SS浓度升高,拖尾起始点的时间由330min降低到55min,对数灭活率由5.8降低至0.8.有效去除SS不仅能够提高拖尾区灭活率,也可以提高消毒效率,降低消毒池的投资和运行费用.高氯投量及低pH值均能一定程度提高"拖尾"区灭活率.     

氯及氯胺灭活大肠杆菌的消毒动力学模型

分别研究了游离氯和一氯胺在pH7.0、20℃时对大肠杆菌的灭活作用,利用6种不同消毒动力学模型:Chick’slaw,Chick-Watson,Hom,Rational,Hom-Powerlaw,Selleckmodel对试验数据进行了拟合,通过对拟合结果的比较分析得出:在消毒剂符合一级衰减动力学情况下,游离氯和一氯胺灭活大肠杆菌的最佳拟合模型分别是3参数的Rational模型和2参数的Selleck模型.     

紫外线和次氯酸钠对Escherichia coli和Poliovirus的消毒作用

本研究选用大肠杆菌(Escherichia coli)和脊髓灰质炎病毒(poliovirus)分别作为典型的细菌和病毒,利用培养和定量PCR的检测技术,对比研究紫外线消毒和次氯酸钠消毒对细菌和病毒的作用特点.结果表明:脊髓灰质炎病毒比大肠杆菌更难被灭活,达到1-log所需的氯剂量分别为19.2 mg·L~(-1)·min和10.14 mg·L~(-1)·min;所需的紫外线剂量分别为6.37 m J·cm~(-2)和1.81 m J·cm~(-2).定量PCR方法检测大肠杆菌和脊髓灰质炎病毒达到1-log的核酸损伤所需的紫外线剂量和氯剂量要比培养法高出1~2数量级,紫外线消毒对脊髓灰质炎病毒的RNA损伤量明显大于对大肠杆菌的DNA损伤,病毒的单链RNA对紫外线的敏感性更强,该结果与培养法正好相反.达到1-log核酸损伤脊髓灰质炎病毒所需的紫外线剂量为135 m J·cm~(-2),大肠杆菌所需的剂量为270.3 m J·cm~(-2),核酸损伤需要更多的消毒剂量,可能由于消毒过程微生物进入活性但处于非可培养状态(VBNC),以及灭活对微生物其他分子的损伤和微生物死后核酸的持续性.     

基于PMA-定量PCR选择性检测技术的病原菌消毒特性研究

建立了一种核酸染料propidium monoazide(PMA)与定量PCR技术联合选择性检测活性病原菌的技术(PMA-qPCR),以大肠杆菌作为模式菌,研究了氯和一氯胺消毒对病原菌的灭活特性.结果表明,PMA染料能够分别去除99.94%和99.99%的来自非活性大肠杆菌和沙门氏菌的DNA,PMA-qPCR技术能够有效区分活性菌与非活性菌;PMA-qPCR技术得到的氯和一氯胺消毒对大肠杆菌的灭活曲线符合一级动力学方程,灭活速率常数分别为 2.24 L·(mg·min)^-1和0.0175 L·(mg·min)^-1,低于平板培养法得到的灭活速率常数;当大肠杆菌的去除率达到99%时,采用PMA-qPCR技术检测需要的ct值相比于平板培养法从0.6 mg·L^-1·min上升到0.9 mg·L^-1·min(氯消毒)和从20 mg·L^-1·min上升到超过100 mg·L^-1·min(一氯胺消毒);随着ct值的升高,常规qPCR的检测结果基本不变,因此常规qPCR不能够反映氯和一氯胺消毒对病原菌的灭活效果.作为一种新的表征消毒特性的检测技术,PMA-qPCR技术有助于更为准确地评价氯和一氯胺消毒对病原菌的灭活效果.     

连续流光催化消毒器灭活E.coli及病毒的性能

紫外消毒是污水处理常用技术.紫外线仅能破坏微生物的遗传物质,阻断其繁殖,并不能彻底杀死微生物,一旦停止紫外光照射,微生物可在修复酶的作用下恢复活性.光催化过程能产生强氧化性·OH,破坏细胞壁和细胞膜,彻底杀死微生物.为考察光催化技术消毒效率、抑制复活性能及应用潜力,在市售紫外消毒器中安装了光催化组件,搭建了连续流动式光催化消毒器.以大肠杆菌(E.coli)和噬菌体为目标物评价其消毒能力.紫外剂量50 m J·cm-2条件下,初始浓度3.40×106CFU·m L-1的E.coli原水流经紫外消毒器后被去除4.12 log10的E.coli,而流经光催化消毒器后去除4.79 log10.同时光催化处理后E.coli的光复活率仅为紫外消毒后的17%.连续运行40 h的灭菌能力稳定.光催化设备对噬菌体F2和噬菌体MS2的去除率分别为6.37 log10和6.00 log10,表明该设备也具有病毒去除能力.     

UV light tolerance and reactivation potential of tetracycline-resistant bacteria from secondary effluents of a wastewater treatment plant

Tetracycline-resistant bacteria (TRB) are of concern as emerging microbial contaminants in reclaimed water. To understand the effects of UV disinfection on TRB, both inactivation and reactivation profiles of TRB, as well as 16 tetracycline-resistant isolates from secondary effluent, were characterized in this study. The inactivation ratio of TRB was significantly lower (3.0-log) than that of heterotrophic bacteria (> 4.0-log) in the secondary effluent. Additionally, the proportion of TRB significantly increased from 1.65% to 15.51% under 20 mJ/cm² ultraviolet (UV) exposure. The inactivation rates of tetracycline-resistant isolates ranged from 0.57/s to 1.04/s, of which tetracycline-resistant Enterobacter-1 was the most tolerant to UV light. The reactivation of TRB, tetracycline-resistant isolated strains, as well as heterotrophic bacteria commonly occurred in the secondary effluent even after 20 mJ/cm² UV exposure. The colony forming ability of TRB and heterotrophic bacteria reached 3.2-log and 3.0-log under 20 mJ/cm² UV exposure after 22 hr incubation. The final inactivation ratio of tetracycline-resistant Enterobacter-1 was 1.18-log under 20 mJ/cm² UV exposure after 22 hr incubation, which is similar to those of TRB (1.18-log) and heterotrophic bacteria (1.19-log). The increased proportion of TRB and the reactivation of tetracycline-resistant enterobacteria in reclaimed water could induce a microbial health risk during wastewater reuse.     

阳极材料对医院污水电化学消毒处理效果的研究

分析了三维电极法处理医院污水的影响因素，探讨了阳极材料、电流密度．水力停留时间、空气流量、极水比等因素对消毒效果的影响，确定在不加化学药剂、不影响水质和低耗能条件下电化学消毒试验的最佳使用条件。结果表明，在用涂有贵金属（钌、铂、铱）氧化物的钛板作阳极，不锈钢板作阴极，电流密度为6mA／cm^2、水力停留时间为15min、空气流量为40L／h、极水比为1．0的试验条件下，消毒后污水中总大肠菌群数〈500CFU／L。电化学法消毒处理医院污水方法简单有效、运行费用低，无二次污染．处理后的污水达到国家一级排放标准（GB8978—1996）。     

Adsorptive property of Cu^2＋-loaded montmorillonite clays for Escherichia coli K_（88） in vitro

The Cu²⁺-loaded montmorillonite clays (MMT-Cu) may be a good material for the adsorbed and eliminated pathogenic bacteria from aqueous solution.     

过滤式碳纤维电极消毒效果比较与机理研究

过滤式电极消毒作为一种安全、高效的新型消毒技术备受关注,然而目前使用的电极材料比较单一,且稳定性和高效性难以兼备,制约了该技术的设备化发展.本文采用过滤式消毒方式,考察了几种高孔隙率的导电碳纤维毡的消毒效果.结果表明,碳纤维毡电极具有优异的消毒能力,活性碳纤维电极可在几伏的电压下使细菌死亡,与传统电化学消毒相比,电压降低了1~2个数量级.其中A-PCF(聚丙烯腈基活性碳纤维)电极在外接电压2 V,水力停留时间2 s时即可对大肠杆菌菌液实现6.5log的去除.当外接电压≤2 V时,流出物中未检测到氯,pH保持不变,排除了电化学产物的影响.A-PCF可作为过滤式电极消毒的优选电极材料.