污水中典型药物在臭氧及其组合技术中去除特性的研究

以两种典型药物,即氯贝酸(CFA)和卡马西平(CBZ)为目标物,运用GC/MS检测方法,对污水处理厂出水中的目标物在臭氧、臭氧/超声2种工艺中的去除特性进行研究,并重点考察了臭氧浓度、pH值和腐殖酸(HA)浓度、超声功率等影响因素对目标物去除效果的影响。结果表明,采用臭氧与超声组合工艺,相较于臭氧氧化,能显著提高目标物的去除效率,CFA和CBZ的去除率分别提高17.8%和14.9%。超声强化了臭氧氧化效率,二者有协同作用。目标物去除率随臭氧投加量和pH值的增大而增大;随着水样中腐殖酸(HA)浓度的增加,2种目标物的去除率逐渐降低,HA对臭氧/超声组合工艺去除目标物的负作用影响更加明显。     

污水生化出水有机物对氯贝酸臭氧降解的影响研究

常规水处理技术无法有效去除痕量的药品和个人护理品(PPCPs),臭氧工艺因具有效果可观、二次污染小等优势,尤其适合用于生化尾水的深度处理.而污水生化出水有机物(EfOM)对臭氧降解PPCPs起着至关重要的作用.本文选取腐殖酸(HA)、牛血清蛋白(BSA)、海藻酸钠(AGS)和葡聚糖(Dextran)作为模拟EfOM 4种代表物质,以氯贝酸(CA)为PPCPs模板化合物,考察了模拟EfOM化合物浓度、反应时间及溶液初始pH对臭氧降解效果的影响规律和机制.结果表明,CA臭氧降解速率符合假一级动力学方程,模拟EfOM化合物为10 mg·L~(-1) TOC时,对CA臭氧降解效果呈现出HADextran≈DW(超纯水)≈AGSBSA的规律.HA可提高HO·的生成速率从而加快CA降解效率,反应速率常数提升了3倍,去除率提高了17.5%;而BSA则明显抑制HO·的生成,从而降低CA降解速率.HA的存在对CA臭氧降解影响较为复杂,研究发现当HA浓度为1 mg·L~(-1) TOC时,能促进HO·的生成和CA的降解,而当浓度升高时会表现出抑制作用.CA臭氧降解速率和反应过程中HO·生成均随着溶液初始pH的增加而增大.pH的变化还会影响HA对臭氧降解CA的作用效果.溶液初始pH为4时,HA投加可促进HO·生成和臭氧降解;但随着pH的升高,HA的存在形态会发生改变,从而表现出对CA臭氧降解效果的抑制作用.     

NaClO、UV及UV/NaClO消毒过程中TCC的去除特性及遗传毒性

采用NaClO、UV和UV/NaClO复合消毒等方式研究了三氯卡班（TCC）在消毒过程中的去除特性,考察了3种消毒方式中TCC溶液的遗传毒性变化,鉴定了TCC的降解产物并探讨了其降解机制,以UV/NaClO复合消毒为研究对象,考察了NaClO投加量、TCC初始浓度、溶液pH值和腐殖酸（HA）等因素对TCC去除的影响.结果表明,3种消毒技术对TCC的去除效果依次为UV/NaClO、UV、NaClO.消毒处理不同程度增加了TCC溶液的遗传毒性.LC-MS鉴定出了8种TCC的降解产物,降解途径主要为脱氯、加氯以及·OH/O^·氧化.UV/NaClO复合消毒对TCC的去除率在97%以上;TCC的去除与其初始浓度呈负相关;TCC的去除率随pH值的增大先升高后降低;低浓度的腐殖酸（HA）对TCC的去除有促进作用,高浓度则相反.     

紫外-微臭氧工艺降解饮用水中邻氯对硝基苯胺的研究

以水中持久性有机物邻氯对硝基苯胺为目标物质,用紫外-微臭氧工艺对其进行降解,同时研究了紫外,紫外-臭氧和紫外-空气三种工艺的降解效果。结果表明:紫外-微臭氧工艺对水中持久性有机物的降解过程符合一级动力学反应。对于邻氯对硝基苯胺的3种初始浓度0.625,1.32,3.125 mg/L,紫外-微臭氧去除率分别达71.4%、78.8%、54.5%,降解效果低于紫外-臭氧工艺,但远好于其余三种工艺。紫外-微臭氧工艺的去除效果受到初始浓度,叔丁醇和初始pH值的影响。初始浓度在1.32 mg/L时去除率最高,初始浓度不应过高或者过低。加入叔丁醇使得去除率下降13%³1%。随着pH由4增加到9,去除率逐渐升高,较高的pH值有利于反应的进行。     

重金属絮凝剂对水中Cu2+和腐殖酸的去除性能

采用聚丙烯酰胺、甲醛、氢氧化钠、巯基乙酸为原料,制备出重金属絮凝剂巯基乙酰化羟甲基聚丙烯酰胺（MAMPAM）,以含Cu²⁺、含腐殖酸（HA）水样为考察对象,研究MAMPAM对单一和混合体系中Cu²⁺、HA的去除性能.结果表明,MAMPAM对单一体系中Cu²⁺和HA均具有一定的去除效果,且Cu²⁺的去除率随着水样初始pH值的增大而升高;pH值为6.0时,Cu²⁺的最高去除率为95.92%,HA的最高去除率为66.98%.MAMPAM处理混合水样时,Cu²⁺和HA的共存会相互促进彼此的去除,具有协同作用;共存的HA对MAMPAM除Cu²⁺性能的促进作用随着水样中HA浓度或pH值的升高而增强,共存的Cu²⁺对MAMPAM除HA性能的促进作用随着水样中HA浓度的升高而增强.     

氢气还原海绵铁去除水体中硝酸盐的研究

利用小球烧结和氢气还原工艺制备了粒径1mm～5mm的多孔性球形海绵铁,对球形海绵铁去除水体中硝酸盐的效率及去除动力学进行了研究。结果表明:溶液初始pH值对硝酸盐去除效率的影响显著,初始pH值小于3时,硝酸盐的去除率随溶液初始pH的增加而逐渐降低;初始pH值大于3时,硝酸盐的去除率又随之升高。硝酸盐浓度低于10mgN/L时,硝酸盐去除率随着硝酸盐初始浓度的增加而增加,硝酸盐的残余量保持在0.4mgN/L左右;硝酸盐浓度高于20mgN/L时,硝酸盐的去除率随初始硝酸盐浓度的增加而略有降低。球形海绵铁去除硝酸盐为一级动力学反应,反应级数为0.970～1.378,表观反应速率常数为0.314h-1～0.536h-1。海绵铁还原硝酸盐的主要产物为氨氮,随着还原反应的进行,溶液pH值快速增加,氨氮以分子态氨的形式从水中逸出。进行归纳总结和对比,并以多环芳烃的提取为例列举了各方法的应用步骤,从而为其他环境样品其他有机物分析预处理提供参考。     

负载型TiO_2催化臭氧化去除腐殖酸的实验研究

以实验室自制的负载型TiO2为催化剂,研究了其对水中溶解性腐殖酸的催化臭氧化效能。结果表明负载型TiO2对臭氧化去除溶解性腐殖酸有明显的催化作用,反应25min,对腐殖酸的去除率可达到86.8%,较单独臭氧化提高了28.8%;通过Na2CO3对催化反应的影响间接推断TiO2催化臭氧化反应遵循自由基反应的原理;实验最佳条件为:催化剂涂膜层数6层、焙烧温度700℃、溶液pH=10、放电电流0.4A、反应溶液初始浓度10mg/L;催化剂重复使用8次后,其催化活性变化较小,溶液中无钛离子溶出。     

腐殖酸对生物炭去除水中Cr(Ⅵ)的影响机制研究

以污泥生物炭作吸附剂处理水中Cr(Ⅵ),研究了共存腐殖酸对生物炭吸附性能影响.结果表明,腐殖酸能显著促进生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附,大幅提高吸附量以及缩短吸附平衡时间,生物炭吸附过程符合准二级动力学模型.在溶液初始pH4.0,生物炭浓度20 g·L-1,Cr(Ⅵ)初始浓度在50～800 mg·L-1范围下,Langmuir模型比Freundlich模型更好地描述等温吸附行为.加入腐殖酸(20 mg·L-1)后拟合得到的理论饱和吸附量达10.10 mg·g-1,较未加入腐殖酸的吸附量5.56 mg·g-1提高近1倍.在pH 2.0～8.0范围内,吸附量随溶液初始pH值升高而减小.腐殖酸浓度上升,生物炭吸附能力进一步提高.红外光谱显示,生物炭表面的羟基、羧基、酯基、芳香环上C—H和环状结构上的CC等化学活性官能团与Cr(Ⅵ)的吸附有关.结合XPS分析结果,推断腐殖酸共存促进生物炭吸附的机制是:腐殖酸提高了Cr(Ⅵ)在生物炭表面聚集浓度,有利于生物炭对Cr(Ⅵ)的直接吸附和还原,而腐殖酸本身具有的吸附能力增加了对溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的去除.     

DOM对纳滤膜去除磺胺甲恶唑效果影响研究

试验研究几种不同可溶性有机物(DOM)对纳滤膜(NF)去除抗生素磺胺甲恶唑(SMZ)的影响效果.试验所用DOM选定腐殖酸(HA)、单宁酸(TA)和海藻酸钠(SA).结果显示3种DOM对SMZ去除率和通量影响迥异,并与DOM的亲疏水性有密切的关系.为更好了解DOM对NF去除SMZ的影响机理,试验对臭氧化HA也进行了研究.臭氧化HA相对于臭氧前HA亲水性显著提高,对SMZ去除率的影响相应提高.结果表明在有多种DOM共同存在的天然原水中,SMZ的去除机理十分复杂,DOM的本身物理化学性质对于目标物的去除效果十分重要.     

腐殖酸对改性聚乙烯亚胺去除水中Cu(Ⅱ)的影响

采用二硫化碳和氢氧化钠对聚乙烯亚胺进行改性,制备出一种新型高分子絮凝剂聚乙烯亚胺基黄原酸钠(PEX).以含Cu(Ⅱ)水样为处理对象,研究了腐殖酸(HA)的存在对改性聚乙烯亚胺(PEX)去除水样中Cu(Ⅱ)性能的影响,探讨了HA共存时PEX除Cu(Ⅱ)机理.结果表明,HA的存在对PEX去除Cu(Ⅱ)表现出一定的抑制作用,Cu(Ⅱ)去除率随着体系中共存HA浓度的增大而降低,随着PEX投加量的增加而升高,随着pH值的升高而升高;当PEX投加量增加到100 mg·L~(-1)以上或体系pH值升高到6.0时,可消除HA的抑制影响,Cu(Ⅱ)的最高去除率均可达到100%.絮体的Zeta电位随着共存HA浓度的增加而升高,PEX除Cu(Ⅱ)的絮凝作用机理以吸附架桥为主;PEX高分子链上的二硫代羧基与Cu(Ⅱ)发生了螯合沉淀反应,PEX对共存体系中Cu(Ⅱ)和HA均具有一定的去除效果.     

高分子重金属絮凝剂MAPEI处理含镉废水的研究

以聚乙烯亚胺、巯基乙酸为原料,通过酰胺化反应合成了一种新型高分子重金属絮凝剂巯基乙酰聚乙烯亚胺(MAPEI),研究其处理含镉废水的性能,并对几个影响因素进行了考察。实验结果表明:①该絮凝剂对Cd2+有很好的捕集性能,最高去除率可达99.9%以上;②水中常见阳离子Na+、K+、Mg2+对Cd2+的去除起促进作用;③水中常见阴离子C l-、SO42-、NO3-对Cd2+的去除也起促进作用;④pH值在6.0至8.0范围内变化时,pH值越高去除Cd2+的效果越好;⑤Cd2+和致浊物质共存时,会相互促进彼此的去除。     

Visible-light-driven photocatalytic inactivation of bacteriophage f2 by Cu-TiO2 nanofibers in the presence of humic acid

Pathogenic viruses in drinking water are great threats to public health. Visible-light-driven photocatalysis is a promising technology for virus inactivation. However, the existing photocatalytic antiviral research studies have mostly been carried out in single-component systems, neglecting the effect of natural organic matter, which exists widely in actual water bodies. In this paper, electrospun Cu-TiO₂ nanofibers were prepared as photocatalysts, and their photocatalytic antiviral performance in the presence of humic acid (HA) was comprehensively studied for the first time. The properties of the reaction mixture were measured during the reaction. In addition, the safety, reliability and stability of photocatalytic disinfection in the mixed system were evaluated. The results showed that the virus removal efficiency decreased with the increase of the HA concentration. The type of reaction solution, such as PBS buffer solution or water, did not affect the removal efficiency noticeably. Under acidic conditions, the electrostatic forces between photocatalysts and viruses were strengthened, leading to higher virus removal efficiency. As the reaction time went on, the pH value in the solution increased first and then tended to be stable, the conductivity remained stable, and the dissolved oxygen increased first and then decreased. The safety test showed that the concentration of Cu ions released into the solution was lower than specified by the international standards. No photoreactivation was observed, and the addition of HA significantly reduced the reutilization efficiency of the photocatalysts.     

油田含油污水Fenton氧化处理方法的研究

油田含油污水处理问题是一项难度极大的技术课题,本文采用Fenton试剂对油田含油污水进行氧化处理,实验过程中考察pH值、H2O2的初始浓度、Fe2+/H2O2(摩尔比)、H2O2/CODCr(质量比)、反应时间等因素对CODCr去除率的影响。     

锐态型纳米TiO_2光催化处理含镉废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备锐态型纳米TiO2,用XRD、SEM对粉体进行表征。在紫外光的作用下将自制纳米TiO2光催化处理废水中的Cd2+。考察反应时间、pH值、废水负荷、催化剂用量等因素对去除率的影响。实验结果表明:纳米TiO2光催化处理含镉废水的去除率高,含镉废水pH值、废水负荷、纳米二氧化钛浓度以及反应时间等因素影响含镉废水去除率。在优化的处理条件中:废水镉浓度为30mg/L,纳米TiO2投加量为3mg/L,含镉废水的pH为10,反应时间为2.5h,废水中镉的去除率可达99.52%。     

盐酸羟胺/铁基MOFs/过硫酸盐体系降解磺胺嘧啶

使用盐酸羟胺（HA）促进Fe （Ⅲ）/Fe （Ⅱ）循环,强化铁基金属有机骨架（Fe-MOFs）/过硫酸盐（PS）体系降解水中磺胺嘧啶（SDZ）.通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱仪（XPS）对Fe-MOFs进行结构和形貌的表征.探究了溶液初始pH值、PS浓度、Fe-MOFs投加量、HA浓度、SDZ浓度、共存离子、腐殖酸等对SDZ去除效果的影响,并考察了该体系的实际应用前景.结果表明,Fe-MOFs/PS/HA体系在较宽的初始pH值范围（3~6）内,对于SDZ的180min去除率可达到90.1%以上.适量的HA可以促进Fe-MOFs/PS体系降解SDZ的性能.自由基清扫实验和电子顺磁共振实验表明,Fe-MOFs/PS/HA体系降解SDZ的过程中产生了SO₄^-·、·OH、O₂^-·以及¹O₂.在本文考察范围内,Fe-MOFs/PS/HA体系对SDZ的降解性能随pH值（pH=3~6）升高逐渐下降;随着PS、HA、Fe-MOFs浓度的升高,SDZ去除率呈现率先上升后下降的趋势.氯离子、腐殖酸等因素对该体系应用于实际地表水存在负面作用,但HA可以强化该体系在自然环境下降解SDZ的效果.循环实验结果表明,Fe-MOFs具有良好的重复使用性,表现出了良好的应用潜力.     

Lindet ypeF(K)沸石对Zn~(2+)的吸附研究

利用粉煤灰合成Linde type F(K)沸石吸附重金属Zn2+,考察吸附剂量、pH值、反应温度对Zn 2+吸附效果影响,研究沸石吸附Zn2+的等温线与动力学,得到了相应的模型。结果表明:吸附剂量、pH值、反应温度均对Zn2+去除效果影响显著。随着吸附剂量增大,Zn 2+去除效果不断提高,饱和吸附量逐渐减小。初始pH值为3~7时,沸石对Zn2+去除率随pH值升高迅速提高。反应温度越高,沸石吸附Zn2+到达平衡时间越短。沸石对Zn2+吸附过程符合Langmuir吸附等温式,其吸附为单分子层吸附;准二级反应动力学方程能很好描述沸石对Zn2+的吸附行为。     

新型磁性聚谷氨酸吸附剂对水中Pb2+的吸附去除

德岛大学安澤幹人首次利用γ-PGA在Fe3O4磁性纳米颗粒上进行涂层,制得了γ-聚谷氨酸-Fe3O4磁性纳米颗粒（PG-M）.本实验利用透射电镜以及扫描电镜对PG-M吸附剂的形貌进行了分析,发现PG-M与未涂层的Fe3 O4具有相似的形状以及大小,均为不规则的层状结构,且晶粒直径在120～320 nm之间;实验中针对性地对水溶液中Pb2＋进行了吸附探讨.在振荡实验中,通过主要参数的变化（pH值、吸附时间、竞争离子浓度、腐殖酸浓度）,得到如下结果：吸附最佳pH值为7.0;吸附量随着吸附时间的延长而增长,吸附平衡时间为45 min;Na＋对PG-M去除Pb2＋没有很强的干扰性,而Ca2＋则显示出一定的干扰作用;腐殖酸对吸附效果的影响是复杂的,表现为先增强吸附效果,随后降低吸附效果;最佳条件时Pb2＋的最大吸附量为93.3 mg/g.PG-M对Pb2＋的吸附均能较好地符合Freundlich和Langmuir等温吸附模型,其中Langmuir方程能更好地描述PG-M的吸附特征,说明PG-M在水溶液中对金属离子的吸附为单分子层吸附.PG-M吸附符合准二级动力学模型（r2〉0.99）.不同浓度的HCl和HNO3溶液的再生实验发现,0.1 mol/L的HCl溶液作为吸附再生液,可取得较好的再生效果.表明PG-M是可再生的,具有较好的经济性和可持续性.     

聚硫酸铁强化混凝除锑(V)作用机制探讨

以聚硫酸铁(PFS)为絮凝剂,考察强化混凝去除饮用水源水中五价锑(Sb(V))时原水pH值、PFS投量、共存阴离子(HCO3－和PO43－)及腐殖酸(HA)等对其去除效果影响及作用机制.结果表明,原水pH值对强化混凝过程Sb(V)存在形态及PFS的水解产物有重要影响,表现为较低pH值和较高PFS投量均有利于提高Sb(V)的去除率;由于竞争吸附作用的存在,共存阴离子与HA均对Sb(V)的混凝去除产生负面效应.此外, PFS除Sb(V)过程较为符合准二级动力学模型.