高效负载型光催化剂制备及其加铂修饰技术

通过光催化氧化五氯苯酚钠实验,结合对催化剂晶型结构、比表面积的表征分析,优化钛酸四丁酯水解制备TiO₂负载型催化剂并加铂修饰的制备条件:R值、烧结温度、粘合剂添加量、空心玻璃珠粒径大小及催化剂中铂含量,从而制备出高效、实用的负载加铂修饰型半导体光催化剂.实验结果表明,当R=10,温度为650℃烧结1h,TiO₂∶硅酸钠∶空心玻璃珠=10∶2.5∶20(W),铂在催化剂中的重量百分比为1.4%～1.6%,空心玻璃珠的粒径为0.5mm时,所制备的加铂修饰负载型催化剂催化活性、使用寿命和牢固度均比较理想.用该催化剂做光催化实验,当反应液初始五氯苯酚钠浓度为100mg/L、pH值为6.5,催化剂投加量为2g/L,通氧气量为1.6mL/s,光照强度为30kW/m²时,五氯苯酚钠2 h光催化氧化率达92.0%.     

Fe3O4-CeOx/AC催化剂的制备及其催化臭氧氧化降解盐酸四环素

四环素是一种常见抗生素,近些年来在地表水中被频繁检出,严重威胁水体安全及人类健康.采用水热法及浸渍焙烧法制备了Fe₃O₄-CeO_x/AC催化剂,考察了利用该催化剂在臭氧氧化水中四环素中的性能,结果表明：在煅烧温度为600 ℃,煅烧时间为3 h,制备浸渍液中Fe₃O₄、Ce（NO₃）₃·6H₂O、活性炭质量比为2∶1∶2的条件下,该催化剂效果最好,且持续实验90 min后仍可保持催化活性和较低的金属浸出率.当四环素初始浓度为20 mg·L^-1,臭氧用量为4 mg·L^-1·min^-1,溶液初始pH为5,催化剂投加量为0.2 g·L^-1时,10 min内四环素去除率可达99%以上,90 min内TOC去除率达到38%.利用SEM、XPS等多种手段对该催化剂进行了表征,通过淬灭实验证实在体系中·OH起到了催化作用.     

渠式生物接触氧化法处理城市生活污水

河涌是广州的重要水系.但由于城市的发展和污水处理的滞后,导致广州的所有河涌都受到严重的污染.用渠式生物接触氧化反应器动态模拟河涌,对污水进行涌内处理的研究表明,距离长、截面大和逗留时间长的河涌进行构筑,悬挂填料和污水曝气处理,可以有效地处理城市污水.连续运行3个月,进水COD_Cr浓度180mg·L^-1～450mg·L^-1范围,COD_Cr和BOD₅的平均去除率分别为88%、95%.对氨氮和有机磷也有一定去除,进水总氮和总磷浓度分别为15mg·L^-1～30mg·L^-1和2.6mg·L^-1～4.1mg·L^-1时,平均去除率可分别达到52%和1%.     

Mo-TiO2/AC光催化剂的制备及可见光降解L-酸的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Mo⁶⁺掺杂TiO₂光催化剂,并将其负载于粒状活性炭上,以1-萘酚-5-磺酸(L-酸)为模型反应物,研究了对L-酸的光催化作用并讨论了不同光源以及负载次数对L-酸的去除率和溶液的总有机碳去除率的影响.结果表明, Mo⁶⁺掺杂扩大了TiO₂催化剂的光谱响应范围.负载于活性炭上的掺杂二氧化钛为锐钛矿相,粒径约为17.8　nm.负载次数增多,催化剂的活性下降.Mo⁶⁺的掺杂不影响负载催化剂的紫外光活性及对L-酸的吸附能力.100　mg·L^-1的L-酸溶液加0.4 g催化剂,在可见光下反应4 h,掺杂催化剂对L-酸和溶液总有机碳的去除率分别为57%和53%,而未掺杂的催化剂去除率分别为13%和10%.催化剂反复使用4次,催化活性没有变化.     

广州垃圾填埋渗滤液中有机污染物的去除效果

采用同时好氧厌氧生物反应器处理广州市大田山垃圾填埋渗滤液,平均出水浓度COD_Cr为131mg·L^-1,氨氮为7mg·L^-1,达到了同类废水的国家二级排放标准.同时选择GC-MS联用仪对垃圾渗滤液中的有机物进行测定,测得有机污染物87种,其中16种有机污染物被列入美国EPA环境优先控制污染物,31种有机物被完全去除,14种有机物去除率可达80%以上,25种有机物去除率达50%以上.     

DO浓度对生活污水硝化过程中N2Ｏ产生量的影响

为确定污水脱氮过程中最优的DO浓度和曝气方式,以提高污水处理效率,降低N₂Ｏ产生量,采用实际生活污水应用小试SBR反应器,重点考察了不同DO浓度条件下,硝化效率和硝化过程中N₂Ｏ的产生量.结果表明,当DO浓度恒定为0.4 mg·L^-1时,虽然硝化过程所消耗的能量最低,但其氨氮氧化的速率较低.提高DO浓度,氨氮氧化速率可随之升高.低氨氮生活污水硝化过程中仍有N₂Ｏ产生.DO浓度为0.4 mg·L^-1 和0.9 mg·L^-1时,污水N₂Ｏ产生量(以N计)分别为1.5 mg·L^-1和1.6 mg·L^-1;而DO浓度为1.5 mg·L^-1和2.0 mg·L^-1时,N₂Ｏ产生量则分别降低至0.5 mg·L^-1和0.4 mg·L^-1.当DO浓度高于1.5 mg·L^-1后,继续提高DO浓度,氨氮氧化速率升高的速率变缓,同时N₂Ｏ产生量大幅降低.因此,从提高污水脱氮效率节能降耗和控制N₂Ｏ产生量2个角度考虑,生活污水脱氮过程中控制DO浓度在1.5 mg·L^-1较为适宜.     

混合营养方式下Cr（Ⅵ）胁迫对微藻生长和养分去除的影响

由于传统畜禽养殖废水处理方式存在不足,基于微藻的水污染控制技术受到越来越多的关注.以斜生栅藻为研究对象,探究了在混合 营养方式下,六价铬（Cr₂O₇^2-,0~4.0 mg·L^-1）胁迫对微藻生长及有机物（COD）、氨氮（NH₄⁺-N）和总磷（TP）去除的影响.结果表明：Cr（Ⅵ）对斜生栅藻的半数抑制浓度（EC50）为1.7 mg·L^-1 ,当Cr（Ⅵ）浓度较低（0.5 mg·L^-1）、暴露时间较短（≤36 h）时,斜生栅藻的生长和养分去除几乎不受 影响;此外,Cr（Ⅵ）胁迫对斜生栅藻生物量和氮、磷的去除影响较大,对COD的去除影响较小.当Cr（Ⅵ）浓度为4.0 mg·L^-1时,微藻生物质产率降低了82.5%,叶绿素含量降低了62.5%,COD、NH₄⁺-N和TP的去除率分别降低了27.3%、48.0%和38.6%;斜生栅藻细胞表面的羟基、氨基和 羧基有利于缓解Cr（VI）对藻细胞的毒害作用,0~4.0 mg·L^-1 Cr（Ⅵ）作用下,96 h藻细胞内的铬积累量为0.9~3.8 mg·g^-1.     

明亮发光杆菌培养的响应面优化及其对常见金属离子的毒性评价研究

随着人们对金属毒性认识的不断深入,对生物毒性检测方法的灵敏度提出了更高的要求.以发光度为响应值,通过响应面法对传统的明亮发光杆菌（Photobacterium phosphoreum）培养基中主要组分的浓度进行了优化,得到了最佳培养基组成：氯化钠（25.00 g·L^-1）、胰蛋白胨（4.010 g·L^-1）、酵母浸出液（1.200 g·L^-1）、甘油（2.475 g·L^-1）,在此条件下培养14 h后,发光细菌的发光度达到1.7×10⁹ RLU,比优化前增加了1倍, 菌浓度达到0.85,较优化前增加了5%.在优化培养基组分浓度的基础上,对其他条件（接种量、pH值、温度）进行了单因素发光度影响分析,发现在接种量1% （初始种子液OD₅₉₅为0.003）,测定环境22~25 ℃,样品pH值为6~8的条件下,利用优化培养基进行急性毒性测定基本不会影响发光度.随后,基于优化后的培养条件对常见金属离子的急性毒性进行了评价,结果表明：除Fe²⁺、Zn²⁺、K⁺外,优化条件培养的明亮发光杆菌对其余金属离子的灵敏度都有所提高,其中对Cr⁶⁺毒性的灵敏度提高最大,其检出限从1.0 mg·L^-1 提高到0.15 mg·L^-1,IC₅₀下降了47.13% （由7.818 mg·L^-1下降到4.133 mg·L^-1）,能更好地满足不同行业对Cr⁶⁺检出限的要求.本实验提出了一种通过优化培养基来提高金属离子毒性测定灵敏度的方法.     

油制气废水中毒害有机物分析及一般特征

对油制气废水特征进行较全面的调查和分析,给出GC/MS(气相色谱-质谱联用)分析的一般前处理流程、废水的一般特征数据及废水中芳烃类毒害有机物的GC/MS分析结果.废水中COD_Cr、BOD₅、酚、氨氮、可萃取有机物的值分别可达(mg·L^-1):400～600、60～80、20～30、60～80、170～200.GC-MS检测到79种芳烃类有机物,这些有机物进、出水浓度总和分别为140.79mg·L^-1、129.11mg·L^-1.分析数据表明油制气废水毒性强、较难进行生物处理.     

UV/O3对亚硝基二甲胺降解产物的控制研究

对UV/O₃和UV/H₂Ｏ₂ 2种高级氧化工艺降解水中亚硝基二甲胺（NDMA）和控制二甲胺（DMA）生成的能力进行了比较研究.结果表明,UV/H₂Ｏ₂能够有效降解NDMA,但不能控制NDMA降解产物DMA的生成;UV/O₃高级氧化技术不仅能够有效地去除NDMA,同时对DMA的生成量也有很好的控制作用.进一步考察了不同臭氧浓度、溶液pH值以及NDMA初始浓度对UV/O₃工艺控制DMA生成量的影响.结果表明,臭氧浓度对UV/O₃控制DMA的生成有一定的影响,DMA的生成量随着臭氧浓度的增大而减小,臭氧浓度为6.64 mg·L^-1时,降解7.7 mg·L^-1 NDMA生成DMA的量为0.98 mg·L^-1.溶液pH值对UV/O₃控制DMA的影响较大,酸性和中性pH条件下,DMA的生成量随着pH的增大略有增加;碱性pH条件下,DMA的生成量明显减小,pH=11.0时降解初始浓度为7.7 mg·L^-1 的NDMA,DMA的生成量仅为0.3 mg·L^-1.NDMA的初始浓度对UV/O₃控制DMA的生成也有影响,NDMA初始浓度较小时,UV/O₃对DMA生成的控制更为明显.     

Fenton/SBR组合工艺处理博落回提取废水研究

在常温(25℃)条件下,对Fenton与序批式活性污泥法(SBR)组合工艺处理博落回提取废水的特性进行了研究.结果表明,当进水CODCr为7300mg·L-1时,通过多个单因素试验确定的最佳Fenton反应条件为:初始pH=3.0,n(H2O2)∶n(Fe2+)=15,H2O2投加量为7300mg·L-1.在此条件下反应120min后,CODCr去除率为65.3%,BOD5/CODCr由原水的0.14上升到出水的0.22,可生化性得到提高.同时,研究证明,出水pH不影响CODCr去除率,但污泥体积指数(SVI)值随着出水pH的增大而减小.Fenton氧化出水经SBR工艺处理后,CODCr可控制在500mg·L-1以内,达到国家三级排放标准.     

NiO-Al_2O_3催化臭氧化降解阳离子红GTL模拟废水

采用浸渍法制备了NiO-Al2O3催化臭氧化催化剂,以阳离子红GTL模拟废水为目标化合物,考察了臭氧投加量、催化剂用量、不同工艺对阳离子红GTL去除率的影响,并通过循环使用实验,考察了催化剂的稳定性;通过添加无机阴离子、叔丁醇和采用紫外-可见吸收光谱方法,初步探讨了催化臭氧化处理阳离子红GTL的反应机理。结果表明:在臭氧投加量为1.75g/h,NiO-Al2O3催化剂量0.5g/L,初始pH=7.0时,100mg/L的阳离子红GTL模拟废水经14min的反应去除率可以达到98.48%,COD去除率可以达到78.79%;在循环使用过程中催化剂的催化能力保持稳定;添加Cl-、SO42-对染料的去除有减缓作用,而CO32-可以加快阳离子红GTL的去除速率;羟基自由基在O3/NiO-Al2O3体系去除阳离子红GTL过程中发挥了重要的作用。     

缺氧/好氧SBR工艺去除亚铵法造纸废水中的氮

采用反应期缺氧/好氧SBR工艺去除亚铵法造纸废水中氮的研究结果表明:该工艺脱氮的最佳操作条件为:缺氧、好氧时间比1:1.5,运行周期为8h;SRT≥12d,NH3-N负荷率＜0.063g/(g·d);当进水中COD_cr浓度为1200～1800mg/L,NH₃-N浓度为135～200mg/L,NO_x-N浓度为7～10mg/L时,没有外加碳源时,氨氮的去除率为95%,总氮的去除率为66%,投加乙酸钠后,总氮的去除率提高到85%;投加乙酸钠的量为125mg/L(以COD_Cr计)最经济、有效.     

硅藻土基纳米TiO2降解甲醛的实验研究

对比研究了硅藻土和硅藻土基纳米二氧化钛光催化剂对甲醛的吸附降解特点.通过改变反应器内甲醛的初始浓度、反应温度、光照强度和相对湿度,研究了涂覆量为62.5 g·m^-2的硅藻土基纳米TiO₂光催化剂对甲醛气体的降解效果.研究结果表明,硅藻土只对甲醛有一定的吸附作用,而硅藻土基纳米TiO₂对甲醛具有持续的吸附和降解作用.反应器内甲醛初始浓度越高,降解时间越长;初始浓度为6.0×10^-3 mg·L^-1的甲醛气体,经过150 h降解率才能达到99%以上,而初始浓度为2.0×10^-3 mg·L^-1和4.0×10^-3 mg·L^-1的甲醛气体分别在14 h和32 h内就可以达到相同的降解率.反应温度越高,硅藻土基纳米TiO₂降解甲醛所需要时间越短;15 ℃时将初始浓度为2.0×10^-3 mg·L^-1的甲醛完全降解需要50 h,而45 ℃时仅需12 h.光照是硅藻土基纳米TiO₂降解甲醛的直接动力,光照强度为0时,甲醛几乎不能被降解,只被硅藻土基纳米TiO₂光催化剂吸附;在8100 lx的照度下,浓度为2.0×10^-3 mg·L^-1的甲醛在14 h内能被完全降解.环境相对湿度越大,该催化剂对甲醛的降解越彻底;相对湿度50%时, 硅藻土基纳米TiO₂光催化剂14 h内能将2.0×10^-3 mg·L^-1的甲醛降解到3.72×10^-5 mg·L^-1,在相对湿度80%时,甲醛能被降解到1.0×10^-5 mg·L^-1.     

污泥基活性炭催化臭氧氧化降解水中微量布洛芬的效能研究

以城市污水处理厂脱水污泥和玉米芯为原料,氯化锌为活化剂制备污泥基活性炭(SAC),考察其催化臭氧氧化去除水中稳定性药物布洛芬(IBP)的效能.试验中对比考察了单独臭氧氧化、单独SAC吸附、SAC催化臭氧氧化这3种工艺对水中IBP(初始浓度为500μg.L-1)的去除效果,同时研究了臭氧与SAC投加量对催化效果的影响.结果表明,单独臭氧氧化对IBP的去除率随臭氧浓度的增加而增加,当臭氧浓度由0.75 mg.L-1增加至3.0 mg.L-1时,IBP的去除率由44.4%提高到100%;单独SAC对IBP的吸附去除效果较差,即使SAC投加量增至100 mg.L-1,吸附时间为40 min时,IBP的吸附去除率仅为44.56%;SAC催化臭氧氧化工艺中,IBP去除速率大大加快,在反应的初始阶段(0～5 min)SAC催化臭氧氧化对IBP的去除率要远远高于单独臭氧氧化和单独SAC吸附二者作用之和.臭氧与SAC的投加量对IBP的催化氧化去除效果具有较大影响.SAC催化臭氧氧化IBP分为瞬时需氧阶段反应(0～5 min)和慢速反应(5～40 min)两阶段.快速反应阶段以.OH与IBP反应为主,慢速反应阶段残余臭氧浓度很低,此时主要以SAC吸附去除IBP为主.     

TiO2/硅藻土光催化氧化降解甲基橙的研究

使用经过预处理的硅藻土做载体,采用溶胶-凝胶法制备硅藻土负载二氧化钛光催化剂,利用XRD和EDS对其进行表征.通过分析光催化反应的主要影响因素,研究了硅藻土负载二氧化钛光催化剂对甲基橙的催化降解效果.结果表明：负载3次,在550℃焙烧2h,制备出的负载型催化剂催化活性较高,催化剂上的TiO2为锐钛矿结构.当催化剂投加量为lg/L,溶液初始浓度为15 mg/L,pH为3,H2O2为2 mmol/L时,对甲基橙的降解效果达到最佳.     

A／O生物转盘工艺处理氨氮废水

研究了A/O系统后接生物转盘工艺，对低CODcr和高氨氮的石化厂废水的处理效果。结果表明，当碳氮比为3.8时，对CODcr和氨氮均有良好的去除效果，在进水CODcr浓度为1048.70/mg/L、氨氮浓度为275.16mg/L时，CODcr去除率达93.26%，氨氮去除率达94.7%.     

Treatment of phenol wastewater by microwave-induced ClO2-CuOx/Al2O3 catalytic oxidation process

The catalyst of CuOx/Al2O3 was prepared by the dipping-sedimentation method using γ-Al2O3 as a carrier. CuO and Cu2O were loaded on the surface of γ-Al2O3, characterized by X-ray diffraction (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In the presence of CuOx/Al2O3, the microwave-induced chlorine dioxide (ClO2) catalytic oxidation process was conducted for the treatment of synthetic wastewater containing 100 mg/L phenol. The relationships between removal percentage and initial ClO2 concentration, catalyst dosage, microwave power, contact time, initial phenol concentration and pH were investigated and the results showed that microwave-induced ClO2-CuOx/Al2O3 process could effectively degrade contaminants in a short reaction time with a low oxidant dosage, extensive pH range. Under a given condition (ClO2 concentration 80 mg/L, microwave power 50 W, contact time 5 min, catalyst dosage 50 g/L, pH 9), phenol removal percentage approached 92.24%, corresponding to 79.13% of CODCr removal. The removal of phenol by microwave-induced ClO2-CuOx/Al2O3 catalytic oxidation process was a complicated non-homogeneous solid/water reaction, which fitted pseudo-first-order by kinetics. Compared with traditional ClO2 oxidation, ClO2 catalytic oxidation and microwave-induced ClO2 oxidation, microwave-induced ClO2 catalytic oxidation system could significantly enhance the degradation efficiency. It provides an effective technology for the removal of phenol wastewater.     

桉树遗态Fe/C复合材料对水中Cr(Ⅵ)的动态吸附探讨

为研究桉树遗态Fe/C复合材料（PBGC-Fe/C）对水中Cr（Ⅵ）的净化能力及其动态吸附过程,以PBGC-Fe/C吸附剂为固定床,选择溶液初始pH、进水流速、溶液初始浓度、吸附剂投加量和环境温度为影响因素开展动态吸附试验分析.结果表明:在溶液初始pH为2,进水流速为5.14 mL/min,吸附剂投加量为2 g和环境温度为35℃的条件下,PBGC-Fe/C对水中Cr（Ⅵ）的最佳平衡吸附容量达到10.72 mg/g;提高溶液初始pH、进水流速和溶液初始质量浓度或降低吸附剂投加量均可缩短反应穿透时间和衰竭时间;Thomas和Yoon-Nelson模型均能较好地描述PBGC-Fe/C对水中Cr（Ⅵ）的动态吸附过程,说明该吸附过程中内部扩散和外部扩散均为非限速步骤,吸附速率常数（k_Th）随着进水流速的增大从1.3×10-3 mL/（min·mg）升至2.6×10-3 mL/（min·mg）,随着溶液初始质量浓度的增大从2.7×10-3 mL/（min·mg）降至1.4×10-3 mL/（min·mg）.研究显示,PBGC-Fe/C对水中Cr（Ⅵ）具有较好的动态吸附能力,具有较好的市场应用前景.