磁性焙烧态锌铝类水滑石吸附腐殖酸与再生

采用化学共沉淀一步法制备了磁性锌铝类水滑石(M·Zn/Al LDHs),并经煅烧得到磁性焙烧态锌铝类水滑石(M·Zn/Al LDO),用以吸附去除水中腐殖酸。文章探讨了M·Zn/Al LDO去除腐殖酸的影响因素,研究了M·Zn/Al LDO吸附腐殖酸的动力学与热力学,考察了吸附腐殖酸后M·Zn/Al LDO焙烧再生的条件。结果表明,当M·Zn/Al LDO投加量0.2 g/L时腐殖酸去除率随着投加量的增大而增大,腐殖酸的初始浓度增大时吸附量增大但去除率减小。在pH 4～8腐殖酸去除率较高,保持在97%以上。NO_3~-和F~-对去除腐殖酸的影响甚微,而H_2PO_4~-则影响较大。拟二级动力学模型与Langmuir吸附等温线较好地描述吸附过程,吸附过程以物理吸附为主,化学吸附为辅。吸附腐殖酸后的M·Zn/Al LDO通过煅烧恢复焙烧态锌铝类水滑石结构,腐殖酸分解,再生效果良好,且磁性未被破坏。可见,磁性焙烧态锌铝类水滑石是一种高效且有潜在应用前景的去除腐殖酸的水处理材料。     

CuO-Ru/Al2O3 催化臭氧化降解苯乙酮的研究

采用浸渍法制备了以活性Al2O3为载体的双组分催化剂CuO-Ru/Al2O3,利用该催化剂催化臭氧化降解了苯乙酮.结果表明,贵金属钌掺杂能显著提高CuO/Al2O3催化臭氧化苯乙酮的降解效率,如在相同条件下处理30 min后,单独臭氧氧化、CuO/Al2O3/O3和CuO-Ru/Al2O3/O3对苯乙酮水溶液的COD去除率分别为6.3%、20.0%和54.0%.pH对CuO-Ru/Al2O3催化臭氧化降解苯乙酮的效率并没有影响,但与单独臭氧化相比,该催化臭氧化体系更适合在中性或酸性条件下应用.CuO-Ru/Al2O3对水中臭氧有较好的催化分解活性,臭氧分解的速率常数达2.58×10-3s-1,高于二次水中臭氧的分解速率常数1.19×10-3s-1.叔丁醇的试验结果表明,CuO-Ru/Al2O3/O3降解苯乙酮反应遵循羟基自由基(.OH)反应机制.     

纳米零价铁及其双金属体系对菲的降解研究

以实验室合成的纳米零价铁(n ZVI)及其双金属(n ZVI/Cu和n ZVI/Ni)为反应材料,对菲(Phenanthrene)的去除进行研究.表征结果表明:纳米颗粒平均粒径均为80~100 nm,主要以α-Fe0的形式存在.批实验结果表明,5 g·L-1的n ZVI,n ZVI/Cu和n ZVI/Ni对菲溶液均有去除效果,其去除效率依次为n ZVI/Nin ZVI/Cun ZVI.溶液初始p H为7.5时,5 g·L-1的n ZVI/Ni去除88%0.5 mg·L-1的菲只需3 h,而n ZVI/Cu和n ZVI分别需要29 h和40 h.3种纳米铁对菲的去除率均随着n ZVI投加量的增加而升高,随着菲溶液初始浓度的增加而降低.反应温度的升高可提高n ZVI/Ni对菲的去除效率,高温时(≥30℃)菲的降解遵循一级反应动力学模型.p H对反应影响不大.GC-MS结果表明,n ZVI/Ni降解菲溶液主要为催化加氢反应,而n ZVI/Cu和n ZVI对菲溶液的去除主要为吸附作用.     

活性炭催化双氧水氧化处理分散橙结晶废母液

采用Fe2+/H2O2、活性炭(AC)/H2O2和AC/H2O2/Fe2+三种氧化体系对高浓度、高酸度和高盐分的分散橙结晶废母液进行处理,探讨了H2O2投加量、n(H2O2)/n(Fe2+)比值和初始pH对TOC去除率影响,比较三种氧化体系对TOC和色度的去除效果。结果表明:AC/H2O2/Fe2+氧化体系对TOC去除率最高,AC/H2O2氧化体系对色度去除率最高。即使在强酸环境中下,AC对H2O2仍然具有较高的催化活性,并可多次重复利用。AC/H2O2氧化体系为分散橙结晶废母液处理及资源化利用提供了新途径。     

臭氧-混凝耦合工艺污水深度处理特性及其机制

针对传统混凝工艺对溶解性有机物去除效果有限的问题,本文利用臭氧-混凝耦合工艺对污水处理厂二级出水进行深度处理.与相同混凝剂投量下的预臭氧-混凝工艺和传统混凝工艺相比,该耦合工艺处理效果明显优于预臭氧-混凝工艺和传统混凝工艺的处理效果.在两种pH条件下耦合工艺对溶解性有机污染物的去除率最大,分别为37.96%和39.66%.为了进一步明确该耦合工艺去除溶解性有机物的机制,测定了两种pH和有无混凝剂Al Cl3·6H2O存在时对臭氧衰减的影响,结果表明较高的pH和有混凝剂存在时都能够加快臭氧的分解速度.同时,选择羟基自由基(·OH)的指示剂对氯苯甲酸(p-CBA)间接计算了·OH的暴露量,结果表明耦合工艺中存在涉及·OH产生的高级氧化机制,而混凝剂可以提高臭氧化工艺中·OH的产量.当混凝剂与臭氧接触后,铝系混凝剂及其水解产物将作为催化剂促进臭氧分解为氧化能力更强的·OH,强化臭氧化效果,提高溶解性有机物的去除效率.     

纳米零价铁铜双金属对铬污染土壤中Cr(Ⅵ)的还原动力学

采用液相还原法制备纳米零价铁铜双金属(n ZVI/Cu),通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其进行形貌观测和表征分析,用制备的n ZVI/Cu修复Cr(Ⅵ)污染的土壤,研究了不同反应条件对修复效果的影响,探讨了还原动力学规律.结果表明,n ZVI/Cu对土壤中的Cr(Ⅵ)有很好的降解效果,反应初始p H为7,温度为30℃时,加入2 g·L~(-1)的n ZVI/Cu材料,在10 min内Cr(Ⅵ)含量为88 mg·kg~(-1)的污染土壤中的Cr(Ⅵ)去除率可以达到99%以上.改变n ZVI/Cu加入量、p H值、反应温度以及添加腐殖酸都会对Cr(Ⅵ)的去除效果产生影响.改变p H值和反应温度对去除土壤中Cr(Ⅵ)的影响都比较明显,p H值越小,反应温度越高Cr(Ⅵ)的去除效果越好,添加腐殖酸对去除土壤中的Cr(Ⅵ)有一定的影响.n ZVI/Cu降解Cr(Ⅵ)的过程符合伪一级还原动力学模型,还原速率与反应温度的关系符合阿仑尼乌斯(Arrhenius)定律,反应活化能Ea为104.26 k J·mol~(-1).     

SO_4~(2-)对SRB颗粒污泥性能的影响

文章利用取自厌氧折流板反应器中的硫酸盐还原菌(SRB)颗粒污泥,通过间歇试验,研究了不同质量浓度的SO42-对SRB颗粒污泥性能的影响。结果表明,当SO42-质量浓度为2000mg/L,COD与SO42-质量浓度的比值ω(COD)/ω(SO42-)=2时,SRB颗粒污泥的活性最高,此时系统比产甲烷活性(SMA)为406.2mL/g·d,SO42-的去除率达93.4%,Cu2+的去除效率高达97.1%,且Cu2+的去除率与SO42-的还原率呈正相关关系;而ω(COD)/ω(SO42-)=2～4时,COD去除率稳定在88.8%以上,最大去除率在ω(COD)/ω(SO42-)=2.7处。     

CuO-Ru/A_2lO_3催化臭氧化降解苯乙酮的研究

采用浸渍法制备了以活性Al2O3为载体的双组分催化剂CuO-Ru/Al2O3,利用该催化剂催化臭氧化降解了苯乙酮.结果表明,贵金属钌掺杂能显著提高CuO/Al2O3催化臭氧化苯乙酮的降解效率,如在相同条件下处理30 min后,单独臭氧氧化、CuO/Al2O3/O3和CuO-Ru/Al2O3/O3对苯乙酮水溶液的COD去除率分别为6.3%、20.0%和54.0%.pH对CuO-Ru/Al2O3催化臭氧化降解苯乙酮的效率并没有影响,但与单独臭氧化相比,该催化臭氧化体系更适合在中性或酸性条件下应用.CuO-Ru/Al2O3对水中臭氧有较好的催化分解活性,臭氧分解的速率常数达2.58×10-3s-1,高于二次水中臭氧的分解速率常数1.19×10-3s-1.叔丁醇的试验结果表明,CuO-Ru/Al2O3/O3降解苯乙酮反应遵循羟基自由基(.OH)反应机制.     

焙烧温度对催化剂Cu-Ni-Ce/SiO2性能的影响

采用浸渍法在不同焙烧温度下制备了用于湿式H202降解吡虫啉农药废水的Cu-Ni-Ce/SiO2催化剂,利用TG、BET、XRD和XPS等对其进行了表征,研究了焙烧温度对催化剂表面结构的影响以及催化剂表面结构与活性及稳定性之间的关系.结果表明:降低焙烧温度,cu、Ni、ce之间的相互作用使得催化剂晶粒尺寸减小,比表面积增加,Cu、Ni固溶体量和催化剂表面化学吸附氧量增加.湿式H,O,降解吡虫啉农药废水时,600℃下焙烧获得的Cu-Ni-Ce/Si02催化剂活性最高;在催化剂用量10 g·L-1、反应温度为110℃、双氧水用量为理论需用量、进水pH为9.0、反应时间为60 min的条件下,COD去除率为91.5%,活性组分溶出量较小.研究结果表明,焙烧温度对CuO、NiO、CeO,及Cu、Ni固溶体之间的相瓦作用有较大影响,从而影响了催化剂湿式降解吡虫啉农药废水的活性和稳定性.     

印染废水的神经网络法优化絮凝处理

为获得新型絮凝剂的最佳制备条件,采用人工神经网络(ANN)结合加速遗传算法(AGA)对絮凝剂性能影响因素进行全局寻优。在影响絮凝剂处理性能的主要因素Fe、Al与Si的摩尔比n(Fe+Al):n(Si),B、Mg和Si的摩尔比n(B+Mg):n(Si)以及熟化时间的有效作用范围内,用Box-Behnken Design(BBD)实验设计方法,产生15组影响因素组合作为输入样本,经对印染废水的絮凝处理实验得到相应的COD和色度去除率输出样本,由神经网络方法对15组输入、输出样本数据建模,得到反映絮凝剂制备条件和絮凝剂去除效果的响应关系,并采用加速遗传算法全局优化,得到最大COD去除率和色度去除率条件下的最优絮凝剂制备条件组合,即n(Fe+Al):n(Si)=5.08,n(B+Mg):n(Si)=0.55,熟化时间为2.1 d,对应的印染废水COD去除率为88.10%,色度去除率为95.37%。模型验证实验显示,实验值与模型预测值的最大相对误差不超过5%。相对于响应曲面法,用神经网络结合加速遗传算法优化得到的新型絮凝剂去除印染废水中COD和色度的能力更高,进一步验证了神经网络法在新型絮凝剂制备条件优化中的有效性。     

化学合成施氏矿物与H2O2共存体系下光化学处理垃圾渗滤液的研究

选择高效快速的处理方法来降解垃圾渗滤液中高浓度有机污染物具有重要的实际意义.本研究采用化学合成施氏矿物/H2O2/UV法,探究了施氏矿物添加量、V(H2O2)/m(施氏矿物)等对垃圾渗滤液色度、TOC、COD去除效果的影响.结果表明,渗滤液色度、TOC、COD去除率随施氏矿物添加量的增加均呈先显著上升后逐渐稳定的趋势,在最佳添加量12 g·L-1时,色度、TOC去除率随着V(H2O2)/m(施氏矿物)的增大均有所提高,而当V(H2O2)/m(施氏矿物)大于2时,COD去除率受H2O2影响反而呈下降趋势,最佳去除率为44.9%;另外,高强度紫外光更有利于施氏矿物/H2O2光化学氧化污染物,在500 W条件下,最佳起始pH=2.5的渗滤液光化学处理2.5 h后,色度、TOC和COD去除率分别为90.0%、78.8%和52.6%;同时,研究发现常温条件更有利于施氏矿物/H2O2/UV法处理垃圾渗滤液,当温度大于25℃时,COD去除率呈逐渐下降趋势.对照试验表明,与传统均相Fenton反应相比,施氏矿物/H2O2法有利于渗滤液色度的去除.     

过渡金属/亚硫酸盐体系去除水中TBBPA研究

文章以四溴双酚A(TBBPA)为代表性的溴代有机物,考察过渡金属/亚硫酸盐体系去除水中TBBPA的效能,并对TBBPA的降解机理进行研究。结果表明：在酸性（p H=4）条件下,Fe(Ⅲ)/亚硫酸盐体系、Fe(Ⅱ)/亚硫酸盐体系与Cr(Ⅵ)/亚硫酸盐体系对TBBPA的去除效果较好。对于Fe(Ⅲ)/亚硫酸盐体系与Fe(Ⅱ)/亚硫酸盐体系,Fe(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)与亚硫酸盐投量比值为1∶10时反应体系呈现出最优的去除效果,10μmol/L TBBPA反应5 min后的去除率可达到66.8%;对于Cr(Ⅵ)/亚硫酸盐体系,升高金属离子浓度可促进TBBPA的去除效果。Cu(Ⅱ)/亚硫酸盐体系与Co(Ⅱ)/亚硫酸盐体系在中性条件下对TBBPA具有一定的去除效果,而在酸性条件下无法去除TBBPA。实际水体中常见的腐殖酸与HCO3-均对过渡金属/亚硫酸盐体系去除TBBPA表现出抑制作用。结合密度泛函理论计算与LC-MS实际测得TBBPA降解的中间产物,推测了TBBPA可能的初始降解路径为TBBPA分子苯环上的碳原子脱溴或发生取代反应。     

用于燃料电池的甲醇水蒸气重整反应制氢的研究

研究了甲醇水蒸气重整制氢反应过程中各种因素对Cu／ZnO／Al2O3催化剂的活性和选择性的影响。结果表明：Cu／Zn比为2．0的催化剂在250℃反应时，催化剂效果较好，最合适反应条件是：压力0．1MPa，温度250℃，n(H2O)：n(CH3OH)=1．0-1．2，液体流速0．1mL／min。在Cu／ZnO／Al2O3)，催化剂上，甲醇水蒸气重整、甲醇分解和水气转换反应随反应条件的不同而发生相互抑制或促进作用。     

双金属有机骨架材料衍生CuO-Cu1.5Mn1.5O4复合氧化物的丙烷催化燃烧性能

采用气相辅助的离子置换法,合成了Cu、Mn双金属有机骨架(MOF)材料,通过控制煅烧条件制备了一系列CuO-Cu_1.5Mn_1.5O₄复合氧化物,研究了不同n(Mn)/n(Cu)对丙烷催化燃烧性能的影响。结果表明:随着n(Mn)/n(Cu)提高,CuO-Cu_1.5Mn_1.5O₄催化丙烷燃烧能力增强,当n(Mn)/n(Cu)为31∶69时,催化剂对丙烷的完全燃烧温度(T₉₀)仅为309.8 ℃,催化活性远高于CuO和Mn₂O₃。表征和密度泛函理论(DFT)计算结果表明,由于Mn和Cu的相互作用,复合氧化物表面具有更高的n(Mn4+)/n(Mn3+)和n(Cu+)/n(Cu2+),从而增强了催化剂的低温还原性能。并且n(Cu+)/n(Cu2+)提高导致催化剂中氧空位浓度升高,更容易吸附活化O₂、丙烷分子,增强了催化剂的丙烷燃烧性能。     

海藻酸钠/蒙脱石联合负载型纳米Fe0对Cu(II)的去除研究

由于蒙脱石负载型纳米Fe~0(Mt-n ZVI)在使用中易随水迁移,造成出水水质混浊和Fe~0流失.因此,本研究制备了海藻酸钠(SA)和蒙脱石(Mt)联合负载型纳米零价铁(SA/Mt-n ZVI),探究其对水中Cu(Ⅱ)的去除效果,并考察了Cu(Ⅱ)初始浓度、pH值对去除率的影响.结果表明:以2%(质量分数)SA和6%(质量分数)Mt-n ZVI条件制备的SA/Mt-n ZVI小球对Cu(Ⅱ)处理效果好,反应24 h后,SA/Mt-n ZVI小球对初始浓度为40 mg·L-1Cu(Ⅱ)的去除率达到92.11%,与游离的Mt-n ZVI颗粒相比,其活性并未降低;Cu(Ⅱ)的去除率随其初始浓度升高而降低;在pH为2~6之间,Cu(Ⅱ)去除率随pH升高而升高.SA/Mt-n ZVI小球可有效净化污水中的Cu(Ⅱ),将其重复使用3次后,对Cu(Ⅱ)的去除率仍维持在59.52%.     

碳酸盐体系中pH对Cu2+诱导结晶过程的影响

在流化床中,以含Cu2+废水为处理对象,考察了碳酸盐体系中pH的改变对Cu2+诱导结晶过程的影响. 结果表明:当进水ρ(Cu2+)为200 mg/L、沉淀剂pH为10.2时,经回流系统拦截,微晶产率可降低0.5%~1.0%,Cu2+的去除率可达99.0%以上. 经XRD(X射线衍射)分析表明,结晶产物以碱式碳酸铜为主,晶型呈短杆状,尺寸较为均一;当沉淀剂pH升至12.2时,Cu2+的去除率降至95.0%,系统出水结晶产物晶型特征不明显,尺寸不均,XRD结果显示为氢氧化铜、碱式碳酸铜、碳酸钙等混合结晶产物,晶体衍射峰多存在宽化现象,表明高pH下结晶产物晶化程度较低.      

石墨烯掺杂分子筛负载氧化铁芬顿催化降解苯酚影响因素的研究

通过水热晶化法制备了石墨烯掺杂介孔分子筛MCM-41复合载体,利用该载体浸渍负载氧化铁制备了非均相芬顿催化剂gh-MCM-41-Fe.以苯酚为模拟有机废水,考察了催化剂和H2O2投加量、水质因素(苯酚初始浓度、反应温度和水中腐殖酸和草酸)等对gh-MCM-41-Fe芬顿催化降解苯酚效能的影响.结果表明,当苯酚初始浓度为100 mg·L-1,催化剂在60 min催化降解苯酚去除率高达97.6%,COD去除率为65.9%,反应符合准一级反应动力学模型;苯酚降解速率随着催化剂和H2O2投加量的增加而增加,但投加过多会消耗·OH自由基从而不利苯酚降解过程;苯酚初始浓度从10 mg·L-1增至100 mg·L-1,苯酚降解速率相应降低,但体系中H2O2及·OH自由基的有效利用率反而增加;反应温度对于苯酚废水降解率和COD去除率影响不大,反应表观频率因子为105.68 min-1,表观活化能为18.43 k J·mol-1;腐殖酸和草酸对苯酚废水降解和COD去除均有抑制作用.     

二级出水中磷的混凝处理研究

以北京市某污水处理厂的二级出水中总磷为去除对象,通过混凝的静态烧杯实验[1],确定了二级出水除磷效果较好的絮凝剂聚合氯化铁(PFC)[2]和Al2(SO4)3[3]混合使用的最佳投药量,使出水中磷(TP)符合再生水水质标准的要求.絮凝剂组合时静态混凝烧杯实验表明:PFC-Al2(SO4)3体积比1∶1时,最佳投药量离子浓度比为:Fe3 /Al3 ∶9.9/7(mg·L-1),此时TP去除率为93%,浊度去除率为33%.PFC-Al2(SO4)3体积比1:2时,最佳投药量离子浓度比为:Fe3 /Al3 ∶4.95/7(mg·L-1),此时TP去除率为88%,浊度去除率为71%.     

过渡金属活化亚硫酸盐去除四溴咔唑的研究

该研究选取环境中广泛检出的四溴咔唑（1,3,6,8-Tetrabromocarbazole,1,3,6,8-BCZ）作为典型溴代污染物，探究了过渡金属/亚硫酸盐体系对1,3,6,8-BCZ的去除效果及作用机理。结果表明，Fe(Ⅲ)/亚硫酸盐体系与Fe(Ⅱ)/亚硫酸盐体系均可有效去除1,3,6,8-BCZ，反应5 min后对1,3,6,8-BCZ去除率分别为65.7%和53.9%，且金属离子和亚硫酸盐浓度的增加均能提升1,3,6,8-BCZ的去除效果。1,3,6,8-BCZ的去除率随溶液p H升高而增高，并且Cu(Ⅱ)/亚硫酸盐体系在pH=7时对1,3,6,8-BCZ具有一定的去除效果。水中腐殖酸对Fe(Ⅲ)/亚硫酸盐与Fe(Ⅱ)/亚硫酸盐体系去除1,3,6,8-BCZ有明显的抑制作用，而HCO3-没有明显影响。猝灭实验与EPR检测证明Fe(Ⅲ)/亚硫酸盐体系中存在自由基并参与去除部分1,3,6,8-BCZ，但金属离子絮凝吸附对1,3,6,8-BCZ去除的贡献率更大。由GC-MS检出的中间产物和密度泛函理论计算结果推测，1,3,6,8-BCZ分子在降解过程中主要发生C-N键断裂、苯环上碳...     

Al2O3负载Cu2O-臭氧催化氧化芴酮生产废水

以Al2O3负载Cu2O为催化剂,研究芴酮废水在臭氧条件下的氧化降解反应,为芴酮废水的治理提供一种新的处理方法。研究表明,Al2O3负载Cu2O的催化剂加速了臭氧氧化反应,使芴酮废水的氧化降解加快。影响芴酮废水氧化降解的主要因素有臭氧流量、废水的pH值、催化剂用量以及反应器的高度等。加大臭氧流量及增加催化剂用量,均有利于芴酮废水的降解。处理3 L芴酮废水时适宜的反应条件：臭氧流量为25 mg/h,催化剂用量为20 g,反应器的高度H为1 600 mm,废水初始pH为11。在该条件下1.75 h,废水的脱色率为91.2%,COD去除率为90.5%。