以淀粉为模板多孔纳米氧化铈的制备及其催化性能研究

为获得多孔纳米CeO₂（氧化铈）,以淀粉为生物模板,以Ce（NO₃）₃·6H₂O为铈源,在温和条件下制备出海绵状的多孔纳米CeO₂,同时考察了焙烧温度、碱液、铈源投加量对样品形貌的影响.利用XRD（X射线衍射光谱）、SEM（扫描电镜）、N₂吸附-脱附等表征手段对合成的多孔纳米CeO₂进行物相组成、微观形貌及孔径大小分布的分析.通过湿式催化过氧化试验,探究其对腈纶废水中有机物COD_Cr的催化降解性能.结果表明:①所制备的多孔纳米CeO₂具有多孔结构,孔径分布范围为2~4 nm,孔容为0.225 cm3/g,BET比表面积为256.426 m2/g;②多孔纳米CeO₂的最佳制备条件为1 g淀粉溶解于20 mL水中,加入0.02 mol Ce（NO₃）₃·6H₂O,以5%的氨水调节前驱体混合液pH,以1℃/min升至400℃,焙烧4 h,得到海绵状的多孔纳米CeO₂.③以不同形貌的CeO₂作为湿式催化反应中的催化剂,催化降解腈纶废水中有机物,其中以制备的多孔纳米CeO₂催化性能最佳,COD_Cr去除率可达82.5%.研究显示,焙烧温度、碱液、铈源投加量均可影响样品的形貌,在湿式催化过氧化处理腈纶废水试验中,多孔纳米CeO₂能显著提高废水COD_Cr的去除率.      

CeO2形貌结构对催化湿式空气氧化苯酚性能的影响

采用水热法、沉淀法和溶胶凝胶法制备了3种不同形貌的CeO₂催化材料,并将其用于湿式空气氧化苯酚水溶液过程中,探讨了CeO₂形貌结构对催化湿式氧化苯酚水溶液性能的影响.采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、程序升温还原（TPR）等手段对CeO₂催化材料进行了表征.结果表明,水热法制备的CeO₂催化材料表现出较好催化性能,主要原因是水热法合成的CeO₂呈现交错的纳米棒状结构,主要暴露（220）晶面,且沿着（220）晶向生长.在反应温度为200℃、空气压力为2MPa、苯酚初始浓度500mg/L的条件下,最终（240min）COD的去除率为95.5%.     

CeO2形貌结构对催化湿式空气氧化苯酚性能的影响

采用水热法、沉淀法和溶胶凝胶法制备了3种不同形貌的CeO₂催化材料,并将其用于湿式空气氧化苯酚水溶液过程中,探讨了CeO₂形貌结构对催化湿式氧化苯酚水溶液性能的影响.采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、程序升温还原（TPR）等手段对CeO₂催化材料进行了表征.结果表明,水热法制备的CeO₂催化材料表现出较好催化性能,主要原因是水热法合成的CeO₂呈现交错的纳米棒状结构,主要暴露（220）晶面,且沿着（220）晶向生长.在反应温度为200℃、空气压力为2MPa、苯酚初始浓度500mg/L的条件下,最终（240min）COD的去除率为95.5%.     

CeO2/g-C3N4复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

文章采用水热法制备出CeO₂/g-C₃N₄复合光催化剂，利用XRD、SEM、UV-Vis、XPS、PL等方法对其进行了表征。选择四环素(TC)为模拟污染物，考察了CeO₂/g-C₃N₄复合光催化剂的可见光催化降解性能。结果表明，CeO₂/g-C₃N₄复合材料可拓宽CeO₂对可见光的响应，有效抑制g-C₃N₄光生电子-空穴的复合，使得CeO₂/g-C₃N₄复合光催化剂的活性比单纯g-C₃N₄和CeO₂有显著提升，其中质量比为4∶1时的复合光催化剂活性最高，在可见光照射90 min后，对质量浓度为50 mg/L TC的光降解率达到96.4%。并且经过5次循环使用后复合材料降解TC的效率为76.5%，表...     

过渡金属改性的Cr-Ce-O催化剂氧化氯苯性能

以氯苯为含氯挥发性有机污染物探针物,以稀土基CeO₂为基底活性氧化物,采用柠檬酸络合法制备Cr-Ce-O催化剂,考察Cr/Ce物质的量比、过渡金属氧化物掺杂及掺杂量、载体和焙烧温度对Cr-Ce-O催化剂催化氧化氯苯性能的影响;采用XRD、BET、SEM、H₂-TPR、XPS等表征技术分析催化剂的基本特性.研究表明,Cr₂O₃和CeO₂间形成了CrCeO_x固溶体,掺杂有ZrO₂的Cr₂O₃-CeO₂/Al₂O₃催化剂其比表面积得到显著提升,且载体对催化剂活性组分形态结构产生重要影响,其中以焙烧温度为400℃,堇青石为载体的催化剂氧化活性较优.研究发现,ZrO₂掺杂量亦对催化剂氧化活性产生显著性影响,当Zr/Cr物质的量比为1：2时,Cr₂O₃-CeO₂-ZrO₂/堇青石催化剂表现最佳,催化氧化氯苯转化率可达92.7%（反应温度为350℃）,这主要是由于ZrO₂掺入促进了CeO₂和Ce₂O₃,Cr₂O₃和ZrO₂间的相互作用,氧空位增加促使表面活性氧（O_sur）增多.     

HNTs@CeO2-Au@Co3O4催化还原对硝基苯酚和染料污染物

制备了HNTs@CeO₂-Au@Co₃O₄核壳中空管状复合催化剂,用于还原降解水体中对硝基苯酚(4-NP)和染料(MB,MO)污染物.采用TEM,SEM,EDS,XRD,N₂吸脱附,XPS等方法对催化剂微观结构和物化特征进行表征.结果表明,CeO₂和Co₃O₄作为内外活性层较好地分散固载Au纳米颗粒,通过界面反应构筑于埃洛石纳米管中,形成CeO₂/Co₃O₄叠层结构封装埃洛石载金核壳复合催化剂(HNTs@CeO₂-Au@Co₃O₄).该催化剂分别在3.5,8和3min内可还原去除96%以上的4-NP,MB和MO污染物,其相应的一级反应动力学速率常数(0.856,0.370,1.337min^-1)和转换频率(10.99,1.90,2.80min^-1)均明显优于HN...     

CeCl3和CeO2对松木屑的催化热解作用研究

以松木屑为研究对象,分别负载CeCl₃和CeO₂两种催化剂,制备松木屑原位催化热解原料,探究不同添加比例的CeCl₃和CeO₂两种催化剂在不同热解温度下对松木屑热解产物的产率和气体组分的影响。结果表明:在CeCl₃和CeO₂两种催化剂的催化作用下均能使热解气和焦炭产率增加、焦油产率减小,且随着两种催化剂添加比例的增加,松木屑热解产物的产率和气体组分均有所变化;在650℃的热解温度下,与无催化剂相比,当CeCl₃添加比为10.0%时焦油产率降低至53.05%,下降了11.70%,当CeCl₃添加比为7.5%时热解气产率达到最大值18.58%,当CeCl₃添加比为10.0%时焦炭产率为26.85%,增加了7.48%,热解气H₂和CO₂组分的百分比含量显著增加;当CeO₂添加比为7.5%时焦油产率达到最小值59.95%,下降了4.80%,当CeO₂添加比为10.0%时热解气产率增加了2.39%,当CeO₂添加比为10.0%时焦炭产率相对较大值为21.66%,增加了2.29%,各热解气组分的百分比含量变化较小;在原位催化热解中,CeCl₃催化剂的催化效果优于CeO₂催化剂。     

生物硅藻土反应器处理雨水泵站截流污水中试

分流制排水系统雨污混接严重所造成的放江污染是河道黑臭的主要原因之一。对此,以A₁/O₁/A₂/O₂工艺和粉体强化技术为基础,研发了1款一体化生物硅藻土反应器,以水质波动较大的雨水泵站截流污水为原水,探索工艺参数对污水中污染物去除效果的影响,以及枯水期污水与丰水期污水处理运行时微生物种群结构的差异性。结果表明:反应器内硅藻土浓度为3 g/L,进行枯水期污水处理时,最佳运行条件为Q=1.5 m3/h,O₁池ρ（DO）为1.5~2.5 mg/L,R_内=50%,R_外=100%,经处理后出水达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的地表水质Ⅴ类标准;进行丰水期污水处理时,最佳运行条件是Q=1.0 m3/h,O₁池ρ（DO）为2.5~3.5 mg/L,R_外=200%,R_内=100%,PAC投加量为23 mg/L,A₂池碳源投加量折合ρ（COD）为60 mg/L,经处理后出水达到浙江省DB 33/2169—2018《城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》中表2排放标准。高通量测序结果表明,枯水期污水处理运行时,Proteobacteria（59.25%）为优势菌门,Gammaproteobacteria（31.57%）为优势菌纲,反硝化菌属Dechloromona（7.76%）为优势菌属;丰水期污水处理时,Proteobacteria（46.02%）为优势菌门,Bacteroidia（32.71%）为优势菌纲,norank-Saprospiracea（20.65%）为优势菌属。硅藻土发挥了微生物载体及助沉的作用,增加了生物黏性,提高了生化系统内污泥浓度,扩大了反应器的处理范围,对生物硅藻土反应器有良好的应用前景。     

Ce掺杂对Pd/γ-Al2O3催化燃烧甲苯性能的影响

通过等体积浸渍法制备了单金属Pd/γ-Al₂O₃催化剂和双金属Pd-Ce/γ-Al₂O₃催化剂,考察掺杂CeO₂对Pd/γ-Al₂O₃催化剂催化氧化甲苯性能的影响.并通过N₂吸脱附、SEM、H₂-TPR表征催化剂比表面积、表面形貌及氧化还原性能.结果发现,CeO₂的掺杂一定程度上降低了Pd/γ-Al₂O₃催化剂的比表面积,但增加了10nm孔径的孔密度,且催化剂仍保持介孔结构,当添加4% CeO₂时（质量分数,下同）,催化剂比表面积降至165m²/g,孔道存在一定程度的堵塞,阻碍污染物和反应产物的扩散,降低催化剂催化性能.H₂-TPR结果表明,Pd和Ce之间存在较强的协同作用,与PdO相邻的CeO₂更容易打开Ce-O键,相较于单金属0.2% Pd/γ-Al₂O₃,掺杂了0.3% CeO₂的催化剂具有更强的还原峰,表明CeO₂的引入为催化剂提供了更多的表面氧空位,增强了催化剂的催化氧化能力,其T₁₀和T₉₀与单贵金属催化剂相比分别降低10和40℃.     

CeO2@C@NiO构筑及其光催化降解罗丹明B的研究

通过蒸发溶剂法制备CeO₂·x H₂O@AO7@Ni²⁺前驱体，在惰性气体中煅烧前驱体制备CeO₂@C@NiO材料，并以罗丹明B (RhB)为探针分子考察CeO₂@C@NiO的光催化活性.结果表明，CeO₂@C@0.01NiO对RhB的光催化降解效果最好.同时，利用XRD、PL、FT-IR、XPS等技术对样品结构性能进行表征，结果表明，较多碳键的形成有利于光电子和空穴分离；碳层具有优异的导电性，可降低CeO₂和NiO之间的电荷转移阻力，并提高催化剂对可见光的吸收；NiO可作为电子转移载体，有效抑制光生电子-空穴复合.     

城市污水厂H2S排放浓度与水质和泥质指标的相关性

于2011年7月—2012年11月对某污水厂进水单元(包括进水泵房、格栅和曝气沉砂池)、污泥浓缩池及储泥池中ρ(H₂S)及其对应的污水水质〔温度、ρ(DO)、pH、ρ(COD_Mn)、ρ(硫化物)〕和污泥泥质指标〔w(AVS)(AVS为酸可挥发性硫化物)、ORP(氧化还原电位)、温度、pH〕进行了长期监测,分别采用单因素和多因素统计方法分析了ρ(H₂S)与污水水质、污泥泥质指标之间的相关性. 结果表明:监测期间进水泵房、格栅、曝气沉砂池、污泥浓缩池及储泥池中的ρ(H₂S)分别为0.08~4.27、0.04~111.61、0.16~115.69、0.007~0.04和0.21~4.00mg/m3. 进水泵房、格栅和曝气沉砂池中的ρ(H₂S)与污水温度呈显著正相关,与污水pH、 ρ(DO)呈显著负相关. 当污水温度低于15℃、ρ(DO)高于0.20mg/L或pH高于7.2时,进水泵房、格栅、曝气沉砂池中ρ(H₂S)维持在较低的水平,分别低于0.27、3.90和7.34mg/m3. 污泥浓缩池和储泥池中ρ(H₂S)与污泥w(AVS)呈显著正相关,与ORP呈显著负相关.      

中美典型污泥处理处置工程能耗和碳排放比较分析

中美两国污水处理规模大、碳排放基数高,污泥的处理与处置是污水处理厂碳排放的重要组成部分,合理的污泥管理策略是未来污水厂碳减排的关键。实地调研了中美6个大型典型污水处理厂的污泥处理设施和污泥处置路径,分析了中美两国不同典型的污泥处理处置工艺能量回收和碳排放的表现特征。结果表明:在不考虑碳补偿的情况下,中美6个污水处理厂中,华东A(中温厌氧消化+脱水+填埋/土地利用)、华东B(脱水+填埋/焚烧)、华东C(脱水+焚烧)、Hyperion(高温厌氧消化+脱水+农用)、OCSD(中温厌氧消化+脱水+农用)和Blue plains(热水解+中温厌氧消化+脱水+农用)的污泥处理处置路线的碳足迹分别为1410,1881,1914,471,402,405 kgCO₂/t DS。考虑能源回收和资源化利用产生的碳补偿效果,中美6厂污泥处理处置的净碳排放分别为984,1681,1941,-183,-240,-315 kgCO₂/t DS。中美6个污水厂碳补偿率分别为30.2%、10.6%、0%、138.9%、159.7%和177.9%。污泥厌氧消化和产物土地资源化利用是碳减排的关键,提升污泥有机质含量能够强化碳补偿效应,该研究结果可为我国污水处理厂低碳转型、污泥处理处置的无害化、减量化和低碳化提供参考。     

UV/O3-Na2S2O8处理活性炭再生冷凝废水效能及机理

过热蒸汽法再生活性炭的过程中会产生大量含难降解有机物的冷凝废水,为去除冷凝废水中难降解COD,提高可生化性,采用紫外/臭氧活化过硫酸盐（UV/O₃-Na₂S₂O₈）氧化体系对活性炭再生冷凝废水进行处理,考察了O₃投加量、初始pH和Na₂S₂O₈投加量等因素对有机物处理效能的影响,并采用红外光谱、紫外-可见光谱和三维荧光等表征手段探究了冷凝废水处理过程中的变化机理。结果表明:当O₃投加量为30 mg/L,pH值为9.0,Na₂S₂O₈投加量为0.4 g/L时,在120 min内对冷凝废水的COD去除率达到82.1%,色度（CN）去除率达到86.3%。冷凝废水可生化性得到提高,BOD₅/COD值由0.17提升至0.46。由冷凝废水溶解性有机物（DOM）的表征可知,DOM中的腐殖质和发色基团被持续氧化,芳构化程度降低,色氨酸类有机物得到有效去除。结论表明,UV/O₃-Na₂S₂O₈氧化体系可有效去除冷凝废水中的难降解有机物。     

Fenton氧化法对制革废水中难降解四羟甲基氯化磷的去除作用

制革废水中四羟甲基氯化磷(THPC)属于有机磷,其结构稳定、难降解、对微生物具有抑制作用,传统的生化处理技术不能有效地处理此类废水。采用Fenton氧化法处理含THPC制革废水,考察H₂O₂投加量、pH、m(Fe2+)/m(H₂O₂)、反应时间、紫外光波长等因素对TP和COD去除效果的影响,建立了TP降解的动力学模型。结果表明:在pH=4,H₂O₂投加量为6667 mg/L,m(Fe2+)/m(H₂O₂)=1,反应时间为80 min时,TP和COD去除率最高,分别达到43%和83%;紫外光助(波长185 nm)Fenton体系可提高THPC的降解效果;动力学模型研究发现,H₂O₂投加量分级数(q=1.065)高于有机物的底物分级数(a=0.858),表明Fenton体系降解TP的反应速率主要受H₂O₂投加量制约。     

适用于高氯氨氮废水电催化处理的Ru-Ir电极合成表征及性能评价

研究了钌铱摩尔比对钌铱电极微观结构、化学性质、电化学性能和脱氮性能的影响。采用电化学方法测试了电极的电化学性能。结果表明:Ru-Ir固溶体为金红石晶体,晶粒分布均匀,连接紧密。随着Ir摩尔比的增加,Ru-Ir电极的电化学性能先升高后降低。当n(Ru):n(Ir)为2:1时,Ru_2/3Ir_1/3O₂电极的电化学性能最佳。Ru_2/3Ir_1/3O₂电极的析氯电位、腐蚀电流密度和电导率分别是RuO₂电极的0.998,0.755,1.816倍。在处理高氯氨氮模拟废水时,利用合成电极氧化脱除氨氮的结果表明,Ru_2/3Ir_1/3O₂电极的处理效果最好,当电流为0.5 A时,50 min内氨氮脱除率可达到75.2%,证明了电催化技术能有效处理高氯氨氮废水。     

基于Box-Behnken响应曲面法优化Fenton预处理高浓度染料中间体生产废水

为高效处理染料中间体生产废水、优化工艺参数,针对染料中间体生产废水有机负荷高、生物抑制性强等特点,选用Fenton氧化处理过程,以实际生产废水为研究对象,基于Box-Behnken响应曲面法分别考察了反应时间、初始pH、n(H₂O₂)/n(Fe2+)、Fenton试剂投加频率等因素对Fenton法处理废水过程的单独影响及各因素间的交互作用,并建立以COD_Cr去除率为评价指标的数学模型进行全面分析.结果表明:各影响因子显著性顺序为初始pH>n(H₂O₂)/n(Fe2+)>Fenton反应时间>投加频率,其中n(H₂O₂)/n(Fe2+)与投加频率的交互作用最为显著(F=3.43);模型决定系数R2=0.917 9,说明模型可信度和精密度高;最佳反应条件组合为反应时间30 min、初始pH为3.46、n(H₂O₂)/n(Fe2+)为6.12、投加频率为2次.预测最大COD_Cr去除率为56.53%,验证试验实测平均结果为55.17%,与预测值相比偏差为1.36%.经最优条件处理后废水的ρ(COD_Cr)由9 600 mg/L降至4 000 mg/L左右,ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)由0.07增至0.37,可生化性提高.研究显示,采用Fenton法预处理高浓度染料中间体废水可有效提高COD_Cr去除率及其可生化性.      

低碳氮比进水AAO污水处理厂低碳运行

为探明低碳氮比进水条件下AAO污水处理厂的碳排放特征,提出可行的低碳运行策略,基于排放因子法对7座低碳氮比进水AAO污水处理厂(分为AAO组和AAO-MBR组)运行1a产生的碳排放进行核算与评价,对具有显著低碳表现的污水处理厂开展全流程分析剖析其碳减排途径。结果表明,电耗和N₂O排放是主要碳排放来源,分别贡献49.43%和25.75%的碳排放。AAO-MBR组以间接碳排放为主,电耗碳排放占至约60%,而AAO组生物作用导致的直接碳排放占主导。AAO组平均吨水比碳排放显著低于AAO-MBR组(0.47和0.79kgCO_2eq/m³),更具低碳运行潜力。7座污水处理厂中,WWTP7各项比碳排放评价指标均为最低,意味着其最具低碳运行能力。充分利用进水碳源,多路径协同脱氮除磷同时精准控制溶解氧浓度避免过曝气是其大幅削减能耗和物耗,实现碳减排的关键路径。     

化学沉淀法处理高盐含磷废水

高盐含磷废水具有盐含量高、污染物成分复杂和生物处理难等特点。生产鸟粪石后的浓海水因添加过量的Na₂HPO₄及NH₄HCO₃等诱导剂和稀释剂,其上清液中会有PO3-₄-P残留。针对其上清液磷含量超标的问题,使用化学沉淀法进行除磷实验。选用聚合氯化铝(PAC)、FeCl₃、Ca (OH)₂、聚丙烯酰胺(PAM)作为实验药剂,研究了反应时间、单一药剂添加量和药剂复配等因素对除磷效果的影响,筛选出2种满足出水磷含量要求(0.5 mg/L)的工艺条件。方案1:添加n (Ca)/n (P)=4.5的Ca (OH)₂,处理后溶液PO3-₄-P含量为0.2 mg/L;方案2:添加n (Al)∶n (P)=0.5的PAC+n (Ca)/n (P)=4.0的Ca (OH)₂+0.5 g/L PAM,处理后溶液PO3-₄-P含量为0.4 mg/L。综合分析,方案1操作方便,方案2有助于固液分离,二者均可以用作废水处理方案,研究结果为高盐含磷废水处理提供了一个切实可行的思路。     

Large-Scale Survey of Human Enteroviruses in Wastewater Treatment Plants of a Metropolitan Area of Southern Italy

Human enteroviruses (HEVs) occur in high concentrations in wastewater and can contaminate receiving environmental waters, constituting a major cause of acute waterborne disease worldwide. In this study, we investigated the relative abundance, occurrence, and seasonal distribution of polio and other enteroviruses at three wastewater treatment plants (WWTPs) in Naples, Southern Italy, from January 2010 to December 2014. Influent and effluent samples from the three WWTPs were collected monthly. One hundred and sixty-one of the 731 wastewater samples collected (22.0%) before and after water treatment were CPE positive on RD cells; while no samples were positive on L20B cells from any WWTPs. Among the 140 non-polio enterovirus isolated from inlet sewage, 69.3% were Coxsackieviruses type B and 30.7% were Echoviruses. Among these, CVB3 and CVB5 were most prevalent, followed by CVB4 and Echo6. The twenty-one samples tested after treatment contained 6 CVB4, 5 CVB3, 3 Echo11, and 2 Echo6; while other serotypes were isolated less frequently. Data on viral detection in treated effluents of WWTPs confirmed the potential environmental contamination by HEVs and could be useful to establish standards for policies on wastewater management.     

自然水环境中抗生素的污染现状、来源及危害研究进展

随着现代分析技术的发展和人们环境安全意识的增强,抗生素等新兴有机污染物在自然水环境中的出现已引起广泛关注。简述了不同自然水体中抗生素的污染现状,分析了自然水环境中抗生素的主要来源和环境危害。分析表明:抗生素在近海海域和河流中的检出频率和浓度均高于湖泊和地下水中的值,这可能是由于人类活动以及污水排放在海洋与河流中较其他水体更频繁所致;污水处理厂出水是自然水环境中抗生素出现的重要来源之一,而抗生素在污水处理厂的去除率与其自身物理化学性质和污水处理工艺有关。