磁性CeO2-Fe3O4复合材料光催化/吸附去除水中As(III)

原水砷污染问题严重威胁饮用水水质安全,随着生活饮用水标准的提高,致使多地饮用水中砷超标问题突显.本研究利用CeO₂半导体的光催化活性及CeO₂和Fe₃O₄对As（V）的强亲和力,合成了双组份磁性CeO₂-Fe₃O₄复合材料,并采用SEM、XRD、BET和VSM等手段进行表征,考察复合材料的光催化/吸附除砷效果;研究了初始pH值、共存离子等因素对吸附除砷效果的影响;采用等温吸附模型、吸附动力学模型等手段进行吸附特性研究.实验结果表明,在光催化过程中,·OH和·O₂^-为主要的活性氧化物种.在紫外照射下,As（Ⅲ）能完全被氧化为毒性较低的As（V）,同时将As（V）高效吸附于CeO₂-Fe₃O₄粒子表面.在中性条件下,CeO₂-Fe₃O₄粒子对砷的饱和吸附量为122.19 mg·g^-1.共存离子Cl^-和SO₄^2-对As（V）的吸附没有显著影响,而CO₃^2-、SiO₃^2-和PO₄^3-与As（V）存在明显的竞争吸附,使As（V）的吸附去除效果明显降低.吸附动力学和吸附等温线模拟分别符合准二级动力学方程和Freundlich吸附等温线,表明As（V）的吸附以化学吸附为主导.CeO₂-Fe₃O₄复合吸附剂可快速实现固液分离,容易再生且重复利用性较好,具有广泛的应用前景.     

支化聚乙烯亚胺功能化磁性纳米吸附剂的制备及对Cu2+的吸附研究

为解决水体中重金属Cu²⁺污染,本研究首先采用水热法制备得到超顺磁四氧化三铁纳米粒子,然后使用对Cu²⁺具有强络合作用的含有丰富氨基官能团的支化聚乙烯亚胺接枝到纳米粒子表面,得到Fe₃O₄@BPEI磁性纳米吸附剂。采用红外光谱（FTIR）、X射线粉末衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）等对其结构、尺寸及形貌进行表征。研究了不同吸附因素对吸附剂吸附Cu²⁺的影响,确定了最佳吸附条件,并通过吸附动力学模型和吸附等温线模型进一步探讨吸附机理。结果表明：支化聚乙烯亚胺成功接枝到四氧化三铁纳米粒子表面。最佳吸附条件为pH=6.0、吸附平衡时间为40 min、吸附剂用量为10 mg。通过实验数据拟合,Fe₃O₄@PEI吸附Cu²⁺的过程符合Langmuir等温吸附方程和拟二级动力学模型,表明吸附过程为化学吸附控制的单分子层覆盖,在303 K时,模型理论饱和吸附量为141.24 mg/g。表明支化聚乙烯亚胺修饰的磁性纳米吸附剂对Cu²⁺具有较强的吸附能力,对水体中Cu²⁺的去除具有一定的应用前景。     

降水中汞的赋存形态

在北京市不同地点和不同时期采集降水样品 36个 .分析结果表明 ,汞易形成相对稳定的络合态汞 ,除 Hg⁰_(w) 外各形态汞含量均表现为采暖期大于非采暖期 .降水中各形态汞的含量和百分比按大小排序 ,经统计检验 ,在非采暖期水相中为 Hg^re_(w)>[Hg⁰_(w),Hg²⁺_(w)],颗粒态汞为 Hg^re_(p)>Hg²⁺_(p)>Hg⁰_(p);在采暖期水相中均为 Hg^re_(w)>Hg²⁺_(w)>Hg⁰_(w),颗粒态汞为 Hg^re_(p)>[Hg²⁺_(p),Hg⁰_(p)].在非采暖期颗粒态汞含量及百分比 Hg^T_(p)>溶解态汞 Hg^T_(w),在采暖期颗粒态汞和溶解态汞没有明显差异 .小于 0.45μm颗粒吸附的汞 Hg⁰相对较多 ,Hg²⁺形态汞较少 ,水溶液中 Hg⁰ 形态汞少 ,Hg²⁺形态汞多 ,表明 Hg⁰ 形态汞更易在微小颗粒物上吸附 ,而 Hg²⁺形态汞相当部分可以保留在水溶液中 .     

不同性质天然有机物对水中颗粒稳定性影响的机理研究

以不同来源天然有机物(NOM)及其各分离组份和模型颗粒Al(OH)₃为研究对象,考察了pH值、二价金属离子Ca²⁺以及NOM的特性等因素对Al(OH)₃颗粒稳定性的影响,并通过研究几种NOM吸附性能和吸附前后的特性变化,进一步探讨了NOM对颗粒稳定性的影响机理.结果表明,Al(OH)₃颗粒的等电点pH_iep出现在pH5～6之间,吸附态有机物是造成颗粒稳定性提高的主要原因,溶液中自由态Ca²⁺离子能够起到压缩双电层的作用,降低吸附态NOM之间的静电斥力,减小表面负电性,增加pH_iep;吸附络合态Ca²⁺离子对颗粒表面负电性影响较小,但能够强化NOM在颗粒表面的吸附.NOM作为聚合态阴离子,在颗粒表面的吸附行为不符合Langmuir吸附模型,最大吸附发生在pH 4左右,吸附作用能够去除几种NOM中分子量较大的部分,并减小其羧基官能团的相对含量,NOM中大分子量、芳香性高的成分是造成水中颗粒稳定性提高的主要原因.     

应用强化混凝过程控制水中的剩余腐殖酸与残留铝

为达到最大的腐殖酸去除和最小的铝残留,采用了强化混凝技术,研究了各因素对混凝过程的影响.实验结果表明,在20℃,pH为6～6.5,AlCl₃投加量为0.5×10^-3mol/L的条件下,控制水中的剩余腐殖酸在0.04 cm^-1以下,并能同时有效控制残留铝在0.1 mg/L左右.加入0.01 mol/L的CaCl₂对混凝效果有一定的促进作用.同时由于原水中悬浮颗粒随季节变化,模拟了不同投量的高岭土对腐殖酸去除过程的影响.     

阳离子强度和阳离子类型对诺氟沙星土壤吸附的影响

以OECD Guideline 106为基础,采用批平衡方法研究不同Ca²⁺离子强度（0.01、0.03、0.05、0.08和0.10 mol/L的CaCl₂溶液）和不同阳离子（0.01 mol/L的NaCl、KCl、NH₄Cl、MgCl₂、CaCl₂、ZnCl₂和AlCl₃溶液）对诺氟沙星在4种土壤（潮土、黄棕壤、水稻土和红壤）中的吸附-解吸影响.结果表明,随着溶液中Ca²⁺离子浓度的增加,诺氟沙星在土壤中的吸附参数K_f值逐渐减小并趋于稳定,两者间存在显著负相关（p≤0.05）.同时,Ca²⁺离子浓度的增加对低浓度诺氟沙星溶液的吸附影响相对高浓度而言不明显. 低pH下,诺氟沙星主要以阳离子形态存在,吸附以阳离子吸附或氢键为主;在兼性离子状态时,则主要以静电吸附和偶极力为主.这是造成4种土壤中诺氟沙星吸附差异的根本原因.在不同离子强度下,土壤溶液中二价Ca²⁺离子存在则对诺氟沙星的活性吸附位点造成竞争性吸附,从而降低诺氟沙星的土壤吸附量.同时,不同阳离子导致诺氟沙星的土壤吸附存在差异.其影响趋势主要为价态的影响,即价态越高,竞争吸附能力越强：M⁺（Na⁺、K⁺、NH^＋₄）2+（Ca²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺）3+（Al³⁺）.     

木屑生物炭在雨水径流中的氮磷淋出和吸附特性

现阶段生物滞留系统的填料存在氮磷营养素淋出及吸附净化效果不稳定的问题.为评估木屑生物炭作为生物滞留系统过滤层填料的可行性,选用传统填料（椰糠、堆肥、陶粒和火山石）作为对比材料,通过理化性质测试、批量淋洗实验、等温吸附和解吸实验,研究木屑生物炭的基本性质、淋出特性和吸附特性,探究木屑生物炭对生物滞留系统的优化效果与改良机制.结果表明,经高温热解生成的木屑生物炭具有疏松和多孔的特性,饱和含水率为195.65%,持水效果好;热解后木屑生物炭表面的氮磷元素转换为稳定的化合物,在批量淋洗实验中其氮素淋出量低、淋出速度快,磷素淋出滞缓但在人造雨水径流的淋洗中保持线型负值增长,吸附效果稳定;在典型雨水径流浓度（2mg·L^-1的NH₄⁺及2mg·L^-1的PO₄^3-）下,木屑生物炭可吸附34.6mg·kg^-1的NH₄⁺和59.5mg·kg^-1的PO₄^3-,具有突出的综合吸附能力;NH₄⁺及PO₄^3-吸附平衡后的木屑生物炭在去离子水中的平均解吸率为21.23%和17.43%,吸附效果稳定.综上所述,木屑生物炭的施用可解决填料营养盐过剩淋出的问题,且具有较好的氮磷吸附效果,可用作生物滞留系统的填料解决雨水径流污染问题.     

镧铁羟基氧化物修饰还原氧化石墨烯复合电极材料电吸附除磷效能及机理研究

污水处理厂尾水中低浓度PO₄^3-的排放是水体中总磷的主要来源,是导致水体富营养化的重要原因之一,对其开展深度去除的应用基础性研究具有重要的理论意义和实践价值.复合金属氧化物材料表现出较好PO₄^3-吸附能力,但仍然存在吸附速率较慢的问题.本研究采用溶剂热、复合薄膜压片法制备了镧铁羟基氧化物（LaFeO_xH_y）修饰还原氧化石墨烯（rGO）复合电极材料（LaFe-rGO）,LaFe-rGO复合电极材料显著提高了对PO₄^3-的吸附速率,5 min可达到吸附平衡,在1.2 V电压下对PO₄^3-的最大吸附量为108.69 mg·g^-1.提出了基于晶格氧提供活性位点及LaFe-rGO双电层电容电促吸附除磷机理,LaFe-rGO复合电极材料中晶格氧La-O与Fe-O同时对PO₄^3-吸附提供吸附位点,PO₄^3-与材料中的La/Fe键合以形成内球表面复合物La/Fe-PO₄,掺杂在rGO表面上的LaFeO_xH_y增加了电极材料电容并提高了其电化学活性,促进了LaFe-rGO复合电极材料对PO₄^3-的吸附.     

丁基黄药对选矿区土壤吸附铅镉的影响

选矿废水排放和尾矿库溢流等会将大量残留的选矿药剂带入选矿区周边土壤和水环境.采用批处理实验,研究了不同pH、初始丁基黄药（PBX）、Pb²⁺和Cd²⁺浓度下,PBX对某铅锌选矿区土壤吸附Pb²⁺和Cd²⁺的影响;并通过BCR连续提取,研究了不同浓度PBX处理后土壤中铅镉形态变化.结果表明,PBX明显抑制了土壤对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附.PBX浓度为40mg·L^-1时,土壤对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附量分别由未经PBX处理时的3540 mg·kg^-1和387mg·kg^-1降至3085 mg·kg^-1和100mg·kg^-1.无论是否添加PBX,土壤对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附动力学过程可用准二级动力学模型拟合,表明Pb²⁺和Cd²⁺在土壤上的吸附是以化学吸附为主.PBX与Pb²⁺、Cd²⁺形成疏水性难溶络合物以及在土壤表面存在竞争吸附是降低土壤Pb²⁺和Cd²⁺吸附量的主要原因,表明PBX能增加Pb²⁺和Cd²⁺在土壤中的迁移性.PBX对土壤Pb²⁺和Cd²⁺吸附的抑制作用随初始Pb²⁺和Cd²⁺浓度的增大而减弱,随初始PBX浓度及溶液pH值的增大而加强,Freundlich方程能较好描述其等温吸附特征.低含量PBX （100mg·kg^-1）下土壤中可交换态和可还原态镉含量有所增加,可导致土壤中镉的活化;但PBX可降低土壤中可交换态和可还原态铅含量,且随PBX含量升高,铅活性降低效果越显著,这与Pb （C₄H₉OCS₂）₂的络合能力比Cd （C₄H₉OCS₂）₂强有关.研究结果表明应加强选矿废水中残留药剂对土壤中铅镉等重金属潜在生态风险的防控.     

Fe2O3/PC功能化复合多孔炭材料的制备及除磷机理

采用热活化法辅以加压超声浸渍技术将硅酸盐水泥颗粒（PC）和Fe₂O₃负载于稻壳生物炭（RHC）的表面,得到了具有优异除磷效能和高选择性吸附性能的Fe₂O₃/PC功能化复合多孔炭材料（Fe-PC/RHC）.基于磷吸附容量和磷去除率,对PC和Fe³⁺负载进行量的优化;选取优化炭进行比表面积、孔径分布、物相结构、表面结构、微观形貌和零电位点表征测定.结果表明：复合炭材料表面均匀分散着硅酸钙盐、硅酸铁盐和Fe₂O₃等矿物活性颗粒,对其比表面积、孔结构和吸附性能具有增强作用;当RHC：PC=0.8：1（质量比）,Fe³⁺：RHC=2：1（2 mmol·g^-1）时制备的炭材料Fe₂-PC/RHC,投加0.2 g,处理100 mg·L^-1的磷酸盐溶液,在pH=6~8的条件下表现出了优异的吸附性能;铁盐的掺杂能有效调控介质pH值从11.09降低至7.71,zeta电位从2.82提高到7.57;准二级动力学模型和Langmiur模型更适用于描述Fe₂-PC/RHC吸附磷酸盐的过程,吸附4 h后逐渐趋于平衡,饱和吸附量为69.92 mg·g^-1;在几种常见阴离子和阳离子共存的情况下,Fe₂-PC/RHC对磷酸盐仍然表现出了优异的选择性吸附;结合吸附前后材料的表征结果,化学吸附是主要的除磷机理,此外还可能存在配体交换和静电吸引.     

高铁酸盐对2种水源水中藻类的去除效果

研究了高铁酸盐对深圳2种原水水中藻类的去除效能.实验结果表明,在处理以小球藻为主的东湖水时,单纯PAC混凝就可有效地去除水中的藻类,藻类去除率均在95%左右.在处理含藻量多,以颤藻为主的铁岗原水时,单纯PAC混凝除藻效果不理想,投加少量高铁酸盐进行预氧化,再投加PAC混凝,可使水中藻的去除率提高10%～20%,去除率高达97.85%.而且用高铁预氧化除藻法明显优于传统预氯化方法.     

水中污染物对阳离子交换膜分离去除Cu2+的影响

基于Donnan dialysis原理,在无外加电压作用下采用阳离子交换膜分离去除原水中的Cu2+,研究原水中可能出现的无机颗粒物,有机物质,EDTA酸、氨水、Fe3+、表面活性剂等对阳离子交换膜分离去除Cu2+效果的影响.研究表明:原水中添加二氧化硅、腐殖酸、EDTA酸、氨水、Fe3+、表面活性剂等物质,在长时间运行后均会对离子交换膜去除Cu2+有不同程度的影响;二氧化硅和非离子表面活性剂等污染物不会和膜及Cu2+发生物理化学反应,对膜去除Cu2+效果影响较小,相比空白样,Cu2+去除率下降约4%;氨水、阴离子表面活性剂等会导致Cu2+发生沉淀反应,腐殖酸会吸附Cu2+,使原水中游离态Cu2+浓度显著降低约50%;EDTA酸、氨水、阴离子表面活性剂等会与Cu2+形成络合物,对去除Cu2+有严重影响,相比空白样, Cu2+去除率分别下降约100%(EDTA酸)、78%(氨水)、56%(阴离子表面活性剂);阳离子表面活性剂存在时,其会大量占据膜内空间,Cu2+基本无去除;Fe3+在弱酸性或中性水中会水解生成氢氧化铁胶体,对去除Cu2+有一定影响,相比空白样, Cu2+去除率下降约12%.     

壳聚糖接枝三元共聚阳离子絮凝剂对高岭土悬浊液的絮凝特性

采用烧杯混凝实验研究了壳聚糖(CTS)、CTS与丙烯酰胺和丙烯酸乙酯季铵盐三元接枝共聚阳离子絮凝剂(CAS)对高岭土悬浊液的絮凝特性.结果表明,CAS具有比CTS絮凝效果好、用量少、pH值适用范围广等优点.CAS絮凝效能受胶体颗粒性质的影响小,对自来水和蒸馏水配置的高岭土悬浊液均具有较好的絮凝效能.中性条件下,CAS的最佳投加量仅为CTS的1/10.在pH值2.0-11.0范围内,CAA对浊度的去除率在95%左右.CAS投加量与原水浊度的关系为:投加量低于0.5nag·L-1时,絮凝效果随原水浊度的升高降低;投加量大于0.5 mg·L-1,浊度去除率随原水浊度的增大而提高;投加量超过1.0 mg·L-1后,对浊度(10～160 NTU)的悬浊;液浊度去除率均在85%以上.悬浮颗粒聚集状态的变化分析、颗粒ξ电位测定、絮体粒径分布测定及其形态结构的观察结果表明,电性中和、吸附架桥是CAS的主要絮凝作用机理,絮凝过程是多种机制共同起作用的动态变化过程.     

酸活化赤泥催化臭氧氧化降解水中硝基苯的效能研究

以铝工业废物赤泥为原料,采用酸化的方法活化赤泥,提高其在多相催化臭氧氧化除污染体系中的催化活性,并对其催化臭氧除污染效能及机制进行探讨.研究发现,和赤泥原矿相比,酸化赤泥表现出十分显著的催化能力;酸化赤泥(RM6.0)催化臭氧氧化硝基苯的去除率随臭氧浓度的增加而增加;当臭氧浓度由0.4 mg.L-1增加至1.7 mg.L-1时,硝基苯的去除率由45%提高到92%.溶液pH对RM6.0催化体系利用臭氧能力的影响与其催化臭氧氧化降解NB的影响表现出一致的结果.初始pH变化所带来的RM6.0催化活性的变化,主要是由于体系中氢氧根浓度的变化,导致臭氧分解形成羟基自由基所致;过高pH值导致的羟基自由基的猝灭显促使RM6.0催化臭氧氧化NB活性的降低.通过RM6.0对臭氧的利用能力及羟基自由基抑制实验结果发现,RM6.0催化臭氧降解NB的主要作用机制是催化剂表面吸附臭氧,实现臭氧在催化剂表面的富集,进而实现对NB有机污染物的氧化降解.在这个过程中羟基自由基是存在的,主要是在臭氧与硝基苯在界面氧化过程中分解而成,并进一步氧化NB.     

Control of diffuse P-pollutants by multiple buffer/detention structures by Yuqiao Reservoir, North China

A case study on the transport process of agricultural diffuse P-pollutants was conducted in an experimental watershed locating in the north bank of Yuqiao Reservoir during 2001 and 2002. It was found that diversified artificial and natural buffer/detention landscape structures distributing along the ephemeral stream channel in this watershed played an important role of pollutants removal on downstream water quality, especially they have control effect on the diffuse P-pollutants transport process. Surface flow velocity was reduced sharply after passing through theses tructures. During continuous runoff events, the removal rate of TSS, TP, TDP, DRP by the whole system were 66.7%, 60.7%, 48.4%, and 43.3%, respectively. During discontinuous runoff events, removal rate of pollutants by the whole system was higher due to there was no or little surface water and pollutants exported from the watershed, of which removal rate of pollutants all exceeded 99%. The statistical analysis results of runoff events( n=8) indicated that dry pond was the steadiest structure for controlling diffuse P-pollutants export.     

聚合硫酸铁混凝消除水中有机氯的研究

采用聚合硫酸铁(PFS)絮凝剂对水中有机氯农药(OCPs)进行强化混凝处理,并运用响应曲面法(RSM)优化分析了影响OCPs去除率的混凝条件,如pH值、原水浊度、混凝剂投加量和OCPs的初始浓度诸因素.结果表明,各影响因素交互作用显著,最佳混凝条件组合为:pH=5.0、原水浊度=150NTU、PFS投加量为12mg/L、OCPs初始浓度为200ng/L,在此条件下,PFS絮凝剂可有效去除水中OCPs,经模型验证实验得到最佳条件下去除率α-HCH为82.23%、β-HCH为71.15%、γ-HCH为77.28%、δ-HCH为86.27%、 p,p’-DDE为93.78%,与RSM预测值基本相同.结合絮体分形维数和Zeta电位对混凝效果的机理进行了探讨,表明各因素均达到了最佳水平.     

新生态MnO2强化混凝去除苯酚的影响因素研究

以苯酚为目标物,考察钙离子、单宁酸、高岭土投量、新生态二氧化锰投量、pH等条件对新生态二氧化锰强化氯化铝混凝去除苯酚的影响.结果表明,钙离子能够促进新生态二氧化锰强化混凝对苯酚的去除,在钙离子投加范围内（0～1.0mmol.L-1）,苯酚的去除率能提高10%左右;单宁酸与苯酚共存时,能显著促进苯酚的去除,当单宁酸投加1...     

生物接触氧化预处理技术处理微污染源水研究

饮用水水源污染的日益严重,对人类健康构成巨大威胁,给传统净水工艺提出了新的挑战.本文从目前我国水资源污染现状出发,概述了生物接触氧化法净化水质的原理、水质处理效果、主要影响因素、并结合了国内外应用情况讨论其优势和局限性.并对生物预处理技术进行了展望.     

海新河综合治理方案研究

针对海新河ρ(CODCr),ρ(BOD5)和ρ(SS)较高,ρ(BOD5)/ρ(CODCr)较小,河水污染严重等特点,在考虑投资最省的前提下,对海新河治理技术路线进行了合理优化,提出了用絮凝沉淀和人工湿地相结合的海新河水质综合治理方案,并开展了相应的静态和动态实验.实验结果表明:选择的聚合氯化铝具有较好的低温絮凝处理效果和去污效果;选择的人工湿地植物为芦苇等,其抗寒和耐污能力强,对CODCr,氮,磷的去除效果较好.      

前驱体对MnO2同时催化脱除氮氧化物与氯苯性能的影响

氮氧化物(NO_x)是导致酸雨和光化学烟雾的主要污染物之一,二噁英(PCDD/Fs)则是迄今为止人类已知毒性最强的物质,多污染物协同控制因能大幅降低治理成本而成为新时期大气污染治理的重点。通过水热法制备了MnO₂催化剂,研究了MnO₂催化剂同时催化脱除NO_x与氯苯(CB)的催化性能,同时考察了不同前驱体对催化性能的影响。结果表明:以MnSO₄为前驱体主要形成的是α-MnO₂,其具有最好的同时脱硝脱CB催化性能,并且具有良好的催化稳定性,在长达16 h的连续反应后仍然保持了98%的NO转化率和88%的CB脱除率。α-MnO₂催化剂具有较大的比表面积、较高的表面Mn3+浓度,丰富的表面活性氧物种,使其在中低温下具有优异的氧化还原性能。