Bi_2MoO_6可见光催化去除4BS染料实验研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和(NH_4)_6M_o7O_(24)·4H_20为原料,采用预超声-水热法合成可见光催化剂Bi_2MoO_6,考察了在可见光催化条件下,催化剂的用量、污染物初始浓度、溶液pH值等因素对偶氮染料直接耐酸大红4BS去除效果的影响.结果表明,4Bs溶液初始浓度为20mg·l~(-1)、原始pH值6.90条件下,催化剂的最佳投加量为2g·l~(-1),光照60min后,4BS去除率达到92.7%;在实验浓度20-100mg·l~(-1)的范围内,催化剂投加量为2.0g·l~(-1),光照210min后染料去除量最大可达到约50mg·l~(-1),溶液在弱酸或弱碱性条件下脱色较为稳定,在强酸或强碱性条件下脱色较快,效果明显;催化剂重复使用前后结构和成分稳定,但光催化活性有所下降.     

不同有机体系的混凝特征研究:以硫酸铝为例

选择牛血清蛋白和腐殖酸作为实验对象,考察了硫酸铝投加量和p H对两种有机体系有机物去除率、电荷性质以及絮体性质(粒径分布、分形维数和沉降性)的影响.实验结果发现,硫酸铝混凝对腐殖酸的去除效率要高于BSA,当硫酸铝投加量为5 mmol·L-1时,两种体系中DOC的去除率均达到最高.电中和在腐殖酸的混凝去除过程中占主导地位,而吸附架桥是BSA去除的主要机理.对于两种有机体系,随着硫酸铝投加量的升高,絮体粒径逐渐减小,而分形维数增大.相比腐殖酸体系,BSA混凝形成絮体粒径大但分形维数更小,同时絮体沉降性较差.此外,两种体系中DOC去除率在p H值等于6时均达到最高.同时,当p H值从5上升到9的过程中,BSA体系粒径逐渐增加;而在腐殖酸体系中,在p H值小于6时,絮体成长平衡时间延长,同时平衡后絮体粒径要明显大于p H值大于7条件下形成的絮体.     

混凝-超滤预沉积对去除腐殖酸的影响

探索利用在膜表面经过混凝预处理,调节膜-颗粒物作用行为的机制,从而改进超滤膜的净水效果是本文的研究核心.研究通过将AlCl_3及Al_(13)两种混凝剂形成的絮体以自然沉降的方式预先沉积在超滤膜表面,考察了对腐殖酸(HA)的去除情况及膜的净水行为.结果表明,使用Al_(13)混凝剂在膜表面沉积的絮体能更好的去除HA,并在一定程度上缓解膜污染,而使用AlCl_3则会加强膜污染现象.随着Al_(13)混凝剂投加量从0.08 mmol·L~(-1)增加到0.18 mmol·L~(-1)时,对HA的去除率也从26%升高到34%,并在超滤膜表面形成预沉积层.在较高投加量0.18 mmol·L~(-1)时,Al_(13)混凝剂在膜表面形成的絮体分形维数(2.45)较AlCl_3(2.29)大,但Al_(13)形成的絮体粒径(300 nm)小于AlCl_3形成的絮体粒径(600 nm),致使在膜表面形成的沉积层相对致密.Zeta电位分析结果表明,Al_(13)混凝剂较AlCl_3混凝剂具有更高的正电荷,较易吸附负电性的HA分子,因此去除HA效果更好,提高膜通量程度更大.     

高锰酸盐复合剂对三卤甲烷生成形态的影响

研究了高锰酸盐复合剂(PPC)对腐殖酸氯化过程中三卤甲烷生成量及生成形态的影响.结果表明,高锰酸盐复合剂氧化增加了腐殖酸氯化过程中三卤甲烷生成量和水样的卤代活性,增加了腐殖酸氯化的反应速度,在PPC投加量为0.75mg·l~(-1)时,卤代活性由原来的18.1μg·mg~(-1)升至26.6μg·mg~(-1).Br~-的浓度对三卤甲烷生成量及生成形态影响较大,随着Br~-离子浓度增加,三卤甲烷生成量及溴代甲烷的相对含量升高.高锰酸盐复合剂氧化改变了水样加氯消毒时三卤甲烷的形态分布,降低了溴代甲烷在三卤甲烷中的含量.高锰酸盐复合剂与混凝工艺相结合时,可显著降低三卤甲烷的生成量,如高锰酸盐复合剂投量为1mg·l~(-1)时,可使THMs降低到26.3μg·l~(-1).     

高铁酸钾氧化降解硝基苯水溶液

采用高铁酸钾氧化降解硝基苯水溶液,研究表明,反应时间、pH值、高铁酸钾投加量、硝基苯水溶液浓度4个因素都会对硝基苯的降解效果产生影响.硝基苯水溶液浓度为55mg·l~(-1)时,初始pH=7-9,高铁酸钾投加量n_(k_2FeO_4):n_(C_6H_5NO_2)10:1,反应时间30min为最优反应条件,硝基苯去除率达到85%左右,COD_(Cr)去除率达到55%左右.通过对反应产物的分析,推测硝基苯首先被高铁酸钾氧化为对硝基苯酚,再进一步被氧化开环生成终产物.     

阳离子型聚丙烯酰胺投加量对絮体性状特征的影响

应用激光粒度仪、影像分析及沉降分析技术研究了阳离子型聚丙烯酰胺(PAM)对混凝过程絮体的粒度、强度及分形维数等微观特性及絮体沉降速率的影响.结果表明,絮体的粒度、强度及分形维数等微观特性与阳离子型PAM的投加量有关,存在一个PAM的最佳投加剂量.在此最佳投加剂量下,系统内絮体的粒度与强度最大、分形维数最小、絮体沉降速率最大.     

高锰酸盐复合药剂强化预氯化控制THMs生成量

通过小试和中试实验研究了高锰酸盐复合药剂(PPC)与氯联合预氧化工艺对三卤甲烷(THMs)的控制效果.小试的研究结果表明,适当投加PPC(1.0 mg·l-1)可使预氯化的THMs生成量降低14.1%,预加氯量是联合预氧化工艺THMs生成量的决定因素,pH值降低,THMs生成量减少,并且在pH6.0的条件下,PPC显著降低了预氯化工艺的THMs生成量;中试的研究结果表明,与单独预氯化(3.0mg·l-1)相比,联合预氧化工艺(PPC 1.0 mg·l-1 Cl22.0 mg·l-1)过滤后水中的THMs减少了47.9%;模拟管网系统试验的研究结果表明,联合预氧化工艺的THMs生成量与单独预氯化相比降低了17.2%.因此,PPC和氯联合预氧化工艺可降低饮用水的THMs生成量,提高饮用水的化学物安全性.     

淀粉改性絮凝剂与PAC复合絮凝发制品废水性能研究:小试和中试

发制品在生产过程中产生大量废水,一般首先通过混凝/絮凝预处理去除废水中大部分悬浮胶体颗粒及少量可溶性物质.本研究中,设计并合成了两种含有强阳离子季铵盐基团的淀粉改性絮凝剂,分别是基团位于主链的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵改性淀粉(St-CTA-DQ)和基团位于侧链的淀粉接枝聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(St-g-PDMC-DQ).将它们分别在小试和中试规模下与聚合氯化铝(PAC)复合絮凝发制品废水,重点考察了复合絮凝中无机混凝剂与高分子絮凝剂的投加顺序与投加量等因素影响.实验室小试结果表明,先加PAC再加改性淀粉絮凝剂的絮凝工艺效果明显优于先加高分子絮凝剂再加PAC及两者同时加入的絮凝工艺;当与两种淀粉改性絮凝剂分别复合使用时,St-CTA-DQ与St-g-PDMC-DQ投加量分别为:10 mg·L~(-1)和20 mg·L~(-1),PAC的最佳投加量(90 mg·L~(-1))相比其单独使用(190 mg·L~(-1))下降一半以上;且复合絮凝对于浊度和UV_(254)的去除效果明显增强;形成的絮体尺寸更大,结构也更为密实;中试实验结果基本与小试一致.这是因为除了PAC电中和作用外,加入的阳离子高分子絮凝剂同时具有混凝和絮凝双重功能,能够进一步通过电中和与黏结架桥作用去除废水中污染物与初级絮体.同时还比较了上述两种阳离子淀粉改性絮凝剂不同结构对其絮凝性能影响,阳离子基团位于主链的St-CTA-DQ具有更佳的絮凝性能.淀粉改性絮凝剂与PAC复合使用在发制品废水处理中拥有良好的应用前景.     

Fenton氧化法处理生物性污染废水

采用Fenton氧化法对经化学混凝沉淀处理后的生物性污染废水进行深度处理,通过正交试验和单因素实验,研究H2O2投加量、溶液pH值、反应时间和H2O2/Fe2+2(摩尔比)四个主要因素对有机污染物去除效果的影响.实验结果表明H2O2投加量的影响明显高于其它三个因素,影响能力从大到小依次排序为:H2O2投加量＞溶液pH＞反应时间＞H2O2/Fe2+,反应的最佳工艺条件为:H2O2投加量为0.088mol.l-1,溶液pH值在3.5左右,反应时间为4h,H2O2/Fe2+为20:1.在此条件下,经Fenton氧化法深度处理后的出水细菌总数和三磷酸腺苷均未检出,保障出水的生物卫生安全性;同时其相对抑光率为10%,属低水平毒性.此外,其化学需氧量小于76mg·l-1,氨氮、总氮、总磷分别为1.10mg·l-1,2.92mg·l-1和0.002mg·l-1,出水满足<城镇污水处理厂污染物排放标准(GB8918-2002)>一级B标准.     

丝瓜络固定化非活性颤藻对Pb2+的吸附特性

为研究丝瓜络固定化非活性颤藻对Pb~(2+)的吸附特性,选择游离颤藻为对照,考察环境因素对吸附过程的影响以及吸附动力学、等温线和吸附机理.结果表明,固定化和游离颤藻分别在90 min和60 min达到吸附平衡,与对照相比,吸附量增加了约20.6%;随着Pb~(2+)浓度的增加,固定化和游离颤藻的吸附量逐渐增加,并在70 mg·L~(-1)和60 mg·L~(-1)时,分别达到吸附饱和;吸附量依赖于pH的变化,当pH5时吸附量达到最大;吸附过程符合准二级动力学模型;Langmuir等温方程很好地描述了固定化和游离颤藻对Pb~(2+)的吸附过程,属于单分子层吸附,饱和吸附量分别为87.82±1.51 mg·g~(-1)和70.87±1.86 mg·g~(-1);傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线能量色散光谱(EDS)分析表明,氨基、羧基、羰基和羟基与Pb~(2+)的络合作用是固定化和游离颤藻的主要吸附机理.     

序批式膜反应器处理高氨氮渗滤液同步硝化反硝化特性

应用序批式生物膜反应器(SBBR)处理实际垃圾渗滤液,在DO浓度分别为0.45mg.l-1和1.19mg.l-1条件下,研究了系统的有机物,氨氮和总氮去除特性以及游离氨(FA),DO对系统同步硝化反硝化(SND)类型的影响.250d试验研究表明:SBRR系统能够稳定高效地同步去除渗滤液内高浓度有机物和高浓度氨氮.在初始COD浓度为122—2385 mg.l-1的情况下,出水COD浓度为23—929 mg.l-1,有机物最大去除速率25.6 kgCOD.m-2载体.d-1.在初始NH4+-N浓度为40—396.5 mg.l-1的情况下,出水NH4+-N浓度为0—41.2 mg.l-1,最大硝化速率2.87 kgN.m-2载体.d-1.SBBR系统内发生了明显的同步硝化反硝化(SND)现象,TN平均去除率分别为73.8%(DO=0.45 mg.l-1)和30%(DO=1.19 mg.l-1)左右.当FA浓度在1.5—11.6 mg.l-1范围内时,系统中共存硝酸型SND和亚硝酸性SND.当FA从18.6 mg.l-1增加到56 mg.l-1,系统中形成稳定的亚硝酸SND.因此,FA是影响系统SND类型的主要因素,DO可促进亚硝酸性SND向硝酸型SND转化.     

微生物絮凝剂絮凝条件的响应曲面法优化

筛选出一株絮凝剂产生菌TF10,鉴定为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium).以高岭土悬浊液为絮凝对象,研究了pH值、絮凝剂用量和不同阳离子对TF10产生的絮凝剂P-TF10絮凝效率的影响.结果表明,P-TF10在偏酸和微碱范围内活性较高;絮凝剂存在最佳用量,不足或过高会导致絮凝率下降;Ca2+和Al3+对絮凝的促进作用明显,而Mg2+和Na+对絮凝无作用.应用响应曲面法对P-TF10的絮凝条件进行了优化,得到最佳条件为:pH=4.7,CaCl2浓度为7.0mmol.l-1,P-TF10的用量为34.6 mg.l-1,该条件下絮凝率可达(95.5±1.0)%.     

EDTA对微电解体系降解对硝基酚的影响

考察了EDTA对微电解体系降解对硝基酚的影响及作用机制,结果表明,EDTA能够提高微电解处理对硝基酚的效果;单因素试验法确定了微电解/EDTA体系处理1000mg·l~(-1)对硝基酚的最佳条件:铁屑量120g·l~(-1),碳量20g·l~(-1),pH值为3,EDTA浓度1mmol·l~(-1).在此条件反应60min,对硝基酚去除率为89.7%,而常规微电解在最佳条件下对硝基酚的去除率仅为53.8%.值得关注的是EDTA不仅提高了对硝基酚的去除率,而且拓宽了微电解体系对pH值的适应范围,在中性条件下微电解/EDTA体系对硝基酚的去除率达到了63.5%,而相同条件下传统微电解法仅为19.5%.同时,通过对降解产物的鉴定,分析了对硝基酚在微电解/EDTA体系的降解途径.     

水中痕量亚当氏剂和二苯胺的固相微萃取方法研究

研究了固相微萃取(SPME)-高效液相色谱(HPLC)测定水样中痕量亚当氏剂和二苯胺的分析方法.对SPME的条件如萃取纤维、萃取时间、萃取温度、离子强度、解吸方式、解吸溶剂、解吸时间进行了优化,并用于地下水等实际水样的分析.SPME优化的条件为:选用60μmPDMS/DVB萃取纤维在室温25℃下直接萃取60min,磁力搅拌速度为1100r.min-1,然后萃取纤维在解吸室内静态解吸9min后进行HPLC分析.液相色谱分离条件为ZORBAXSBC18柱(4.6mmi.d.×250mm,5.0μm),流动相为甲醇-水(70:30,V/V),流速为1.0ml.min-1,二极管阵列检测器波长为280nm.方法线性范围为0.005mg.l-1—0.5mg.l-1(R>0.99),两种物质的检出限(S/N=3)分别为0.003mg.l-1和0.002mg.l-1.加标回收率分别在89.6%—100.4%和97.5%—100.1%(n=5)之间,相对平均标准偏差(RSD)分别在4.5%—6.2%和3.8%—6.7%之间.该方法快速、简便,无需使用有机溶剂,适于水样中痕量物质的分析.     

饮用原水中微量NH_3-N的生物膜脱除

针对NH3-N浓度为1mg.l-1的饮用原水,分别以硅锰砂石和聚胺脂海绵作为硝化生物膜载体,考察了自制固定床生物膜反应器的脱氨效果.30d的连续运行结果表明,砂石载体系统达到95%—100%的NH3-N去除率,出水NH3-N浓度接近0,出水NO2--N浓度在0—0.02mg.l-1之间;而海绵载体系统虽然挂膜快,但运行阶段NH3-N去除率仅为10%—35%,出水NH3-N不能达标,且具有生物可降解性,反硝化过程优先导致NO2--N的积累.进一步考察了硅锰砂石生物膜系统稳定运行的最优参数,得出试验条件下,水力停留时间为6min,气水比为1:1,反冲洗周期为6d.硅锰砂石因其良好的孔隙率、粒径分布和密度等物理特性,以及化学稳定性和生物安全性,是含低浓度NH3-N原水生物膜净化的良好载体选择.     

假单胞茵胞内酶粗提液对藻毒素MCLR的降解

对比研究了假单胞菌M-6及其细胞内外提取液对微囊藻毒素-LR(MCLR)的降解效率.结果表明,细胞外提取液对藻毒素没有降解作用,胞内酶粗提液能在24h内降解MCLR,日均MCLR降解率是纯菌株M-6的4.7倍.进而研究了酶蛋白浓度、底物MCLR浓度、pH值及环境温度对胞内酶粗提液降解藻毒素效率的影响.当MCLR浓度为15.0mg·l~(-1)时,MCLR适宜的酶促降解反应条件为:酶蛋白浓度280mg·l~(-1),温度为30℃,反应pH值为7.0.MCLR液相色谱结构变化图表明,至少有3种酶参与了胞内酶粗提液降解MCLR的分子过程.     

城市污水二级硝化出水的离子交换脱氮除磷

以城市污水二级硝化出水为原水,对比研究了3种强碱性阴离子交换树脂(201×4、D296、D301T)动态脱氮除磷情况,并以201×4树脂为模式树脂考察了树脂活化方式(常规酸碱交替活化与NaCl再生液活化)、腐殖酸(HA)浓度(1.1,2.8和9.4 mg·l~(-1))对树脂动态脱氮除磷的影响.结果表明,3种树脂都具有较好的脱氮除磷效果,达到TP穿透点(0.1 mg·l~(-1),去除率92%)时,201×4树脂具有最大的穿透体积(418 BV),但其对NO_3~--N的去除率(69%)明显低于其它树脂(97%-98%);3种树脂对SO_4~(2-)和HA的去除率分别为97%-99%,71%-80%;常规酸碱活化使树脂穿透体积较再生液活化仅提高了12%;超滤膜法和臭氧氧化法预处理对原水HA的去除率分别为27%和68%;原水HA浓度增加使树脂穿透体积从28lBV降至239BV,同时NO_3~-去除率从80%上升至92%.     

镧掺杂纳米材料合成及其高氟选择性吸附特性

采用共沉淀法制备了镧渗杂的纳米镁铝层状双氢氧化物材料(LDHs),获得了一类对氟具有选择性的新型吸附材料.实验表征了LDH、其焙烧产物(LDOs)以及吸附氟后的材料(F-LDHs)的微观形态、体相组成等性质的变化,通过批处理试验和吸附柱试验对其工艺特性及影响因素进行了深入分析.实验结果表明,材料经600℃焙烧10min,在含200mg·l~(-1)SO_4~(2-),氟浓度为10mg·l~(-1)的配水中投加0.1g LDOs吸附240min,最高除氟率可达93.53%;在含200mg·l~(-1)SO_4~(2-)的氟溶液中,镁铝铜LDOs吸附氟的容量高于镁铝LDOs;吸附柱实验中,14h时出水氟含量小于国家标准(1 mg·l~(-1));共存阴离子对材料的除氟干扰强度排序为:Co_3~(2-)>PO_4~(3-)>NO_3~->Cl~-.材料吸附氟后可用0.5mg·l~(-1)的Na_2CO_3洗脱,并经600℃焙烧10min再生,再生4次后选择性除氟效果稳定.     

辽宁省西部和沈阳地区河水及地下水中溴的分布与污染特征

利用HPLC-ICP-MS方法分析辽宁省西部河水及其沿岸地下水中溴化物、溴酸盐的含量,调查了溴化物、溴酸盐的污染现状.结果表明,大凌河和小凌河河水中总溴浓度范围20.5-364μg·l~(-1),和总氯浓度呈良好相关关系,由回归方程得到的Br/Cl比值分别为2.91和0.83μg·mg~(-1).大凌河该比值在雨水的范围之内,而小凌河该比值则町能受到岩盐溶解的部分影响.大凌河和小凌河河水中溴与氯浓度的相关性与自然界观察到的天然比值范围足相符合的,表明河水未受到溴的污染.细河河水和地下水总溴浓度范围26.6-4070μg·l~(-1),平均浓度1584μg·l~(-1),Br/Cl比值范围2.73-25.2 μg·mg~(-1).细河河水和地下水中的溴浓度明显高于浑河、蒲河和沈抚灌渠,平均Br/Cl比值高达12μg·mg~(-1),远非降水来源所能解释.细河浅层地下水中溴酸盐被检出的浓度存在两处超标情况,分别为31和15μg·l~(-1).浅层地下水中高溴离子浓度和具有强烈毒理效应的溴酸盐的存在对该地区生态系统和人类健康具有潜在负面影响.