Adsorption of chlorophenols from aqueous solutions by pristine and surface functionalized single-walled carbon nanotubes

The adsorption of six kinds of chlorophenols on pristine, hydroxylated and carboxylated single-walled carbon nanotubes(SWCNTs) has been investigated. Pseudo-first order and pseudo-second order models were used to describe the kinetic data. All adsorption isotherms were well fitted with Langmuir, Freundlich and Polanyi–Manes models, due to surface adsorption dominating the adsorption process. The close linear relationship between log Kowand log Kdsuggested that hydrophobicity played an important role in the adsorption. The SWCNTs' adsorption capacity for chlorophenols was weakened by addition of oxygen-containing functional groups on the surface, due to the loss of specific surface area, the increase of hydrophilicity and the reduction of π–π interaction. The best adsorption capacity of pristine SWCNTs, SWCNT-OH and SWCNT-COOH for six chlorophenols varied from 19 to 84 mg/g, from 19 to 65 mg/g and from 17 to 65 mg/g,respectively. The effect of pH on the adsorption of 2,6-dichlorophenol(2,6-DCP), was also studied. When p H is over the pK aof 2,6-dichlorophenol(2,6-DCP), its removal dropped sharply. When ionic strength increased(Na Cl or KCl concentration from 0 to 0.02 mmol/L),the adsorption capacity of 2,6-DCP on pristine SWCNTs decreased slightly. The comparison of chlorophenols adsorption by SWCNTs, MWCNTs and PAC was made, indicating that the adsorption rate of CNTs was much faster than that of PAC. The results provide useful information about the feasibility of SWCNTs as an adsorbent to remove chlorophenols from aqueous solutions.     

驯化对餐厨垃圾厌氧消化系统微生物群落结构的影响

为研究驯化对餐厨垃圾厌氧消化系统微生物群落结构的影响,在单相完全搅拌式(CSTR)反应器内,以农村户用沼气池污泥为接种污泥,进行了餐厨垃圾中温厌氧消化.反应器在3 g·L-1·d-1(以VS计)的负荷下成功启动,并连续45 d维持性能稳定,表明驯化成功.期间采用454焦磷酸测序技术分析了驯化前后系统内的微生物群落结构.结果表明,微生物群落结构与底物密切相关,驯化后细菌及古菌群落都发生明显变化.从细菌群落看,与复杂有机物降解相关的菌类显著下降(如梭菌纲(Clostridia)和(vadin HA17),而易降解碳水化合物发酵菌(如Petrimonas)和脂肪降解菌(如Erysipelotrichia)显著增加.这与餐厨垃圾易降解有机物含量高,且富含淀粉和脂肪相关.丰富的易降解有机物还使得反应器内总挥发性脂肪酸(VFA)浓度((2203±174)mg·L-1)远高于种泥水平((222.0±0.3)mg·L-1),这导致了产甲烷菌由乙酸型的甲烷鬃菌属(Methanosaeta,占85.01%)绝对主导转向氢营养型的甲烷螺菌属(Methanospirillum,占35.35%)、甲烷囊菌属(Methanoculleus,占9.89%)与之(46.97%)共同主导的局面.然而,驯化后Methanosaeta在非最优条件下依然保持主导地位,可见接种污泥的群落组成对厌氧消化系统群落结构的塑造也具有重大影响.     

上海秋冬季PM2.5污染天气形势的客观分型研究

通过分析2013—2015年上海地面PM_(2.5)质量浓度观测资料,发现11、12、1月3个月对PM_(2.5)年总浓度的贡献达到36.4%,对总污染日数的贡献达到50.4%,对PM_(2.5)环境质量的影响最显著.采用T-mode斜交旋转分解方法(PCT),对2012—2015每年11月、12月和次年1月的海平面气压场和10 m风场进行大样本客观分型研究,揭示了4种秋冬季上海PM_(2.5)易污染的天气环流类型,分别为冷锋(Cw)、高压后部弱气压场(WGh)、高压前部弱气压场(WGl和WGf).对上海而言,冷锋、高后弱气压、高前弱气压分别表现为有利于上游污染输送、本地静稳累积、以及本地积累和上游输送相叠加的天气学特征.对比2个典型污染月(2013年1月和12月)和清洁月(2014年11月和2015年11月)的逐日分型结果发现,Cw环流控制下污染输送对秋冬季上海PM_(2.5)环境质量影响显著,高前弱气压的维持是导致上海3次连续重度污染的重要原因.     

响应曲面法优化镍转炉渣氧压选择性浸出工艺

为了优化镍转炉渣加压条件下H₂SO₄选择性浸出Co、Ni、Cu,抑制Fe浸出的工艺,采用响应曲面法的中心组合设计原理,建立影响选择性浸出率的二次多项式数学模型,研究浸出温度、c(H₂SO₄)及液固比及上述因素两两交互作用对提高Co、Ni、Cu浸出率及减少Fe浸出率的影响规律. 结果表明:浸出温度和c(H₂SO₄)对浸出率影响最显著,液固比次之. c(H₂SO₄)越高,Co、Ni、Cu和Fe的浸出率越高,而提高浸出温度有利于降低Fe浸出率. 响应曲面法优化获得的最佳工艺条件:浸出温度为210 ℃、c(H₂SO₄)为0.38 mol/L、液固比为4.25 mL/g,在该条件下,Co和Ni的浸出率均大于98%,Cu浸出率大于96%,Fe浸出率小于0.4%. 浸出控制参数优化后提高了有价金属的浸出率,同时也降低了Fe浸出率,实现了镍转炉渣中有价金属的回收及其与Fe的高效分离.      

一套民用固体燃料燃烧大气污染物排放测试系统的搭建和评测

为研究民用固体燃料燃烧的大气污染物排放特征,设计了一套箱式稀释采样测试系统.相比于常用的烟罩法和烟道采样法,该系统能减小环境空气中颗粒物对测试结果的影响,同时收集了炉具泄漏的烟气,能更准确获得固体燃料燃烧的大气污染物排放水平.本文介绍了该系统的设计思路、主要结构组成和测试系统的性能评估结果.评估结果表明:进气经过滤后颗粒物浓度显著下降至约1μg·m-3,远小于燃烧过程中排放的颗粒物浓度(约100μg·m-3),有效减少环境空气中颗粒物对测试结果的干扰;使用箱式法测得PM_(2.5)、SO2和NOx排放因子结果均高于箱体敞开的对照组测试,证明箱式法收集测试了燃烧时泄漏至室内的污染物,有效减少污染物泄漏造成的误差.利用该系统测试了12种常见民用煤和3种生物质燃料燃烧PM_(2.5)、SO2、NOx等污染物排放水平,其中民用煤PM_(2.5)、SO2和NOx排放因子分别为0.23~3.40 mg·g~(-1)、0.48~6.15 mg·g~(-1)和0.16~1.09 mg·g~(-1),生物质燃料的PM_(2.5)、SO2和NOx排放因子分别为6.26~39.76 mg·g~(-1)、0.04~0.23 mg·g~(-1)和0.05~0.76 mg·g~(-1).     

UASB反应器对印染废水中碳、氮、硫的协同去除研究

采用"UASB-缺氧好氧-混凝沉淀"组合工艺对印染废水进行中试处理研究.结果发现,UASB反应器不仅可以解决印染废水可生化性低、色度高的问题,还对废水中的碳、氮、硫具有协同去除作用,优化条件下UASB可将废水B/C从0.18~0.26提高至0.4以上,对色度、COD、TN、SO_4~(2-)、S~(2-)平均去除率分别为77.0%、36.4%、38.5%、77.5%、60.1%.同时,为了探究碳、氮、硫协同去除机理,对优化条件下的运行数据进行了分析并采用454高通量测序技术进行菌种鉴定.结果表明,UASB反应器内存在硫酸盐还原、厌氧氨化、同步脱硫反硝化和硝化反硝化4种作用,从而造成了碳、氮、硫的同步去除.菌种鉴定未发现产甲烷菌,说明产甲烷菌受到了抑制,UASB反应器很好地停留在了水解酸化阶段.进一步结合小试研究得出,硫酸盐还原是促使硝化反硝化、脱硫反硝化产生的原因,同时也促进了有机物去除.总体而言,硫酸盐还原促进了碳、氮、硫的协同去除.     

包头市水环境综合整治对策研究

为从根本上改善包头市水环境质量,按照国家环境保护模范城市的标准,全面开展包头市水环境综合整治工作,推进水环境污染防治工作.在对包头市水环境现状进行全面分析的基础上,提出以保护水源地为重点,针对工业源、城镇生活源、农业面源等方面提出整治对策建议,通过重点工程的实施,削减污染物排放总量,使包头市各水体水质达到功能区要求.     

国内流域生态系统土壤动物群落结构研究

土壤动物与其生存环境息息相关.土壤质地优良,食物种类丰富多样,则土壤动物个体数、类群数、多样性显著增多.目前,国内学者多侧重研究农田、森林、草原等生态系统土壤动物群落结构,而流域生态系统土壤动物研究较少涉及.对此,从土壤动物的水平分布、垂直分布和群落多样性三个方面来综述流域生态系统相关因素对土壤动物的影响具有代表性.在此基础上借鉴其他生态系统土壤动物相关研究并且结合流域生态系统自身特点拓展土壤动物研究方向,为研究区土地利用方向提供依据.研究流域中不同环境因素对土壤动物区系的影响,了解国内外土壤动物的研究和流域生态系统对土壤动物影响的进展.对于生态环境的恢复与重建具有重大意义.     

成都颗粒物吸湿增长特征及订正方法研究

利用2013年6月—2014年5月成都市人民南路四段逐时PM_(2.5)质量浓度、大气能见度监测资料及同期温江站相对湿度观测数据,分析了该区域相对湿度对大气消光系数的影响,探讨了消光系数湿度订正方法的原理和技术流程.结果表明:针对细颗粒物而言,平均单位质量“湿”消光系数在相对湿度为40%时存在突变(通过了α=0.05的信度检验),当相对湿度小于40%时,平均单位质量“湿”消光系数呈现平稳波动的特征;而当相对湿度介于40%~90%时,平均单位质量“湿”消光系数增长趋势明显;现有的湿度订正方法未能在成都地区起到相应的订正效果;单位质量“湿”消光系数直观上表现为非平稳随机序列,基于单位质量“湿”消光系数和单位质量“干”消光系数在统计意义下应具有一致性的原则,从不确定性分析的角度提出了消光系数湿度订正的新方法,取得了令人满意的结果.     

Distribution and mode of occurrence of uranium in bottom ash derived from high-germanium coals

The radioactivity of uranium in radioactive coal bottom ash(CBA) may be a potential danger to the ambient environment and human health. Concerning the limited research on the distribution and mode of occurrence of uranium in CBA, we herein report our investigations into this topic using a number of techniques including a five-step Tessier sequential extraction, hydrogen fluoride(HF) leaching, Siroquant(Rietveld) quantification, magnetic separation, and electron probe microanalysis(EPMA). The Tessier sequential extraction showed that the uranium in the residual and Fe–Mn oxide fractions was dominant(59.1%and 34.9%, respectively). The former was mainly incorporated into aluminosilicates,retained with glass and cristobalite, whereas the latter was especially enriched in the magnetic fraction, of which about 50% was present with magnetite(Fe_3O_4) and the rest in other iron oxides. In addition, the uranium in the magnetic fraction was 2.6 times that in the non-magnetic fraction. The experimental findings in this work may be important for establishing an effective strategy to reduce radioactivity from CBA for the protection of our local environment.