温度对瓦斯流动及全过程煤体变形的影响研究

为揭示不同温度下瓦斯吸附-解吸-渗流全过程煤体变形的差异性,应用自主研发的煤体瓦斯流固耦合试验系统,研究三轴应力加载下瓦斯吸附-解吸-渗流及全过程煤体变形随温度变化的响应特征。试验结果表明：瓦斯吸附阶段,煤体变形量与吸附时间呈Langmuir型上升变化;瓦斯解吸阶段,煤体变形量与解吸时间呈指数型衰减趋势;瓦斯渗流阶段,煤体变形量与时间呈幂函数上升趋势。瓦斯吸附量、渗透率及过程中煤体变形量均随温度升高而降低,瓦斯解吸率随温度升高而增大;煤体变形量与瓦斯吸附量、解吸量、渗透率呈正相关关系。温度效应对全过程煤体变形具有显著影响。     

有机改性蛭石材料的制备及对甲基橙的吸附性能研究

为提高双子表面活性剂改性蛭石的吸附性能,用碳酸钠对天然蛭石进行同质化处理,合成芳香反离子季铵盐型双子表面活性剂(GC-S)并作为改性剂,通过水热法对钠基蛭石(Vt-Na)进行插层处理,制备有机蛭石(GC-S-Vt)。通过核磁共振氢谱(¹HNMR)、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重(TG)和扫描电子显微镜(SEM)进行表征,考察改性有机蛭石对甲基橙(MO)的吸附效率及表面活性剂含量、pH值对改性有机蛭石对甲基橙的吸附效率的影响。改性后蛭石的亚甲基对称与非对称伸缩振动峰增强表明GC-S成功用于有机蛭石的改性。改性后的GC-S-Vt层间距增大,这是由于有机反离子修饰的双子表面活性剂增加了蛭石层间距,并提高了其对MO的吸附质量比。当GC-S的添加量为0.8 CEC,温度为25℃时,GC-S-Vt对阴离子染料甲基橙的吸附效率由改性前的2%提高至98.31%。在pH值为5、吸附时间为60 min时,GC-S-Vt对甲基橙的吸附质量比最大。此外,本文还考察了改性有机蛭石对甲基橙的吸附动力学与热力学行为。试验结果发现,甲基橙的吸附符合拟二级动力学模...     

UV-PAC-UF对二级出水中抗生素抗性基因的去除效能及影响因素

针对污水处理厂二级出水中的抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes, ARGs)进行深入研究。采用紫外线(Ultraviolet, UV)结合粉末活性炭(Powdered Activated Carbon, PAC)与超滤(Ultrafiltration, UF)组合工艺对二级出水中的ARGs和有机物进行去除,评价其去除效能并对其影响因素进行分析。结果表明,ARGs经过UV氧化失活后,经过PAC吸附与UF膜的过滤能够得到更为有效的去除;在UV最佳紫外线剂量(40 mJ/cm²)条件下,组合工艺对二级出水中不同类型ARGs(tetA、tetC、tetG、sulI、sulII)的去除量为102.72～103.08 copies/mL,对ARGs去除效果明显增强;浊度和pH值的降低能够使组合工艺更有效的去除二级出水中的ARGs;且组合工艺对各类有机物去除率更高,从而加强对ARGs的去除效果。     

Fe(Ⅲ)表面印迹硅胶聚合物的制备及其吸附性能研究

选用硅胶为基质材料、乙烯基膦酸为功能单体、Fe³⁺为模板离子、乙二醇双甲基丙烯酸酯为交联剂,通过表面印迹技术制备了一种新型膦酸功能化的Fe(Ⅲ)印迹硅胶聚合物。对印迹吸附材料的吸附条件、吸附选择性和重复利用率进行了研究。通过FT-IR、SEM、EDX、TG和N₂吸附/脱附分析对印迹材料进行了表征,分析了印迹吸附剂对Fe³⁺的吸附机理。结果表明：印迹吸附剂在8 min可达吸附平衡,最大吸附量达16.12 mg/g,吸附行为符合准二级动力学方程和Langmuir吸附等温式,印迹吸附剂展现出较高的选择性识别能力,与Cr³⁺、Mn²⁺和Zn²⁺相比,对Fe³⁺的选择性系数k分别为8.9、10.75和12.37。经过6次吸附-解吸试验,印迹材料吸附Fe³⁺的能力仅下降了5.9%,证明其具有很好的可重复使用性能。     

新型磁性共价有机框架材料的合成及其应用研究进展

为解决共价有机框架(COF)材料分散度高、不易从水中分离这一问题,将磁性基质与COF材料结合起来,一类新型的、易分离的磁性共价有机框架(MCOF)材料近年来被研发、合成并应用。总结了MCOF材料的合成方法如共价聚合合成、溶剂热合成、机械化学合成以及浸渍沉淀合成等方法;MCOF材料在常见有机污染物和无机污染物中富集处理以及MCOF材料与色谱分析相结合等方面等的应用;并对未来MCOF材料的研究方向做出了展望,指出MCOF作为一种新型的复合材料有着良好的应用性能,对进一步深入研究MCOF的应用具有很好的参考价值。     

不同处理工艺在城市污水处理厂强化除磷中的应用效果研究

针对城市污水处理厂出水氮磷含量浓度,比较了不同污水深度处理工艺对氮磷的去除效果。研究结果表明,微滤、超滤、活性炭吸附、反渗透等污水二级处理工艺对污水中氮磷去除效果较差,而使用反渗透和超滤结合的污水处理工艺脱氮除磷效果较好,除磷效果可以达到98%。     

生物过滤饮用水深度处理:机遇与挑战

源水水质的恶化给传统的饮用水处理工艺带来了挑战.生物过滤是饮用水消毒输配之前管理、维护及增强颗粒滤料表面生物活性以去除有机和无机物的过程.由于具有高效、低成本等优点，生物过滤在饮用水深度处理工艺中逐渐得到广泛的应用.本文综述了生物过滤在饮用水处理过程中对水中溶解性有机质（消毒副产物前体物）的去除、微量污染物的削减、嗅味化合物及氨氮的去除等.此外，针对生物过滤在水深度处理过程中存在的问题，本文详细讨论了含氮消毒副产物前体物的生成、低温下生物过滤效能下降等挑战，并提出了今后需要研究的问题.     

天然黏土材料附着纳米TiO2对 电解锰渣中锰的吸附固定

采用机械球磨法对膨润土、硅藻土、高岭土3种天然黏土材料进行预处理,通过超声法将纳米TiO_2附着于其上制得复合材料,考察了不同复合材料加入量及养护时间条件下复合材料对电解锰渣中Mn的吸附固定效果。3种天然黏土材料中,硅藻土的平均粒径最小,比表面积和总孔隙度最大,对水中Mn的吸附量也最大。黏土材料附着纳米TiO_2后对电解锰渣中Mn的吸附固定效果较单纯黏土材料有明显改善。在养护时间为12 d、硅藻土附着纳米Ti O_2复合材料加入量为10%(w)的最佳条件下,Mn的TCLP浸出量较原电解锰渣下降了83.04%。     

粉煤灰合成NaA型沸石对重金属离子的吸附动力学

以粉煤灰为原料,采用两步法合成了单一沸石矿物种的NaA型沸石,对合成产物的结构和性能进行了表征.通过静态吸附实验,研究了NaA型沸石对水溶液中Cu(ΙΙ)、Cr(Ⅵ)和Zn(ΙΙ)离子的吸附特性,从动力学角度探讨了吸附机理.结果表明,在所研究的浓度和pH值条件下,NaA型沸石对3种重金属的吸附符合Langmuir等温吸附方程,静态饱和吸附量(Qm)分别为82.30,65.96,47.78mg/g;3种金属离子在水溶液中的存在方式和大小是影响它们吸附行为的主要因素,通过动边界模型推算表明:NaA型沸石对Cu(ΙΙ)和Zn(ΙΙ)离子的吸附过程的速度控制步骤为液膜扩散,对Cr(Ⅵ)离子的吸附过程的速度控制步骤为颗粒扩散,3种金属离子的吸附过程符合伪二级方程.     

生物电耦合对活性炭-超滤工艺处理地表微污染水的影响机理研究

利用生物电化学系统处理地表水时，弱电压不但会刺激电活性菌的呼吸作用，而且会引起氧化胁迫导致胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substance，EPS）过量分泌.为确认在地表水处理中弱电压对膜污染和净水效率的影响，本研究设置了外加1.0 V直流电压（记为"BES系统"）和无外加电压（记为"CK系统"）的两组平行对照生物活性炭-超滤系统.经过50 d的运行，BES系统（36.1 kPa）相比CK系统（19.1 kPa）跨膜压差（Trans Membrane Pressure，TMP）增加更为显著，膜污染更严重.电路电流、电极电势和循环伏安（Cyclic Voltammetry，CV）曲线显示，随着装置运行，两系统生物膜逐渐稳定，并且产生具有氧化还原活性的EPS导致阳极电容增加.相比之下，BES系统产生了更多EPS，具有更高的阳极电容.水质指标显示，BES系统中比紫外吸光度（Specific Ultraviolet Absorbance，SUVA）、NH₄⁺-N和PO₄^3--P的去除增强但总有机碳（Total Organic Carbon，TOC）去除减弱；三维荧光光谱（Excitation-Emission-Matrix，EEM）和尺寸排阻色谱（Size Exclusion Chromatography，SEC）分析结果表明，BES系统膜池中产生了更多的生物聚合物，但腐殖质类有机物明显减少.活性炭表面EPS含量和腺嘌呤核苷三磷酸（Adenosine Triphosphate，ATP）含量的测试结果证实，弱电压刺激了生物膜的生长，同时增加了氧化还原活性EPS的含量.对膜表面累积多糖、蛋白质含量的测试分析进一步揭示了多糖类大分子生物聚合物在膜表面的累积是导致严重膜污染的直接原因.研究可为生物电化学系统在微污染水处理的研究和应用提供新的见解.