利用PARAFAC及SOM研究不同来源及粒径胶体的三维荧光光谱特征

利用三维荧光光谱法(3D-EEM)结合平行因子分析(PARAFAC)和自组织神经网络分析(SOM),解析了不同来源水体中不同粒径胶体的荧光特性,同时与挑峰法进行比较,以期寻找一种更好的分析天然胶体来源、粒径、荧光特性间关系的方法.基于PARAFAC模型,研究区水体中不同粒径胶体共解析出2个类腐殖质荧光峰(C1和C3)及3个类蛋白荧光峰(C2、C4和C5).其中,300 k Da~1μm分级胶体荧光强度最高,C1、C2、C3组分的荧光强度随粒径增大而增强,C4、C5组分的荧光强度随粒径增大而减弱.不同来源胶体(生活污水:进水和出水;农业污水:大盈和天恩桥;天然水体:吴淞口)的荧光强度变化大致规律为:吴淞口进水大盈天恩桥出水.SOM分析结果与PARAFAC一致,且可视化程度更高,但EEM-SOM模型存在输入变量多、兼具挑峰法缺点的问题.而PARAFAC-SOM模型不仅兼具了前两者的优点,还具有输入变量少、运行时间短、可靠性高等优点.同时,该模型还成功应用于胶体其他理化参数的分析(Parameters-SOM模型),使得前期工作结果系统性更强、更直观.因此,PARAFAC-SOM模型是相对较好的分析天然胶体来源、粒径、荧光特性间关系的方法.     

不同温度桉树叶生物炭对Cd2+的吸附特性及机制

通过元素分析、BET-N₂、Zeta电位、Boehm滴定,SEM-EDS、FTIR等分析方法对不同热解温度（300、500和700℃）下制备的桉树叶生物炭进行表征,研究了3种生物炭（BC300、BC500和BC700）对Cd²⁺的吸附特性与机制.结果表明,随温度升高,生物炭产率下降,灰分、pH值和Zeta负电荷量上升,比表面积增大.当Cd²⁺浓度为20mg/L时,平衡时间依次为80min（BC700）<360min（BC500）<540min（BC300）,均符合准二级动力学模型（R²>0.98）,以化学吸附为主.BC300和BC500吸附过程均符合Langmuir和Freundlich模型,BC700更符合Freundlich模型,最大吸附量依次为BC700（94.32mg/g） > BC500（67.07mg/g） > BC300（60.38mg/g）.在Boehm滴定结果分析的基础上,结合FTIR和SEM-EDS,表明生物炭吸附机制主要为静电吸附和官能团络合作用.BC700吸附性能最佳,原因可能是具有较大的比表面积、较多的负电荷量和较为丰富的官能团.     

厌氧膜生物反应器中亲疏水性有机物的膜污染特征

采用树脂吸附脱附的方法对厌氧膜生物反应器（AnMBR）中溶解性微生物代谢产物（SMP）的6种亲疏水性有机物进行了分离,其中,亲水中性物质是SMP的主要成分,占总有机物的74.84%.多糖、蛋白质和腐殖质类物质在亲疏水性有机物中均有分布.采用恒压死端过滤的方式对比分析了6种亲疏水性有机物的微滤特性,发现在TOC浓度相同的条件下,亲水性碱（HIB）是造成膜通量下降最快的物质,其次是亲水中性物（HIN）和疏水性酸（HOA）,膜通量下降速率与有机物平均粒径呈指数相关关系（R²=0.9965）.采用过滤模型对微滤过程进行拟合,HOA、HIN和HIB的过滤过程分别符合标准堵塞模型、中间过滤模型和滤饼过滤模型的特征,与其粒径分布特征相对应.试验进一步对比了亲疏水性有机物污染层的可逆性,结果表明HIN造成的膜污染不易通过物理反冲洗得到恢复.     

Al改性柠条生物炭对P的吸附特性及其机制

为高效利用生物质能源,以常见农林废弃物柠条为原料,在650℃、3h条件下,采用限氧热裂解法制备生物炭,通过直接修饰法用Al改性柠条生物炭,进行批量吸附P实验.利用4种等温吸附模型（Langmuir、Freundlich模型、Temkim、D-R模型）和4种吸附动力学模型（准一级动力学、准二级动力学、Elovich模型、颗粒内扩散模型）以及pH值、添加量影响试验,探讨Al改性生物炭对P的吸附特性.同时,使用FTIR红外、元素分析、SEM和比表面积及孔径分析等技术表征了生物炭的理化性质,揭示了Al改性生物炭对P的吸附机理,并对比了多种改性生物炭对P的吸附效果.结果表明：柠条生物炭（NB）对P的吸附量很低,Al改性柠条生物炭（Al-NB）最佳改性比例为0.2：1,对P的吸附量是NB的8.35倍.Langmuir模型能够很好的描述Al-NB对P的等温吸附过程;Al-NB对P的吸附动力学符合准一级动力学模型,说明其吸附通过边界扩散完成的单层吸附.Al-NB对P的理论最大吸附量为19.97mg/g,平衡时间为24h.随着添加量的增大,Al-NB对P的吸附量不断减小,去除率逐渐增加,2.5g/L为最佳添加量;最适pH为4～10,当pH=7时,达到最大;吸附P后,溶液的pH值向中性范围倾靠,有一定缓冲作用.吸附机理包括：静电吸附作用,配体交换（羟基）,P与阴离子（NO₃^-）交换,颗粒内表面络合作用等.以期为水体富营养化治理提供科学依据.     

高效铜绿微囊藻溶藻菌WJ6的分离鉴定及溶藻特性

以铜绿微囊藻为研究对象,从富营养化水体分离了一株高效溶藻菌,通过分析形态学、生理生化特征及16S rDNA序列比对,鉴定了该溶藻菌株,分析了该菌株对铜绿微囊藻的溶藻方式、溶藻特性及其不同培养时期、不同浓度菌液及不同环境因子对溶藻效果的影响,并探讨了其可能的溶藻机制.研究表明：WJ6属于沙雷氏菌属（Serratia sp.GenBank登录号为KY462187）;溶藻菌WJ6以胞外释放溶藻物质为主直接溶藻为辅的溶藻方式;溶藻菌WJ6处于对数期时的溶藻率最高达87.50%;菌液浓度达1.4×10⁹CFU/mL以上,溶藻率最高为95.69%;在30℃、pH8条件下,溶藻率达90.00%;改良的基本培养基培养的溶藻菌溶藻率最高达98.50%;铵离子浓度大于2mol/L时,溶藻菌的溶藻率98.33%;当盐度为0.5%时,溶藻率较高为92.77%.溶藻菌株WJ6是1株高效溶铜绿微囊藻菌,在富营养化治理方面具有较好的应用前景.     

MnO2催化O3处理准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物

研究利用MnO₂催化O₃氧化技术对准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物进行处理.系统研究了臭氧投量、二氧化锰投量和初始pH值对有机物的去除效果和反应动力学.通过UV-Vis和3D-EEM技术对渗滤液尾水中溶解性有机物分子结构在O₃/MnO₂体系的转化进行了探究,在此基础上,运用XRD、SEM、EDS和XPS对二氧化锰的催化机理进行研究.结果表明：在反应时间为20min,O₃投量为18.92mg/min,初始pH值为3时,添加0.2g/L的MnO₂能显著提升有机污染物的去除能力,较单独O₃作用,其COD、UV₂₅₄、色度CN的去除率分别提升了24.66%、4.95%和12.57%,并且生色团的有机物最易被臭氧氧化降解.紫外-可见光谱和三维荧光显示,O₃/MnO₂体系能使废水中腐殖质降解,其有机物的芳香性程度、分子量和缩合度均降低,体系对苯环类化合物的降解效率提高,最终,废水的可生化性得到显著提高.与此同时,反应前后MnO₂未出现新增价态峰值的变化,Mn（Ⅳ）在催化过程中占主导地位,MnO₂在O₃/MnO₂体系中协同机理为MnO₂催化O₃产生羟基自由基以及MnO₂在体系中转化为水合二氧化锰,改变催化剂表面理化性质与有机物形成复合物,以此促进羟基自由基的选择性,从而提升了难降解有机物的去除效果.     

生活垃圾填埋场厌氧淀粉水解菌筛选及其产VOCs特征分析

以北京市北神树生活垃圾填埋场的陈腐垃圾和渗滤液为菌源,采用可溶性淀粉作为碳源,筛选得到厌氧淀粉水解菌,鉴定了淀粉水解菌株的纯度,分析了菌株的生长特性。采用GC-MS分析可溶性淀粉水解过程产生的气体样品中VOCs种类和浓度。结果显示,实验筛选的菌株为革兰氏阴性纯菌,呈长杆状,存在鞭毛。菌株最适温度为37℃,最适pH为8;以可溶性淀粉为碳源时,菌株挥发性有机物产物包括烷烃、萜类、烯烃、芳香烃、含氧化合物以及含氮化合物,各类VOCs物质的产生均呈现先上升后下降的趋势,其中烷烃和萜类物质的浓度最高,为主要恶臭成分。     

城市污泥掺煤混烧特性及污染物排放研究

采用20 k W多功能沉降炉管开展了城市污泥掺煤混烧试验,着重研究不同含水率、不同比例污泥掺混条件下,混合燃料的燃烧特性和尾气污染物的排放情况。结果表明,污泥主要失重区间在180~520℃,存在两个失重阶段,是挥发分的析出和燃烧的过程,污泥掺煤混烧可以改善燃料的着火性能和燃尽性能。污泥掺烧后尾气中NO_x排放浓度没有明显的变化规律,为350~450 mg/m~3;SO_2排放浓度随污泥掺混的比例增加呈线性增加;掺混10%污泥(含水率为30%)后,尾气二恶英的浓度约为单煤焚烧的2.4倍。各类污染物经过锅炉尾气净化系统处置均能达标排放,且本实验中污泥的最佳掺混比例为20%。     

太湖西岸宜兴城市水体悬浮质解析及其沉降特性研究

统计分析了2015—2016年太湖西岸宜兴城市水体中悬浮质(SS)的浓度、组成、时空分布特征,及其与营养盐的关系,并实测了4条典型河段SS静沉降效果分析沉降过程中SS浓度、磷浓度的变化规律。结果表明:SS浓度的变化范围为5.5~244.0 mg/L,平均值为(54.5±33.8)mg/L;SS组成以无机悬浮质(ISS)为主,平均占比为66.9%;空间上呈现出西氿>东氿>团氿的变化特点,航运河段显著高于其他河段;季节变化表现为秋季>春季、夏季>冬季,且冬季显著偏低。同时发现水体中SS和总磷(TP)呈显著正相关(P<0.01),和总氮(TN)无相关关系;SS浓度随沉降时间呈指数衰减关系,初始浓度越高,降低幅度越大;初始颗粒态磷(PP)占比高有利于TP浓度的降低,占比低则易转化为溶解态磷(DTP)。     

酸雨对河道淤泥气泡混合土性质影响的考察

利用室内试验方法对河道淤泥气泡混合土在酸雨作用下的性质变化进行了考察。试验结果表明,河道淤泥气泡混合土的性质受酸雨影响,模拟酸雨酸性越强影响越明显。在较强酸性条件下经60 d浸泡后土体中性化速率明显提高;与气中养护条件相比较,经酸雨浸泡后河道淤泥气泡混合土强度降低,脆性化程度提高,且随着酸雨酸性程度的提高其强度下降及脆性化程度更加明显。