固相微萃取技术在环境污染物检测领域的应用

本文对固相微萃取法进行了简介,并对固相微萃取在环境污染物检测领域的应用进行了综述。固相微萃取法作为一种新型前处理手段已经在大气污染物、水体污染物、土壤污染物检测中得到了应用。     

硫氯共掺杂g-C3N4纳米片光催化降解染料

采用气泡模板法制备了硫氯共掺杂的g-C₃N₄纳米片,通过XRD、FT-IR、XPS、SEM、UV-vis DRS和PL等手段对样品进行了表征,利用可见光照射下光催化降解罗丹明B（RhB）来评价其催化性能.结果表明,改性后的硫氯共掺杂的g-C₃N₄纳米片具有更大的比表面积,电子-空穴的分离效率提高,并且掺杂引起了能带结构的改变,使降解RhB的氧化基团从单一的·O₂^-变为·O₂^-和·OH双氧化基团,极大地提高了降解能力,制备的硫氯共掺杂g-C₃N₄纳米片对RhB的降解速率常数达到了0.01683min^-1,是纯氮化碳的5.5倍.     

页岩气压裂高压管汇失效风险分析及防控措施

针对大排量、高压力页岩气压裂施工作业中存在的高压管汇失效风险,分析了某公司近年来的高压管汇失效事故事件,识别出了常见的失效形式及部位,构建了基于计算流体力学的固液两相流射流模型,模拟计算了失效的破坏力和伤害范围。研究结果表明:刺漏是高压管汇最常见失效形式,弯头、三通等应力集中区是刺漏失效的高危部位; 100 MPa工况时刺漏影响范围可达100 m,离刺漏点1 m处,流体流速为260 m/s,打击压力达3.5 GPa,远超防护钢板抗剪切强度。根据风险分析及事故模拟结果,从本质安全、工艺改进、管理、信息化提升4个维度提出了防控措施,为页岩气压裂施工作业安全防控措施的制定提供了参考。     

地下水中Tween80对DNAPL运移和分布的影响

选用地下环境中普遍存在的四氯乙烯（PCE）为典型DNAPLs污染物,建立二维砂箱模型,研究一种人为引入表面活性剂Tween 80对粗砂介质中DNAPLs迁移和分布的影响.测定了含不同浓度Tween 80水溶液/石英砂/PCE三相体系下的液/液界面张力及PCE在石英介质表面的接触角,结果表明PCE在石英砂表面的接触角随着Tween 80浓度的增大而增大,PCE/水的界面张力随着Tween 80浓度的增大而减小,Tween 80浓度在CMC值附近时变化急剧.随后的二维砂箱实验定量描述地下水中表面活性剂Tween 80对PCE的迁移和最终形态的影响.由于Tween 80可以使石英砂介质由水相润湿转变为中间润湿或油相润湿态,相应地在20~30目的粗砂均质介质中Tween 80对DNAPLs迁移存在明显影响.背景溶液中表面活性剂的存在使得DNAPL的垂直运移速度减小,垂向迁移距离减小,最终使得被截留在运移路径上的残留PCE增加.和纯水流情况下相比,地下水中含有表面活性物剂Tween 80时,使得DNPAL污染羽向水流方向偏移减弱,污染羽展布面积与纯水情形下相比,在垂向上均明显减小,并且以较大饱和度残留的DNAPL量增加.     

饱和多孔介质中DNAPL污染源区结构及质量溶出

为探究重非水相液体（DNAPL）在地下水中的运移和溶出行为,选取四氯乙烯（PCE）为代表,采用透射光法动态监测PCE在二维砂箱中的运移和分布,并以顶空气相色谱法监测其质量溶出,在此基础上通过乙醇冲洗来改变PCE分布,对比分析相应源区结构和溶出浓度的变化.结果表明：PCE的运移以垂向入渗为主,并伴随由毛细管力引起的横向迁移;污染源区面积和溶出浓度的变化具有明显一致性,均先迅速增大而后趋于平稳,由于泄露量小,70.7%的PCE以ganglia态残留在运移路径上.乙醇主要通过增溶作用改变污染源区结构,对PCE的空间展布影响弱,乙醇冲洗后ganglia态PCE占比增至99.6%,GTP值从2.4增至257.随着乙醇冲洗体积的增加,PCE源区面积从100cm²减至50cm²,对应溶出浓度从114mg/L减至12mg/L,二者呈较好的线性关系（R²=0.76）.此外,连续监测结果显示,在本研究的实验条件下,无论是否经过乙醇冲洗,PCE污染源区结构和其相应的质量溶出可以在一定时间内（至少16PVs）保持稳定.     

二沉池数值模拟研究的综述与评论

二沉池作为重要的污水处理构筑物,其运行性能决定着出水水质。二沉池两相流动的动力学行为对污泥沉降过程产生重要影响,其数值模型化及模拟对二沉池运行条件及结构设计优化具有重要意义。首先对应用于二沉池模拟的混合模型、组分输运模型、VOF-组分输运耦合模型的原理、模型精度、优缺点进行了探讨;其次,对影响二沉池内两相流动精确模拟的污泥沉降速度、混合液流变性质、外界风场、二沉池结构等因素进行阐述与分析,并梳理了目前的研究进展及不足;最后指出了今后二沉池数值模型及模拟的研究方向,以期为采用数值模拟手段对二沉池的研究提供借鉴和参考。     

低含液管道内气液两相流动特性的数值研究

基于管内气液两相流动理论,建立了低含液管道两相流动数学模型,对管路内气相流场、液滴空间分布进行了研究。结果表明:运用边界层网格与增强壁面函数相结合的方法,能够很好地模拟近壁处流场;水平管内液滴群主要集中在中下部区域;弯头内离心力促使液滴群向外侧运动;受上游弯头的影响,竖直管内存在一对涡核,沿流动方向,竖直管右侧液滴群浓度逐渐下降,液滴群分布范围变大,有向左侧运动的行为。     

载银施氏矿物的制备及其对甲基橙的催化还原降解

采用硼氢化钠还原方法制备了不同载银量的银纳米粒子/施氏矿物复合催化剂（AgNPs/Sch）,利用扫描电镜（SEM）、X射线能谱（EDS）和X射线衍射（XRD）等测试方法对所制备催化剂的表面形貌、元素组成和物相组成进行了表征,证明了Ag成功负载于施氏矿物上.以甲基橙为目标污染物,硼氢化钠为还原剂,考察了不同载银量施氏矿物对甲基橙的催化降解性能,并探究了载银施氏矿物的投加量、硼氢化钠浓度、 甲基橙初始浓度、溶液初始pH等因素对甲基橙的催化还原降解效果的影响.结果表明,在甲基橙浓度为20 mg?L^-1、NaBH₄浓度为10 mmol?L^-1、初始pH=6条件下,反应90 min后,未载银的施氏矿物对甲基橙的降解率仅为7.5%,然而硝酸银添加量为0.10 g制备的AgNPs/Sch对甲基橙的降解率可达97.0%,该催化剂作为电子介质,能够将电子从还原剂（NaBH₄）转移到甲基橙中,进而加速甲基橙的降解.AgNPs/Sch在最佳的实验条件下5次循环性反应后,仍具有较高的催化稳定性.由此可见,载银施氏矿物作为一种新型的催化剂,在有机染料废水净化方面具有良好的应用前景.     

硫酸盐还原菌介导水铁矿相转化特征及其产物对Cr（Ⅵ）固存的影响

硫酸盐还原菌（SRB）广泛存在于酸性矿山废水（AMD）污染的土壤中,其介导的铁矿物转化过程及其相转化产物影响着重金属的迁移 转化行为.选取土壤中的典型铁氧矿物水铁矿作为研究对象,探究了SRB （Desulfovibrio vulgaris ATCC 7757）介导水铁矿的矿相转化,分析了水铁矿相转化产物对Cr（Ⅵ）的固存能力,揭示了不同相转化阶段产物对六价铬（Cr（Ⅵ））的固存能力及作用机制.结果表明,SRB介导下矿物的相转化路径为水铁矿-马基诺矿-磁铁矿,反应过程的相转化产物对Cr（Ⅵ）的固存能力呈先增加后降低的趋势：反应第5 d水铁矿相转化的产物主要为马基诺矿,此阶段相转化矿物对Cr（Ⅵ）的固存能力达到141.06 mg·g^-1,固存方式以还原作用为主;14 d时相转化矿物主要以马基诺矿和磁铁矿复合形式存在,复合产物对Cr（Ⅵ）的固存能力仅为79.59 mg·g^-1,其对Cr（Ⅵ）的固存方式包括还原和吸附作用,还原和吸附对Cr（Ⅵ） 固存的贡献占比分别为78.82%和21.17%.由此可见,水铁矿相转化产物组成的差异是导致其对Cr（Ⅵ）固存能力及作用机制变化的关键因素.     

复杂DNAPL污染源区溶解相污染通量的升尺度计算

重非水相液体(DNAPL)污染场地中NAPL相污染物会持续溶解于地下水中,释放出溶解相污染羽,对人体健康产生威胁.准确评估DNAPL污染场地源区下游的溶解相污染通量至关重要.由于介质的非均质性常形成复杂DNAPL污染源区,其溶解相污染通量往往呈现出阶段性变化.目前溶解相污染通量计算普遍采用Christ等提出的双域升尺度模型,但该模型仅适用于弱非均质性的污染源区.本文基于大量强非均质性条件下的污染源区数值算例,修正了Christ双域模型中污染源区衰减指数的经验公式,将该模型的适用范围推广至强非均质性的复杂污染源区.通过蒙特卡罗数值算例及两个二维砂箱试验数据验证了修正模型的适用性和精度.对比结果表明:修正模型可广泛适用于不同结构的复杂DNAPL污染源区,与以往的计算方法相比,修正模型计算的溶解相污染通量精度提高了约35%.