Oxidative removal of acetaminophen using zero valent aluminum-acid system: Efficacy, influencing factors, and reaction mechanism

Commercial available zero valent aluminum under air-equilibrated acidic conditions (ZVAl/H⁺/air system) demonstrated an excellent capacity to remove aqueous organic compounds. Acetaminophen (ACTM), the active ingredient of the over-the-counter drug Tylenol^®, is widely present in the aquatic environment and therefore the treatment of ACTM-contaminated water calls for further research. Herein we investigated the oxidative removal of ACTM by ZVAl/H⁺/air system and the reaction mechanism. In acidic solutions (pH < 3.5), ZVAl displayed an excellent capacity to remove ACTM. More than 99% of ACTM was eliminated within 16 hr in pH 1.5 reaction solutions initially containing 2.0 g/L aluminum and 2.0 mg/L ACTM at 25 ± 1\textcelsius. Higher temperature and lower pH facilitated ACTM removal. The addition of different iron species Fe⁰, Fe²⁺ and Fe³⁺ into ZVAl/H⁺/air system dramatically accelerated the reaction likely due to the enhancing transformation of H₂O₂ to HO. via Fenton's reaction. Furthermore, the primary intermediate hydroquinone and the anions formate, acetate and nitrate, were identified and a possible reaction scheme was proposed. This work suggested that ZVAl/H⁺/air system may be potentially employed to treat ACTM-contaminated water.     

原水性质对新型含Ca2+复合混凝剂混凝过程的影响

为了提高水处理效率,保证出水水质,需要开发新型高效混凝剂.本实验采用经过Ca2+改性的混凝剂针对不同水样进行混凝实验,考察了浊度、有机物去除、余铝和形成絮体性质.结果表明在纯颗粒物体系中,PACl(聚合氯化铝)和Al Cl3中加入的Ca2+对于浊度去除率无明显影响,在低投加量下能够有效降低沉后水中余铝浓度,Al Cl3做混凝剂,投加量0.10mmol·L~(-1)时,沉后水余铝浓度从0.15 mg·L~(-1)降低到0.10 mg·L~(-1).在腐殖酸体系中,混凝剂中的钙离子可明显降低腐殖酸分子的负电荷,降低沉后水余铝浓度以及增大絮体粒径.对于腐殖酸与蛋白质体系,当投加量为0.16 mmol·L~(-1)时,使用含有Ca2+的PACl做混凝剂时,钙离子的存在使得平衡时絮体粒径增加了大约50μm,可明显改善絮体的沉降性.碱性条件(pH=8.5)下改性混凝剂沉后水中DOC浓度降低0.2~0.6 mg·L~(-1),余铝降低0.4~0.7 mg·L~(-1).酸性条件(pH=5.5)下改性混凝剂沉后水DOC、余铝浓度无明显变化.     

水体中磺胺甲唑间接光降解作用

间接光降解是水体药物类污染物的主要去除途径之一,而有色溶解有机物(CDOM)是间接光降解的主要参与者.CDOM经过光照作用后产生大量活性中间体,与药物类污染物进行反应,完成间接光降解.本文着重研究了4种来源不同的CDOM对磺胺甲噁唑(SMZ)的间接光解作用和影响因素.结果表明,CDOM对于SMZ具有显著间接光降解作用,这种间接光降解具有双重性,既可以通过生成各种活性中间体来促进SMZ的间接光降解,又可以通过光屏蔽作用以及活性中间体掩蔽作用抑制SMZ的光降解.SMZ的间接光降解主要由CDOM产生的3CDOM*、HO·、1O2等活性中间体控制,其中3CDOM*为SMZ间接光降解的主要参与者.另外,pH、盐度和硝酸根离子对SMZ的间接光降解均具有显著影响作用,而碳酸氢根离子对于SMZ间接光降解的影响作用不明显.     

新型硫酸铝-壳聚糖助滤剂强化砂滤效能研究

将硫酸铝和壳聚糖复配作为微絮凝助滤剂（AS-CTS）,考察其强化过滤性能.利用分子量分级、荧光光谱等手段分析有机物的去除特性,通过Zeta电位、絮体粒径、分形维数的变化分析其强化过滤机理.结果表明：AS-CTS较AS、CTS强化过滤效果明显,在AS/CTS复配比为2：1、CTS投加量0.3mg/L,转速300r/min,搅拌时间2min的条件下,砂滤出水浊度能达到0.1NTU、颗粒物125个/mL,残余铝浓度0.02mg/L;浊度和颗粒物去除率较未加AS-CTS分别提高了58%、61.7%.AS-CTS强化过滤可有效去除分子量>30KDa的腐殖酸和1~3KDa间的色氨酸类蛋白、溶解性微生物代谢产物、类富里酸.AS-CTS主要靠高分子吸附架桥作用和界面化学作用,增加胶体颗粒在滤料表面的粘附;通过形成较大粒径和分形维数的微絮体,增强絮体向滤料表面的迁移.     

玉米秸秆生物炭改善污泥脱水性能

本实验以玉米秸秆为原料,制备了生物炭和AlCl₃改性生物炭,研究了2种生物炭分别调理污泥后的脱水效果,并探讨了污泥脱水性能的改善机理.结果表明,经过2种生物炭调理后,污泥比阻（SRF）、泥饼含水率（MC）、污泥沉降体积指数（SV₃₀）、毛细抽吸时间（CST）均下降,污泥净产率（Y_N）升高,说明污泥脱水性能得到了改善,且AlCl₃改性生物炭对污泥脱水性能的改善效果明显优于生物炭.当AlCl₃（溶液浓度3mol/L）改性生物炭的用量为3g/L时,调理后的污泥SRF,MC,SV₃₀,CST分别降低至1.3×10¹²m/kg,81.9%,78.6%,35s,Y_N增加至17.8kg/（m²·h）.分析原因：一方面,经过生物炭调理后,泥饼中会形成一定的骨架结构,使得污泥中的水和EPS能够更容易地释放;另一方面,经过AlCl₃改性后,改性生物炭携带的正电荷（Al³⁺）能够与污泥颗粒所带的负电荷发生电中和作用,使得污泥颗粒更容易聚集,从而提高污泥的脱水效果.     

光电催化氧化处理中各类活性物质的氧化机理

为了深入研究其中各类活性物质氧化机理,以难降解的3,4-二甲基苯胺（3,4-DMA）废水作为研究对象,通过研究不同抑制剂条件下的动力学规律,并以贡献度（k_f/K）来量化各活性物质的作用效果,得出氯类活性物质的贡献度为89.03%,羟基自由基（·OH）的贡献度为6.24%,而空穴和阳极直接氧化贡献度可以忽略.采用三聚氰胺法、二甲亚砜（DMSO）法和DPD法定性定量测定了空穴、·OH和自由氯的含量,结果表明：较高浓度的氯化钠降低了空穴和·OH的贡献度;·OH的产量符合零级动力学规律,其产生速率为0.106mg/（L·min）;自由氯的累积浓度分为3个阶段,第3阶段累积速率为0.159mg/（L·min）.自由氯仅占氯类活性物质氧化体系的一小部分,其他含氯氧化物质和氯类自由基的氧化占重要地位.通过GC-MS、UV-vis和TOC检测,发现在反应10.0min前,主要通过氯类活性物质对侧链的快速攻击,使3,4-DMA转化为苯甲醛等易分解的苯环类物质;10.0min后,主要通过·OH对苯环大π键的攻击,使苯环类物质转化为小分子物质,然后继续被·OH氧化直到矿化.     

基于双参数威布尔分布的高强度铝合金材料腐蚀损伤分布动力学规律研究

目的研究高强度铝合金材料腐蚀损伤分布的动力学规律。方法通过统计高强度铝合金材料的蚀坑深度和直径,采用双参数威布尔分布进行拟合,提出以双参数威布尔分布中的两个参数α、β作为高强度铝合金材料腐蚀损伤分布的表征量,建立α、β随腐蚀时间增长的多种数学模型。结果α随腐蚀时间的增长而减小,β随腐蚀时间的增长而增大,并且分布参数均能很好地符合一阶指数函数模型。结论与实际蚀坑分布增长物理现象比较,α、β的变化趋势能够揭示出蚀坑分布随时间增长的变化过程,并且腐蚀损伤分布动力学规律能很好地符合一阶指数函数模型。     

C/YAG复合材料的抗烧蚀性能研究

目的对C/YAG复合材料的烧蚀性能和烧蚀机理进行研究。方法以高固相含量Y_2O_3-Al_2O_3溶胶为原料,低成本的碳纤维针刺毡为增强体,通过浸渍-干燥-热处理工艺制备C/YAG复合材料,利用SEM和XRD对烧蚀后材料的微观结构和物相组成进行分析。结果复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0.05g/s和0.12 mm/s。结论 C/YAG复合材料高的质量烧蚀率和线烧蚀率主要归因于氧乙炔焰高热流和强剪切力作用。烧蚀后材料的微观形貌可以分为中心区、过渡区和边缘区三个区域。其中烧蚀中心区主要受到热化学腐蚀和机械剥蚀的作用,而过渡区和边缘区主要受到热化学腐蚀和热物理侵蚀的作用。     

pH、温度和水土比对酸性土壤溶液中铝离子形态分布的影响

溶液中Al3 、Al-F和有机络合态铝（Al-OM的浓度随pH降低而增加，Al3 在总单核铝中所占比例随pH的降低而增加，而Al-F络合物呈相反的变化趋势.土壤中铝的溶解度与土壤中铝氧化物的结晶形态有关，处于较高纬度地区的土壤，由于铝氧化物的结晶形态较差，在相同pH下，其铝的溶解度较大.土壤溶液中有机络合态铝的浓度随温度升高而增加，在pH不变的情况下，土壤中无机铝的溶解量随温度降低而增加.随水土比增加，土壤溶液中Al3 、Al-F络合物和Al-OM浓度减小，但按每kg土计算的铝溶解量随水土比的增加而增加.     

铝毒在不同作物上的差异及温度的影响

采用水培法研究了作物耐铝性差异及温度对作物铝毒的效应，结果表明，铝首先伤害根生长，抑制作物对养分的吸收和利用，其中对大麦和蕃茄的危害尤为明显，并导致出现缺素症。耐铝能力为水稻＞大豆＞大麦＞蕃茄，而它们的耐铝机理不完全相同。铝对作物的毒害因温度而异，作物在其最适生长温度范围内受铝伤害最明显。作物体内的铝含量有随铝处理浓度增高而增加的趋势，并明显受温度的影响。