分子生物学技术在水处理中的应用研究进展

利用现代分子生物学技术对微生物进行分析和研究,以解决传统微生物分析成本高、速度慢、准确度较低和灵敏度较差等缺点。介绍分子生物学技术在水处理中的应用现状,并对未来发展方向提出建议。目前分子生物学技术在供水工程中主要用于水中细菌、病毒、原生动物、蠕虫等病原微生物的快速检测以及管网微生物种群的分析,在污水处理中主要用于脱氮除磷过程菌群数量和空间分布的剖析、污泥膨胀成因分析以及监测微生物种群多样性来优化处理工艺。分子生物学技术的深入研究将进一步促进水行业的发展。     

硅藻土负载型非均相芬顿催化剂制备及其降解苯酚的实验研究

以硅藻土为载体,采用直接蒸发法负载铁的氧化物,制备了一种新型负载型非均相芬顿催化剂,通过SEM、EDS和XRD等对催化剂进行了表征,并以苯酚去除率考察了催化剂性能。结果表明:铁氧化物可成功负载于硅藻土上;催化剂制备时最优铁离子浓度和固液质量比分别为0.5 mol/L和1∶10;催化剂重复使用性高,耐酸碱性良好,对苯酚的去除率可达99%以上。催化剂利用了硅藻土优异的物化性质,对难降解有机废水具有良好的应用前景。     

碳酸钙改性硅藻土处理电解锌漂洗废水实验研究

铅锌矿在我国储存量大,电解法生产锌过程中可产生含Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)、As5+和Cu~(2+)等重金属离子的漂洗废水。以硅藻土精土为基体,用碳酸钙作为改性剂制备改性硅藻土,对电解锌漂洗废水进行吸附实验研究。结果表明:在反应时间为150 min,碳酸钙改性硅藻土用量为3 g/L,pH为5.46,温度为25℃条件下,对废水进行吸附实验,吸附后废水中的Cu~(2+)和As5+离子浓度低于仪器检测线(0.01 mg/L和0.09 mg/L),Pb~(2+)浓度为0.16 mg/L,吸附后废水中Cu~(2+)、As5+和Pb~(2+)离子浓度均满足GB 25466—2010《铅锌工业污染物排放标准》的排放要求。同时,采用SEM、FTIR、XRD等对碳酸钙改性硅藻土进行表征,进一步探讨了碳酸钙改性硅藻土对重金属的吸附机理。     

磷酸根和镉离子在羟基铁改性膨润土表面的协同吸附机制研究

聚合羟基金属-粘土矿物复合物广泛存在于自然环境中,对重金属阳离子和含氧酸根阴离子均有很好的吸附能力,因此对这些化合物的环境迁移过程及污染控制具有重要影响.研究采用FeCl₃和Na₂CO₃共同改性膨润土,制备了羟基铁－膨润土复合物（HyFe-Bent）.XRD和孔结构分析结果发现,HyFe-Bent的d₀₀₁由原土的1.52 nm增加到1.81 nm,比表面积由原土的52.2 m²·g^-1增大到108.4 m²·g^-1.将HyFe-Bent用于同时吸附水中磷酸根（P）和镉离子（Cd）,结果表明,在实验条件下P和Cd在HyFe-Bent上表现出明显的协同吸附效应,溶液pH升高可促进Cd的吸附但降低P的吸附.此外研究了P和Cd吸附次序对它们吸附性能的影响：在先吸附P的体系中两种物质的吸附性能与同时吸附体系相当,而在先吸附Cd的体系中吸附性能则明显低于同时吸附体系.由此提出P和Cd协同吸附的原理是多种吸附机制共存：除了配体交换和离子交换作用,它们在HyFe-Bent表面还发生了表面沉淀作用,可能形成了Fe-P-Cd三元络合产物.论文研究结果可为了解重金属和含氧酸根复合体系的环境行为及污染控制提供新信息.     

改性壳聚糖CAD与微生物絮凝剂MBF8复配絮凝研究

采用水溶液自由基聚合反应,将丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)接枝到壳聚糖分子上制成了阳离子改性壳聚糖(CAD).经FT-IR、XRD、zeta(ξ)电位、凝胶色谱等分析确定,CAD为淡黄色透明液体,pH值为3.7,相对分子质量为2.88×10⁶,阳离子度为16.7,等电点(0.1%溶液)约为pH值10.5,有效成分2.6%,主要特征官能团有羟基、氨基、季铵基和酰胺基, 呈不规则晶体结构.将CAD与相对分子质量3.67×10⁵的多糖类电负性微生物絮凝剂MBF8复配,对浊度12~460 NTU、离子强度3.0 mmol·L^-1的高岭土悬浊液进行烧杯实验.结果表明,MBF8与CAD的最佳使用方式为先投加MBF8后投加CAD,复配比5:3时效果最好,适用的pH范围为6.0~10.0.采用PAC(3.0 mg·L^-1)+MBF8+CAD(1.0 mg·L^-1)复配絮凝,pH=8.0下,对浊度为110 NTU的高岭土悬浊液,浊度去除率>97%,残余铝<0.08 mg·L^-1,絮体大、沉降快,絮凝效果优于PAC+分子量800万、1200万的阴离子PAM及分子量1500万的阳离子PAM.     

Adsorption of 2-mercaptobenzothiazole from aqueous solution by organo-bentonite

The adsorption behavior of 2-mercaptobenzothiazole onto organo-bentonite was investigated.Natural bentonite from Gaozhou in Guangdong Province,China was collected.Organo-bentonite was prepared by intercalation of cetyltrimethyl ammonium bromide into the natural bentonite.The physicochemical properties of the prepared organo-bentonite were characterized by X-ray diffraction,N2 adsorption-desorption isotherm and Fourier transform infrared spectroscopy.The results showed that montmorillonite is the main component of the natural bentonite.The basal spacing of the natural bentonite is 1.47 nm,which increased to 1.98 nm on intercalation with cetyltrimethyl ammonium bromide.Moreover,both the surface area and pore volume increased with intercalation.Clear CH2 stretching(3000-2800 cm-1) and scissoring(1480-1450 cm-1) modes of the intercalated surfactants were observed for organobentonite.Compared with the pseudo first-order kinetic model,the pseudo second-order kinetic model is more suitable to describe the adsorption kinetics of 2-mercaptobenzothiazole onto organo-bentonite.The adsorption capacity of 2-mercaptobenzothiazole onto organo-bentonite increased with increasing initial concentration of 2-mercaptobenzothiazole,but decreased with increasing adsorbent dosage.The adsorption isotherm of 2-mercaptobenzothiazole onto organo-bentonite fits well with the Langmuir model.The maximum adsorption capacity of organo-bentonite for 2-mercaptobenzothiazole was 33.61 mg/g,indicating that organo-bentonite is a promising adsorbent for 2-mercaptobenzothiazole.     

改良型DAT-IAT工艺脱氮除磷运行工艺研究

对DAT-IAT工艺加以改良,在DAT池前端分隔出缺氧区和厌氧区,强化了系统脱氮除磷能力。并在不同运行条件下,对改良型DAT-IAT工艺的脱氮除磷效果进行研究,得出优化条件。结果表明:DAT池溶解氧浓度在1.8².2 mg/L之间;IAT池至DAT池的污泥回流比为300%;DAT池至缺氧区的混合液回流比为40%2.2 mg/L之间;IAT池至DAT池的污泥回流比为300%;DAT池至缺氧区的混合液回流比为40%⁵0%;IAT池采用曝气1 h、沉淀1 h、排水1 h的运行工况;系统泥龄在1350%;IAT池采用曝气1 h、沉淀1 h、排水1 h的运行工况;系统泥龄在13¹6 d时,改良型工艺可以同时取得较好的脱氮和除磷效果,并且改良型工艺的脱氮除磷能力明显优于常规DAT-IAT工艺。     

纳米Fe_3O_4/膨润土的制备、表征及光催化降解焦化废水

以铝柱撑膨润土负载纳米Fe_3O_4制备出性能良好的复合型催化剂。结合X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和比表面孔隙分析(BET)对催化剂的晶相、比表面积和粒度进行表征。负载的纳米Fe_3O_4粒径约为20～30nm,均匀分散到膨润土表面,未发生明显的团聚。在紫外光作用下用该催化剂对焦化厂二沉池出水进行深度处理。结果表明,在催化剂投加量为0.7 g/L,pH为2.5,温度40℃,H_2O_2初始浓度为17.6mmol/L的反应条件下,二沉池出水(化学需氧量COD=140mg/L,色度=400度)经催化氧化降解后,COD和色度可分别降低到54.44 mg/L和10度,达到国家工业再生用水水质标准GB/T 19923-2005(COD≤60 mg/L,色度≤30度)。催化剂重复使用4次时,废水COD和色度去除率保持稳定。     

电催化氧化法处理阳离子染料废水的试验研究

以结晶紫作为阳离子染料,采用电催化氧化法对阳离子染料溶液进行了电解脱色处理试验,研究了电流密度、电解质种类、电解质浓度、pH值等对该溶液脱色率的影响,测定了电解时溶液中生成的余氯浓度和溶液的紫外-可见吸收光谱曲线,并对不同电解时间的溶液的吸光度进行了归一化计算。结果表明:随着电解时间的延长,水溶液中活性氯浓度不断上升,经一定时间后达到最大值;在电催化和活性氯的协同作用下,阳离子染料结晶紫分子中的大π共轭体系被破坏、苯环结构基本瓦解,溶液快速脱色;在电流密度为5.1mA/cm2、NaCl浓度为4g/L、pH值为9.41的条件下,初始浓度为100mg/L的结晶紫溶液经过20min的电解,其脱色率可高达98.31%。     

一种新型电化学法处理硝态氮废水的初步研究

通过对Pd-Me双金属催化还原NO 3--N和折点氯化法处理NH 4+-N的相关理论分析,提出了一种基于电化学法的新型NO 3--N废水处理工艺.即利用具有电子空轨的常见金属元素修饰Ti基获得催化阴极,在电场的作用下,将NO 3--N催化还原;通过调整催化元素的配比和电解条件,控制NO 3--N还原产物主要为NH 4+-N;利用阳极氧化Cl-生成高氧化性物质HOCl,将NH 4+-N氧化为无害产物N2-N.结果表明,金属元素Co和Cu修饰Ti基制得阴极可以有效地催化还原模拟废水中的NO 3--N;按前驱物溶液金属元素摩尔比1∶1制得Ti基Co-Cu复合涂层催化阴极,可以将NO 3--N高效催化还原为NH 4+-N;电解体系中引入Cl-后,通过阳极作用可将NO 3--N还原生产的NH 4+-N有效地氧化为N2-N.在100 mg/L NO 3--N模拟废水中添加1 000 mg/L Cl-,设置极板间距6 mm、电流400 mA,电解2.5 h后出水NO 3--N、NO 2--N、NH 4+-N和TN分别为2.9、0.5、1.7和6.0 mg/L.