湟水河流域西宁段河流表层沉积物重金属空间分布及生态风险评估

采集湟水河流域西宁段16个表层沉积物样品,运用电感耦合等离子体质谱和测汞仪测定了沉积物中重金属含量,结合污染负荷指数法、潜在生态风险指数法、沉积物质量基准法查明了流域表层沉积物重金属（Hg、Cr、Zn、Cu、Cd）污染现状、空间分布特征、潜在生态风险,使用聚类分析和Pearson相关分析方法分析了五种重金属可能来源。结果表明：①污染负荷指数法显示流域内主要污染元素为Hg、Cd。Hg从上游到下游呈现先升高后降低的趋势,Cd从上游到下游总体呈现升高趋势。②各重金属的潜在生态风险指数（E_i）依次为Hg> Cd> Cu> Cr> Zn,而综合潜在生态风险指数（RI）结果表明,中等生态风险以上等级的样品约占87.5%,严重生态风险的样点主要集中在北川河及湟水河中下游等受工、农业以及交通源污染较重的采样点位;各重金属生态风险指数在综合指数中占主导地位的为Hg与Cd,表明湟水河流域西宁段表层沉积物中Hg与Cd具有极强的生态风险。③沉积物质量基准法表明,流域内沉积物中五种重金属的毒性效应均较低,Cr对底栖生物产生毒性效应的可能性较大。④相关分析及聚类分析表明,Cr、Cu、Zn主要受自然源影响,Hg、Cd主要受工业活动等人为源影响。     

腐殖酸定向修饰Ce-Co铁基生物焦汞吸附机理

使用腐殖酸对铁基改性生物焦进行定向修饰,并借助固定床吸附装置考察改性后生物焦汞吸附性能,探究了不同腐殖酸负载量下的铁基改性生物焦的汞吸附能力.采用BET、XPS、FTIR表征手段,考察了定向修饰后生物焦的孔隙结构、表面元素价态及表面功能基团的组成,通过SEM扫描电镜探究生物焦微观形貌,并利用EDS能谱分析生物焦表面活性金属成分分布.结果表明,使用腐殖酸对铁基改性生物焦定向修饰后的生物焦汞脱除性能大幅提高,使用5%质量分数包裹后的生物焦汞脱除性能最高,3h单位累积汞吸附量为18025ng/g,相较于未被修饰的铁基改性生物焦汞吸附性能提高65%;负载腐殖酸后的生物焦以介孔为主,表面活性金属种类丰富,有利于单质汞的氧化;样品表面羧基、醇羟基等含氧官能团数量增加,定向修饰后生物焦表面出现大量氨基等利于重金属吸附的含氮官能团;定向修饰后的生物焦表面出现团聚现象,包裹量过高会将生物焦表面活性位点完全包裹,阻碍了氧化还原反应的进行,不利于汞的进一步氧化;汞在生物焦表面的吸附过程同时存在化学吸附与物理吸附.     

酸改性颗粒污泥炭催化降解左氧氟沙星机制

以厌氧颗粒污泥制备了颗粒污泥炭,并用酸进行改性,研究其在异相类芬顿体系中降解左氧氟沙星（LEVO）效能.无机酸改性颗粒污泥炭（GSC-H₃PO₄、GSC-H₂SO₄和GSC-HCl）和未改性颗粒污泥炭（GSC-0）的吸附作用均低于5%,而颗粒污泥（GS）和草酸改性颗粒污泥炭（GSC-H₂C₂O₄）的吸附去除率约为20%.待吸附平衡后,进行异相类芬顿反应,催化剂对LEVO和总有机碳（TOC）的去除率顺序为：GSC-H₃PO₄ > GSC-H₂SO₄ > GSC-HCl > GSC-H₂C₂O₄,远高于GSC-0、GS和未加催化剂的反应.GSC-H₃PO₄表面铁含量高达12.73%,能催化产生更多的·OH,有利于有机污染物的降解.GSC-H₃PO₄对LEVO和TOC的去除率分别高达98.5%和51.9%,重复使用5次后,催化剂上铁的溶出率低于0.8%,仍保持较高的催化效率.通过三维荧光光谱分析和中间产物检测,提出一种LEVO降解途径.此外,GSC-H₃PO₄催化剂还能有效处理医院废水.     

Selective sorptive removal of Methyl Red from individual and binary component solutions by mesoporous organosilicas of MCM-41 type

Organosilicas with chemically immobilized 3-aminopropyl and Methyl Red-containing surface groups were prepared by sol-gel condensation of tetraethyl orthosilicate and (3-aminopropyl)triethoxysilane in the presence of dye as part of the mixed micelles or dye-containing silane as silica source. The hexagonally arranged mesoporous structure of synthesized materials was confirmed by low-temperature nitrogen adsorption-desorption, x-ray diffraction, and TEM studies. Chemical composition of MCM-41-type organosilicas was established by FT-IR spectroscopy and chemical analysis of surface layer. Sorption of Methyl Red by organosilicas was studied from diluted phosphate buffer solutions in dependence of medium pH, duration of contact, and equilibrium concentration of dye. It was found that effective removal of Methyl Red takes place at pH values within a range of 2.5?5. Kinetic curves of Methyl Red sorption on organosilicas were analyzed by the Lagergren, Ho-McKey, and Weber-Morris kinetic models. It was found that the pseudo-second-order model fits the kinetics of Methyl Red sorption on all synthesized materials and the intraparticle diffusion is not the only one mechanism controlling the rate of Methyl Red sorptive removal. The parameters of equilibrium sorption of Methyl Red on organosilicas of MCM-41 type were calculated using Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, and Brunauer-Emmett-Teller models. Sorption of acid dyes with geometry similar or substantially different from Methyl Red on mesoporous silicas was studied from single and binary component mixtures in aqueous solutions with pH 4.8 and 5.5. It was found that selective sorption process is highly dependent on the structural characteristics and protolytic state of silica surface as well as acid dye.     

化肥减量对紫色土坡耕地磷素流失的影响

采用人工径流小区对紫色土坡耕地降雨产流、磷素流失浓度进行定点观测,研究不施肥(CK)、常规施肥(T1)、优化施肥(T2)、化肥减量配施秸秆(T3) 4种不同处理对紫色土坡耕地磷素在地表径流、壤中流中流失的影响.结果表明,壤中流是紫色土坡耕地的主要产流方式,占比高达70%以上,其中磷素主要通过泥沙、地表径流2个途径流失.化肥减量配施秸秆处理的全磷流失通量为0.412kg/(hm²·a),相比其他施肥处理下降了29.37%~62.62%;正磷酸盐流失通量表现为优化施肥>常规施肥>化肥减量配施秸秆>不施肥,其地表径流流失通量占比达到55.35%~84.65%;化肥减量配施秸秆处理下地表径流中颗粒态磷流失通量最低,为0.032kg/(hm²·a),相比于常规施肥和优化施肥处理,显著下降了70.92%和60.28%;化肥减量配施秸秆处理不仅对地表径流中的磷素流失具有很好的消减效应,对壤中流中的磷素流失同样具有很好的消减效应,配施秸秆处理下壤中流全磷平均流失通量最小,为0.031kg/(hm²·a).因此,化肥减量配施秸秆对于控制三峡库区紫色土坡耕地磷素流失,降低库区农田土壤污染和水体富营养化风险具有可行性.     

基于响应面法SCR脱硝反应器喷氨格栅的优化研究

利用计算流体动力学（CFD）方法,采用k-e湍流模型和组分运输模型对SCR脱硝反应器的氨浓度场进行了数值模拟,并通过实验验证了反应器内氨浓度场数值模拟的准确性,同时,基于响应面法研究了喷氨格栅各结构参数和系统运行参数对SCR脱硝反应器内氨浓度场的影响.结果表明,喷口密度N,开孔率ψ,喷口角度α及入口风速v对氨浓度分布均匀性都存在着一定影响,其中影响的显著性为N>α>v>ψ.而且存在着一组最优的喷氨格栅结构参数和最佳的系统运行参数能够使SCR脱硝反应器内的氨浓度分布不均匀系数达到最优值.在本文研究的参数范围内,喷氨格栅最优的结构参数分别是：r=8个、d=57mm、α=90°,系统最佳的运行参数为v=8.17m/s,此时氨浓度分布不均匀系数为0.0151.     

高效选择性除铯的PVDF复合膜制备及优化

为实现对放射性核素铯（Cs）的高效去除,本研究基于表面接枝技术利用均苯三甲酰氯（TMC）在羟基化的PVDF微滤/超滤膜表面接枝了一层氨基化SiO₂,并通过SiO₂表面的氨基基团与Fe³⁺结合实现亚铁氰化铁（Ferrocyanide,FeCN）的负载,从而制备了FeCN/SiO₂/PVDF复合膜.基于膜表面的SEM与XPS表征考察了氨基化SiO₂的不同负载条件,研究发现粒径和浓度分别为300nm及0.4%时可实现SiO₂的最大负载量.对比不同亚铁氰化铁负载量下复合膜的水通量和Cs去除率,结果表明对微滤平板膜进行3次负载后过滤效果最好,可实现99.6%以上的Cs去除率,且XPS结果表明强酸及超声条件下该复合膜仍然具有良好的稳定性.复杂水质条件下的过滤实验表明,过滤前期由于对吸附点位的竞争使得溶液中共存离子半径与Cs越接近其对Cs截留率的影响越大;过滤后期在道南作用的影响下,随着共存离子水合离子半径提高,其对Cs的去除率的影响越大;天然有机质对水通量影响较大,对Cs去除率影响弱于共存离子.     

两亲性壳聚糖制备优化及其气浮除藻研究

对壳聚糖（CTS）进行了两亲改性,通过响应曲面实验对比各因素对取代度影响的显著程度且优选出最佳的制备条件,并采用3种两亲性CTS进行了表面改性气浮（PosiDAF）除藻实验,对比了不同条件下的除藻效果且探究除藻机理.结果表明,两亲性CTS水溶性增强,但热稳定性降低;对响应值影响的显著程度为：碳链长度>反应时间>反应温度>原料投加比;以丁基N-2羟丙基三甲基壳聚糖氯化铵（C4-HTCC）为改性剂,投加量为1.0mg/L时改性气浮除藻效果最佳,可达93.47%,源于其改性的微气泡具有较强的静电吸引作用.     

聚脲弹性体阻燃改性的研究进展

介绍了聚脲的特性与燃烧机制,从添加型和反应型2个方面总结了聚脲阻燃改性的研究现状,包括添加卤系、磷系、氮系、纳米阻燃剂,以及通过化学反应引入阻燃元素及结构等方法,系统分析了阻燃机理及各自优缺点。提出添加型阻燃剂存在与基体相容性不佳的问题,反应型阻燃改性技术难度大,但是不存在界面问题,结合不同阻燃剂的优势可实现协同提升的效果。研究结果为提高聚脲阻燃性能提供了技术参考。