纳米零价铁铜双金属对铬污染土壤中Cr(Ⅵ)的还原动力学

采用液相还原法制备纳米零价铁铜双金属(n ZVI/Cu),通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其进行形貌观测和表征分析,用制备的n ZVI/Cu修复Cr(Ⅵ)污染的土壤,研究了不同反应条件对修复效果的影响,探讨了还原动力学规律.结果表明,n ZVI/Cu对土壤中的Cr(Ⅵ)有很好的降解效果,反应初始p H为7,温度为30℃时,加入2 g·L~(-1)的n ZVI/Cu材料,在10 min内Cr(Ⅵ)含量为88 mg·kg~(-1)的污染土壤中的Cr(Ⅵ)去除率可以达到99%以上.改变n ZVI/Cu加入量、p H值、反应温度以及添加腐殖酸都会对Cr(Ⅵ)的去除效果产生影响.改变p H值和反应温度对去除土壤中Cr(Ⅵ)的影响都比较明显,p H值越小,反应温度越高Cr(Ⅵ)的去除效果越好,添加腐殖酸对去除土壤中的Cr(Ⅵ)有一定的影响.n ZVI/Cu降解Cr(Ⅵ)的过程符合伪一级还原动力学模型,还原速率与反应温度的关系符合阿仑尼乌斯(Arrhenius)定律,反应活化能Ea为104.26 k J·mol~(-1).     

对羟基联苯在黄河兰州段底泥上的吸附行为

为研究典型有机污染物在黄河兰州段的吸附规律及影响因素,以黄河兰州段的底泥为供试样品,选择对羟基联苯(phydroxy biphenyl,PHB)为代表性有机污染物,采用批量实验法研究了底泥对PHB的吸附动力学和热力学特征及其影响因素.结果表明,黄河兰州段底泥对PHB吸附动力学的最优模型为准二级动力学模型,吸附热力学过程更符合单分子层吸附的Langmuir等温吸附模型(R20.974),在25~45℃温度范围内,PHB在黄河兰州段底泥上的吸附平均自由能(E)在0.913~1.00 k J·mol~(-1)之间,吸附过程中,ΔGθ和ΔHθ均小于0,ΔSθ均大于0,表明黄河兰州段底泥对PHB的吸附过程主要是物理吸附,属于自发放热过程且体系的混乱度是增加的.分析黄河兰州段底泥对PHB吸附影响因素的结果表明,粒径越小,黄河底泥对PHB的吸附量越大;PHB的初始质量浓度越高,黄河底泥对PHB的吸附量越大;当p H在4.23~7.00之间时,吸附量随pH升高而缓慢下降,当pH7.00时,吸附量随pH升高急剧下降,且在pH=10.3附近,吸附量几乎为零;体系中离子强度增大,PHB吸附量增大,但当离子强度到一定值时,由于竞争吸附作用,会抑制底泥对PHB的吸附,造成吸附量的下降.     

系统动力学模型在城市发展规划环评中的应用——以山西省临汾市为例

鉴于作为评价对象的城市社会经济环境复合系统具有多目标、多要素、动态关联等突出的系统动力学特征,选择和应用系统动力学方法开展城市发展规划环评在理论上具有可行性和技术优势.作为典型资源型城市的山西省临汾市正面临转变发展方式和加快环境治理的紧迫要求,本文依托该市转型发展规划环评工作,在全面识别和剖析城市发展要素、现状问题及其成因基础上,以经济发展、产业结构、节能减排和环境改善为重点研究了规划要素间的动态反馈关系,以此构建城市转型发展规划环评SD模型,并对4个规划替代方案进行模拟和评价.结果显示,在环境目标刚性约束下所有替代方案均不能实现人均GDP翻番的较高经济增长目标,其中以较强环境约束为特征的"方案III"具有最好的环境与经济综合效果.据此评价建议临汾市应在确保实现环境改善目标的前提下主动放缓工业增长速度,同时加快以"煤焦铁电"为代表的主导产业结构调整并继续加大节能减排力度,全面提高城市可持续发展能力.     

模拟环境条件下δ-MnO_2氧化As(Ⅲ)的搅拌流动动力学特征

采用搅拌流动法研究了酸性水钠锰矿及水羟锰矿2种δ-MnO2矿物氧化As(Ⅲ)的动力学过程,构建了可用于多相体系的搅拌-流动氧化还原反应动力学模型.经过As吸附量的校正后,该模型对酸性水钠锰矿及水羟锰矿氧化As(Ⅲ)动力学数据拟合度分别为0.980和0.951,模型拟合得到pH 7时2种矿物单位比表面上氧化As(Ⅲ)的初始反应速率常数k分别为0.131,0.014min-1·m-2.相比而言,该速率常数明显高于批量法得到的表观速率常数kobs,0.021,0.001min-1?m-2更接近真实的化学动力学参数.搅拌流动法与批量法得到的不同矿物的速率常数大小趋势一致,即尽管酸性水钠锰矿对As(Ⅲ)的氧化率低于水羟锰矿,单位比表面上酸性水钠锰矿氧化As(Ⅲ)初始反应速率却远高于水羟锰矿.反应过程分析表明,反应初始阶段,As(Ⅲ)的吸附为主要限速步骤;而随着反应的进行,矿物表面反应位点逐渐钝化或减少,反应位点数量成为限速步骤.     

改性小麦秸秆的制备及其对水中亚甲基蓝的吸附性能

用碳酸钾(K2CO3)溶液活化法成功地制备改性小麦秸秆。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和静态吸附试验对改性前后样品的组成、形貌和吸附性能进行表征和测定,对比了秸秆改性前后的结构和组成变化。结果表明:改性后小麦秸秆半纤维素被部分溶解,出现了多孔疏松的结构。改性小麦秸秆用量、溶液p H和亚甲基蓝的浓度在一定范围内增大有助于改性小麦秸秆对亚甲基蓝吸附速率的提高,吸附类型符合Langmuir吸附等温方程模型且属于拟二级动力学吸附过程。     

UASB处理酒精废水耐冲击特性与颗粒污泥分析

针对UASB耐冲击能力低的问题,采用短暂冲击负荷的方法进行52 d中试研究,并考察接种絮状污泥的UASB对以污冷凝水为主要成分的酒精废水的处理效果,结果表明,UASB呈现较强耐冲击负荷能力;第49天产气速率最高,可达3.03 L/(L·d),反应器内形成了粒径0.5~1.5 mm的颗粒,电镜扫描的颗粒污泥结构致密,由多个杆状细菌形成网状结构。在夏季无保温措施、负荷冲击条件下培养颗粒污泥是可行的。     

氯化铵处理含钒废水的研究

钒是一种非常重要的金属元素,被广泛用于钢铁与机械制造等行业以提高金属的抗拉强度。在钒的冶炼过程中,大量的含钒废水会排放出来,其中钒的含量也远超过《钒工业污染物排放标准》(GB 26452-2011)中规定的排放标准。如果不对含钒废水加以处理,不仅仅是钒资源的浪费,排入环境的钒会对生态系统造成巨大的危害。文章针对湿法提钒工艺排放的含钒废水,提出了用铵盐处理含钒废水的处理工艺。酸性含钒废水中,钒的主要形态为六聚钒酸盐的形态存在(V6O162-),当含废水为50 mL时(含钒207.7 mg/L),5 g/L的NH4Cl用量为25 mL,待反应60 min后,铵离子和六聚钒酸盐生成六聚钒酸铵(APV)沉淀,再通过离心除去沉淀物。该方法操作简单可行,废水中钒的去除率可达96%以上,可为含钒废水的后续达标处理奠定基础。     

A/O-MBR系统运行测试及相关动力学分析

以生活污水为处理对象,考察A/O-MBR系统稳态运行状况及抗冲击负荷能力,探讨系统运行过程中基质降解动力学方程。研究结果表明,系统对实际生活污水波动(COD:70~200 mg/L;NH4+-N:18~45 mg/L)的适应性较强,能抗击1.53 kgCOD/(m3·d)的容积负荷,连续运行出水的COD均在40 mg/L以下,NH4+-N均在1.5 mg/L以下,达到GB8978-1996的一级A标;采用Mond模型对COD降解动力学过程进行解析,获得动力学参数Vmax=0.38 d-1及KS=100.98;实验验证该动力学方程能较好地预测A/O-MBR出水水质,可以为A/O-MBR系统处理生活污水工艺设计提供参考。     

催化臭氧氧化降解水溶液中亚甲基蓝的动力学研究

以废啤酒酵母为原材料、采用吸附-活化法制备得到负载过渡金属铁的活性炭(Fe/AC),对Fe/AC吸附亚甲基蓝(MB)性能和催化臭氧氧化MB效果进行了评价。Fe/AC对MB的吸附符合Langmuir等温吸附模型;20℃,pH=7的条件下,Fe/AC对MB的最大吸附量达到107.43 mg/g。吸附MB达到平衡的Fe/AC催化臭氧氧化降解水中MB,30 min内MB的转化率达到99%以上,5 h后总有机碳(TOC)的降解率达到70%。结合Fe/AC吸附MB特性和催化臭氧氧化MB行为,将Langmuir等温吸附模型分别与近似一级和二级反应动力学模型进行耦合,构建了Langmuir-Kinetic近似一级和近似二级耦合模型,均能较好地拟合MB转化率的动力学数据,但对体系的TOC去除率动力学数据的拟合度较低。     

桑枝基吸附剂的制备及其对阴离子染料的吸附

为了废弃桑枝的资源化,利用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CTA)对桑枝进行醚化改性制备桑枝基吸附剂,通过正交实验优化了吸附剂的制备条件。采用制备的吸附剂吸附水中阴离子染料日落黄,研究了pH值、吸附剂投加量、吸附时间和吸附温度对吸附效果的影响,测定了日落黄在吸附剂上的吸附等温线。结果表明,制备吸附剂的最佳工艺条件为CTA与桑枝粉的质量比为0.5,NaOH与桑枝粉的质量比为1.0,微波功率为300 W,反应时间为3 min。制备的吸附剂对质量浓度为50 mg/L的日落黄的最大吸附去除率达92.0%。日落黄在吸附剂上的等温吸附线可用Langmuir方程和Freundlich方程来描述,饱和吸附容量为18.21 mg/g,吸附易于进行。吸附速率数据可以用准二级吸附动力学方程拟合,说明日落黄在吸附剂上的吸附以化学吸附为主。