Cu2+强化UV活化过氧乙酸降解水中的双氯芬酸

研究了Cu²⁺强化UV活化过氧乙酸（Cu²⁺/UV/PAA）对水中双氯芬酸（DCF）的降解,考察了pH值、PAA投加量、Cu²⁺投加量、无机阴离子（Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-和CO₃^2-）和溶解有机物（DOM）对DCF去除的影响;探讨了DCF在该体系中的降解产物和转化机理.结果表明：UV和Cu²⁺都能活化PAA产生活性自由基促进DCF降解.DCF在Cu²⁺/UV/PAA中的降解遵循准一级动力学,其降解可能归因于直接光解、HO^·氧化和CH₃COO^·、CH₃COOO^·等其它自由基氧化.在pH=3~11范围内,DCF降解的最佳pH=8.5.DCF的降解效率随着PAA投加量的增大而逐渐增高,过量的PAA能与DCF竞争HO^·.Cu²⁺用量的提高也能促进DCF的去除,但是过量的Cu²⁺可生成Cu（OH）₂导致其催化能力下降.由于NO₃^-在UV照射下可以产生HO^·,其对DCF降解有促进作用,且NO₃^-浓度越高,促进作用越明显.不同浓度的Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-和DOM对DCF降解影响较小.在Cu²⁺/UV/PAA降解DCF的过程中,共检测出13种降解产物.根据这些降解产物,提出了DCF可能的转化机理,包括8种不同的反应路径.     

腐殖酸与钙离子共存下ZVI界面沉积过程

为精准分析环境介质在零价铁（ZVI）界面沉积过程和沉积层特性,采用喷涂方法制备ZVI负载芯片,应用耗散式石英晶体微天平（QCMD）研究了腐殖酸（HA）与钙离子（Ca（Ⅱ））在ZVI界面沉积吸附过程的差异,并探讨了Ca（Ⅱ）浓度与HA/Ca（Ⅱ）投加顺序对沉积过程的影响机理.结果表明,在反应体系中先通入HA相较先通入Ca（Ⅱ）,ZVI表面形成的沉积层质量更高、沉积层结构更稳定;HA沉积后可促进Ca（Ⅱ）沉积,然而Ca（Ⅱ）先沉积后HA沉积量较少,很大程度上与吸附层外层结构组成差异相关.此外,发现随着Ca（Ⅱ）浓度从10mg/L升高至200mg/L,Ca（Ⅱ）沉积速率加快,界面沉积量增多.QCMD耗散变化研究发现,当Ca（Ⅱ）浓度从10mg/L提高至100mg/L,沉积层耗散变化值（ΔD）逐渐下降,沉积层转变为刚性结构;Ca（Ⅱ）浓度继续加大到200mg/L,ΔD升高趋势,沉积层构象呈现疏松态.应用QCMD可实时监测ZVI钝化层形成的动态变化过程,提供了ZVI界面吸附层变化特征等关键信息.     

基于LCA的聚乳酸快递包装环境友好性评价

以聚乳酸快递包装为研究对象,运用生命周期评价（LCA）方法对聚乳酸快递包装的原料获取、加工、使用及5种处置情景的环境影响进行比较,并采用累积能源需求（CED）方法对能源消耗情况进行分析.功能单位（1000个规模为25×35cm的聚乳酸快递袋,918kg）快递袋原材料获取、加工及使用阶段的环境影响潜能值分别为1.09×10^-9、5.64×10^-10、1.24×10^-10.海洋水生态毒性是聚乳酸快递袋环境影响的主要类型,占77%;非生物资源耗竭潜能值、人类毒性次之,分别占9%和6%.能源消耗主要类型为不可再生能源,占总能源消耗的89%,其中,快递袋使用阶段为主要贡献阶段,占比为91%.处理阶段5种处置情景中情景Ⅴ（焚烧47%,填埋13%,回收40%）对环境最为友好,通过增加焚烧和回收处置的比例,减少填埋比例对环境有着更为积极的影响.     

三维有机LDH的制备及其对有机物的普适性吸附

以表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)为软模板剂,制得有机三维花状层状双金属氢氧化物(3D-SLDH).采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和N₂吸附-脱附等表征手段对3D-SLDH的结构进行表征,确定最佳合成尿素浓度,并通过静态吸附实验考察了3D-SLDH对金橙Ⅱ(AO7)、罗丹明(RhB)以及萘(NAP)的吸附性能.结果表明,室温下,3D-SLDH对AO7、RhB和NAP的吸附容量分别为454.9,46.8和43.7mg/g,表明其对有机物的吸附具有普适性.3D-SLDH对AO7、RhB和NAP吸附过程均符合准二级动力学模型,对AO7和RhB的吸附等温线符合Langmuir模型,而对NAP的等温吸附行为符合partition-adsorption模型.升温有利于3D-SLDH对AO7和RhB的去除,不利于对NAP的去除.此外,结合反应前后固样XRD,FT-IR和XPS分析,可知3D-SLDH对AO7的去除机制主要是层间离子交换作用,对RhB的去除机制主要是疏水及表面吸附作用,而对NAP的去除机制主要为分配作用.     

紫外催化过硫酸盐深度处理垃圾焚烧厂渗滤液

为研究垃圾焚烧厂渗滤液生化出水的处理特性,对比了单独紫外(UV)体系、单独过硫酸盐(PS)体系以及紫外/过硫酸盐(UV/PS)体系深度处理垃圾渗滤液效果,发现UV/PS体系对渗滤液中有机污染物的去除效果较另外两体系的效果优异,因此采用UV/PS体系处理典型难降解有机物腐殖酸并考察体系的处理效能.在初始腐殖酸浓度为200mg/L、PS投加量为25mmol/L、初始pH值为4的条件下,UV₂₅₄最大去除率为89.62%,TOC最大去除率为76.17%.研究温度、初始pH值、药剂投加比例等因素对UV/PS工艺处理渗滤液的影响,结果表明,工艺处理效果良好,最优条件为温度为35℃、pH值为4、加药比为2、运行24h,COD的去除率最大为82.64%,TOC的最大处理效能为66.69%,同时该体系对色度的去除能力符合拟二级动力学方程.本文可为垃圾焚烧厂渗滤液深度处理提供数据依据.     

DBD低温等离子体气化杨木及模型化合物

本文利用低温等离子体技术,使用介质阻挡放电反应器气化杨木屑、纤维素、木聚糖和木质素,用控制变量法研究了频率、载气对反应系统产气能力的影响以及生物质化学组成的气化特性.结果表明,频率越小、载气电离能越低,气化率越高,杨木的最佳气化率为64.11%;木聚糖和纤维素气化产物相似,较纤维素和木质素产气率更高并且能够产生更多CO;木质素主要生成气化炭.同时,利用SEM、BET对原料及气化炭进行了表征研究得出碱金属在高温下发生结晶;木聚糖在气化过程中会发生熔融;等离子体的高功率以及更多的氧化性物质能够使气化炭比表面积显著增加,达到150.71m²/g.     

聚天冬氨酸对土壤吸附、解吸汞的机制研究

为揭示土壤中添加聚天冬氨酸（PASP）后其对汞的吸附、解吸过程,探究了不同PASP用量对土壤吸附解吸汞的机制及有机质、pH、汞初始浓度等因素的影响。结果表明,PASP可显著抑制土壤对汞的吸附,促进土壤对汞的解吸,在PASP用量为300 mg时,其吸附量、解吸量分别是未添加PASP时的0.68、27倍;有机质与PASP之间在土壤吸附汞时表现为拮抗作用,在土壤解吸汞时表现为协同作用;在较宽pH范围（4.0～7.0）和不同汞浓度（5～200 mg/L）下,PASP均能抑制土壤对汞的吸附;PASP作用于整个吸附进程;土壤对汞的吸附特征符合Langmuir、Freundlich方程和准二级动力学方程,而PASP的存在均使其特征方程偏离;原土和去除有机质的土壤对汞的最大吸附量（q_m）分别为2.1和2.0 mg/g,比未添加PASP的处理分别下降了65.47%和12.94%。本研究为PASP应用于汞污染土壤的修复奠定了研究基础。     

皂角苷和柠檬酸联合对市政污泥中重金属的去除与风险评价

污泥的重金属污染严重制约其资源化利用,为探讨皂角苷和柠檬酸联合淋洗去除污泥中重金属的效果,为污泥的资源化利用提供理论依据,以武汉市4个市政污泥样品(S₁、S₂、S₃、S₄)为研究对象,选取1%的皂角苷和0.1 mol/L的柠檬酸联合淋洗1~4次,对淋洗前后污泥中重金属Cu、Ni、Pb、Zn、Cd和Cr的含量和形态进行了分析,并运用M_F指数法和潜在生态风险指数法对淋洗后污泥中重金属的迁移性和环境效应进行了评价。结果表明:经过1次淋洗后,污泥中Zn的去除率最高,为71.04%(S₁),而Ni的去除率较低,为20%左右(S₂),污泥中Cr、Cu、Pb和Cd的最大去除率在23.16%~43.00%之间;经过4次淋洗后,污泥中Zn、Pb、Cr、Cu、Cd和Ni的去除率最高分别为84.79%、81.73%、80.77%、78.89%、56.71%和55.51%;经过淋洗后污泥中各重金属酸溶态所占的比例降至5.41%以下,污泥中Cu以残渣态和可氧化态为主,其他重金属以残渣态为主;皂角苷与柠檬酸联合淋洗后,污泥中重金属的M_F(移动性指数)和E_i(潜在生态风险指数)值下降,说明污泥中重金属的移动性、生物有效性和潜在生态风险减弱,其中污泥中Ni、Pb、Zn的潜在生态风险均由中降为低,污泥中Cu、Cr和Cd的潜在生态风险也有所降低;1.5 g/L的熟石灰对污泥淋洗废液中Cu、Ni的回收率在25%左右,对Pb、Zn、Cd、Cr的回收率在58%~80%之间。皂角苷和柠檬酸联合淋洗可以较好地去除供试污泥中的重金属,降低重金属的移动性和潜在生态风险。     

Numerical Simulation of Light/Dark Cycle Frequency of Microalgae Fluid in a Helical Tubular Photobioreactor for Carbon Dioxide Capture

In the present study, three-dimensional numerical simulations are conducted on hydrodynamics and light-intensity distribution of microalgae fluid flow in a helical tubular photobioreactor for CO₂ capture. The effect of incident direction of the light illumination is discussed and the light/dark cycle frequency experienced by the microalgae fluid in the cross-section of the photobioreactor is investigated. The simulation results reveal the steadily nonhorizontal and unsymmetrical Dean roll-cells of the microalgae fluid flow in the cross-section of the helical tube. The external light projecting onto the helical tubular photobioreactor from the center is a better way for microalgae cultivation. The light/dark cycle frequency of the microalgae fluid flow is calculated based on the light-intensity distribution inside the photobioreactor. The light/dark cycle frequency keeps constant for the same stream trace of the microalgae flow while varies with different flow regions. Meanwhile, the light/dark cycle frequency increases with the increase in microalgae fluid velocity. The suitable demarcation between the light and the dark zone depends on the shape and the location of the Dean roll-cells.     

光照下铜离子对水中氢氧自由基生成量的影响

研究了水溶液中铜离子与抗坏血酸、柠檬酸盐及藻等配合体系在高压汞灯光照下产生氢氧自由基的情况,其中铜与抗坏血酸系统反应最强,高压汞灯光照增强了铜与抗坏血酸反应产生氢氧自由基的过程,高压汞灯光照时所产生的自由基量为不光照时的6～7倍。同时铜(或抗坏血酸)单一的水溶液在光照条件下也能产生氢氧自由基。铜离子与柠檬酸钠溶液混合在光照下能产生氢氧自由基;铜离子与藻液混合能加倍藻液中氢氧自由基的产生。