石墨烯基磁性复合材料吸附水中亚甲基蓝的研究

建立了一种超声辅助共沉淀法制备磁性Fe3O4/氧化石墨烯(Fe3O4/GO)纳米粒子.透射电镜和磁滞回线研究表明,该复合物具有小的颗粒尺寸和超顺磁性.该磁性纳米材料可以吸附废水中的染料亚甲基蓝,实验研究了溶液pH值、吸附剂的用量、时间和温度对亚甲基蓝去除率的影响.结果表明,pH值在6~9范围内,Fe3O4/GO都能高效地吸附亚甲基蓝.反应过程在前25 min反应速率很快,到180 min内达到吸附平衡.该磁性纳米材料对亚甲基蓝的吸附符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力学方程,吸附过程是一个自发和吸热过程.该吸附材料对亚甲基蓝吸附容量高,在313 K时Fe3O4/GO的饱和吸附量为196.5 mg·g-1.另外,可以方便地通过外部磁场分离回收吸附剂,利用过氧化氢可以再生重复使用,是一种优良的吸附染料废水的材料.     

PAFC对水体中持久性有机污染物PFOA的混凝效果

针对含全氟辛酸(PFOA)的工业废水及应对PFOA的污染突发事件,采用PAFC及其复配粘土矿物凹凸棒和沸石进行混凝实验,并对几个影响因素进行了考察。结果表明,在PAFC的最佳投加量10 mg/L时,PFOA和浊度的去除率分别达到70.25%和99.42%,PAFC混凝处理PFOA的效果优于PAC;pH值对PAFC去除PFOA有一定的影响,当pH大于6时有利于PFOA的去除;PFOA和浊度的去除率随原始浊度的增加而增加;活性炭、盐酸改性凹凸棒、盐酸改性沸石、CT-MAB改性的沸石复配PAFC均可提高PFOA的去除率;改性处理后的沸石应用于PFOA的处理中,有望降低处理成本。     

高分子重金属絮凝剂的性能及作用机理研究

以含Ni^2 废水作为处理对象,主要研究了几个影响高分子重金属絮凝剂去除废水中Ni^2 的因素,从而进一步了解高分子重金属絮凝剂的结构和性能．实验结果表明：(1)某些离子存在时,pH值对Ni^2 的最高去除率影响不大;(2)水中某些二价阳离子的存在不仅不会消耗高分子重金属絮凝剂的用量,而且会促进Ni^2 絮凝沉淀,Ni^2 的去除率均在95％以上;(3)水中Fe^3 会与Ni^2 竞争高分子重金属絮凝剂分子中二硫代羧基上的配位基,若高分子重金属絮凝剂投加量不足,Fe^3 的存在将影响螯合体MHMF-Ni^2 的生成;(4)Ni^2 和致浊物质会互相促进彼此的去除,浊度的去除率在97％以上．(5)高分子重金属絮凝剂对重金属离子具有选择性,可将部分重金属离子从其它离子中分离开、回收再利用．     

光助纳米铁还原Cr(VI)的研究

采用液相还原法制备了纳米铁,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对其晶体结构、形貌特征进行了表征.以Cr(Ⅵ)为模拟污染物,中压汞灯作为光源,考察了不同投加量、不同pH值等条件下光照对纳米铁还原Cr(Ⅵ)的影响.结果表明:制备的纳米铁具有很高的反应活性,粒径约为7.6nm,呈球形,可在空气中自燃.在25℃、Cr(Ⅵ)浓度为20mg/L、pH=7±0.5,加入0.1g的纳米铁,光照60min后Cr(Ⅵ)的还原率达到62.3%,而无光照时Cr(Ⅵ)的还原率仅为27.6%,说明光照对Cr(Ⅵ)的还原具有明显的促进作用.当纳米铁投加量较大时,纳米铁对Cr(Ⅵ)的还原速率大于光照对其产生的影响.反应液pH值对Cr(Ⅵ)还原速率的影响较光照对其产生的影响显著.在紫外光的照射下,纳米铁中电荷可能在诱导下作受迫振荡,与吸附分子发生电荷传递是光照促进纳米铁还原Cr(Ⅵ)的主要原因.     

亚微涡旋的混凝作用研究

以粒子图像速度场仪(PIV)测得了Taylor-Couette反应器旋转内筒和固定外筒间的环隙流场图像.所得图像表明环隙间存在亚微尺度的涡旋.同时实验研究了在Taylor-Couette反应器环隙间不同涡旋形态下聚合氯化铝(PAC)对高岭土悬浊液的混凝效能.结果表明,在波涡流(WVF)形态范围内混凝效能达到了最大(50%以上),这可归因于涡的闭合特性及其随时间的膨胀和收缩.但在波涡流形态范围以外得到的混凝效能相对较低,可归因于相互连通的非闭合涡特性.     

壳聚糖季铵盐絮凝剂处理丁苯橡胶废水的研究

以壳聚糖(CTS)为母体,3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CTA)为改性剂,合成了壳聚糖季铵盐阳离子型高分子絮凝剂2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HTCC),以其对高岭土悬浊液的浊度去除率为指标优化合成条件,以HTCC分别与PAC及PAM复配,絮凝处理丁苯橡胶废水.结果表明,最佳合成条件为:质量比MCTS: MCTA: MNaOH =1:2:1.2、反应温度60℃、反应时间3h,在此条件下合成的HTCC对高岭土悬浊液的浊度去除率达96.46%;HTCC+PAC复配在pH6.0~8.0对丁苯橡胶废水的絮凝效果较好,出水余浊<2NTU,色度去除率达92.98%,COD去除率达32.0%;HTCC+PAM复配在pH5.0~8.9对丁苯橡胶废水的絮凝效果最好,余浊<3NTU,COD去除率46.0 %,且投药量小, pH适宜范围宽,优势比较明显.以HTCC与PAC、PAM分别复配处理丁苯橡胶废水可减轻后续生化处理的负荷,降低PAC、PAM的投加量,从而减小出水中残余铝和残余丙烯酰胺单体的含量.     

天然沸石对农田退水中氨氮的去除

利用静态吸附实验研究了沸石颗粒大小、氨氮初始浓度、接触时间及Na+离子浓度等因素对天然白银沸石去除模拟黄灌区农田退水中氨氮(NH4+-N)效果的影响,同时研究了吸附等温线特征,并考察了其吸附机理.研究结果表明,沸石颗粒大小、接触时间及NH4+和Na+初始浓度对NH4+-N交换容量都会产生一定影响;根据复相关系数(R2),NH4+-N的吸附等温线更符合三参数等温线模型;而对于两参数等温线模型,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述NH4+-N在天然沸石上的离子交换过程;NH4+-N吸附实验数据与Elovich模型拟合最好(R2≥0.9766).研究结果表明了天然白银沸石是一种适合NH4+-N去除的离子交换剂,可用于黄灌区农田退水中NH4+-N的去除.     

北方城市干涸河流区域资源管理与环境整治模式——以滹沱河石家庄市区段生态恢复与重建模式为例

针对城市化进程中所导致的河流干涸、景观与生物多样性丧失、生态环境恶化等问题,研究了我国北方典型城干涸河流生态恢复与环境整治模式。借助遥感、GIS技术、环境监测等手段,对研究区域--滹沱河石家庄市区段的生态环境现状进行了调查与分析,提出了“以绿代水”的生态-恢复与重建模式。在对河流进行生态输水、水资源合理管理与调度的同时,选择适宜的研究尺度,提出了恢复流域内自然植被的“绿色滹沱”模式,即:河道中心区--乡土草本滞洪补潜;缓冲区----灌木束水导流、杨柳护堤造岸;过渡区-林果防风固沙。最后,还提出了滹沱河区域环境与资源管--理的建议。论文为城市干涸河流的生态环境整治与区域资源管理提出了新的理念和途径。     

邻苯二甲酸二乙基己酯对蚕豆根尖微核及幼苗超氧化物歧化酶的影响

为了初步探讨邻苯二甲酸二乙基己酯(Di-(2-ethylhexyl)phthalate,DEHP)对植物的毒害作用,采用不同浓度的DEHP溶液对蚕豆根部进行处理(终含量0、0.2、2、20、200mg·kg-(1细沙)),检测根尖微核率和对幼苗茎、叶SOD活性的影响.结果表明:对蚕豆根尖进行短期(6h)处理后,各DEHP处理组微核率随DEHP含量的升高呈显著上升趋势(与对照比较,p<0.05或p<0.01).处理7d后,随DEHP含量的升高(0～20mg·kg-(1细沙)),蚕豆幼苗茎、叶SOD活性均呈逐渐升高趋势;DEHP含量在20～200mg·kg-(1细沙)时,SOD活性均略有下降.以上结果表明DEHP对蚕豆种子具有遗传毒性,且能够对蚕豆幼苗产生氧化损伤.     

镧-铅复合污染下AM真菌对玉米生长和镧、铅吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,模拟不同程度的镧-铅复合污染土壤(50、200、800 mg·kg~(-1)),研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)、真菌Claroideoglomus etunicatum(CE)和Rhizophagus intraradices(RI)对玉米(Zea mays L.)菌根侵染率、生物量、矿质营养元素吸收、C∶N∶P生态化学计量比、稀土镧(La)和重金属铅(Pb)吸收、转运的影响,旨在为稀土-重金属复合污染土壤的治理和修复提供科学依据.结果表明,AM真菌CE和RI均与玉米建立了共生关系,平均菌根侵染率为26.7%~95.8%;随着La-Pb复合污染含量的增加,玉米植株菌根侵染率、地上部和根部生物量以及N、P、K、Ca、Mg这5种矿质营养元素含量显著降低,而玉米植株C∶P和N∶P以及地上部和根部La、Pb含量显著增加.接种2种AM真菌使玉米植株生物量显著提高了17.8%~158.9%,地上部和根部P含量显著提高了24.5%~153.8%,降低了C∶P和N∶P,符合生长速率假设.在3种程度La-Pb复合污染含量土壤上,AM真菌使玉米植株根部Pb含量显著增加了51.3%~67.7%,地上部Pb含量显著降低了16.0%~67.7%,Pb从玉米根部向地上部的转运率降低了31.5%~54.7%;同时,接种AM真菌显著增加了轻度LaPb复合污染土壤上玉米植株的La含量,在中度La-Pb复合污染土壤上却显著减少了玉米地上部的La含量,增加了玉米根部的La含量,抑制了La从根部向地上部的转运,重度La-Pb复合污染土壤上均没有显著影响.试验结果初步证明,AM真菌具有促进稀土-重金属复合污染土壤植物修复的潜力,对于稀土-重金属复合污染土壤生态系统的植被恢复具有潜在应用价值.