铜铈复合氧化物上石化行业典型VOCs的氧化行为与动力学

采用共沉淀法和等体积浸渍法制备了CuCeO x复合催化剂,对材料的物化性质进行了XRD、低温N2吸脱附、H2-TPR和O2-TPD表征.以石化行业典型VOCs(苯、甲苯和正己烷)为探针污染物,研究了污染物组成与浓度、反应空速、O2浓度、H2O浓度和催化剂种类对其氧化行为的影响,并对反应动力学参数进行了模型拟合.共沉淀得到的催化剂具有均匀的活性相、好的低温可还原性能和较多的活性表面氧物种.甲苯氧化率随着污染物浓度升高而降低,高转化率下苯浓度与其氧化率无相关性,正己烷的氧化率与入口浓度呈正比.苯能够显著抑制甲苯的氧化,而甲苯加入有利于苯的氧化.正己烷对苯氧化的影响较小,但能够促进甲苯的转化,苯系物对正己烷氧化有明显的抑制作用.低空速和高氧浓度都有利于污染物的氧化,氧浓度的变化对正己烷和苯的氧化影响较小.水汽对甲苯的氧化有明显的抑制作用,而对苯和正己烷氧化有明显的促进作用.共沉淀催化剂具有更好的甲苯和苯氧化性能,而无水条件下浸渍催化剂具有更好的正己烷氧化性能.拟一级动力学模型能够很好地模拟不同条件下污染物的氧化行为.     

土壤重金属钝化修复剂生物炭对镉的吸附特性研究

目前以生物炭为代表的生物质对重金属的吸附表现出良好的应用前景.为确定生物炭对溶液中镉的吸附性能,选用由棉花秸秆制备的生物炭,研究吸附等温线、吸附动力学以及温度、pH和离子强度等对生物炭吸附Cd2+的影响.研究表明,生物炭对Cd2+的吸附可以用Freundlich等温线较好地拟合,在不同温度下其饱和吸附量分别为9.738 mg.g-1(288.15 K)、10.14 mg.g-1(298.15 K)、10.40 mg.g-1(308.15 K)和10.71 mg.g-1(318.15 K),热力学参数表明生物炭吸附Cd2+的过程是自发的吸热过程;吸附动力学过程符合二级动力学模型,在40 min即可达到平衡;pH对生物炭吸附Cd2+的影响较大,在pH2～8范围时,生物炭对Cd2+的吸附量随pH的增加先上升后下降;生物炭对Cd2+的吸附量随着溶液离子强度的增大呈降低趋势.该项研究可为生物炭在土壤重金属污染修复中的应用提供一定的理论基础.     

零价铁去除废水中的汞

研究了零价铁(zero-valent iron,ZVI)去除废水中Hg2+的动力学特征及其影响因素,初步探讨了ZVI与Hg2+的作用机制.结果表明,ZVI对废水中Hg2+的最佳去除条件:Hg2+的初始浓度为0.10 mg·L-1、pH为5、ZVI用量为0.050 g、温度为25℃,获得Hg2+的去除率为94.5%.ZVI对废水中Hg2+有一个快速的去除过程,可用准一级反应动力学方程描述,速率常数为0.010 min-1.ZVI去除废水中Hg2+的机制主要是氧化还原反应、铁氧化物和氢氧化物的吸附和共沉淀作用,ZVI表面钝化是降低Hg2+去除率的主要原因,其钝化成分主要是FeOOH和Fe2O3-Fe3O4.胡敏酸可与ZVI还原产生的Fe2+、Fe3+结合形成Fe-HA复合物,增加可溶性铁的比例,缓解ZVI的钝化,对细铁氧化物和铁氢氧化物胶体具有稳定作用,增强对废水中Hg2+的吸附作用.     

基于SD-CA-GIS的环境累积效应时空分析模型及应用

环境累积效应分析强调环境变化的时空放大作用,突出环境要素之间的时空交互作用,从而对环境分析方法的能力提出了挑战.因此,本文在对传统环境分析方法归纳、分析和总结的基础上,以地理信息系统(GIS)为基础平台,集成系统动力学(SD)和元胞自动机(CA)的优点,建立了能够分析时间累积、空间累积效应的SD-CA-GIS模型.以山西潞安矿区作为研究区域,在分析矿区社会、经济、工程和环境等因子之间时空交互作用的基础上,构建了SD-CA-GlS模型.考虑到矿区土地利用变化的特殊性,从影响矿区土地利用变化的驱动因子出发,预测和模拟了矿区2006-2030年土地利用变化的累积状况.结果发现,由于煤炭资源开采等人类干扰活动的影响,研究区在研究时段内,工矿用地、居民用地和交通用地呈现累积性增加,其它土地利用类型累积性减少.同时,由于不同阶段人类活动干扰的种类和强度变化,使得不同土地利用类型的空间扩展变化存在一定的差异.上述研究表明,该模型能够同时考虑时间累积效应和空间累积效应的动态变化,能为环境累积效应的分析和评价提供有效的帮助.     

表面活性剂及其组合洗脱污染土壤中的硫丹

采用序批实验和并行解吸法,研究了添加和不添加Na2SiO3两种情况下,非离子表面活性剂和阴/非离子混合表面活性剂对污染老化土壤中α-、β-硫丹的洗脱效果与动力学特征.结果表明,不添加Na2SiO3时,α-、β-硫丹的洗脱率顺序为Tween80/SDS>Tween 80>Triton X-100.Triton X-100/SDS在100～500 mg·L-1和800～1 000 mg·L-1时的洗脱率分别低于和高于相应浓度的Triton X-100;添加Na2SiO3后,硫丹的洗脱率顺序为Tween 80/SDS>Tween 80>Triton X-100/SDS>Triton X-100,4种洗脱模式对硫丹的洗脱能力均显著提高,其中α-硫丹的洗脱率分别是不加Na2SiO3的1.17～2.73、1.87～4.02、1.85～6.56和1.87～2.85倍.硫丹的洗脱过程可用4参数2室一级动力学模型描述,存在明显的快速洗脱和慢速洗脱阶段;β-硫丹的洗脱速率和洗脱率均低于相应处理的α-硫丹,表明β-硫丹较难从土壤中洗脱;添加Na2SiO3可增大硫丹的快速和慢速洗脱速率常数,减少慢速洗脱的百分率.与其它洗脱模式比较,添加Na2SiO3的Tween 80/SDS能够高效、快速洗脱污染土壤中的硫丹,是一种优良的混合洗脱剂.     

发酵液作为EBPR碳源的动力学模拟

发酵液是一种优质的碳源,能够提高生物除磷系统(EBPR)的除磷效果.采用基于碳源代谢的修正ASM2模型,能够较好地模拟发酵液作为EBPR碳源的动力学变化规律.发酵液作为EBPR唯一碳源时,系统中的异养菌不仅不对聚磷菌(PAO)的生长构成竞争关系,反而促进PAO的生长.发酵液作为实际污水的补充碳源时,优化了污水中的碳源组成,创造了有利于聚磷菌生长的环境,使EBPR中聚磷菌达到微生物总量的40%以上,比实际污水作为碳源的EBPR中的PAO含量提高了3.3倍.     

基于废陶瓷的多孔陶瓷研制及其对Ni2+的吸附性能

通过SEM、XRD、FT-IR表征及多孔陶瓷对废水中镍的去除能力,确定多孔陶瓷的制备条件:原料中田菁粉掺杂质量分数为4%,焙烧温度为800℃.SEM和孔结构表征说明,焙烧使多孔陶瓷形貌、结构发生变化;随着焙烧温度的升高,多孔陶瓷的比表面积和孔容呈现降低的趋势,而孔径呈现增大的趋势;EDS分析能表明,原废瓷粉和多孔陶瓷的主要元素组成均为Si、Al、O.SEM、XRD和FT-IR分析表明,多孔陶瓷吸附前后结构稳定.吸附Ni2+的系列实验表明,多孔陶瓷用量为10 g·L-1,吸附时间为60 min,进水pH值为6.32,进水Ni2+浓度在100 mg.L-1以内.在此条件下废水的Ni2+去除率可达89.7%,多孔陶瓷对废水中镍有较好的去除效果.以制备的多孔陶瓷处理含镍废水,考察多孔陶瓷对废水中Ni2+的吸附动力学和吸附等温线,结果表明,多孔陶瓷对Ni2+的吸附过程符合准二阶动力学模型(R2=0.999 9),Qe为9.09 mg·g-1;吸附过程可用Freundlich方程和Langmuir方程来描述,温度由20℃升高至40℃,最大吸附量Qm由14.49 mg·g-1上升至15.38 mg·g-1.     

硫酸钙垢层清洗方法研究

从化学热力学角度和沉淀转化角度,理论上分析了碳酸钠、氢氧化钠分别与硫酸钙发生化学反应的可能性和反应进行的限度。并结合动力学规律,提出影响化学反应的条件,通过实验进行检验。最后提出,在实际工作中,达到良好清洗目的可采取的措施。     

潜流人工湿地处理农村生活污水动力学研究

考察潜流人工湿地处理农村生活污水的运行效果,并探寻一级动力学常数的空间变化情况,采用"厌氧调节池+二级串联潜流式人工湿地"工艺处理农村生活污水。结果表明,经过3个月运行后人工湿地对污水中COD、TP、TN和NH3-N的去除率分别达到了79.13%,71.54%,57.26%和60.01%。通过湿地原位检测显示以上各类污染物在生物床内都有较明显的沿程下降趋势,在床体的前半部分污染物的降解较快,后半部分相对缓慢。农村生活污水中污染物去除动力学符合一级动力学模型,一级生物床中COD、TP、TN和NH3-N的去除,Kv均值分别为3.048、2.469、1.625和1.695;二级生物床中Kv均值分别为2.542、1.946、1.383和1.453。生物床Kv呈现出减小的趋势说明生物床前端对各类污染物的降解速率比后端快。生物床间的跌水池的复氧,增加了二级生物床前端的Kv,提高了对污染物的降解速率。     

厌氧氨氧化工艺脱氮及其污泥形态的研究

为研究厌氧氨氧化工艺对高浓度含氮废水的脱氮性能,在以聚乙烯海绵作为填料的上流式厌氧固定床反应器中利用人工配置高浓度含氮废水进行了实验研究.实验中通过添加充足无机碳源,实现了厌氧氨氧化反应器在总氮浓度900～1 210 mg/L长期稳定的运行,脱氮效率在80％以上,最高氮负荷为5.9 kg/m3·d.结果表明:充足的无机碳源在一定程度上可有效地降低高浓度亚硝氮对厌氧氨氧化菌的抑制作用.通过对污泥性状的研究,明确寻找出污泥上浮的原因所在.通过Stover-Kincannon模型确定系统动力学参数KB和Umax分别为30.2 g/L·d和2L2g/L·d,这将有助于对该厌氧氨氧化系统各控制条件的有效调节和准确设定,也为日后应用于实际工程中提供重要的理论依据.