过硫酸盐协同光催化纳米ZnO降解盐酸四环素的影响机制

以水葫芦为原料,制备了负载纳米ZnO的生物炭材料（ZnO-BC）,研究了单独光催化ZnO-BC和过硫酸钠（PS）协同ZnO-BC/UV体系氧化降解盐酸四环素（TC）.结果表明,PS协同ZnO-BC /UV体系的降解反应速率比单独光催化ZnO-BC时有显著提高,120min后降解率达到89.48%.PS可作为强氧化剂,利用纳米ZnO的光生电子产生SO₄^-·和·OH协同光催化反应.TC的反应过程可分为两个阶段：暗吸附阶段和光催化反应阶段.影响因素和响应面试验结果得出的影响顺序为PS浓度 > 紫外灯功率 > 初始pH值 > 纳米ZnO质量浓度.猝灭试验表明,在TC的降解中,SO₄^-·和·OH是参与反应的主要自由基.起氧化作用的自由基一部分在溶液中产生,另一部分由生物炭材料表面含氧官能团的作用和紫外光激发纳米ZnO产生.在此基础上,探讨了在TC降解过程中,PS与ZnO-BC的协同机理和协同作用的规律.     

透光率脉动检测技术对絮凝过程的连续监测和分析

研究考察悬液中絮凝体的特性和空间结构变化。通过监测透光脉动值的变化,显示不同种类的絮凝剂形成絮凝体的Ｉｇτ～１ｇＫ值曲线并非保持不变,反映了不同种类絮凝体空间结构的变化规律,得到絮凝体破碎和重组的有关信息,从中反映出不同絮凝剂投 形成的絮凝体的一些不同特性。     

黍糠、菜籽饼生物炭的制备及其对重金属镉(Cd2+)的吸附

利用黍糠、菜籽饼在不同温度下制备生物炭,以确定最佳制备温度及最佳吸附材料。结果表明,2种生物炭对镉(Cd~(2+))的吸附效果随制备温度上升而升高,黍糠生物炭的吸附效果更好。综合考虑产出率、吸附效果与能耗,得到最佳生物炭材料为黍糠,最佳制备温度为600℃。经2种生物炭吸附后,Cd~(2+)溶液的pH值均呈上升趋势,而黍糠生物炭调节pH值的能力更强。2种生物炭清洗后的吸附效果均有下降,表面沉淀是未清洗的生物炭对重金属离子吸附作用的机理之一。600℃黍糠生物炭对Cd~(2+)的吸附符合Langmuir吸附等温线,表明黍糠生物炭对Cd~(2+)的吸附为单分子层的吸附,且吸附剂表面均匀。使用扫描电镜(SEM,Scanning Electron Microscope)、多通道比表面积和孔径分析仪(BET,Multi-channel specific surface area and pore size analyzer)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR,Fourier Transform Infrared Spectroscopy)和综合热分析仪(STA,Synchronous Thermal Analyzer)对黍糠生物炭进行了表征。结果表明,黍糠原材料具有丰富的官能团,随热解温度升高,脂肪族官能团逐渐弱化消失,而芳香性结构与官能团逐渐凸显出来,因而能更多地吸附重金属Cd~(2+)。黍糠生物炭对重金属的吸附不主要依赖比表面积和孔隙结构,而是多种化学作用的结果,如表面沉淀、与官能团络合和阳离子-π键吸引。     

光电催化氧化体系降解苯胺类污染物的同步耦合反应机制研究

以3,4-二甲基苯胺(3,4-dimethylaniline,3,4-DMA)为苯胺类污染物的代表,通过降解贡献度分析、不同影响因素下动力学公式的建立及中间产物分析来探究其在高盐光电催化氧化体系下的同步耦合反应机制.结果表明,氯类活性物质与羟基自由基对3,4-DMA 10 min降解的贡献率分别为87.55%和7.9%,UV直接氧化、阳极直接氧化、光生空穴直接氧化的作用均可忽略.在不同的初始pH值(A)、初始氯化钠浓度(B)、电流密度(C)、光照强度(D)条件下,光电体系中的光催化与电催化反应均表现出协同效应,且电催化反应占主导.4种影响因素可通过影响氯类活性物质与羟基自由基的产生来对耦合机制产生作用.根据所得动力学公式ln(c_0/c_t)=0.0042A~(-0.2422)B~(0.3378)C~(1.4742)D~(0.2300)t,4种因素对反应体系的作用强弱顺序为:电流密度(C)初始氯化钠浓度(B)初始pH值(A)光照强度(D).基于GC/MS对中间产物的检测结果,提出3,4-DMA的两种可能降解路径:①3,4-DMA依次降解为3,4-二甲基苯酚、邻二甲苯、邻甲基苯甲酸、甲苯、苯甲醛、烷烃类物质、CO_2和H_2O;②3,4-DMA依次降解为含N联苯类物质、脂肪酸类物质、CO_2和H_2O.     

透光率脉动法检测水中病原微生物数量的研究

本文介绍了具有抗消毒剂功能的病原微生物的各种检测方法和应用范围。实验研究证明，透光率脉动检测技术可以用于在线连续、准确地检测水中的大多数病原微生物     

溶液环境对纳米Fe_2O_3/水界面NOM吸附过程中疏水效应的影响

以腐殖酸和纳米Fe2O3为对象,着重研究了腐殖酸分子在纳米Fe2O3表面的吸附过程中的疏水效应,借助红外光谱和热重等分析方法研究了腐殖酸吸附前后的疏水性随溶液环境变化的规律。结果表明,当离子强度为0、0.005、0.01和0.05 mol/kg,pH从7变到12时,纳米Fe2O3吸附溶解性腐殖酸分子后形成的复合体的热失重量随着pH的升高先减小后增大。当pH从7升高到10时,亲水性降低,疏水性增强;当pH从10升高到12时,亲水性增强,疏水性降低。当离子强度为0.001 mol/kg,pH从7变到12时,复合体的热失重量随着pH的升高而减小,亲水性降低,疏水性增强。当pH为定值,离子强度变化时,纳米Fe2O3吸附溶解性腐殖酸分子后形成的复合体的热失重量随着离子强度的增加不断变化,曲线呈现出波动趋势,亲、疏水性在交替变化。红外光谱分析结果说明,对纳米Fe2O3吸附溶解性腐殖酸分子后形成的复合体的亲疏水性起主要影响的官能团可能是亲水性的羟基—OH、羰基CO和疏水性的CH2烷烃。     

4种不同工况生物滤池净化效能与微生物特性分析

为了从微生物层面探讨曝气、挂膜周期、池形(或流态)改变对生物滤池净化效率的影响,试验设计了4种不同工况的生物滤池,即MAVF、NAVF、NVF、BHF,其中前三者为垂直流滤池,最后一种为折流式水平流滤池. 4组滤池框架和滤料相同,MAVF与BHF串联,且于试验前期运行1 a,NAVF及NVF为新启用滤池. 4组滤池采取同步序批式运行,其中MAVF、NAVF进行间歇曝气,其余两组未曝气.于新启用滤池挂膜阶段,对4组滤池同步处理生活污水的净化效率进行持续监测,并于挂膜结束后采集基质样品分析滤池微生物群落结构特征.结果表明,3组垂直流滤池的净化效率显著高于水平流滤池;曝气显著提高了滤池的净化效能,但与滤池微生物成熟度相比,前者的影响更弱. 4组滤池内均无明显的硝氮、亚硝氮积累,反硝化进行得很彻底. 16S r DNA高通量测序分析表明,4组滤池的多样性指数高低是BHF MAVF NAVF NVF,表明滤池愈成熟,多样性指数愈高. 4组滤池内微生物以兼性异养菌为主,且以异养反硝化脱氮菌最为丰富. NVF及BHF滤池内发生了异养硝化过程,曝气促进了滤池内好氧硝化菌的富集. 4组滤池内均未检测到好氧聚磷菌,磷的去除以反硝化聚磷为主.试验工况下,滤池对总氮的去除率不高主要归结于滤池内尚未富集到自养硝化菌或其丰度不高,后者导致滤池的氨氧化能力有限,进而影响总氮去除.以上研究结果表明,不同工况的调整会影响到生物滤池的氧化还原状态和功能菌富集,进而最终影响净化效率.     

光纤传感技术在雨水径流监测中的应用

鉴于海绵城市建设中海绵设施效能监测不足、手段复杂且精度低的问题,将光纤传感技术应用于海绵城市透水铺装中,以光纤光栅温度传感器为监测手段,以外界量改变引发透水面层上下铺设传感器输出波长信号变化为基本原理,得出雨水渗透速率,并以此为核心指标。以湖北省暴雨资料为基础,模拟不同重现期（1,5,10,50,100 a）下不同透水铺装对雨水径流量的削减实验,结合实验数据,建立了雨水渗透速度与透水铺装径流量削减指标的线性拟合关系。结果表明:渗透速度与径流量削减率、产流时刻均有较好相关性（R2>0.93、R2>0.92）。该技术在鄂西地区高铁站成功应用,证明利用渗透速率监测产流时刻与径流量削减率是可行的。