微生物处理含锑重金属废水的研究进展

锑及其化合物是全球性污染物和优先控制污染物,其在水环境中呈现的环境危害已引起了国际科学界的高度关注和忧虑。微生物吸附除锑是目前最安全、经济、环境友好、选择强、避免二次污染的除锑方法与技术。对主要藻类、细菌和真菌等微生物除锑的特性、机理、等温吸附模型与吸附动力学等方面的研究进行了总结与分析,旨在为水体中锑污染控制与治理提供参考。建议今后在以下几个方面加强研究:(1)吸附除锑微生物与锑氧化菌的筛选与鉴定,并基于此进行微生物吸附剂制备及改性制备;(2)锑在微生物吸附剂与水环境体系中的赋存形态、价态转化、迁移转化、去除控制方法等有待进一步研究;(3)微生物吸附材料吸附除锑机理有待借助先进的表征技术进行定性与定量解析,实现优先吸附位点和官能团的优化调控。     

基于唐南渗析原理阳离子交换膜对Cu~(2+)、Mn~(2+)、Zn~(2+)去除能力的研究

基于唐南渗析原理,采用阳离子交换膜去除原水中Cu2+、Mn2+、Zn2+等重金属离子,研究影响阳离子交换膜去除各重金属离子能力大小的机制以及2种重金属离子共存时互相干扰的机制.结果表明,阳离子交换膜可有效去除原水中Cu2+、Mn2+、Zn2+等重金属离子,去除率为75%～85%;在浓度相同下且重金属离子带相同电荷数时,其水化离子半径越小,离子扩散速度就越快,阳离子交换膜对其去除能力就越强;当重金属水化离子半径基本相同时,膜对原子序数小的重金属离子的去除能力更强;相同浓度且相同电荷数的重金属离子共存时,各离子同步被去除,但各离子之间存在干扰,越易于被离子交换的离子与其它离子共存时,其竞争能力越强,使其他离子的去除率降低越多;当待去除离子的总浓度远低于膜的交换容量时,离子共存时各离子的去除率相比离子单独存在时各离子的去除率下降幅度不大.     

锰矿区土-水界面污染流中重金属来源分析

基于对湘潭锰矿红旗矿区土-水界面重金属污染流的采样分析,通过相关性和主成分分析法,研究了锰矿区土-水界面重金属污染流中的锰、镍、铜、锌、镉、铅重金属的来源以及同源性。结果表明:6种重金属的差异性、离散程度、变异性较大;锰—镍、锰—锌、锰—镉、锰—铅、镍—锌、铜—锌、铜—铅、锌—镉、锌—铅、铅—镉呈极显著正相关,镍与锰以外的其他重金属相关性都较低;3个主成分的贡献率分别为58.300%、16.628%、11.115%,累积贡献率达到了81.543%,并且6种重金属在主成分1的载荷非常高。结合矿区的周边环境和自身特点,表明6种重金属的主要共同来源为矿区内的矿业活动,并且工业活动、交通运输、农业活动等也对矿区造成了一定程度的重金属污染。     

侧向冲击下CFRP缠绕加固RC悬臂柱动态响应的有限元分析

文中基于LS-DYNA软件对侧向冲击下碳纤维增强复合材料(CFRP)缠绕加固钢筋混凝土(RC)悬臂柱进行了有限元模拟，在与文献试验结果对比验证基础上开展了参数化分析，重点考察了柱轴压比、CFRP层数、冲击速度及冲击质量等参数对柱动态响应的影响规律。研究结果表明：(1)低轴压比0～0.2对CFRP加固柱的损伤形态、冲击力第一峰值和侧向位移的影响较小；(2)增加CFRP层数可减小RC柱的剪切损伤程度和侧向位移；(3)相比冲击质量，冲击速度对CFRP加固柱的冲击力第一峰值和侧向位移的影响更大；(4)在相同冲击能量下，增加冲击质量会引起侧向位移的增加与冲击力第一峰值的下降。     

循环荷载下煤矸石路基填料动力特性及骨干曲线模型研究

煤矸石作为煤矿建设和煤炭生产过程中所产生的废弃物，排放量与存储量巨大，将其用作路基填料，可产生较大的经济、社会和环境效益。通过大型动静三轴试验分析了循环荷载作用下煤矸石路基填料的动力特性，并对其骨干曲线的计算模型进行了深入研究。结果表明：循环荷载作用下煤矸石路基填料的骨干曲线并非呈现出良好的双曲线变化规律，试样的动应力随着动应变的增大而增大；随着围压的增加，试样破坏时的动应力与动应变均逐渐增大。基于动力特性试验结果，采用修正的Hardin-Drnevich模型分析了循环荷载作用下煤矸石路基填料的骨干曲线，分析表明：修正的H-D模型能取得更好的效果。在此基础上，建立了考虑围压效应的煤矸石路基填料骨干曲线计算模型。分析了循环荷载下煤矸石路基填料的动强度、动黏聚力等动力参数，求得了基于修正H-D模型的动弹模量计算公式，分析了循环荷载作用下煤矸石试样动弹模量与阻尼比的变化规律。     

不同流态下微波辐射对污水污泥性质的影响研究

通过对不同流态下微波辐射对污水污泥性质的影响进行研究,考察了不同流态下微波辐射作用处理后污泥沉降性能、脱水性能的变化,以及微波辐射作用下流态对污泥挥发性悬浮固体(VSS)溶解率、上清液中COD和污泥微观形态的影响.结果表明,流态对污泥的沉降性能和脱水性能有一定影响,微波辐射功率越高,流态对污泥沉降性能和脱水性能的影响越显著.微波辐射功率较低时,雷诺数Re越大,污泥的沉降比(SV)、比阻和泥饼含水率越小;微波辐射功率较高时,Re为2300的临界流态下污泥的沉降性能和脱水性能最好.随着Re的增大,VSS溶解率和上清液中COD升高,微波辐射功率分别为300、500、700和900W时,Re为3000的紊流流态下上清液中COD分别达到1.1、2.1、3.6和6.7g·L-1.SEM观察结果表明,微波辐射及流态产生的协同剪切应时适宜时,有利于污泥颗粒的絮凝反应,高强度的微波辐射和紊流产生的较大剪切应力导致污泥絮体被打碎.     

微波辐射对污水处理厂动态流活性污泥性能的影响研究

通过微波辐射对污水处理厂动态流活性污泥性能进行实验研究,考察了微波辐射3min内污泥沉降性能、脱水性能的变化,探讨了微波辐射对污泥挥发性悬浮固体(VSS)溶解率、上清液中COD和污泥微观形态的影响.结果表明,低强度的微波辐射对活性污泥相关性质的影响不显著,没有从根本上改善活性污泥的结构.适宜的微波辐射能显著改善活性污泥的沉降性能和脱水性能,500、700和900W微波辐射的适宜辐射时间分别为180、150和60s,此时,活性污泥的比阻为0.3×109S2·g-1左右,较原活性污泥减小了88%,泥饼含水率由原活性污泥直接抽滤的85.2%降低到70.0%.VSS溶解率和上清液COD都随着辐射功率及辐射时间的增加而升高.适宜的微波辐射能促进污泥的团聚絮凝,过度的辐射会破坏活性污泥结构,使活性污泥颗粒细小化,混合液黏度增大,导致脱水性能变差.通过动态流动下微波辐射对活性污泥性能影响的研究,可为微波辐射在活性污泥处理的实际应用提供理论依据.     

响应面优化制备CTS-GSH及其对铬(Ⅵ)的去除研究

以壳聚糖(CTS)与还原型谷胱甘肽(GSH)为原料,通过酰胺化反应合成了巯基化壳聚糖CTS-GSH混凝剂。采用Cr(Ⅵ)去除率为因变量,以CTS/GSH质量比、EDAC用量、反应体系pH值为自变量,设计了Box-Behnken模型。通过响应面法分析优化CTS-GSH的合成条件。模型分析显示:实测Cr(Ⅵ)去除率与模拟Cr(Ⅵ)去除率的相关决定系数为0.998,调整相关决定系数为0.995,表明预测值与实际值相关性强,模型预测Cr(Ⅵ)去除率具有较好的准确度。实验结果表明:当CTS/GSH质量比为1∶1,交联剂EDAC用量为0.25 g,反应体系pH值为3.5时,CTS-GSH性能最好;且水中Cr(Ⅵ)初始浓度5.0 mg/L,CTS-GSH投加量为140 mg/L,静置时间3.0 h时,Cr(Ⅵ)去除率达到最大值99.8%。证明采用CTS-GSH对水中的Cr(Ⅵ)具有较好的去除效果。     

铁铜双金属氧化物对Sb(Ⅲ)的吸附再生及影响因素

将铁盐与铜盐在碱性条件下共沉淀后,经低温干燥制备了铁铜双金属氧化物。考察投加量、初始浓度、共存阴离子对铁铜双金属氧化物吸附Sb(Ⅲ)性能的影响,并对吸附动力学、等温吸附特征和热力学进行了系统的研究。结果表明:吸附在24 h后达到平衡,在p H为5.0,温度为25℃,0.03 g铁铜双金属氧化物对40 mg/L Sb(Ⅲ)的去除率为81.30%,去除能力达到108.41 mg/g。该吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型,反应的吉布斯自由能ΔG0,为自发反应。机理分析表明铁铜双金属氧化物去除溶液中Sb(Ⅲ)主要以物理吸附为主,吸附剂经过4次吸附、解析再生后,对Sb(Ⅲ)去除效果不错。     

颗粒物对无电压作用下离子交换膜分离去除铜离子的影响

在无外加电压条件下研究了颗粒物对阳离子交换膜分离去除铜离子效果的影响。选用硅酸、二氧化硅、氧化铝和水杨酸等4种物质作为颗粒物分别进行实验,其添加量均为50 mg/L。Cu2+及其补偿离子K+的浓度分别为0.0787mmol/L(5 mg/L)和0.787 mmol/L,水温为25±1℃,搅拌强度为600 r/min,水力停留时间为12 h。在所述实验条件下运行96 h后,水中无颗粒物干扰时,铜离子去除率为84%;水中存在带负电荷颗粒物(硅酸)和不带电荷颗粒物(二氧化硅和氧化铝)时,铜离子去除率略为下降至81%;而当水中存在带正电荷颗粒物(水杨酸)时,铜离子的去除率进一步下降为79%。研究结果表明带正电荷颗粒物对铜离子的交换去除影响较带负电荷或不带电荷颗粒物大,因为带正电荷颗粒物更易迁移至阳离子交换膜表面甚至进入膜内,并与膜表或膜内离子交换基团结合,从而导致铜离子交换去除明显下降。