光电催化氧化处理中各类活性物质的氧化机理

为了深入研究其中各类活性物质氧化机理,以难降解的3,4-二甲基苯胺（3,4-DMA）废水作为研究对象,通过研究不同抑制剂条件下的动力学规律,并以贡献度（k_f/K）来量化各活性物质的作用效果,得出氯类活性物质的贡献度为89.03%,羟基自由基（·OH）的贡献度为6.24%,而空穴和阳极直接氧化贡献度可以忽略.采用三聚氰胺法、二甲亚砜（DMSO）法和DPD法定性定量测定了空穴、·OH和自由氯的含量,结果表明：较高浓度的氯化钠降低了空穴和·OH的贡献度;·OH的产量符合零级动力学规律,其产生速率为0.106mg/（L·min）;自由氯的累积浓度分为3个阶段,第3阶段累积速率为0.159mg/（L·min）.自由氯仅占氯类活性物质氧化体系的一小部分,其他含氯氧化物质和氯类自由基的氧化占重要地位.通过GC-MS、UV-vis和TOC检测,发现在反应10.0min前,主要通过氯类活性物质对侧链的快速攻击,使3,4-DMA转化为苯甲醛等易分解的苯环类物质;10.0min后,主要通过·OH对苯环大π键的攻击,使苯环类物质转化为小分子物质,然后继续被·OH氧化直到矿化.     

改性生物炭负载纳米零价铁活化过硫酸盐降解活性蓝19的机理及老化研究

采用磷酸改性的黍糠基生物炭作为纳米零价铁（Nanoscale zero-valent iron,nZVI）载体,成功制备出一种高效非均相活化材料—磷酸改性生物炭负载纳米零价铁（nZVI@PBC）,用来活化过硫酸盐（Persulfate,PS）降解印染废水中的典型染料—活性蓝（Reactive Blue 19,RB19）.nZVI@PBC表征结果表明,经磷酸改性后的生物炭具有更大的比表面积、更丰富的孔隙结构和活性官能团,有利于后续nZVI的负载及对污染物的降解.通过批次试验探究了nZVI@PBC投加量、PS浓度和初始pH值对nZVI@PBC/PS体系降解RB19的影响.结果表明,在RB19初始浓度为200 mg·L^-1,pH值为4,PS浓度为2 mmol·L^-1,nZVI@PBC投加量为0.1 g·L^-1的条件下,反应60 min后nZVI@PBC/PS体系对RB19的降解率达到93.81%.自由基猝灭剂试验和电子顺磁共振（EPR）结果表明,SO₄^·-和·OH自由基均参与降解过程.nZVI@PBC/PS体系的活化机理为：nZVI首先与溶液中的O₂、H₂O、PS发生反应,生成具有活化能力的Fe（Ⅱ）,随后Fe（Ⅱ）与PS发生非均相活化产生高活性的自由基.此外,探究了不同老化条件（包括置于水中、空气中及密封储存）对nZVI@PBC活性的影响.结果显示,在接触空气和密封储存的老化条件下并未对其活性产生显著影响,而水体环境对其活化性能破坏较严重.     

战勤保障体系中灭火剂存储量的优化

本文介绍了公安消防部队战勤保障体系,针对体系中灭火剂存储量存在的实际问题,基于军事运筹学中存储论的方法,根据年消耗量以及存储带来的损益结果,提出了优化方法。并以山东省德州市为例,试对其战勤保障部门灭火剂存储量进行优化。     

1株反硝化除磷菌的鉴定及其反硝化功能基因研究

研究反硝化除磷菌(denitrifying polyphosphate-accumulating organism,DPAO)的筛选、鉴定及反硝化功能基因.利用反硝化培养基分离得到菌株ZQN2,经好氧吸磷试验,硝酸盐还原产气试验并辅助异染颗粒和PHB颗粒染色,确定其为反硝化除磷菌.厌氧释磷/缺氧吸磷试验结果表明,菌株ZQN2在厌氧段释磷并合成PHB(poly-β-hydroxybutyrate),在缺氧段以NO3-为电子受体氧化PHB并过量吸磷,进行了同步反硝化除磷.对菌株ZQN2进行16S rRNA基因序列分析,并构建系统进化树,结果表明该菌株与GenBank数据库中多株Bacillus cereus菌株16S rRNA基因的同源性在99%以上.结合生理生化检测,判断菌株ZQN2为蜡状芽胞杆菌(Bacillus cereus).对其反硝化功能基因的研究表明,菌株ZQN2为nirS+和nirK-型,从分子生物学角度确认其具有反硝化功能;菌株ZQN2的nirS序列的系统发育分析结果表明,其nirS序列与多株Pseadomonas aeruginosa的亲缘关系最接近,这与基于16S rRNA的系统发育分析的结果不一致.     

溶液环境对纳米Fe2O3/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。     

热活化过硫酸盐联合混凝处理微乳浊液的机理

在冶金冷轧微乳浊液中,醚链较长、αH较多的非离子型表面活性剂的存在导致体系稳定性极高而难于降解,利用热活化过硫酸盐（PS）进行破乳预处理,并联合混凝作用,以实现高效的油水分离.本文研究了PS浓度、体系温度、pH值对上述反应的影响,根据电子顺磁共振等分析技术确定了作用自由基类型及其贡献率,利用气相色谱-质谱联用法分析了反应前后微乳浊液成分,根据激光粒度法测定了反应过程油滴粒径,结果表明：增大PS浓度和温度、降低pH值均有利于提高COD去除率;降解过程包括SO₄^-.、OH^.破乳及聚合硫酸铁促使强疏水性油滴脱稳,且SO₄^-.为破乳主导自由基（贡献率86.33%）;基于联合工艺的COD去除率和运行成本均优于热活化PS单一工艺.     

基于光纤传感技术的天然海绵体监测系统评估

对海绵设施的运行效能进行科学监测,可有效评估海绵城市建设的收益,并为海绵城市的建设提供数据反馈和指导性建议,但目前并无有效方法对天然海绵体运行效能进行监测评估。以湖北西部某大型高铁交通枢纽区海绵试点区为例,将光纤传感系统监测到的透水速率作为基础参数,探究其与含水率之间的函数关系,并建立蓄水量监测模型,完成了整个监测系统的构建。在实际降雨条件下,对该系统在径流监测及蓄水饱和预警方面的性能进行了评估,结果表明:光纤传感监测系统,在径流监测方面具有较高精度,预警产流时刻与实际产流时刻基本吻合。光纤传感监测系统展现出了很强的适应性和优异性能,可为海绵城市设施自动化运行提供技术支持。     

金属氧化物颗粒/水界面上NOM吸附机制的研究

以腐殖酸作为天然有机物(NOM)的代表,研究了腐殖酸分子在金属氧化物(赤铁矿)颗粒/水界面上的吸附特征,分析了pH值和离子强度对界面吸附配位反应的影响,及它们对赤铁矿颗粒表面吸附密度和团聚体粒径的影响.结果表明,吸附密度随pH值的升高而减少,随离子强度的升高而增大;颗粒团聚体粒径随pH值的升高先增大后减小,随离子强度的升高而增大.pH=4时吸附密度最大,为6.22 mg/m2,但此时团聚体粒径最小;pH=5时吸附密度较小,但团聚体粒径较大;pH=8为配位反应等电点,吸附密度和团聚体粒径均较小;pH=10吸附密度最小,为0.50 mg/m2,团聚体粒径也较小.应用SS/SF混合模型初步分析了赤铁矿颗粒/水界面上腐殖酸分子的吸附构型.当pH值较低时,构型多为链状和环状;当pH值较高时,构型多为扫尾状.离子强度越高,链状和扫尾状构型越多;离子强度越低,环状构型越多.     

K2FeO4氧化降解3,4－二甲基苯胺的机理研究

以3,4－二甲基苯胺为目标污染物,高铁酸钾（K₂FeO₄）为氧化剂,考察催化氧化过程中的表观动力学及反应机制,确定高铁酸钾降解3,4 －二甲基苯胺的表观动力学方程为：r=0.0043C_A^0.486C_B^1.2477,反应级数为1.7337,符合准二级动力学方程.同时通过GC/MS技术,分析降解过程的中间产物,推测在高铁酸钾的作用下,3,4－二甲基苯胺先转变成2,4－二甲基苯胺,然后苯环上的氨基及甲基先后被氧化,生成4－硝基间苯二甲酸,再发生脱羧反应,生成硝基苯,硝基苯被高铁酸钾进一步攻击,生成苯环正离子,其后开环生成一系列小分子烃类物质,这些物质继续被氧化,最终生成二氧化碳与水.推测该氧化还原过程的控制反应为两步：第一步,高铁酸钾攻击3,4－二甲基苯胺苯环上的侧链;第二步为苯环的开环反应.此降解过程主要包括表面络合催化与界面催化两种反应机制.