纳米零价铁颗粒去除As(III)和As(V)的动力学过程及性能研究

本研究系统分析了不同初始砷浓度和不同nZVI投加量等条件下,nZVI去除As（III）和As（V）的动力学过程和除砷性能.结果表明,nZVI可快速有效地去除As（III）和As（V）,除砷过程均符合准二级动力学模型,且As（III）的去除速率明显快于As（V）.在砷浓度为5 mg·L^-1时,As（III）去除速率常数达最大值0.30 g·mg^-1·min^-1,为As（V）去除速率（0.034 g·mg^-1·min^-1）的8.8倍.Weber-Morris粒子内扩散模型拟合结果表明,nZVI除砷速率是由外扩散和颗粒内扩散共同控制的.分析反应平衡时砷浓度测定结果,发现不同砷浓度条件下nZVI对As（III）的去除量为As（V）的1.5~2.6倍,nZVI对砷的去除量随初始砷浓度增加而降低,随nZVI投加量增加而增加.砷浓度为50.0 mg·L^-1时,As（III）和As（V）去除量达到最高,分别为152.14 mg·g^-1和62.02 mg·g^-1,均高于传统（羟基）氧化铁对As（III）和As（V）的去除量.因此,nZVI可高效去除水中As（III）和As（V）,且用于修复以As（III）污染为主的地下水更具有优势.     

腐殖酸还原Fe(Ⅲ)的影响因素研究

研究了腐殖酸还原溶解性Fe(Ⅲ)反应的影响因素,以及腐殖酸对赤铁矿、磁铁矿、针铁矿和钢渣4种含Fe(Ⅲ)矿物的还原作用,探讨了腐殖酸还原溶解Fe(Ⅲ)的反应机制.结果表明,腐殖酸还原溶解性Fe(Ⅲ)的反应符合零级动力学方程.增加腐殖酸或溶解性Fe(Ⅲ)浓度、降低pH或使用可见光照射均能促进反应进行.腐殖酸能直接还原含Fe(Ⅲ)矿物生成溶解性Fe(Ⅱ),对不同含Fe(Ⅲ)矿物的还原效果依次为针铁矿>赤铁矿>磁铁矿>钢渣.红外光谱分析表明,腐殖酸含有的还原性官能团酚羟基和羧基与溶解性Fe(Ⅲ)络合在一起形成稳定的螯合结构,传递电子给溶解性Fe(Ⅲ).溶解性Fe(Ⅲ)得到电子,生成溶解性Fe(Ⅱ).     

电解预处理-UASB-CASS工艺处理糠醛废水

对电解预处理-UASB-CASS工艺处理糠醛废水进行了研究,通过试验确定了电解预处理阶段主要影响因素为电流强度大小和电解时间,极板间距对COD去除率影响不大;电解预处理最佳工艺参数为:电流强度0.3 A,电解时间4 h,极板间距30 mm.在此条件下COD去除率为20.6%,废水可生化性提高了38.1%.加上后续的UASB-CASS工艺,出水COD浓度＜150 mg/L,满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)二级排放标准.     

缅甸皎漂农村地区饮用水源地土壤金属释放特征及水质安全策略

缅甸皎漂农村地区以水塘水为主要饮用水水源,此类水源普遍存在金属离子超标的问题.针对该问题,选取拟新建水塘选址地内不同深度的土壤样品,并对其进行理化指标、金属含量测定,同时对其进行浸泡及金属元素赋存形态提取实验.结果表明,土壤中除Ni元素含量超过农用地土壤污染风险筛选值外,其他金属元素含量均低于筛选值,且在垂直尺度空间上分布较均匀.通过浸泡实验发现,不同土层的浸泡液中Al、Fe、Mn、Ni元素浓度均超过了我国饮用水标准,其中,中层土（1.2~2.4 m）释放的金属离子浓度最高,释放速率最快,而深层土（>2.4 m）释放的Al、Fe、Ni离子较少.比较浸泡前后金属赋存形态发现,不同深度土壤中金属离子的释放与弱酸态、可氧化态含量变化有关,深层土中弱酸态Al、Fe、Ni释放量较少,同时通过弱酸态、可氧化态释放的金属离子被铁锰氧化物大量吸附转化为可还原态,所以其释放量低于浅层土（0~1.2 m）和中层土.Mn主要以弱酸态和可氧化态赋存于不同深度的土壤中,因此具有较高的迁移性.本文提出了以释放金属离子少的深层土作为水塘内壁的分质用土方案,以减少饮用水源金属离子释放风险,保障皎漂农村地区饮用水安全,并可为其他有类似饮用水问题的国家和地区提供参考.     

岛屿硬化集水面雨水弃流方案与分质收集策略研究

通过研究海南岛文昌市水泥屋顶和水泥路面上的雨水径流特征,建立了岛屿地区不同硬化集水面的雨水弃流方案和分质收集策略.在降雨初期,水泥路面和水泥屋顶均发生明显的冲刷效应,水泥路面雨水径流污染物浓度远高于水泥屋顶,且不同硬化集水面上前30%雨水中的污染物浓度均高于后70%的雨水.通过与相关水质指标对比得出,水泥屋顶雨水径流可作为饮用水水源,水泥路面雨水径流经处理可作为城市杂用水使用.通过建立雨水径流污染物累积-冲刷经验模型,可计算不同硬化集水面的弃流雨量,并以此为依据制定了弃流方案.以两种典型硬质化集水面径流污染物传输特征、水质特征和弃流方案为基础,分别提出了屋顶雨水收集方案和多种生态方法协同作用的路面雨水收集方案,可为岛屿地区的雨水收集利用方案提供参考依据.     

岛屿环境下水泥屋顶和水泥路面雨水径流水质特性及其用作饮用水的可行性

以岛屿典型集水面(水泥路面和水泥屋顶)的雨水径流为研究对象,系统分析了雨季和旱季雨水径流的水质历时变化特征,并对岛屿收集雨水用作饮用水的可行性进行了分析。结果表明:雨季由于降雨强度大且降雨集中,水质明显好于旱季;屋顶受环境及人为因素干扰小,水质好于路面。建议收集雨水顺序为雨季屋顶旱季屋顶雨季路面,旱季路面水质较差,不建议收集。岛屿不同环境下收集的雨水水质分析结果表明,超出生活饮用水卫生标准的指标主要有色度、浊度、少量金属(铝和铅)、氨氮、有机物和微生物等,且超标指标在降雨初期随降雨时间的增加而迅速降低,之后逐渐趋于稳定。因此,对初期雨水进行弃流可极大改善收集雨水水质。雨水径流饮用水化可行性分析结果表明,根据降雨情况和集水面性质,采取合理的弃流方案并结合过滤和消毒等净化工艺,可实现雨水饮用水化。研究结果可为降雨量丰富的岛屿及东南亚和南亚的"一带一路"沿线国家利用雨水解决饮用水问题提供借鉴。     

利用钢厂废物制备复合型无机高分子絮凝剂PAFC的研究

利用钢厂废物高炉瓦斯灰制备复合型无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁(PAFC)，考察了最佳溶出条件和水解聚合条件．通过控制水解聚合温度、加碱量和水解聚合反应时间，探索出了较好的水解聚合条件，即反应温度100℃左右，反应时间3h，灰酸比1：3．制备的复合型无机高分子絮凝剂PAFC稳定性好．对高岭土废水的浊度去除率为99．36％．     

不同pH下铁氧化物表面结合铁系统还原硝基苯的研究

研究了针铁矿、赤铁矿、磁铁矿和钢渣4种铁氧化物表面结合铁系统对硝基苯的还原转化,并对不同pH值下的还原机制进行了分析.在pH为6.5～7.0时,赤铁矿、磁铁矿和钢渣通过吸附Fe(Ⅱ)形成的表面结合铁系统,对硝基苯具有较强的还原能力,还原效果由高到低依次为磁铁矿、赤铁矿和钢渣,磁铁矿、赤铁矿还原率随着pH值升高而升高,而钢渣组还原率差别不大.针铁矿虽然吸附的Fe(Ⅱ)量最多,但没有还原活性.在pH值为6.0时,赤铁矿和磁铁矿对Fe(Ⅱ)吸附量较少,对硝基苯没有还原效果,而钢渣在pH 6.0时仍可吸附大量Fe(Ⅱ),对硝基苯的还原率与pH 7.0时相当.在pH超过7.5时,溶解性Fe(Ⅱ)转化为Fe(OH)₂,Fe(OH)₂成为系统的还原动力,铁氧化物的存在反而抑制了Fe(Ⅱ)系统的还原能力.     

固定化改性TiO2光催化消毒性能与机理研究

发展中国家农村地区饮用水普遍存在着微生物超标问题，太阳光消毒法(SODIS)是实现饮用水微生物控制、提高当地居民饮水质量的潜在技术.目前，SODIS法存在光照利用率低的问题，消毒效果完全依赖于环境温度与光照强度，仅在低纬度地区晴朗天气环境下效果较好.本研究通过材料改性强化TiO2光催化性能，利用固定化技术提升催化剂的循环利用效率，开发了固定化改性TiO₂光催化消毒用技术，克服了上述SODIS法的缺陷.本研究采用水热法分别合成了暴露(001)或(101)晶面的锐钛矿相二氧化钛，暴露(110)面的金红石相二氧化钛以及不暴露特定晶面的锥形混晶相二氧化钛.通过与对照标准品比较在光照下灭活耐热大肠杆菌速率后发现，晶体类型对灭活速率的影响顺序为晶相>暴露晶面>晶粒形状.XRD、SEM、UV-vis、XPS价带谱、Zeta电位、ICP-MS等表征结果表明，催化剂的较高价带位置与表面电位在消毒过程中起主导作用，尖锐棱角形貌起次要作用.将001-TiO₂粉末样品固定化后，减少了循环使用中的催化剂损失，经处理水中细菌残留率仅为0.4%，优于已报道的固...