凹凸棒石的表面修饰及对水中Cr（Ⅵ）吸附动力学和热力学的研究

以壳聚糖为生物质碳源,采用一步水热碳化法对凹凸棒石表面进行有机修饰,并采用扫描电镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱、元素分析(EA)、X光电子能谱(XPS)、Zeta电势分析、热重分析(TGA)等对改性凹凸棒石进行表征分析.同时,通过静态吸附实验,研究了改性凹凸棒石对Cr(Ⅵ)吸附去除的性能,考察了温度对吸附性能的影响,探讨了吸附动力学和热力学规律.结果表明,改性凹凸棒石表面富含含氧基团和氨基等活性基团;对总铬的吸附行为符合准二级动力学方程;表观吸附活化能为13.4 k J·mol~(-1),表明既有静电吸附,也有配位吸附,且以静电吸附为主;对总铬的吸附等温线符合Langmuir方程.在温度为298、308、318和328 K时,最大吸附量分别为203.3、232.6、267.4和322.6 mg·g~(-1),说明改性凹凸棒石是一种新型环保高性能的除铬材料.在研究的温度范围内,ΔH~0为19.8 k J·mol~(-1),ΔG~0为-19.5~-23.7 k J·mol~(-1),ΔS~0为72.1~131.8 J·mol~(-1)·K~(-1),表明该吸附是一吸热的、自发的、熵增过程.     

高速公路路面雨水径流下渗系统性能研究

为了分析径流下渗系统在径流削减和污染控制方面的性能,本文对一个高速公路路面雨水径流下渗系统性进行了监测.结果表明,降雨量、径流量、径流削减量和径流排放量之间存在明显的正相关性(r=0.82～0.97,p0.05).该系统表现出高效的径流削减能力,当降雨量小于20 mm时,可以削减70%以上的径流量.与径流削减相比,该系统在污染物负荷控制方面更为有效.当降雨量在0～10 mm之间时,污染负荷的削减率几乎为100%;而当降雨在10～20 mm之间时,污染负荷的削减率仍然可以超过60%.相对总氮(TN)和总磷(TP)而言,下渗系统对悬浮物(SS)和化学需氧量(COD_(Cr))的去除能力要更高、更稳定.研究表明,径流下渗系统作为雨水管理的工具,在径流削减和改善水质方面具有良好的性能.     

炭化秸秆吸磷剂的制备及吸附性能研究

以水稻秸秆为原料,经炭化、KMnO4预氧化和FeSO4溶液改性后,制备得到低成本的改性炭化水稻秸秆（modified carbonized rice straw,MCRS）.采用Zeta电位分析仪、扫描电镜、能谱仪、比表面积分析仪、红外光谱分析仪和X射线衍射分析仪多种手段,分析了炭化水稻秸秆和MCRS的理化性能.通过静态吸附试验研究了吸附剂投加量、pH值和温度对MCRS除磷效果的影响.结果表明：MCRS对磷的吸附是一个吸热过程,其吸附等温线可用Langmuir方程进行拟合.当投加量为4g·L^-1、pH值为7时,MCRS对水溶液中磷的去除率最高可达96％;依据Langmuir方程计算得到,30℃条件下,MCRS对磷的最大吸附量为5.49 mg·g^-1.     

芦苇和香蒲对重金属钼的吸收特性研究

研究了水生植物芦苇和香蒲对重金属钼的吸收特性.通过短期室内水培实验,对比考察了2种植物对重金属钼的耐毒性、动态去除率、吸收过程及富集情况,并对在不同浓度营养液中植物对重金属钼吸收的影响进行了分析.结果表明,2种植物钼中毒导致其茎叶发黄、蒸腾能力下降,在钼浓度为2～20 mg.L-1时,香蒲对重金属钼的耐毒性较芦苇强.香蒲对重金属钼的去除率高于芦苇,在钼浓度为2 mg.L-1时,香蒲和芦苇去除率分别为87%和62%.2种植物对重金属钼的吸收是一个动态平衡过程,且以被动吸收为主.香蒲对钼的富集量较芦苇高,且植物地上部重金属积累量大于根部,符合超积累植物特征之一.营养液浓度的增加不会提高植物对重金属钼的吸收量,反而会因离子竞争等因素使去除率有所下降.芦苇和香蒲对溶液中钼的吸收均具有显著效果,香蒲吸收效果较芦苇好.     

炭管膜曝气生物膜反应器SNAD脱氮研究

以包裹无纺布的微孔炭管作为膜曝气生物膜反应器（MABR）的膜组件，进行了短程硝化，厌氧氨氧化和反硝化耦合脱氮(SNAD)研究。实验中，控制温度34±1℃，pH 7.5～8.5, HRT 8 h，通过逐步降低膜内压力使反应器中的溶解氧由8 mg/L逐步降低到0.5 mg/L以下。实验采用亚硝酸细菌挂膜，然后接种厌氧氨氧化细菌，实现在单一反应器中同时发生短程硝化、厌氧氨氧化和反硝化耦合脱氮功能。结果表明，经过180 d的连续稳定运行，氨氮去除率达到了93.4%，总氮去除率达到了92.5%，COD去除率达到97.2%, 氨氮去除负荷0.6 kg N/（m³ ·d）。适合SNAD工艺的最佳C/N比为0.2～0.6，当COD浓度过高时，会抑制厌氧氨氧化细菌，使SNAD工艺的处理效果明显下降。     

微塑料对沸石吸附水体氨氮的影响及其机制

以自然环境广泛存在的聚苯乙烯微塑料和丝光沸石为吸附剂,通过序批式吸附实验对比研究了微塑料和沸石两种单一体系,以及沸石和微塑料共存的复合体系下吸附剂分别对氨氮吸附过程的影响及其机制.结果表明,在3种体系下吸附剂对氨氮的吸附过程均符合准二级动力学模型以及Freundlich等温吸附模型.单一和复合体系下沸石对氨氮的吸附是吸热熵增过程,而微塑料吸附氨氮是放热和熵减的过程;沸石（74.85%）和复合体系吸附剂（82.68%）对氨氮的去除率在pH=6时均达最大值,而微塑料吸附氨氮随pH的提高而逐渐增大;腐殖酸对沸石吸附氨氮具有明显的抑制作用,去除率从60.29%降低至17.35%,而对微塑料的吸附作用影响较小.傅里叶红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）分析结果表明,沸石主要通过氢键和静电引力吸附氨氮,而微塑料通过影响沸石表面O—H和Si/Al—O基团改变了其对氨氮的吸附性能.     

根瘤菌对紫花苜蓿修复钼污染土壤的强化作用研究

采用温室盆栽试验方法,通过设置4个处理组(M:紫花苜蓿; R_1:根瘤菌(土壤质量的4%); MR_1:根瘤菌R_1+紫花苜蓿; MR_2:根瘤菌R_2(土壤质量的10%)+紫花苜蓿)和一个土壤对照组(CK)对比研究了根瘤菌对紫花苜蓿富集土壤中钼(Mo)的强化作用.结果表明, Mo污染下(500 mg·kg~(-1))根瘤菌促进了紫花苜蓿的生长及其钼富集能力,土壤钼转运系数(TA)和富集因子(BCF)与对照组相比分别提高了30.54%～38.94%及17.45%～19.16%.与对照组相比,各处理组均降低了土壤中钼的含量(0.23%～2.35%),其中根瘤菌紫花苜蓿组合系统修复后的土壤中.钼剩余含量较对照组降低了1.89%～2.35%.根瘤菌一方面促进了重金属钼由水溶态向中间过渡态的转变(0.07%～0.43%),有利于紫花苜蓿对钼的生物富集,同时增大了土壤残渣态钼的比例(0.06%～1.60%),降低了钼对紫花苜蓿的生物毒性.各处理组均提高了钼胁迫下土壤微生物的数量,增强了土壤酶活性.根瘤菌与紫花苜蓿组合修复系统不仅能有效降低土壤重金属钼含量,而且还可以促进土壤微生物生态功能的多样性.因此,该修复技术在重金属钼污染土壤修复工程中具有一定的应用潜力.     

活性炭悬浮填料在MBBR中的对比实验

填料的结构,材质等因素影响到生物膜的性状和水力学特性,是决定移动床生物膜反应器处理效果的关键因素。本文分别选取了5种含活性炭比例不同的填料以及一种不含活性炭的参照填料,分别从亲水性、COD与NH4+-N的去除、微生物量以及微生物种类方面对各填料在相同的运行条件下进行了比较研究。实验结果表明,含活性炭的填料在亲水性能、挂膜速度,生物量浓度等方面比不含有活性炭的填料有明显的优势。在含活性炭的填料中,25%的填料挂膜快,处理效果稳定,受外界环境影响较小。     

北方河流动态水环境容量分析与计算

由于自然条件的季节变化,水环境容量具有明显的时间动态特性,在单一的设计水文条件下计算的水环境容量并不能反映这一变化.在阐明水环境容量时间动态特性的基础上,提出一种动态水环境容量的计算方法,主要是利用合适的水质模型,在动态水文设计条件下,计算河流功能区的水环境容量.以哈尔滨市阿什河为例,利用丹麦DHI MIKE11软件,构建哈尔滨阿什河西泉眼水库以下河段水量水质模型,采用一维水环境容量模型计算功能区水环境容量.结果表明,阿什河各功能区冰封期水环境容量要远远小于非冰封期.此外,通过比较各月不同水文设计条件下水环境容量的大小,得到各功能区每个月水环境容量的上下控制线,可为阿什河污染物排放总量控制提供可行的参考.     

改性凹凸棒负载硫化亚铁的制备及其对水中Mo (Ⅵ)的吸附机制

以凹凸棒为载体,制备出一种热加酸改性凹凸棒负载硫化亚铁复合材料（MATP-FeS）,并对其除Mo （Ⅵ）性能进行了分析.结果表明在pH=4.0和7.0的反应条件下,铁土质量比为1 ∶2合成的MATP-FeS对Mo （Ⅵ）的去除率分别为76.96%和54.60%,而未改性FeS对Mo （Ⅵ）的去除率分别为23.79%和13.28%.MATP-FeS对Mo （Ⅵ）的吸附过程符合准二级动力学模型.Langmuir模型和Temkin模型能较好地描述吸附等温过程,且由Langmuir模型计算得到在318 K下MATP-FeS对Mo （Ⅵ）的饱和吸附容量为16.86 mg·g^-1.Mo （Ⅵ）去除率在pH为2.0~3.0时达到最大值（95.25%）;氮气、空气和纯氧条件下MATP-FeS对Mo （Ⅵ）的去除率分别为77.58%、83.97%和83.96%;MATP-FeS在老化60 d后对水中10 mg·L^-1的Mo （Ⅵ）仍有70.53%的去除率,远高于未改性的FeS （14.97%）.X射线光电子能谱（XPS）分析结果表明,反应后MATP-FeS表面Mo均以正六价形态存在,结合反应过程模型得出,Mo （Ⅵ）去除机制主要是表面吸附作用.