市政污泥热解过程中重金属迁移特性及环境效应评估

以昆明某市政污泥为原料,研究生物炭制备过程中重金属Fe、Zn、Mn和Ni的迁移特性,并基于其潜在环境风险确定污泥基生物炭制备的最佳热解温度.本实验选择总量较高的4种重金属Fe、Zn、Mn和Ni,采用BCR提取法测定不同热解温度下4种重金属的形态和含量变化,得到各金属的形态分布变化规律和迁移路径,利用潜在生态风险指数（PERI）和风险评估代码（RAC）对污泥基生物炭进行环境风险评估.结果表明,4种金属的易挥发程度排序为Zn > Mn > Fe > Ni,4种金属形态分布情况和变化规律各不相同,但迁移路径具有共通性.在低温热解阶段,不稳定形态向稳定形态转化;随着温度的升高,可氧化态和残渣态逐步分解破碎,部分逸散到大气中,部分形成可还原态.在环境风险评估方面,高温条件（>500℃）下制备的生物炭环境风险较低,500℃制备的生物炭经济性最好.     

污泥生物炭对低C/N废水好氧颗粒污泥长期运行稳定性的影响

将污泥生物炭作为载体培养好氧颗粒污泥,研究培养成熟的好氧颗粒污泥在碳氮比(C/N)由10降为4条件下的长期运行稳定性.结果表明,通过添加生物炭培养成熟的好氧颗粒污泥颗粒结构更紧密,不易解体.虽然丝状菌Thiothrix大量增殖,但是好氧颗粒沉淀性能良好,SVI₃₀始终维持在50mL/g左右;系统COD去除效率达到90%以上,TN去除率为70%左右.高通量测序分析表明,加炭系统微生物多样性有所降低,但具有反硝化功能的细菌数量增加,提升了系统脱氮性能.添加污泥生物炭培养成熟的好氧颗粒污泥具有更好的脱氮性能和长期运行稳定性,有利于低C/N条件下的高氨氮废水处理.     

污泥和鸡粪生物炭制备及其老化过程中的碳损失

生物炭具有高度的碳(C)稳定性,是一种良好的固碳材料.污泥富含无机矿物质,热解制备生物炭过程中其内源矿物会富集,影响固碳能力.在500、 600和700℃下制备市政污泥生物炭(SZB)、药厂污泥生物炭(YCB)和鸡粪生物炭(JFB),并模拟其在土壤中70～100 a老化过程,利用元素分析、傅里叶红外光谱(FTIR)、 X射线荧光光谱(XRF)、离子质谱仪(ICP)和X射线衍射(XRD)等分析手段,测定其理化性质并计算C损失.结果表明,热解过程中,生物炭内源矿物种类和质量分数决定生物炭C损失,其中Ca和Mg是主要的C保护矿物,而Fe的存在会降低生物炭C稳定性,增加C损失.老化过程中,生物炭C的自身稳定性对其C损失起主要作用,矿物起辅助作用.研究揭示了生物炭内源C和矿物组分对其C损失的影响规律,为利用污泥和鸡粪生物炭土壤固碳提供参考.     

不同热处理条件对亚麻酸中持久性自由基产生的影响

本研究采用电子顺磁共振波谱仪和紫外分光光度计,分别测定不同热处理方式和时间下,亚麻酸中持久性自由基信号和化学结构特征,以期探究亚麻酸结构变化及其自由基形成位点间的关系.结果表明,亚麻酸在电炉加热和微波复热后均能产生自由基,且复热后样品中的自由基信号强度明显增强,并随微波复热时间的增加而增强.这归因于电炉加热对亚麻酸起到启动作用,并提高其分子极性,而后在氧气的引入和微波辐射的作用下,导致其共轭双键断裂,进而产生以氧为中心的自由基(g因子值 2.0040).微波复热时间增加时,衰减速率常数K随之增加,相应的,半衰期t_(1/2)随之减少.这是由于随着微波复热时间的增加,产生的较短寿命、高自旋的自由基增多.亚麻酸样品的羟基自由基随微波加热时间的增加而增强,这是因为微波加热有利于促进过氧化物的生成及其O—O键的断裂,进而贡献羟基自由基的形成.     

CO2气氛热解与硝酸改性的生物炭Pb2+吸附性能对比

酸改性处理常被用于生物炭的改性过程,但也存在酸消耗量大、废液处理难和成本高等问题.利用热解过程直接改性提高生物炭重金属的去除效果、降低改性成本,是未来实现改性生物炭广泛使用的重要前提.为评估CO₂气氛热解法在生物炭制备和应用方面的优势和潜力,对CO₂气氛热解与HNO₃改性生物炭对Pb²⁺的去除性能进行对比分析.采用元素分析、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对生物炭的元素组成和结构特性进行表征.结果表明,500℃热解条件下,HNO₃改性的生物炭产生了较多的C=O和O=C—O—等羧基类官能团,并引入了—NO₍2(asy))和—NO₍2(sym))基团,提高了生物炭的表面活性和络合能力.CO₂气氛制备生物炭中含有较多的金属碳酸盐,可通过离子交换和共沉淀作用吸附去除Pb²⁺.此外,CO₂改性生物炭具有较大的比表面积和更优的微孔结构,有利于Pb^2+...     

贫营养中药废水处理系统稳定性析因

云南某制药厂生产废水有机物浓度高、氮磷含量低(贫营养),但废水处理系统长期运行稳定,且处理效果好,COD和BOD的去除率均能达到90％以上.为揭示该贫营养污水处理系统长期高效稳定运行原因,分别从工艺运行和微生物学角度对该系统进行了全面分析.结果表明,该系统厌氧和好氧段氮磷含量低,TN、TP的质量浓度分别为9.68mg·L-1、1.17 mg.L-1和6.18 mg·L-1、0.25 mg·L-1;该系统好氧池和厌氧池中均发现了以降解有机物为主的优势菌属,好氧池比厌氧池具有更高的微生物丰富度和多样性.好氧池中主要菌属为Amaricoccus、Methylibium、Reyranella 和 Plasticicumulans4i 种.其中,丰度最高的Amaricoccus占比为8.03％,该菌属能在氮、磷营养受限的环境中增殖.厌氧池中的优势菌属为Geobacter、Paludibacter、Leptolinea和Syntrophomonas.其中,占比2.49％的Leptolinea为贫营养菌属.贫营养环境条件对微生物群落的生长施加了选择压,促进了贫营养菌的优势增长.这些优势菌在废水处理系统降解污染物的各个阶段分工合作,保障了该系统的稳定运行和良好的处理效果.     

烟梗生物炭持久性自由基反应活性的比较

本研究选用不同热解温度（300,500和700℃）制备的烟梗生物炭,与有机污染物对硝基苯酚（PNP）进行吸附降解反应,探究反应前后烟梗生物炭上持久性自由基（EPFRs）信号强度与其降解有机污染物活性的关系.结果显示：生物炭中EPFRs信号强度随热解温度的升高而从6.155×10⁴升高至1.343×10⁵后降低至5.458×10⁴,而PNP的液相降解率则表现为随热解温度的升高先保持为31%左右不变后下降至14.64%,表明生物炭的EPFRs信号强度与活性并不成正比.300℃热解制备的生物炭中以氧为中心的自由基可以将电子转移给水中的氧分子生成活性氧并促进PNP的降解.而500与700℃热解制备的生物炭中碳为中心的自由基与污染物进行降解反应后生成了新的自由基并被稳定于生物炭表面,导致其自由基信号增强降解活性却大幅下降.