Enhancing the adsorption function of biochar by mechanochemical graphitization for organic pollutant removal

• Mechanochemical treatment reduced the calcination temperature for biochar synthesis. • Biochar is converted to graphite after mechanochemical treatment. • Biochar was reduced to nanoscale after mechanochemical treatment. Biochar (BC) has been extensively studied as adsorbent for the treatment of water pollution. Despite the distinct advantages, the high calcination temperature and low adsorption capacity of pristine BC limit its practical applications. Most of the former studies focused on the structure and/or surface modification to improve the adsorption capacity of BC. However, the harsh experiment conditions involved in the biochar modification limited the application in industrial level. Herein, we introduced mechanical treatment into BC preparation to reduce the calcination temperature and improve the adsorption capacity simultaneously. The results indicated that the calcination temperature was reduced and the adsorption capacity of the treated BC was improved after mechanochemical treatment. Characterization of the samples disclosed that BCs were graphitized with the particle size reduced to nanoscale after treatment. Adsorption tests indicated that the mechanochemically treated BCs showed much better removal performance of organic contaminants than that of pristine BCs. For instance, among four pristine BCs (BC600, BC700, BC800, and BC900), only BC900 has strong adsorption capacity for MB, while BC600 has low adsorption capacity (1.2 mg/g). By comparison, the adsorption capacity of MB increased greatly to 173.96 mg/g by BC600-500/1 (treated at 500 r/min for 1 hour). To optimize the mechanochemical treatment, the effects of rotation speed and agitation duration were also investigated.     

不同培养条件下锰过氧化物酶(MnP)的合成及其对甲基橙的降解

高效、大规模、低成本合成木质素降解酶是直接采用其降解难降解有机污染物所必须解决的问题.对锰过氧化物酶(MnP)降解甲基橙和在非灭菌的反应器中连续合成MnP的可行性进行考察.结果表明,在采用2 mmol H2O2和1.5 mmol MnSO4的降解体系中,获最大脱色效果,且100、200和300 U/L的MnP可在8h内将甲基橙分别脱色18％、23％和35％;在非灭菌的反应器水平上实现了固定化培养的P.chrysosporium连续23 d合成MnP,但MnP酶活仅为2～ 23 U/L,难以酶解甲基橙;然而,在摇瓶培养条件下固定化的P.chrysosporium合成的MnP却能达1 152 U/L.因此,直接采用MnP对污染物进行降解以及在非灭菌的反应器中持续合成MnP是可行的,但就在非灭菌条件下如何提高MnP的合成量还有待开展深入的研究.     

重点流域水系沉积物中多环芳烃标准样品制备

环境标准样品是监测过程中重要的质量控制手段,中国受天然基体标准样品制备技术的制约,尚未拥有自己的沉积物中多环芳烃标准样品。为制备符合中国重点流域沉积物类型及多环芳烃浓度水平的沉积物标准样品,对中国6个重点流域的沉积物进行了采样,获得了制备多环芳烃标准样品的原料。分析常温及冷冻2种干燥方式对多环芳烃的影响,为制备大批量多环芳烃标准样品提供数据支持。对11个点位样品采用气相色谱质谱法测定16种优控多环芳烃化合物浓度,结果表明,样品均匀性良好,样品中多环芳烃检出率在99%以上,江河沉积物样品中多环芳烃浓度区间为664~2.91×103μg/kg,湖泊样品最高值达到1.25×105μg/kg,其主要污染源是化学燃料的燃烧。为中国制备水系沉积物中多环芳烃标准样品积累了技术基础。     

气相色谱-质谱法测定大气中98种挥发性有机物

通过色谱-质谱联用法(简称GC-MS),利用低温冷阱技术对大气中的VOCs进行浓缩富集,然后经过加热解吸分别至毛细管色谱柱和FID检测器及MS检测器,对大气中98种挥发性有机化合物(VOCs)进行分离、定性、定量测定。方法检出限为0.008×10-9~0.100×10-9(V/V);线性相关系数的平方值为0.992 7~1,相对标准偏差为4.0%~20.2%,总体标准偏差为0.154 2~0.952 1。     

晋牛矿1303综放面采空区注氮方案研究及数值模拟

为了合理设计采空区注氮防灭火方案，以晋牛煤矿1303综放工作面为研究对象，通过在采空区进、回风侧布置束管监测系统，连续测定采空区气体浓度变化，划分采空区自燃“三带”分布区域,并基于采空区自燃“三带”划分标准和数值模拟的方法，利用流体力学COMSOL计算软件，研究不同注氮量、注氮位置下采空区氧化自燃带的分布规律。研究结果表明:注氮量和注氮位置参数的变化，对氧化自燃带上界限的影响并不显著，而对氧化自燃带的下界限影响比较显著；最合适的注氮位置应该在距离切顶线30 m左右，运用Origin软件得出注氮量与氧化自燃带宽度呈指数关系，由拟合式计算出最优注氮量为386 m3/h，此时氧化自燃带的宽度为31.5 m。     

重大基坑坍塌事故虚拟仿真系统研究

为预防基坑坍塌事故发生、进行重大事故警示教育，以杭州地铁湘湖站北2基坑坍塌事故为素材，研究构建重大基坑坍塌事故虚拟仿真培训系统。对案例事故涉及的设计、施工、环境三大因素的技术问题进行总结，研究了事故链各致险因素及对推动事故发生所起作用，完成仿真系统平台设计和开发工作。系统应用多种制作技术创建工程场景模型，展示深基坑工程复杂的施工工序和空间关系，再现基坑坍塌事故发生发展过程和贴近实际的灾难场景。研究结果表明:仿真系统成果可丰富地下工程教学、施工现场安全教育和安全监察培训的内容和形式。     

常州市春节期间污染物相关性分析

分析了常州市2017年春节前后各污染物浓度的关联性和差异性。结果表明,除O_3外,春节期间各污染物均值均低于春节前后,春节前后随着污染源的变化,污染物之间的相关性表现出较为明显的差异。SO_2与PM_(2.5)、PM_(10)、CO和NO_2的相关性均较春节前后有显著下降;爆竹集中燃放时间段,CO与综合指数、PM_(2.5)和PM_(10)之间的相关系数0.96;而在烟花爆竹燃放相对较少的初三和初四,该相关系数0.6。工业减产停产和机动车使用减少对空气质量改善有较大贡献,而在不利气象条件下,烟花爆竹可导致空气质量在短时间内恶化。     

连续流双室微生物燃料电池处理工业废水

以实际中药废水作为阳极基质、实际含镉废水作为阴极电解液,构建了连续流双室微生物燃料电池(MFC),考察了其产电性能及对两种废水的处理效果。78 d的运行数据表明:系统可实现最大输出电压417mV、最大体积功率密度11.8 W/m3,最大体积功率密度运行条件下的库伦效率为18.5%;在阳极进水有机物浓度变化较大的情况下,实现了阳极对中药废水中有机物的有效去除,平均COD去除率为81.5%;阴极对含镉废水中Cd2+的去除率为79.4%～84.8%。这表明MFC同步处理中药废水及重金属废水具有一定的可行性。     

天津市地表水体与沉积物中7种高关注酚类化合物的污染特征与生态风险分析

为探究地表水体与沉积物中酚类化合物的污染分布特征和生态风险,选择天津市3个水源地与6条主要河流,采集了26个地表水样与6个沉积物样品,利用固相萃取与超声萃取、高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)测定了水样及沉积物中1-萘酚(1-naphthol)、壬基酚(nonylphenol, NP)、双酚A(bisphenol A, BPA)、2-苯基苯酚(biphenyl-2-ol)、3,4-二氯酚(3,4-dichlorophenol)、四溴双酚A(tetrabromobisphenol A, TBBPA)和对叔丁基苯酚(p-tert-butylphenol, PTBP)等7种高关注酚类化合物的浓度水平,并应用物种敏感性分布(species sensitivity distribution, SSD)法和熵值法(ecological risk quotient, RQ)评估7种酚类化合物水环境和沉积物的生态风险。结果表明,地表水样中7种酚类化合物均全部检出;其中壬基酚的检出浓度最高,其次为四溴双酚A、对叔丁基苯酚、1-萘酚、2-苯基苯酚、3,4-二氯酚和双酚A。沉积物中酚类化合物的污染分布规律与水样相似,除双酚A外的目标物全部检出。其中,壬基酚浓度比其他物质浓度高2个数量级。风险评估结果显示,壬基酚对水环境与沉积物存在不可接受的风险;而四溴双酚A、对叔丁基苯酚、1-萘酚、2-苯基苯酚、3,4-二氯酚和双酚A则对环境具有较低风险或者存在一定的风险。