斯里兰卡CKDu病区地下水源水质分析及纳滤膜技术在该地区饮用水处理中的应用

针对斯里兰卡CKDu病区饮用水安全保障的需求,分别在雨季和旱季调查了斯里兰卡CKDu病区北中省Anuradhapura地区的地下水水质.结果 表明,地下水中硬度和F-的平均质量浓度分别超过250.0 mg·L-1和1.49 mg·L-1,均高于斯里兰卡饮用水标准(SLS 614-2013),且溶解性有机物(DOC)平均...     

斯里兰卡不明原因肾病追因研究与中斯相关科技合作进展

不明原因慢性肾病(CKDu)在斯里兰卡已造成25万患病及死亡案例,是该国最为重要的公共卫生问题之一。世界卫生组织(WHO)等机构对斯里兰卡CKDu的病因展开了研究,提出多种假说,但已有研究表明单一因素无法完整呈现斯里兰卡CKDu的致病原因。CKDu可能是多种危险因素的共同促发或多种致病因素协同作用引起的,在临床和病理上都很相似的一类疾病,而各危险因素与疾病之间的关联尚未明确。CKDu追因研究应在全面系统评估人群危险因素暴露水平、明确环境因子的作用途径、对现有病因假说进行大规模干预验证等3方面继续开展。中国科学院水与环境卓越中心组建了一支跨部门多学科的研究团队,围绕斯里兰卡CKDu的病因以及防控措施展开研究,确立了以改水为核心的追因研究框架。现已建成多个饮用水处理设施,未来将通过开展病例对照研究和大规模人群干预验证研究,以期解答多因子协同作用致病的核心科学问题,支持斯里兰卡早日摆脱疾病威胁,并在环境与健康领域积极探索多部门联合解决国际重大民生问题的协作模式。     

纳米ZrO_2-SRB颗粒对铬和氟污染地下水修复的动态实验

为解决某矿区中超标污染物F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)等对地下水造成的危害,利用自制纳米ZrO_2-聚丙烯酰胺杂化材料固定硫酸盐还原菌,采用得到的纳米ZrO_2-SRB颗粒对超标污染物进行了处理。通过室内动态柱实验,探讨反应层种类、进水水力负荷、进水浓度对污染物去除效果的影响。结果表明:纳米Zr0_2-SRB颗粒作反应层对污染物的去除率要高于挂膜SRB,且纳米ZrO_2-聚丙烯酰胺杂化材料可以为SRB提供碳源,使SRB的活性增强;进水水力负荷控制在2.935 m~3·(m~2·d)-~1时较为适宜;增大Cr(Ⅵ)浓度和F~-浓度对整体出水浓度变化影响并不大;纳米ZrO_2对F~-的吸附选择性优于对Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)和SO_~(2-);去除机理包括还原和吸附双重作用。利用0.1 mol·L-~1 HCl、0.2mol·L~(-1)乙醇和质量分数为2.5%硫脲作为洗脱液,对纳米ZrO_2-SRB颗粒进行3次吸附-脱附循环后,仍能保持较好吸附能力。以上结果可为解决含有该类污染物的矿区地下水问题提供技术参考。     

改性粘土除氟剂处理高氟地下水研究

利用自行制备的改性粘土除氟剂处理含氟量较高的配水,研究了改性粘土的优化制备条件和不同因素对其除氟效果的影响,并进行地下水原水除氟验证,最后考察了改性粘土除氟剂的再生性能.结果表明,将0.3 mol/L的Al2(SO4)3和2%(质量分数)的NaOH按1:3(质量比)混合制成改性溶液.再将改性溶液与粘土按1.0:3.0(质量比)混合后,在400℃下煅烧2 h所制得的除氟剂除氟效果最好,最高氟吸附容量可达0.216 8 mg/g;地下水出水氟质量浓度为0.807 mg/L,低于<生活饮用水卫生标准>(GB5749--2006)限值(1 mg/L);制得的改性粘土除氟剂对氟具有较好的吸附重复性,可实现多次再生.     

臭氧强化BAF工艺处理微污染窖水

采用臭氧-BAF组合工艺处理西北地区微污染窖水,使用比紫外吸收值(SUVA)、有机物分子量分布和三维荧光光谱等指标分析了臭氧预氧化对微污染窖水有机物特性的影响,研究了组合工艺对不同污染物的去除效果。结果表明:原水经臭氧预氧化后类腐殖质、类色氨酸物质含量分别下降65%、18%;水中小分子有机物含量增加,进水可生化性提高;经臭氧预氧化后BAF反应器出水类色氨酸物质含量低于未经臭氧预氧化的BAF反应器出水,臭氧预氧化起到了强化后续生物处理的作用。反应器出水CODMn、NH_3-N浓度分别为2.97 mg·L~(-1)、0.12 mg·L~(-1),满足生活饮用水卫生标准的要求;TOC、UV254和TN去除率分别为55%、53%和45%,水中污染物质得到有效去除。     

载铁活性炭烧结滤芯的制备及其除砷性能

为实现高砷地下水分布区居民饮用水高效除砷,通过氧化法对椰壳活性炭进行载铁改性处理,采用成型活性炭烧结加工工艺,制备高效除砷滤芯。结果表明:所制得的长度为25.4 cm的除砷滤芯可将初始浓度为500μg·L~(-1)的高砷水,以1 L·min~(-1)的流量过滤处理为砷含量在10μg·L~(-1)以下的安全饮用水,使用寿命达260 L,相对于普通活性炭烧结滤芯,使用寿命提高了4倍;通过SEM和EDS分析,改性处理后的活性炭表面负载了铁的氧化物,导致其对砷的吸附能力提高了50%;同时滤芯加工过程中的高压处理使得载铁活性炭颗粒之间呈片状紧密堆叠在一起,含砷溶液透过致密活性炭层中的5～20μm孔隙时,溶液中的砷与活性炭及铁的氧化物接触而被吸附去除。该滤芯可应用于高砷地下水分布区居民家庭分散式净水除砷。     

厌氧-接触氧化工艺二级出水混凝除磷

为解决厌氧-接触氧化工艺处理生活污水除磷效果欠佳的问题,采用聚磷硫酸铁(PPFS)对该工艺二级出水进行混凝除磷实验研究。考察了PPFS投加量、初始p H值、温度、浊度以及与助凝剂(聚丙烯酰胺)复配对除磷效果的影响。研究表明,PPFS可有效降低出水TP浓度,当投加量为40 mg·L~(-1)时,TP浓度能从3.71 mg·L~(-1)降至0.34 mg·L~(-1)左右,满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A排放标准限值(TP≤0.5 mg·L~(-1))。利用PPFS对生物除磷工艺二级出水进行化学除磷是一种有效、可行的选择。     

高锰酸钾对藻细胞及胞外有机物的控制效果

以假鱼腥藻(Pseudoanabaena sp.)和颤藻(Oscillatoria sp.)等蓝藻(Cyanobacteria sp.)为优势藻群的深圳石岩水库水样为对象,研究高锰酸钾在氧化过程中藻细胞活性、胞外有机物DOC浓度、胞外溶解性有机物(DOM)的荧光特性变化,以及高锰酸钾预氧化强化混凝除藻和去除有机物的效果。在荧光显微镜下观察到,低浓度(0~1.5 mg·L~(-1))高锰酸钾对藻细胞的灭杀效果并不明显。较高浓度(5 mg·L~(-1))高锰酸钾则对藻细胞结构有一定程度的破坏,藻细胞的总数减少了28%。研究发现,高锰酸钾能够氧化藻细胞使其释放胞内物质,投加1.5mg·L~(-1)后胞外2-甲基异莰醇(2-MIB)与土臭素(GSM)浓度均有所升高。在高锰酸钾氧化过程中,胞外DOC和DOM荧光总量随氧化时间的延长均呈降低-升高-降低的趋势;5 mg·L~(-1)的高锰酸钾氧化10 min时就会引起芳香性蛋白质类物质和溶解性微生物代谢产物类物质的升高。高锰酸钾能够有效强化混凝去除藻类和有机物,聚合氯化铝(PAC)最优投加量为3 mg·L~(-1),高锰酸钾最优投加量为0.6 mg·L~(-1)。     

核桃壳生物炭小球对雌激素污染物的吸附机制

为探究生物炭小球对雌激素污染物的吸附机制,以农业废弃物核桃壳为原材料,在400℃下热解碳化制备生物炭,与黏土、碳酸氢钠、硅酸钠混合制备生物炭小球。采用ESEM观察、比表面积测定、红外光谱对其表面结构和组成进行表征,并将其用于对雌酮(E1)、雌二醇(E2)和雌三醇(E3)的吸附去除研究。分别考察了吸附时间、溶液pH、生物炭小球投加量以及雌激素初始浓度对吸附效果的影响,并通过颗粒内扩散、等温吸附、吸附动力学探讨其吸附机制。结果表明:生物炭小球对雌激素的吸附平衡时间为15 min;投加量为1 g、pH为5、初始浓度为2 500μg·L-1时平衡吸附量最大;颗粒内扩散模型研究结果表明吸附机制包括分配作用和表面吸附;准二级动力学可较好地描述生物炭小球对雌激素的吸附过程;生物炭小球对雌激素的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型。所制备的生物炭小球对雌激素污染物具有较好的去除效果,在环境治理方面具有一定的应用前景。     

蚓粪生物炭制备温度对甲基橙吸附性能的影响

为了寻求蚯蚓粪的资源化途径,采用慢速热解制备蚓粪生物炭(VMBC),在探讨热解温度对生物炭(VMBC)基本理化性质影响的基础上,深入研究VMBC吸附甲基橙的性能。结果表明,提高热解温度,炭产率与C、H、O、N含量下降,灰分和比表面积则增大。高温有利于生物炭芳香性和疏水性形成。提高热解温度可以改善VMBC对甲基橙的吸附能力。此外,较高的甲基橙初始浓度可促进VMBC对甲基橙的吸附。较低的p H和较高的吸附温度有利于甲基橙的吸附。Freundlich模型可以较好的拟合VMBC对甲基橙的吸附,表明VMBC对甲基橙的吸附为多层非均相吸附,且较容易进行。二级动力学模型能够较好的拟合吸附过程,表明VMBC对甲基橙的吸附受化学作用的主导,且VMBC表面官能团在吸附过程中起到重要的作用。     

Fe_3O_4-TiO_2·nH_2O·Al吸附剂去除水中氟离子

以实验室制备的Fe_3O_4-TiO_2·n H_2O·Al吸附剂处理模拟和实际含氟废水,探讨了吸附剂用量、体系p H、吸附温度和吸附时间等因素对F-吸附效果的影响。结果表明:在初始F-浓度16.1 mg/L,起始p H 8.0,吸附剂投加量5 g/L,室温(约25℃)下吸附15 min时,模拟和实际废水的出水F-均可达到10 mg/L的《电镀污染物排放标准》和《污水综合排放标准》,且吸附剂的容量都在1.6 mg/g左右,显示Fe_3O_4-TiO_2·n H_2O·Al具有一定的实际应用价值。含氟水溶液初始p H对Fe_3O_4-TiO_2·n H_2O·Al吸附F-性能影响较大。在p H介于3.0~5.0时,吸附容量较大,过高或过低都会导致吸附容量降低。Fe_3O_4-TiO_2·n H_2O·Al吸附F-的过程为放热反应,升温不利于F-的吸附。该吸附剂吸附F-的过程为化学吸附,符合准二级动力学模型,等温线拟合接近Freundlich吸附等温线。     

氢氧化铝胶体对2,2′,4,4′-四溴联苯醚的吸附

溴代阻燃剂多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)是一种被广泛使用的阻燃剂,其对神经、甲状腺、肝脏等具有潜在毒性。其中,2,2′,4,4′-四溴联苯醚(BDE-47)作为一种重要单体,在环境介质中被广泛检出。胶体是环境中污染物迁移过程中的重要载体,它对有机污染物在土壤-地下水系统中的迁移有不可忽略的影响。开展典型无机胶体氢氧化铝胶体对BDE-47的吸附动力学和吸附热力学研究,以期为BDE-47在土壤-地下水中的迁移提供理论依据。结果表明:Sips等温吸附方程对该吸附过程拟合效果最佳(R_(adj)~2=0.943 94),计算得出氢氧化铝胶体对BDE-47的饱和吸附量为609.37 mg·g~(-1);吸附动力学实验结果显示,准二级反应动力学方程拟合氢氧化铝胶体对BDE-47吸附反应过程最佳(R_(adj)~20.95),同时该吸附反应速率随BDE-47浓度的升高逐渐减小;Van't Hoff方程拟合表明,吸附热力学参数标准反应焓变△H~0=40.506 kJ·mol~(-1)、标准反应熵变△S~0=0.075 7 kJ·(mol·K)~(-1),标准反应吉布斯自由能△G~0(298 K)=17.98 kJ·mol~(-1)。此外,反应体系的pH和阳离子种类及浓度均会影响氢氧化铝胶体对BDE-47的吸附过程。     

硝基苯酚类的快速吸附与降解

以对硝基苯酚(PNP)和邻硝基苯酚(ONP)为主要研究对象,采用粉末活性炭和Fenton试剂快速吸附与降解PNP和ONP溶液,使其浓度降至生活饮用水准许浓度(分别为0.02 mg/L和0.06 mg/L)以下,并比较2种物质的处理效果,为硝基苯酚的水体污染治理和废水处理中的深度降解提供依据。结果表明,用粉末活性炭吸附浓度为1 mg/L和4 mg/L的PNP溶液60 min后,浓度低于0.02 mg/L,长时间跟踪监测,污染物浓度仍控制在0.02 mg/L以下,在pH<6时,粉末活性炭吸附PNP的效果较好;用Fenton试剂处理浓度为10 mg/L的PNP溶液70 min后,可完全降解PNP。粉末活性炭吸附12 mg/L的ONP溶液时,效率高于吸附PNP;Fenton试剂处理浓度为12 mg/L的ONP时,与PNP的处理效果相当。     

城市污水二级生化出水中溶解性有机物的特性及其深度处理研究

在对某城市污水二级生化出水中溶解性有机物(DOM)特性进行深入分析的基础上,对比了混凝、活性炭吸附、树脂吸附等深度处理工艺对DOM的处理效果。结果表明,水样中溶解性有机碳(DOC)为12.32mg/L,其中疏水性组分占46.65%,亲水性有机物(HPI)占33.33%,过渡亲水性组分占20.02%;酸碱滴定结果表明,HPI的总酸度最强;MIEX树脂对所有组分尤其是疏水性组分的去除效果都较好,它在城市污水二级生化出水(尤其是富含疏水性物质的水体)的深度处理中具有更广阔的应用前景;凝胶渗透色谱分析结果表明,水样中DOM的分子量呈宽分布特征,主要包含平均分子量为230~750u的低分子量小分子有机物,也包含12 000u左右的中等分子量有机物,而经MIEX树脂吸附处理后,分子量在12 000u左右的组分基本去除,分子量在230~750u的组分也有显著的减少。     

方解石基羟基磷灰石的制备及其对水中氟化物的去除效能研究

采用方解石基羟基磷灰石材料去除水溶液中的氟化物。研究吸附剂用量、反应时间、F-初始浓度、共存阴离子分别对吸附量的影响,以及吸附过程中材料渗透率的变化。结果表明:反应在100min达到平衡,饱和吸附量为10.98mg/g;吸附量随着吸附剂用量、F-初始浓度的提高以及反应时间的延长而增大,当反应达到平衡时不再发生变化;除HCO-3外,其他共存阴离子(NO-3、SO2-4和Cl-)对吸附量影响不大;材料渗透率随反应时间的延长而下降,但大大高于传统羟基磷灰石材料的渗透率;方解石基羟基磷灰石材料对水溶液中氟化物的吸附符合Langmuir等温吸附方程以及Psuedo-二级动力学吸附模型,符合单层吸附反应。同时,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对方解石基羟基磷灰石材料及其反应产物进行表征,探讨方解石基羟基磷灰石材料的除氟机制。     

多孔方沸石球的除氟及再生机理

利用鄂尔多斯盆地白垩系的方沸石岩样,通过提纯和改性等处理制成多孔方沸石球,用于处理含氟水。用过的方沸石球经再生处理也用于处理含氟水。实验结果表明,多孔方沸石球和再生方沸石球都有明显的除氟效果。对于100mL浓度5.00 mg/L的含氟水,多孔方沸石球较佳的水处理工艺条件为:用量3.0 g,搅拌后静置48 h。对于浓度3.00 mg/L的含氟水,一次水处理就能将F-浓度降到国家标准以内,除氟效率达60%。对于浓度5.00 mg/L的含氟水,2次水处理可以将F-浓度降到国家标准以内,除氟效率达80%。多孔方沸石球对氟离子的吸附符合Langmuir等温式,吸附速度符合斑厄姆公式。再生方沸石球对氟离子的吸附也符合Langmuir等温式,吸附速度也符合斑厄姆公式。多孔方沸石球和再生方沸石球的饱和吸附量相当,这说明用过的方沸石球经再生处理后活性基本恢复,可循环用于含氟水的处理。     

造纸工业园区污水处理厂溶解性有机物迁移转化规律

在对某造纸工业园区污水处理厂污染物变化规律分析的基础上,采用UV-vis光谱、凝胶色谱和三维荧光等指纹图谱手段对溶解性有机物(DOM)特性进行表征。结果表明,该工业园区污水处理厂能够有效去除以造纸废水为主的混合污水中的有机污染物。UV-vis光谱和凝胶色谱分析表明:水解酸化可将大分子有机物分解成小分子,腐殖化程度降低;高级氧化深度处理后小分子物质所占比例明显增加。三维荧光光谱结果表明,DOM中主要的荧光物质包括色氨酸类蛋白质、芳香族类蛋白质、类腐殖酸、类富里酸物质和酪氨酸类蛋白质。水解酸化可以提高芳香族类蛋白质、类腐殖酸和类富里酸的含量。高级氧化则能有效降低类蛋白质和类腐殖酸物质的含量。     

生物炭中溶解性有机质光催化降解罗丹明B

为了区分生物炭对有机物降解的因素,通过控制光照条件、气体氛围、·OH淬灭等实验对生物炭降解有机染料罗丹明B(rhodamine-B, RhB)的过程进行了考察;采用元素分析、电子顺磁共振、总有机碳分析仪对生物炭颗粒、持久性自由基(environmental persistent free radicals, EPFRs)及溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)进行了表征测定;研究了不同实验条件下,不同热解温度制备的水稻秸秆生物炭对RhB的吸附和降解效果。结果表明:在200℃和500℃下所制备的生物炭中检测到明显的EPFRs信号,但其强度与RhB的降解程度不匹配;200℃制备的生物炭中DOM含量显著高于其他温度条件下制备的生物炭;在光降解实验中,紫外光能明显促进200℃生物炭对RhB降解;气体氛围实验进一步证明紫外光可诱导DOM与生物炭颗粒中EPFRs相互作用形成大量的活性氧组分(主要为O_2~(·-)),进而促进了其对RhB的降解。     

纳滤膜技术在地下水除砷应用中的研究进展

砷污染突发事件的频发严重威胁着地下水饮用水水源的水质安全,加之饮用水控制标准的提高,就对饮用水除砷技术提出了更高的要求,而纳滤(NF)膜分离技术为饮用水除砷提供了新的思路。首先概述了地下水中砷的存在形态、化学性质以及我国高砷地下水地区分布,然后分析了NF膜特点、除砷机理与性能,系统地阐述了各种因素包括膜操作因素（操作压力、膜回收率、膜排布方式等）和原水水质因素（pH、水温、共存离子、共存有机物及砷浓度与砷价态等）,对NF膜除砷性能的影响。此外,对NF除砷的关键问题,如原水预处理、膜浓水处理、膜污染及其清洗等,也作了探讨。最后,总结了目前NF除砷应用中所面临的问题,探索性提出了NF膜技术在除砷应用中的研究方向。     

二氧化钛颗粒制备及其对水中三价砷的去除

以硫酸氧钛和聚乙烯醇(PVA)为原料,通过冰水浴法制备了二氧化钛(TiO2)颗粒,并研究了其对砷的吸附性能。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对TiO2颗粒进行了表征,结果表明,吸附剂为锐钛矿结构,比表面积246 m2/g。TiO2颗粒对模拟地下水中砷(Ⅲ)的吸附动力学研究表明,吸附过程符合准二级动力学。采用Langmuir和Freundlich方程对吸附平衡数据进行了拟合,结果表明,吸附等温线符合Langmuir模型,最大吸附量为22.3 mg/g。TiO2颗粒对三价砷的吸附在pH为9.1时吸附量最大,吸附受CO23-影响较大。将110 g TiO2颗粒装备成过滤滤壶,对山西地下水(总砷含量190μg/L)进行了除砷实验,经过3 600柱体积后,滤液中砷浓度低于10μg/L,符合国家饮用水标准。