铁氧化物/活性炭对饮用水中Sb(V)的吸附性能及机理

采用液相沉积法制备了铁氧化物/活性炭复合材料(Fe₂O₃@AC),通过单因素实验和正交实验优化了材料的制备条件,使用SEM、FTIR、XRD、XPS等分析方法对材料的形貌和性质进行了表征分析,通过吸附实验探究了Fe₂O₃@AC吸附除锑的效果及影响因素,并进一步对吸附除锑的机理进行了深入探讨。结果表明：最佳制备条件为纯水:乙醇:=4:1,Fe²⁺:Fe³⁺=1:1,总铁浓度为0.594 mol·L^-1,制备液pH=1.88。Fe₂O₃@AC吸附除锑的能力较其他金属基材料和活性炭有明显提高,锑原水质量浓度为38μg·L^-1,Fe₂O₃@AC投加量为0.08 g·L^-1,吸附平衡后水中锑的去除率达97%,剩余锑质量浓度为1.06μg·L^-1,满足国家饮用水卫生标准要求。微观表征显示铁氧化物...     

华中地区某污水处理厂低碳运行措施及效果

以华中地区某污水处理厂(设计规模:25×10⁴ m³·d^-1)为例,分析城镇污水处理厂的节能降碳的有效措施。该厂在2021年底实施了系列节能高效运行和工艺优化创新措施,取得显著降碳效果。措施包括:采用节能高效设备、生化池按需曝气、光伏发电等节约电耗措施,以及强化生物除磷、优化化学除磷、多点配水节约碳源、智能加药等。对比分析该污水处理厂2022年的运行数据与2019-2021年的数据。年平均吨水电耗、吨水消耗碳源、吨水消耗除磷剂分别由0.192kW·h·m^-3、5.010mg·L^-1、4.199mg·L^-1降至0.161 kW·h·m^-3、0 mg·L^-1、2.980mg·L^-1。污水处理厂年消耗电费、药费等直接运行成本节约39.6%,间接碳排放强度减少20.3%。相关举措可为类似污水处理厂的从运行管理角度实现减污降碳协同增效提供参考。     

燕山地球关键带多环境介质中多环芳烃分布特征

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)作为环境中常见的持久性有机污染物,因其致癌、致突变、致畸和难降解的特性备受关注。地球关键带是维系地球生态系统功能和人类生存的关键区域,选取燕山地球关键带的雁栖湖站点,对地表水、表层土壤(0～10 cm)和地下水3种环境介质进行调查研究,旨在探索16种PAHs的分布情况。结果表明：1)地表水、土壤、地下水中的16种PAHs含量范围分别为9.78～2 221.3 ng·L^-1、76.21～285.03μg·kg^-1、21.45～1 521.13 ng·L^-1,均值分别为548.42 ng·L^-1、195.77μg·kg^-1、492.54 ng·L^-1,地表水中的平均浓度高于地下水;2) 3种环境介质中PAHs分子质量分布呈现大体相似特征,具体表现为单体PAH中萘(Nap)占主导地位,2～3环低分子量PAHs占比大于4环,5～6环最低;3)地表水和地下水的PAHs质量分数占比基...     

硅铝铵离子筛的制备及其对污水中氨氮的脱除性能

通过常温搅拌制备了对污水中NH₄⁺具有高选择性去除的硅铝型弱晶态铵离子筛,其平均孔径介于2倍水合Ca²⁺直径和2倍水合Na+直径之间。结果表明,铵离子筛对NH₄⁺具有优良的吸附选择性和可再生性,吸附容量可达到25 mg·g^-1。受Na(AlO4)双位点吸附规则制约,铵离子筛对Ca²⁺、Mg²⁺具有优良的筛截效果,市政污水中质量浓度为70mg·L^-1的Ca^-1不影响铵离子筛对NH₄⁺的吸附性能Na(AlO)。吸附饱和的铵离子筛经0.5 mol·L^-1 NaCl溶液多次洗脱和再生之后,仍能将污水中的氨氮质量浓度由40 mg·L^-1快速降至1 mg·L^-1以下。本研究可为高效去除污水中的氨氮提供一种简单、高效的方法。     

用固相萃取-高效液相色谱-三重四极杆串联质谱法测定海洋沉积物中13种氟喹诺酮类抗生素

为进一步探索海洋沉积物中氟喹诺酮类抗生素的污染情况,基于固相萃取-高效液相色谱-三重四极杆串联质谱(SPE-LC-MS/MS)技术,建立了海洋沉积物中13种FQs的测定方法;采用高效液相色谱-三重四极杆串联质谱多反应监测离子模式(MRM)对FQs进行分离检测。结果表明：在优化实验条件下,13种FQs的质量浓度为0.50～100μg·L^-1,目标化合物峰面积与内标物质峰面积之比与质量浓度的线性关系良好(R²>0.99),方法检出限为0.003～0.03μg·kg^-1;在加标量为1μg·kg^-1和10μg·kg^-1时,空白加标的平均回收率为73.5%～124.6%和67.5%～118.5%,相对标准偏差(RSD)为1.0%～9.7%(n=7);以海洋沉积物为基质,13种目标物的加标回收率为67.7%～142.4%,RSD小于10.2%(n=6);使用该方法对广州某湾区海洋沉积物中13种FQs的残留量进行了实地检测,培氟沙星质量分数最高,为1.6μg·kg^-1     

生物炭负载纳米零价铁对湖泊底泥镉污染的修复效果

制备了生物炭负载纳米零价铁(nZVI/BC)复合材料,采用SEM、TEM、FTIR、EDS、XPS等手段对其表面形貌、粒径大小、官能团结构、表面元素及化学形态进行了表征和分析。通过镉(Cd)形态、浸出毒性、生物可利用性、上覆水中溶解态Cd质量浓度及底泥理化性质等指标评价了nZVI/BC对湖泊底泥中Cd的修复效果。结果表明,相比于对照组,经56 d修复后nZVI/BC处理组中Cd的残渣态质量分数增加了29.73%,有效降低了Cd的移动性;Cd的浸出质量浓度从4.65μg·L^-1降至0.38μg·L^-1,Cd的生物可提取态质量浓度从5.08μg·L^-1降至2.13μg·L^-1,其浸出质量浓度和生物可提取态质量浓度分别下降了91.83%和58.07%。同时,经过56 d的修复,nZVI/BC使上覆水中溶解态Cd的质量浓度比对照组降低了67.53%。此外,nZVI/BC的添加提高了底泥的pH和有机质,根据这2个指标的变化进一步分析了nZVI/BC复合材料对Cd的稳定机制。以上研究结果可为重金属污染底泥的修复...     

纳米银在活性污泥污水处理系统中的分布及形态转化

纳米银(nanosilver,nAg)因其优越的抑菌性能成为全球应用最多的纳米材料之一。随着纳米技术的广泛应用,纳米银不可避免进入污水收集和处理系统。在污水生物处理过程中,纳米银可能发生化学形态转变,从而对污水处理微生物产生不同的抑制效应。本研究采用序批式反应器(sequencing batch reactors,SBRs)模拟活性污泥污水处理系统,连续运行50 d,在进水中分别添加1mg·L^-1、10mg·L^-1 nAg和0.3mg·L^-1、3mg·L^-1 Ag⁺,探究了Ag在活性污泥、出水中的分布以及污泥中Ag的化学形态变化。结果表明,进水中添加的Ag(nAg或Ag⁺)导致活性污泥颜色、絮体结构和Zeta电位等均发生了变化,进水中Ag含量越高,这些变化越明显;进水中分别添加1mg·L^-1、 10 mg·L^-1 nAg和3mg·L^-1 Ag⁺时,运行至第20天后,活性...     

异相类Fenton催化剂CuFeO2的制备及其对水中氧氟沙星的降解性能

以三水合硝酸铜、九水合硝酸铁分别作为铜源和铁源,通过简单的一步水热法合成纯3R相结构CuFeO₂催化剂。通过X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和高分辨透射电镜对其晶格结构和形貌进行了表征,构建了CuFeO₂/H₂O₂体系对目标污染物氧氟沙星(OFX)进行降解,考察了不同催化剂投加量、H₂O₂浓度、溶液pH等参数对OFX降解效果的影响。结果表明,在催化剂投加量为1.1 g·L^-1、 H₂O₂浓度为15 moL·L^-1以及pH=3.65的条件下,反应300 min后,CuFeO₂/H₂O₂体系对10 mg·L^-1 OFX的降解率高达93.8%;此外,CuFeO₂催化剂在活化H₂O₂降解OFX过程中具有良好的稳定性,经5次降解...     

基于层次聚类和水质指数法的南水北调中线总干渠典型年份水质变化特征分析

为探明南水北调中线总干渠水质变化特征和时空分异规律,选择总干渠典型年份30个断面10个水质指标的逐月监测数据,利用层次聚类和WQI水质指数法对水质变化进行分析。层次聚类将总干渠划分为3个渠段,陶岔至柳家佐连续24个断面为第一渠段,该渠段各项水质指标浓度相对较低,其中F.coli ((44.41±56.11)个·L^-1)、COD_Mn((1.94±0.11) mg·L^-1)、SO42-((29.38±1.68) mg·L^-1)和DO ((9.74±1.42) mg·L^-1)等指标明显低于其他渠段;霸州、王庆坨、西黑山、惠南庄和团城湖为第二渠段,F.coli ((184.5±323.16)个·L^-1)、COD_Mn ((2.08±0.29) mg·L^-1)、SO₄^2-((27.21±1.81) mg·L^-1)和DO ((10.82±2.15) mg·L     

微量肼对厌氧氨氧化生物膜长期运行效果的影响

为探究微量肼(N₂H₄)对厌氧氨氧化生物膜的长期影响,采用3个移动床生物膜反应器(moving bed biofilm reactor, MBBR)处理低浓度氨氮(50.9±3.6) mg·L^-1废水,分别加入0 mg·L^-1 (对照组,R1)、5 mg·L^-1 (R2)和10 mg·L^-1(R3)的微量N₂H₄后连续运行35 d,考察N₂H₄对MBBR系统中总氮去除速率(total nitrogen removal rate,TNRR)、生物量、胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)、血红素和微生物群落的影响。结果显示,运行末期相对于R1,R2和R3的NRR分别下降了53%和64%。N₂H₄质量浓度为5 mg·L^-1时,生物膜的EPS分泌量提高,触发...     

利用工业园区酒糟固废制备复合缓释碳源及其性能评估

我国工业园区污水厂进水碳氮比(C/N)普遍较低,常需补充碳源以提高脱氮效果。酒糟富含蛋白质、碳水化合物等有机组分,可生物利用性好,但目前缺乏其作为缓释碳源的研究。本研究以工业园区酒糟固废为原材料,以聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)为骨架材料,利用低温冷冻化学交联法制备复合缓释碳源,并进行释碳性能和反硝化性能评估。结果表明：通过骨架材料配比以及乳化剂优化研究,缓释碳源的快速释放期可延长到3 d,此阶段释碳过程为骨架溶蚀机制,单位质量缓释碳源的累积释碳量(以化学需氧量,即COD计)可达到1 089 mg·(g·L)^-1。在酒糟用量为10 g·L^-1,骨架材料配比为PVA:SA=8:1,乳化剂为1.0%span80条件下制备的缓释碳源在投加量为0.19 g·L^-1,初始硝态氮(NO3--N)为(41.53±0.1) mg·L^-1时,反硝化出水溶解性有机物(DOM)的腐殖化程度最低、分子质量最小、芳香环取代基种类和取代基程度最低,总氮去除率为99.2%,反硝化速率达到4.08 mg·(L·h)^...     

不同分子量聚乳酸的异养反硝化脱氮性能及脱氮反应机制

聚乳酸(PLA)是一种发展潜力巨大的反硝化固体碳源。为探究不同分子量PLA反硝化脱氮路径及机制,以不同分子量PLA为固体碳源研究了PLA的静态释碳性能和反硝化脱氮效果,考察了反硝化出水溶解性有机质(DOM)组分和微生物群落结构。结果表明：PLA释碳稳定,在清水和脱氮反应器中出水COD均能稳定在20 mg·L^-1;PLA分子量越低,脱氮效果越好,5 000 g·mol^-1分子量PLA的NO₃^--N去除率和反硝化速率达到100%和1.29 mg·L^-1·h^-1。PLA脱氮路径有2条：一是反硝化功能菌群利用水解微生物分解PLA释放的小分子碳源作为电子供体进行异养反硝化作用;一是微生物利用溶解性微生物代谢产物等有机物进行反硝化脱氮。该研究结果可为PLA固体碳源在反硝化脱氮工艺中的高效应用提供参考。     

碳纳米管电极强化电催化臭氧降解西玛津

传统的电催化技术受限于阴极原位电生H₂O₂的效率,且对某些特定结构污染物的降解能力较差。为提升电极对污染物降解性能和稳定性,使用压片法制备了蒽醌修饰碳纳米管(CNT/TBAQ)电极,构建了一种基于浸没电极的电催化臭氧反应器,并鉴定了反应体系内的活性物质及对西玛津的降解性能。结果表明,当气体流量为0.2 L·min^-1,电流密度为7.5 mA·cm^-2时,HO·生成量为1.024μmol·L^-1。与单独电催化和单独臭氧技术相比,电催化臭氧技术可以在6 min内完全去除初始质量浓度为5 mg·L^-1的西玛津。当臭氧质量浓度10 mg·L^-1,电流密度7.5 mA·cm^-2时,电催化臭氧技术的矿化效率最高,120 min后TOC去除率为62.25%,相比于电催化氧化、臭氧氧化能耗分别下降了55%和31%,但电催化臭氧技术没有明显降低西玛津中间产物的毒性。经过10次循环使用后,CNT/TBAQ阴极仍然保持对污染物的去除能...     

活性污泥对硒化镉量子点暴露的胁迫响应机制

为揭示硒化镉(CdSe)量子点(quantum dots, QDs)在复杂环境体系中的生物毒性效应,本研究以活性污泥为研究对象,探讨了CdSe QDs(0.1～10 mg·L^-1)长期暴露对序批式活性污泥反应器运行效能、污泥性能以及微生物代谢作用的影响。结果表明,在实验质量浓度范围内,出水COD值和硝酸盐波动较大,而硝化作用影响较小,且低剂量CdSe QDs的存在加速了NH₄⁺-N的降解,1 mg·L^-1 CdSe QDs将平均氨氧化速率由2.2 mg·(L·h)^-1提高到3.3 mg·(L·h)^-1。尽管CdSe QDs会引起出水浊度略微增加,但污泥沉降性能始终维持稳定。CdSe QDs主要与污泥表面的C—O—C、C—O、C—C和磷酸基团结合,诱导胞外聚合物的酪氨酸类蛋白荧光淬灭。同时,微生物会通过分泌色氨酸类蛋白以缓解胁迫影响。此外,活性污泥的物种丰富度和多样性均受CdSe QDs的抑制,但低质量浓度CdSe QDs有利于Nitrospirae相对丰度...     

基于微生物库仑量抑制率的水体重金属污染监测方法

为实现对水环境重金属污染的实时原位监测,利用单室微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)传感器搭建了单程连续流装置,并对其预警稳定性进行了探讨。结果表明：以Cr(Ⅵ)作为目标污染物,MFC传感器的检出限为0.4 mg·L^-1,在0.2～1 mg·L^-1的质量浓度区间内,库仑量抑制率与Cr(Ⅵ)质量浓度具有较高的共变趋势;设定模拟废水中Cr(Ⅵ)的质量浓度为1 mg·L^-1,MFC传感器对乙酸钠质量浓度分别为384.62、480.77和576.92 mg·L^-1的模拟废水预警的库仑量抑制率为34.71%±1.65%、36.60%±3.82%和36.28%±10.64%;对分别含有谷氨酸、乳酸和蔗糖(质量浓度均为50 mg·L^-1)的模拟废水预警的库仑量抑制率为35.22%±6.51%、37.05%±3.74%和24.23%±1.90%,这说明MFC传感器对水样中的可生化降解有机物具有一定的抗干扰能力;MFC传感器连续3次对含有1 mg·L^-1     

普通硅酸盐水泥和钙盐对氟污染地表水的除氟效果

水体氟污染问题受到了广泛关注,现行的除氟技术对自然水体中氟化物的去除效果不明显,无法大范围推广应用。选择碳酸钙(CaCO₃)、氯化钙(CaCl₂)2种钙盐和普通硅酸盐水泥(简称水泥)对山东省胶州市南胶莱河水样进行了处理,考察了3种材料及其相应的组合对氟离子的去除效果,并筛选出适用于地表水体除氟的材料;通过改变搅拌时间和搅拌速度研究了不同扰动程度对除氟效果的影响;通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射分析和傅里叶红外光谱分析讨论除氟机理。结果表明,当这3种材料单独使用时,CaCO₃和水泥表现出除氟效果,水泥除氟效果优于CaCO₃,在添加0.5 g·L^-1水泥的处理中,水样中的氟离子质量浓度由1.46 mg·L^-1降至1.23 mg·L^-1;CaCO₃和水泥组合的除氟率高于单独CaCO₃或水泥,可将水样的氟离子质量浓度由1.39 mg·L^-1降至1.09 mg·L^-1<...     

葡萄糖衍生碳材料强化Cr(VI)/亚硫酸盐体系降解水体中双氯芬酸效能与机理

亚硫酸盐(S(IV))常用于水体中Cr(VI)的还原解毒,在此过程中伴随着SO_x^·-的产生,可实现水体中有机污染物的同步氧化,但效率不高。本研究以葡萄糖为前驱体,通过简单热解制备无金属碳材料(C-1000),探究在中性条件下C-1000对Cr(VI)/S(IV)体系的促进效果和机理。结果表明,30 min内,在C-1000投加量为0.1 g·L^-1时可将目标污染物双氯芬酸(diclofenac, DCF)的去除率由63%显著提高至100%,反应速率提升3.4倍。淬灭实验和EPR实验结果证实SO₄^·-和·OH共同参与污染物的氧化降解过程,其中SO₄^·-为主要活性物种,·OH次之。FTIR和XPS表征结果表明,C-1000表面—COOH可能与CrSO₆^2-配位形成三元络合物,利用碳材料的优良导电性,促进络合物分子的内部电子转移,加快SO₃^·-的产生速率...     

雨生红球藻与真菌Simplicillium lanosoniveum混合培养并添加NaHCO3处理高含氮磷废水

为有效地去除废水中氮磷,使用未灭菌的废水混合培养雨生红球藻和抗生素合成真菌Simplicillium lanosoniveum DT06 (DT06)。结果表明：最佳藻菌细胞比为30:1。在此条件下：COD、总氮、总磷的去除率分别为100%、83.3%和88.2%;添加0.6 g·L^-1NaHCO₃后,氮磷去除率进一步提高至100%,同时微藻生物量、脂类和虾青素含量分别增加至1.95 g·L^-1、0.39 g·g^-1和27.9 mg·g^-1。因此,雨生红球藻-真菌DT06添加NaHCO₃的培养模式为废水处理和生物柴油/虾青素生产提供了一种经济高效的策略。     

负载型Co3O4活化过二硫酸盐非自由基降解有机污染物

通过在三维矿物载体表面包覆金属-多酚配合物并煅烧实现了Co₃O₄纳米颗粒的原位负载,制得了易分离回收的负载型Co₃O₄催化剂,利用SEM、XRD以及XPS表征分析其形貌和微观结构,采用活化过二硫酸盐(PDS)降解药、护品类有机污染物以评价其催化性能。以双酚A为目标污染物,考察了初始pH、PDS浓度、催化剂投加量、共存阴离子(CO₃^2-、SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-)以及腐殖酸(HA)对BPA降解效率的影响。结果表明,负载型Co₃O₄能有效活化PDS降解有机物,在Co₃O₄投加量0.075 g·L^-1,BPA初始浓度0.04 mmol·L^-1,PDS初始浓度0.4 mmol·L^-1以及初始pH=7的...     

水平渗滤系统的污染物去除效果及动力学分析

基于人工快渗(CRIS)和水平潜流人工湿地(HSSFCWs)构建了水平流人工渗滤系统(HFCIS),研究了该系统对耗氧有机物(以COD计)、氨氮(NH₄⁺-N)的沿程去除情况和污染物在系统内的垂向分布情况,并进行了动力学分析。结果表明,在水力负荷为0.083 m·d^-1、进水耗氧有机物(以COD计)浓度为220～630 mg·L^-1、NH4+-N质量浓度为13～47 mg·L^-1时,COD、NH₄⁺-N的去除率分别为88.6%和91.9%以上。在水力负荷为0.25 m·d^-1的条件下,进水耗氧有机物(以COD计)和NH₄⁺-N质量浓度分别为613～690mg·L^-1和36～48mg·L^-1时,总去除率分别为95.5%和78.2%以上。水平方向沿程污染物质量浓度呈现逐渐衰减的趋势,污染物降解符合一阶动力学模型,去除速率常数在CR...