生物滴滤塔净化含硫混合废气

利用甲硫醚(DMS)降解菌Alcaligenes sp.SY1和丙硫醇(PT)降解菌Pseudomonas putida.S-1强化生物滴滤塔(BTF)处理DMS和PT的混合废气,研究了其挂膜启动及稳定运行阶段的降解性能,并考察了该系统同时去除H2S的能力.结果表明,BTF在DMS和PT进口浓度均为50 mg·m-3,EBRT为30 s的条件下,运行11 d即可完成挂膜启动,填料上的生物量明显增加,DMS、PT的去除率分别可达到90%和100%.系统稳定运行时,DMS和PT的最大去除负荷分别为8.7 g·(m~3·h)~(-1)和12.4 g·(m~3·h)~(-1),PT的去除效果更佳.DMS和PT混合废气在降解过程中,PT对DMS的降解有较明显的抑制作用,当PT进气浓度大于51 mg·m-3时,DMS的去除效率下降.BTF还能同时有效去除H2S,当混合废气中H2S浓度达到230 mg·m-3时,H2S去除率仍能高达98%,但是115 mg·m-3以上的H2S会对DMS的降解产生不利影响.     

生物滴滤降解氯苯废气的实验研究

采用定向驯化活性污泥接种生物滴滤塔（BTF）处理氯苯废气,考察BTF稳定运行阶段的运行性能、微生物平均代谢活性（AWCD）及微生物种群结构.结果表明,当进口浓度低于0.6 g·m-3时,EBRT高于45 s时,BTF对氯苯总去除率维持在80%以上,因此,BTF在处理中低浓度（≤0.6 g·m-3）氯苯废气具有较明显的优势;当进气负荷〉80 g·（m3·h）-1时,去除负荷趋于稳定,为70 g·（m3·h）-1左右;CO2的生成量与氯苯的去除负荷的比值为1.92,表明BTF对氯苯较高程度的矿化（考虑部分有机碳用于微生物自身的生长）;BTF对氯苯的降解行为符合Michaelis-Menten动力学模型,单位体积最大降解速率rmax为35.6g·（m3·h）-1·AWCD值分析表明塔内微生物具有较高的生物活性.生物膜PCR-DGGE指纹图分析表明,在稳定运行阶段塔内微生物种群结构具有较高程度的稳定性和复杂性,而微生物种群的稳定性和复杂性同时也促进BTF对目标污染物的高效降解和矿化.     

UV/H2O2工艺降解微囊藻毒素-LR

采用UV/H₂O₂联合工艺,研究了光强、初始浓度、H₂O₂投加量、pH及阴离子对微囊藻毒素-LR (MC-LR)去除率的影响.结果表明,单独H₂O₂对MC-LR基本无去除效果;单独UV工艺可以一定程度上降解MC-LR;而UV/H₂O₂联合工艺由于发生协同作用明显提高降解效率.试验发现,随着光强的增大,MC-LR的去除率不断提高;随着MC-LR初始浓度的增大,其去除率不断降低;随着H₂O₂投加量的增大,降解速率常数逐渐增大,当H₂O₂投加量由1 mmol/L增大到3 mmol/L时,降解速率常数由0.084 4上升到0.166 4;当pH为3.13时,在相同条件下MC-LR的去除效果最好;阴离子的投加不利于MC-LR的降解,其中CO^2-₃、NO^-₃影响最大.     

水溶液中新生态MnO2对苯酚的氧化作用及机理研究

pH是影响反应过程的重要因素,pH≥4的条件下,新生态MnO₂与苯酚间主要发生吸附作用,而在pH<4时,新生态MnO₂与苯酚间发生氧化还原反应.本文主要研究pH<4时新生态MnO₂与苯酚间的氧化还原反应机理,并考察反应时间、温度及高价离子对苯酚去除率及溶解锰的影响.结果表明,时间对苯酚的去除率影响较大,反应10min苯酚的去除率可达60%以上,反应70min基本达到平衡,苯酚的去除率可达95%左右,溶解锰随反应时间变化不大.苯酚的去除率随温度增加而增大,但是变化幅度较小,溶解锰随温度变化不大.推测反应过程产生苯氧自由基及中间态氧化剂Mn³⁺.GC-MS测定苯酚的氧化产物为对苯醌和联苯酚.高价正离子Al³⁺能促进苯酚的去除,负离子PO₄^3-不利于苯酚的去除.     

UV/H2O2降解水中对乙酰氨基酚的动力学及反应途径

利用UV/H_2O_2间歇式光氧化反应器,考察该工艺降解水溶液中对乙酰氨基酚反应动力学和影响因素.结果表明,UV/H_2O_2可有效降解水溶液中的对乙酰氨基酚,降解过程符合拟一级反应动力学模型(R~2=0.990).通过考察影响反应的因素,如H_2O_2投量、紫外功率、pH值、共存阴离子(HCO_3~-、NO_3~-)浓度,研究结果表明,对乙酰氨基酚的反应速率常数随H_2O_2投量增大而增高,随着UV功率增强而增大;共存阴离子浓度的增加在一定程度上会降低反应速率常数;中性条件是降解体系的最适宜环境,此时的反应速率常数达到最大值.通过气象色谱/质谱(GC/MS)对中间产物的分析推测对乙酰氨基酚降解过程中首先形成了苯酚类物质进而被氧化生成易降解的物质.UV/H_2O_2对对乙酰氨基酚的矿化效果非常显著,在pH 7.0,紫外功率15 W,对乙酰氨基酚浓度42.0 mg·L~(-1),H_2O_2投加量为250.0 mg·L~(-1)时,总有机碳(TOC)去除率达到39%.     

脉冲介质阻挡放电下MnOx-CeO2催化氧化碳烟的关键表面物种研究

采用柠檬酸络合法制备了Mn/(Mn+Ce)原子比为0.4的MnO_x-CeO_2复合氧化物,使其分别在有和无脉冲介质阻挡放电条件下,多次催化氧化碳烟.采用XRD、BET、Raman和XPS对新制备未反应过的和各次反应后的MnO_x-CeO_2进行表征.结果发现,在初次反应中,脉冲介质阻挡放电对反应具有强化作用,使MnO_x-CeO_2具备更好的活性.在放电和无放电2种条件下,催化剂第2次反应的活性均较第1次有所降低,且放电条件下降幅更大,而在第3次反应时催化剂活性在两种条件下均保持稳定状态.以上现象原因为,初次反应,两种条件下高温使MnO_x-CeO_2中Mn-Ce-O固溶体发生相分离,部分Mn析出生成了Mn_3O_4;未引入放电时催化剂表面发生不可逆还原的Mn~(4+)量更少,且拥有更多Ce~(3+)并产生了本征氧空位及更多的表面氧;放电的引入,加剧了初次反应时MnO_x-CeO_2表面Mn~(4+)向Mn~(3+)和Mn~(2+)的转化,使其具备更高的活性,但也抑制了Mn~(4+)的恢复,降低了催化剂的活性.在随后的反应中,有无放电催化剂均保持了稳定.脉冲介质阻挡放电对MnO_x-CeO_2反应的关键因素Mn~(4+)、本征氧空位和表面氧产生了重要影响,这种影响在初次反应时并不可逆,进而减弱了放电对反应的强化作用,该现象不可忽视,值得进一步研究.     

SDS提高生物滴滤床净化氯苯废气的研究

以ACOF和陶粒作为生物滤床的填料,利用P.putida净化气相中的氯苯,并将十二烷基磺酸钠（SDS）添加于生物滴滤床的喷淋液中,研究其对滤床处理氯苯废气效果的影响.微生物静态培养结果表明,当培养基中SDS浓度大于35 mg/L时,对P.putida存在明显抑制作用.在喷淋液中添加25 mg/L的SDS,有助于缩短滤床的适应期,并提高稳态下滤床的性能.对于填料为ACOF的情况,喷淋液中的SDS最优添加浓度为25 mg/L,此时滤床的最大去除负荷为234.7 g/(m³·h).喷淋液中的SDS经过5 d的运行,会有18%～20%的损失,但对滤床的性能没有明显影响.     

生物过滤塔和生物滴滤塔净化α-蒎烯性能比较

分别采用以木屑/泥炭为填料的生物过滤塔(BF)和以聚氨酯小球为填料的生物滴滤塔(BTF)净化α-蒎烯废气,比较两者的挂膜时间及对α-蒎烯的降解性能.结果表明,采用气液相联合方法,过滤塔和滴滤塔分别在21d和27d内完成挂膜;扫描电镜观察表明,填料上生物膜菌群生长良好,优势菌为杆菌和球菌.在α-蒎烯进口浓度80～2200mg.m-3、空床停留时间(EBRT)29～102s条件下,两者对α-蒎烯均有较好的去除效果,过滤塔与滴滤塔的最大去除负荷分别为50g.m-.3h-1和43g.m-.3h-1;滤塔中CO2生成量与α-蒎烯降解量之间呈线性关系,通过线性拟合得出过滤塔与滴滤塔的α-蒎烯矿化率分别为74%与68%,滤塔中减少的α-蒎烯主要被微生物利用而去除.菌落数(CFU)分析表明,在挂膜阶段滤塔微生物数量增长明显,稳定运行阶段菌落数随着EBRT的延长而增加,在EBRT102s条件下单位反应器空间内过滤塔和滴滤塔菌落数分别为5.52×1014cfu.m-3和1.84×1014cfu.m-3.     

壳-核结构Fe3O4/MnO2磁性吸附剂的制备、表征及铅吸附去除研究

采用共沉淀法制备了具有壳-核结构的磁性吸附剂Fe₃O₄/MnO₂,对其性质进行了系统表征,并对其铅吸附行为进行了初步研究.透射电镜(TEM)结果表明,Fe₃O₄/MnO₂为大小不规则的纳米级细小颗粒.X-射线衍射仪(XRD)表征结果表明,Fe₃O₄/MnO₂具有尖晶石的结构.振动样品磁强计(VSM)测得比饱和磁化强度为54.7 A·m²·kg^-1, 吸附剂磁性较强,易于磁分离;BET比表面积为76.5 m²·g^-1.吸附试验结果表明,Fe₃O₄/MnO₂对铅具有良好的去除效果(特别是在低平衡浓度情况下),最大吸附量为142.0 mg·g^-1(pH=5.0);Langmuir等温线能更好地拟合Fe₃O₄/MnO₂对溶液中铅的吸附(R²=0.852);吸附速率较快,在初始30 min内可达到平衡吸附量的80%,准二级动力学模型(R²=0.959)能较好地描述吸附过程;溶液pH对Fe₃O₄/MnO₂吸附铅的影响较为明显,随pH升高,吸附量增大,但离子强度变化对吸附影响不大.     

利用紫外预处理加强氯苯的生物滴滤净化

试验采用主波长为185nm的低压汞灯为紫外光源、醚型聚氨酯海绵(PU-foam)为填料的紫外-生物滴滤塔联合装置净化氯苯废气.进气氯苯浓度为600mg·m-3、停留时间分别为92、69和46s时,联合装置的平均去除率分别达到99%、95%和80%;最大去除负荷达到59.6g·(m3·h)-1;联合装置和单独生物滴滤塔生物膜形成时间分别为20d和27d;联合装置的抗冲击能力较好,停留时间缩短至30s,联合装置去除效率可达75%以上,高于单独生物滴滤塔的去除效率(25%).对紫外-生物滴滤塔联合装置机制初步探讨表明,紫外氧化氯苯形成了水溶性较好的可生物降解的物质,降低生物滴滤塔氯苯的处理负荷,同时紫外辐照过程中产生的O3能有效地控制生物滴滤塔内微生物的过量生长,从而维持整个装置的最佳运行状态.     

CuO(-CeO2)/Al2O3催化剂对萘催化氧化性能研究

采用浸渍法制备了CuO/Al2O3、CeO2/Al2O3和CuO-CeO2/Al2O3这3种催化剂,通过氮吸附、SEM、XRD等手段对催化剂的结构及组成进行了表征,利用固定床反应装置考察了活性组分、气体流量、催化反应温度对萘催化氧化性能的影响.结果表明,18%CeO2/Al2O3的萘催化活性较低,18%CuO/Al2O3和9%CuO-9%CeO2/Al2O3的活性较高,两者在300℃时对萘的去除率分别达到91%和89%;CuO-CeO2/Al2O3催化剂具有比CuO/Al2O3更好的低温活性;气流量的变化对两种催化剂性能的影响不大.     

活性焦负载MnO2对气态Hg0的吸附脱除研究

研究了活性焦(AC)及负载MnO2的活性焦(MnO2/AC)对气态Hg0的吸附脱除,发现负载MnO2到AC明显提高了其对Hg0的吸附脱除能力.考察了MnO2负载量、温度、Hg0浓度和烟气成分等对MnO2/AC吸附脱除Hg0的影响.结果表明,MnO2/AC对Hg0的吸附脱除能力随MnO2负载量的增加而增强;在120～200℃的温度范围内,随着温度升高,MnO2/AC对Hg0的吸附脱除能力增强;O2和HCl对MnO2/AC吸附脱除Hg0具有促进作用,而SO2和H2O具有抑制作用.SEM-EDX和逐级化学提取结果证实,MnO2将Hg0催化氧化为HgO并吸附在AC上,这是MnO2/AC具有较高的吸附脱除Hg0能力的原因.     

MnO2/Al2O3催化剂-微气泡臭氧体系催化降解喹啉及其机理

制备了纳米MnO₂,并以Al₂O₃为载体制备了掺杂型MnO₂/Al₂O₃颗粒催化剂.催化剂焙烧温度和时间分别为500℃和4 h、MnO₂质量分数为8%时,催化剂具有最高的臭氧催化氧化活性.SEM分析表明,纳米MnO₂均匀分布于Al₂O₃载体表面.MnO₂/Al₂O₃催化剂的比表面积（BET）为183.22 m²·g^-1,平均孔容为0.27 cm³·g^-1,平均孔径为4.87 nm.建立了MnO₂/Al₂O₃催化剂-微气泡臭氧催化反应体系,研究了该体系对喹啉的降解去除效果及其机理.臭氧微气泡的平均粒径为61.7 μm.微气泡臭氧投量为30 mg·L^-1时,反应60 min后喹啉去除率能达到95%以上;反应20 min后,MnO₂/Al₂O₃催化剂-微气泡臭氧体系对实际煤化工废水二级出水的TOC去除率可达到55%以上.以叔丁醇作为分子探针,证明了羟基自由基（·OH）氧化作用在臭氧微气泡催化氧化体系中对喹啉的降解起到主导作用.     

Antimicrobial activity of silver loaded MnO2 nanomaterials with different crystal phases against Escherichia coli

Silver-loaded MnO_2 nanomaterials(Ag/MnO_2),including Ag/α-MnO_2,Ag/β-MnO_2,Ag/γ-MnO_2and Ag/δ-MnO_2 nanorods,were prepared with hydrothermal and impregnation methods.The bactericidal activities of four types of Ag/MnO_2 nanomaterials against Escherichia coli were investigated and an inactivation mechanism involving Ag~+ and reactive oxygen species(ROS)was also proposed.The bactericidal activities of Ag/MnO_2 depended on the MnO_2 crystal phase.Among these nanomaterials,Ag/β~-MnO_2 showed the highest bactericidal activity.There was a 6-log decrease in E.coli survival number after treatment with Ag/β~-MnO_2 for120 min.The results of 5,5-dimethyl-l-pyrroline-N-oxide spin-trapping measurements by electron spin resonance indicate OH and O_2~- formation with addition of Ag/β-MnO_2,Ag/γ-MnO_2 or Ag/δ-MnO_2.The strongest peak of OH appeared for Ag/β-MnO_2,while no OH or ·O_2~-signal was found over Ag/α-MnO_2.Through analysis of electron spin resonance(ESR) and Ag+elution results,it could be deduced that the toxicity of Ag~+ eluted from Ag/MnO_2 nanomaterials and ROS played the main roles during the bactericidal process.Silver showed the highest dispersion on the surface of β-MnO_2,which promoted ROS formation and the increase of bactericidal activity.Experimental results also indicated that Ag/MnO_2 induced the production of intracellular ROS and disruption of the cell wall and cell membrane.     

介质阻挡放电协同Bi2WO6/天然赤铁矿降解乙酸乙酯

为强化DBD（介质阻挡放电）技术对VOCs（挥发性有机物）的处理效果,采用溶胶凝胶法制备Bi₂WO₆/NH（NH为天然赤铁矿）复合催化剂,并利用DBD协同催化剂降解EA（ethyl acetate,乙酸乙酯）.采用XRD（X射线衍射）仪、BET（比表面积及孔径）分析仪、SEM（扫描电子显微镜）分析仪对催化剂进行表征,对比分析DBD、DBD/Bi₂WO₆（DBD协同Bi₂WO₆）、DBD/NH（DBD协同NH）及DBD/Bi₂WO₆/NH（DBD协同Bi₂WO₆/NH复合催化剂）4个体系中EA去除率和能量产率随输入功率、初始ρ（EA）及气体停留时间的变化情况,同时探究输入功率和催化剂对ρ（O₃）及矿化率的影响,并对降解产物进行分析.结果表明:①在不同工艺参数条件下,EA去除率和能量产率均表现为DBD/Bi₂WO₆/NH体系> DBD/NH体系> DBD/Bi₂WO₆体系> DBD体系.②EA去除率随输入功率的升高和气体停留时间的延长而增加,随初始ρ（EA）的升高而降低;但能量产率随输入功率的升高和气体停留时间的延长而降低,随初始ρ（EA）的升高而增加.③在输入功率为84 W、初始ρ（EA）为0.40 mg/L、气体流量为1.0 m3/h的条件下,相较于DBD体系,DBD/Bi₂WO₆/NH体系中EA去除率和矿化率分别提高了19.16%和14.44%,而ρ（O₃）降低了74.47%.④DBD降解EA的最终产物主要为CO₂、H₂O及微量的CH₄、CH₃CH₂OH及CH₃COOH等小分子有机化合物.研究显示,DBD协同Bi₂WO₆/NH复合催化剂能够高效去除EA.      

MnO2强化厌氧氨氧化工艺启动及其微生物机理研究

通过对照试验考察了添加MnO₂对厌氧氨氧化污泥驯化和培养的影响,并采用16S rRNA基因高通量测序技术和定量PCR分析其机理.结果表明,添加MnO₂粉末能够显著提高容积氮负荷及运行性能,其脱氮速率高达848.04 mg·L^-1·d^-1,几乎是对照组反应器的2倍.16S rRNA基因高通量测序技术和定量PCR结果表明,添加MnO₂粉末促进了典型厌氧氨氧化菌Candidate Brocadia的富集,厌氧氨氧化菌16S rRNA基因和功能基因hzsB的丰度显著提高.     

介质阻挡放电对氯苯的降解特性及其产物分析

鉴于生物法对难生物降解性、低水溶性的VOCs去除效果不佳,因此开发高效的前处理技术来提高生物法的净化能力已成为新的热点.本实验以生物可降解性差的氯苯为目标污染物,以介质阻挡放电低温等离子体(DBD)为生物法的前处理技术,通过调节DBD反应器的工艺参数,研究其对氯苯的降解效果,考察了进气浓度、停留时间、湿度、峰值电压等因素对去除率的影响,并对尾气进行初步分析.结果表明,DBD能有效去除氯苯废气,氯苯去除率随峰值电压的升高而增大;当电压≥12k V时,停留时间对氯苯的降解影响较小;65%~75%为氯苯降解的最佳湿度范围.通过产物分析,发现产物的种类和浓度随着放电电压的升高而增多增大,主要是以有机酸类和氯代烃为主.产物的水溶性较好;可生化性随着电压升高而增强;随电压升高,小球藻受到的生长抑制作用越来越小,当电压达到20k V时,反而有促进作用.降解过程中产生的O3量随着电压的升高而增多,并且在同一电压下臭氧产生量随着湿度的增大而增多.     

MnO2-生物炭材料协同过一硫酸盐快速高效去除双酚A的行为和机理研究

通过化学共沉淀法与KMnO₄溶液反应制备得到了表面负载MnO₂的芦苇生物炭材料MnO₂-PAAC.同时,通过SEM、FTIR、XPS等一系列表征证明MnO₂成功负载在芦苇生物炭表面,且其具有较大的比表面积、丰富的官能团等特征.最后,在MnO₂-PAAC与过一硫酸盐复合物(PMS)系统中,评估了MnO₂-PAAC对双酚A的吸附和氧化性能,并系统研究了不同环境影响因素如投加量、环境温度、环境pH及共存阴离子的影响.结果表明,MnO₂-PAAC在PMS系统中提高了对双酚A的去除能力和效率,其去除机制由吸附和氧化降解(自由基和非自由基途径)两种路径共同参与,且降解后产物毒性明显变小.这些研究结果表明,MnO₂-PAAC可以作为一种快速高效的材料去除水环境中的双酚A.