微生物絮凝剂MBFGA1的结构鉴定及絮凝机理研究

以对高岭土的絮凝率为指标对GA1发酵液中各组分的絮凝活性进行预分析,确定MBFGA1精产品为该絮凝剂的核心有效成分.通过丙酮沉淀法提取MBFGA1粗产品,经Sevage试剂纯化后得到MBFGA1精产品,采用全波长扫描、苯酚-硫酸法及考马斯亮蓝法鉴定精产品为多糖类物质,并经2次凝胶过滤层析分离获得MBFGA1-1和MBFGA1-2两组分;分别使用电镜(ESEM)、红外光谱(FTIR)、高效液相色谱(HPLC)以及气相色谱(GC)对MBFGA1、MBFGA1-1和MBFGA1-2进行检测分析.结果显示MBFGA1为线性长链状分子结构,多糖主链上单糖间的连接主要为α-型糖苷键,含有羟基,羧基,甲氧基等有利于絮凝的基团;高效液相色谱和气相色谱测定MBFGA1-1分子量为1.18′106D,单糖组成为0.3木糖:1甘露糖:1.09葡萄糖,另含有少量鼠李糖;MBFGA1-2分子量为3.08′103D,单糖组成为0.68鼠李糖:0.28木糖:1.82甘露糖:1半乳糖:3.73葡萄糖.根据分析结果推测絮凝机理主要为吸附架桥,其中MBFGA1的大分子量以及所含的极性基团使得絮凝剂长链结构分子能够充分伸展,较好地发挥吸附架桥作用.     

镁铁复合絮凝剂的表征及应用研究

以FeSO4、MgO和H2SO4为原料,制备了新型镁铁复合絮凝剂(PFMS),考察了PFMS的结构和Fe(Ⅲ)分布形态,为了考察自制PFMS、自制聚合硫酸铁(PFS)与工业PFS产品的絮凝性能差别,选择高岭土模拟浊度废水、直接耐晒黑G模拟染料废水和焦化废水生化出水,分别进行了去除浊度、色度和COD的絮凝实验.结果表明,Mg2+未参与聚合过程,但引入Mg2+提高了PFMS的稳定性.PFMS对浊度去除效果略高于自制PFS和工业PFS,余浊<5NTU;在碱性条件下,PFMS的脱色率、COD去除率高于自制PFS和工业PFS.     

中高温条件下活性红KE-3B厌氧脱色特性和机理初探

以活性红KE-3B为例,考察了中高温条件下盐度、VFAs(挥发性脂肪酸)、污泥的吸附等对其厌氧脱色的影响,从产气量和生物气组分来探讨活性红KE-3B厌氧脱色的形式和程度,并对活性红KE-3B的厌氧脱色机理作初步探讨.结果显示,高温更有利于活性红KE-3B的脱色,脱色率可以达到98%以上,维持高脱色率的最高盐度为600mmol·L-1,并且在脱色过程中,没有发现活性红KE-3B被矿化,其主要脱色形式为初级降解.     

粉煤灰-铝土矿改性制备铝铁复合混凝剂的除磷性能及混凝机理研究

化学混凝法是城市污水处理深度除磷的有效方法,目前常用混凝剂主要存在成本高、除磷效率低且用量大等缺点.本研究采用常压酸浸法,以低成本的铝土矿和粉煤灰为主要原料制备无机复合混凝剂,并对其进行除磷应用及机理研究,结果表明:1自制混凝剂对生活污水中TP去除率达99.58%,出水TP含量为0.012 mg·L-1,优于GB18918—2002一级A标准.2 X-射线衍射和红外光谱结果显示,混凝剂中的Fe—OH、Al—OH、H—OH等基团能与水中的磷酸根作用生成沉淀达到除磷目的,该沉淀在沉降过程中还能吸附不易沉淀的含磷悬浮物,发挥网捕卷扫作用.3采用Ferron逐时络合比色法分析铝铁形态结果显示,混凝剂含有64.14%低聚态铝铁,能中和水中胶体的表面电荷致使胶体脱稳;11.27%中聚态铝铁可吸附在胶体表面,降低其表面电荷,同时以较高的分子量发挥吸附架桥作用;24.59%高聚态铝铁在沉淀过程中可包夹部分胶体粒子,以较大表面积发挥卷扫作用.4分形维数研究结果显示,絮体分形维数在1.2~2.8之间,分形特征较好,能有效发挥絮体的吸附架桥作用.5 Zeta电位分析结果显示,混凝剂本身带正电荷,能与水中带负电荷的胶体物质发生中和,从而压缩双电子层,使胶体粒子脱稳而从水中去除.混凝剂除磷过程是压缩双电层、电中和、吸附架桥和网捕卷扫多种机制共同作用的动态变化过程.     

高分子重金属絮凝剂MAPEI的制备及性能研究

通过酰胺化反应将重金属络合剂巯基乙酸(TGA)接入高分子絮凝剂聚乙烯亚胺(PEI)的分子链中,合成了新型高分子重金属絮凝剂巯基乙酰聚乙烯亚胺(MAPEI),以达到用同一种絮凝剂既能除重金属又能除浊的目的.实验结果表明:①该絮凝剂对Cu2 有很好的捕集功能,Cu2 的最高去除率可达95%以上;②pH值对MAPEI除Cu2 、去浊的效果有一定的影响但影响不大,pH值低时除浊效果较好,pH值较高时除Cu2 效果较好;③当Cu2 和致浊物质共存时,会互相促进彼此的去除;④废水中Ca2 的存在会促进Cu2 的去除,Fe3 的存在会抑制Cu2 的去除.     

磁絮凝高效处理高浊度废水的性能及机理研究

自来水供水厂在运行过程会产生大量高浊度废水,其中富集了许多微生物、有机物及无机杂质,若直接排放会严重污染河流水体及周边土壤.采用磁絮凝工艺处理自来水厂供水过程中产生的高浊度废水,通过单因素和正交试验考察了聚合氯化铝(PAC)投加量、磁种(Fe3O4)投加量、废水初始pH值和沉降时间对废水中浊度、COD和UV254去除效...     

高分子重金属絮凝剂MAC除Cu2+、去浊性能

以壳聚糖、巯基乙酸等为原料合成了一种新型高分子重金属絮凝剂巯基乙酰壳聚糖(MAC),研究了其除Cu2 与去浊的机理,并对几个因素做了考察.实验结果表明:①MAC具有除铜与去浊的性能,当MAC与HPAM复配时,效果优于单独使用MAC,Cu2 去除率可达98%以上;②用MAC处理Cu2 和浊度共存的体系时,废水中的重金属离子和致浊物质可以起到相互促进去除的作用,出水中[Cu2 ]＜0.5mg·L-1,浊度＜3NTU;原水浊度越大,越有利于Cu2 的去除;③Cu2 的去除率随原水pH值的增大而提高,浊度的去除率则反之.     

Fe~0-厌氧微生物体系处理活性艳蓝X-BR的试验研究

采用零价铁(Fe0)-厌氧微生物处理体系,以蒽醌染料活性艳蓝X-BR为处理对象,通过摇床试验研究了Fe0投加量、pH值等因素对染料脱色的影响,并对比了该染料在3种不同处理体系中的脱色效果.结果表明,在Fe0-厌氧微生物体系中,Fe0投加量和pH值均存在最适宜值,当两者分别控制在400mg/L和7,染料初始浓度和反应时间分别为100mg/L和68h时,该体系脱色率可达到90%以上;与相同反应条件下的纯Fe0、纯厌氧微生物体系相比,该体系的脱色率提高近40%.根据紫外-可见光谱分析,Fe0可有效促进厌氧微生物对X-BR及其中间产物的降解,实现完全脱色.其脱色符合准一级动力学,当染料初始浓度由50mg/L增至800mg/L时,反应速率常数k值由0.0470h-1降至0.0102h-1.     

新型复合材料处理氮磷废水的性能研究

采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(Hexadecyl Trimethyl Ammonium Bromide, HDTMA)和稀土溶液氯化镧(LaCl₃)对人造沸石进行改性,以增强其对水中氨氮和总磷的同步去除效果.结果表明,HDTMA和LaCl₃可有效负载于人造沸石表面,且在pH为7的条件下,改性沸石对氨氮和总磷的去除率分别由改性前的75%和1%提高到95.67%和91.96%.影响因素的实验表明,改性沸石对不同浓度废水的氨氮和总磷去除率均达到90%以上;氮、磷的去除率随改性沸石投加量的增加而上升;准二级动力学模型适合描述改性沸石对氨氮吸附的动力学过程,准一级动力学模型适合描述改性沸石对总磷吸附的动力学过程;吸附等温线说明改性沸石对水中氨氮的吸附属于离子交换,对水中磷酸盐的吸附包含离子交换和化学吸附两种过程.此外,通过再生性能、负载强度和离子竞争的试验证明改性沸石能应用于实际生化尾水的氮、磷去除.     

Effect of functional groups on sludge for biosorption of reactive dyes

The sludge, which was collected from a biological coke wastewater treatment plant, was used as a low-cost adsorbent in the removal of reactive dyes (methylene blue (MB) and reactive red 4 (RR4)) from aqueous solution. The pH of dye solution played an important role on the dye uptake. As the solution pH increase, the MB uptake increased, while the RR4 uptake decreased. The maximum uptake of RR4 by protonated sludge was 73.7 mg/g at pH 1, and the maximum uptake of MB by sludge was 235.3 mg/g at pH 9. Three functional groups, including carboxyl, phosphonate, and amine group, were identified by potentiometric titration, fourier transform infrared (FT-IR) spectrometry, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The anionic functional groups, phosphonate and carboxyl group, were identified as the binding sites for the cationic MB. Amine groups were identified to bind RR4. The main mechanism of the reactive dyestuffs adsorption is electrostatic interaction.     

双氰胺甲醛型改性脱色絮凝剂的合成、表征及脱色性能

为提高双氰胺甲醛型脱色絮凝剂的脱色性能,以尿素、三聚氰胺为交联剂,以双氰胺、甲醛为原料制备了改性脱色絮凝剂,并用其处理模拟染料废水.研究了不同染料的初始浓度、p H值、投加量、无机盐以及与聚合氯化铝(PAC)复配使用等条件对脱色率的影响.实验结果证明改性的脱色剂具有较好的脱色性能.相同投加量条件下,未改性脱色剂的最大脱色率为89.7%,而改性脱色剂的脱色率能达到94.6%.红外光谱图表明染料分子和脱色剂发生了相互作用.单因素试验研究表明单独使用改性脱色剂时,最佳投加量为120 mg·L~(-1),单独使用PAC时,最佳投加量为60 mg·L~(-1).正交试验法确定了最优适用条件为:改性脱色剂加入量70 mg·L~(-1),聚铝加入量为50 mg·L~(-1),改性脱色剂和PAC的复配使污水处理成本下降约20%.脱色剂的改性和改性脱色剂与PAC的复配显著提高了脱色剂的耐盐性.     

混合有机配位剂对DTSPAM去除水中Cd2+性能的影响

以聚丙烯酰胺、甲醛、亚硫酸氢钠、二硫化碳、氢氧化钠为原料制备重金属絮凝剂二硫代羧基化磺甲基聚丙烯酰胺(DTSPAM),考察了共存多种有机配位剂(EDTA+焦磷酸钠、EDTA+柠檬酸钠、焦磷酸钠+柠檬酸钠、EDTA+焦磷酸钠+柠檬酸钠)对DTSPAM去除Cd²⁺性能的影响.结果表明,当含Cd²⁺水样中共存EDTA+焦磷酸钠或EDTA+柠檬酸钠时,EDTA的存在对DTSPAM去除Cd²⁺的抑制作用在各个p H值条件下均较焦磷酸钠或柠檬酸钠的影响强,且该抑制作用随着EDTA浓度的增加而增强、随着体系初始p H值的增加而减弱.当含Cd²⁺水样中共存焦磷酸钠+柠檬酸钠时,其对DTSPAM去除Cd²⁺的影响较为复杂,促进作用或抑制作用与水样初始p H值、DTSPAM投加量等密切相关.当含Cd²⁺水样中共存EDTA+焦磷酸钠+柠檬酸钠时,其对DTSPAM去除Cd²⁺的影响取决于EDTA浓度、DTSPAM投加量和水样初始p H值,在各个p H值下均表...     

pH值及黏土密度对壳聚糖改性絮凝剂除藻效果的影响

研究了不同pH值的改性絮凝剂对不同pH值铜绿微囊藻的絮凝除藻效果.结果表明:不论是对于室内培养的铜绿微囊藻DS,还是对于野外发生的铜绿微囊藻水华,藻液絮凝后的终点pH值均为影响絮凝效果的关键因素,伴随藻液pH值的逐步升高,需要同步调低絮凝剂的pH值并使终点pH值为7.0~7.3才最有利于形成絮凝体;对于高浮力的野生蓝藻水华,需要提高絮凝剂中黏土的密度才能使絮凝体有效沉降.上述结果说明,在使用壳聚糖改性絮凝剂控制铜绿微囊藻水华时,应根据水体pH值及藻生物量而调整絮凝剂配方,且应优先选择在水体pH值和藻生物量较低时进行控藻.     

Aureobasidium pullulans UVMU3-1产耐热性胞外漆酶活性物质培养基优化及其对染料脱色作用

对出芽短梗霉无色素突变株Aureobasidium pullulans UVMU3-1产耐热性胞外漆酶活性物质培养基进行优化,并研究其分子量大小、热稳定性及对三苯甲烷类染料孔雀石绿和结晶紫的脱色作用.结果表明:蔗糖、NaNO_3为UVMU3-1产耐热性胞外漆酶活性物质的最佳碳源和氮源,产酶优化培养基配方为:蔗糖66.5 g·L~(-1),NaNO_338.4 g·L~(-1),NaCl 1.08 g·L~(-1),酵母浸粉0.2 g·L~(-1),KH_2PO_41 g·L~(-1),pH=6.0.影响UVMU3-1产耐热性胞外漆酶活性物质的因素依次为:起始pH蔗糖NaClNaNO_3,培养7 d时产生最大酶活(94.81 U·L~(-1)),比对照提高3.85倍.其分子量小于1000 D,具有良好的热稳定性,煮沸30 min后高温酶活仍残留72.50%.粗酶液(7.5 U·L~(-1))与三苯甲烷类代表性染料孔雀石绿和结晶紫75℃反应5 min后,脱色率分别为76.3%、77.5%,反应35 min后脱色率分别达到96.3%、95.3%.     

异步周期换向电凝聚法处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水及其机理研究

针对传统电凝聚法处理废水过程中易出现的电极表面钝化和极化而影响处理效果的现象,采用铝和铁板作为两极同步换向方法,通过周期性改变电流方向使电极钝化和极化现象得以减缓或消失,并实现两极均可溶,利用铝、铁系无机絮凝剂共存时可提高处理效果的特点,对活性艳蓝X-BR模拟染料废水进行处理;通过正交试验,获得了该方法的最佳处理条件.在此基础上,为避免金属铝成分在废水中出现剩余影响水质,采用异步周期换向方式加以改进,考察了铝、铁电极不同通电时间对处理效果的影响,并利用紫外-可见光分光光度法、高效液相色谱法、ICP法、高分辨质谱技术、激光粒度分析仪等手段对废水处理过程主导因素和污染物去除机理以及该方法对强化处理效果的作用机理进行了分析.研究表明,最佳条件下采用异步换向周期电凝聚法处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水30 min可使模拟废水脱色率接近100%,COD去除率可达76%以上;处理过程中起主导作用的是电凝聚过程而非电氧化还原过程;除大部分染料分子被电凝聚气浮或沉降导致脱色外,其余的活性艳蓝X-BR染料分子在电解作用下首先断裂生成了1,4-二氨基蒽醌-2-磺酸根,之后1,4-二氨基蒽醌-2-磺酸根又被直接絮凝上浮或沉降,或者在氢离子作用下发生了加氢反应使双键消失而脱色,模拟废水脱色是上述作用的综合结果.采用改进后的异步周期换向电凝聚法可以使铝铁离子凝聚过程形成的絮体具有更为合理的粒度和结构特性,从而更易于被去除,因此处理效果略优于同步换向和定向电流电凝聚过程,且可以实现处理后废水中铝离子含量降低到无法检出,避免其在处理后的废水中出现剩余影响水质.     

Myrothecium verrucaria NF-08产漆酶条件的响应面法优化及粗酶染料脱色研究

以半知菌属疣孢漆斑菌Myrothecium verrucaria NF-08为供试菌,采用响应面方法优化菌株产漆酶条件,并以其漆酶粗酶进行3种结构类型6种染料的脱色试验,考察了粗酶浓度、温度和p H值对脱色率的影响.两水平析因设计、中心组合设计和验证试验结果表明:葡萄糖浓度为15.4 g·L~(-1)、蛋白胨浓度为43.3 g·L~(-1)和培养基初始p H值为6.68时,漆酶活性达到最大值(25.58±1.60)U·m L~(-1),是单因素试验(16.82 U·m L~(-1))的1.52倍,提高了52.1%.以上述发酵条件获得的M.verrucaria NF-08漆酶粗酶对3种结构类型染料均有脱色效果,排序为偶氮类优于芳甲烷类优于蒽醌类.脱色率随粗酶浓度增大(2~8 U·m L~(-1))、反应温度升高(15~35℃)而上升,随p H值上升(4~10)而下降.粗酶浓度为5 U·m L~(-1),反应温度为25℃,p H值为4时,偶氮类染料铬黑T和芳甲烷类染料碱性品红即可几乎完全脱色,脱色率分别为99.2%和94.6%.     

有机配位剂对重金属絮凝剂DTSPAM去除水中Cd2+性能的影响

以聚丙烯酰胺、甲醛、亚硫酸氢钠、二硫化碳、氢氧化钠为原料,制备出新型重金属絮凝剂二硫代羧基化磺甲基聚丙烯酰胺（DTSPAM）,考察了3种常见有机配位剂EDTA、焦磷酸钠、柠檬酸钠对DTSPAM除Cd²⁺性能的影响.实验结果表明,在单一含Cd²⁺水样中,pH值为3.0~6.0时DTSPAM对Cd²⁺均有较好的去除性能;在不同EDTA浓度、不同pH值下的混合水样中,EDTA对DTSPAM除Cd²⁺均呈抑制作用;水样pH值为5.0、6.0时,焦磷酸钠、柠檬酸钠对DTSPAM除Cd²⁺均表现出促进作用,而pH值为2.0~4.0时,焦磷酸钠、柠檬酸钠对DTSPAM除Cd²⁺均呈抑制作用.     

化学絮凝与电絮凝调理污泥脱水性能影响作用的对比研究

电絮凝污泥调理是近年来发展起来的一种新型污泥预处理技术,具有破解污泥絮体、溶出胞外聚合物、改变污泥颗粒结构等作用,是实现后端污泥稳定化和减量化的有效手段.本研究比较了传统化学絮凝与电絮凝调理对污泥脱水性能的影响,深入分析了调理过程对污泥过滤性能、EPS组分和絮体结构的改变,并在此基础上优化了电絮凝操作条件.结果表明,以...     

FeS对CW-MFC系统降解活性艳红X-3B效果及过程的影响

在自行构建的人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC)系统中,以砾石填料为对照,研究了FeS对活性艳红X-3B脱色效果及降解过程的影响.结果表明,加在底层区域的FeS能够显著提高CW-MFC对活性艳红X-3B的脱色效果和系统产电性能.FeS的投加使得系统脱色率在进水活性艳红X-3B浓度200mg/L、葡萄糖浓度100mg/L条件下达到99.83%.在进水活性艳红X-3B浓度100mg/L、葡萄糖浓度200mg/L条件下,FeS组最大功率密度达到0.849W/m³.活性艳红X-3B在系统中的脱色主要发生在底层和阳极区域,由紫外-可见全波长扫描图谱和GC-MS扫描图谱可知FeS在该区域促进了偶氮双键的断裂,并有利于脱色产物苯胺、三嗪结构、萘环结构的进一步降解.     

纳米TiO2/ZJ-01复合相促脱剂对高浓度氨氮吹脱效率的协同强化机制研究

为了强化煤化工废水中高浓度氨氮(500~7000mg/L)的吹脱去除效率,进一步减少投碱量,制备了一种纳米TiO₂/ZJ-01复合相促脱剂,并对其稳定性、促脱效率及强化机理进行了研究.结果表明,在有机组分质量分数6.0%,5nm TiO₂固含量0.4%,超声分散30min时,纳米TiO₂/ZJ-01复合相促脱剂性价比最好.在纳米TiO₂/ZJ-01复合相促脱剂投加量为7.5mL/L时,氨氮吹脱率便可以达到95.14%,且在任何pH值条件下投加纳米TiO₂/ZJ-01复合相促脱剂,氨氮吹脱率均能提高17.02%~32.46%.与直接吹脱法相比,投加纳米TiO₂/ZJ-01复合相促脱剂吹脱40min,原水pH=10时的氨氮吹脱率便已高于直接吹脱法pH=11.5时的氨氮吹脱率,极大降低了碱耗量.进一步对纳米TiO₂/ZJ-01复合相促脱剂作用机理研究发现,纳米TiO₂/ZJ-01复合相促脱剂能极大的降低气液相间表面张力,从而降低传质过程中的液膜阻力,减小气泡尺寸,增大传质接触面积,加快氨气的逸出;同时,在吹脱过程中纳米TiO₂/ZJ-01复合相促脱剂能够增强界面湍动及对流现象,加快气泡液膜表面部分更新,减少有效传质边界层厚度,从而降低氨氮传质阻力,强化了气液间传质的进行.