磁性铁基改性生物炭去除水中氨氮

氨氮的过度排放是水体富营养化的一个重要原因.然而,随着环境法规的日益严格,传统方法处理效果难以达到要求.吸附法因高效、安全等优点近年来开始应用于去除水中的氨氮.本研究中以共沉淀法将磁性铁基材料负载到市政污泥生物炭上,结果表明其对水中氨氮有良好的去除效果.80℃下合成的材料(MB80)在293 K下对氨氮的饱和吸附量可达...     

壳聚糖联合聚合氯化铝强化混凝除藻的参数优化

为增强饮用原水中藻类的混凝去除效果,以铜绿微囊藻和水华鱼腥藻为对象,在单因素实验的基础上,采用响应曲面法考察了壳聚糖（CTS）投加量、聚合氯化铝（PAC）投加量、pH值及CTS和PAC的投加顺序对CTS联合PAC混凝除藻的影响.结果表明,混凝去除铜绿微囊藻（叶绿素a含量为45~55μg/L）的最佳条件为：CTS 0.40mg/L、PAC 1.19mg/L、原水pH值7.5、CTS和PAC混合均匀后投加,该条件下模型预测叶绿素a去除率为96.1%（实测值为95.7%）;混凝去除水华鱼腥藻（叶绿素a含量为80~90μg/L）的最佳条件为：CTS 0.25mg/L、PAC 2.00mg/L、原水pH值7.9、先投加CTS后投加PAC,该条件下模型预测叶绿素a去除率为97.9%（实测值为97.0%）.当原水pH值9.0时（模拟高藻原水的碱性环境）,混凝去除铜绿微囊藻和水华鱼腥藻的最佳投药顺序均为CTS和PAC混合均匀后投加,实测叶绿素a去除率分别为94.9%和95.3%;混凝铜绿微囊藻的药剂方案为CTS 0.40mg/L、PAC 2.00mg/L,药剂成本为0.0215元/m³,混凝水华鱼腥藻的药剂方案为CTS 0.24mg/L、PAC 2.00mg/L,药剂成本为0.0149元/m³.     

MnFe2O4@HTC活化过硫酸盐体系除藻效能与机制

采用水热法和共沉淀法将MnFe₂O₄负载在水热炭（HTC）表面制备磁性MnFe₂O₄@HTC复合催化剂.采用SEM、XRD、BET、FTIR、XPS对催化剂进行表征,通过考察MnFe₂O₄/HTC负载比、过硫酸钠（PS）投加量、初始pH和不同化学体系对除藻效果的影响,探究无供氧条件下MnFe₂O₄@HTC活化PS体系除藻的效能.基于自由基屏蔽实验和XPS分析对MnFe₂O₄@HTC活化PS体系反应机制进行研究验证.结果表明,当初始藻浓度为1.4×10⁹个·L^-1（OD₆₈₀=0.14）,催化剂投加量为0.2 g·L^-1,PS投加量为0.4 g·L^-1,pH为6时,降解30 min,该体系除藻率可达到99%.在该体系中,MnFe₂O₄@HTC材料可将藻细胞吸附在材料表面,通过Mn、Fe的价态循环和HTC的协同效应反应催化PS产生空穴、¹O₂、·O₂^-、SO₄^-·和·OH多种氧化物质,使藻细胞破裂死亡.     

碱化度对聚合氯化铁除藻性能的影响

通过聚合氯化铁(PFC)对实验室纯培养的铜绿微囊藻的混凝实验,考察了碱化度(B)、浊度以及腐殖酸浓度对PFC除藻性能的影响,确定PFC除藻的最佳碱化度,同时探讨了PFC的混凝除藻机理.     

铜藻基生物炭的水热制备及性能表征

以浙江优势大型海藻之一的铜藻为原料,采用水热炭化法制备了生物炭.同时,通过正交法,以碳回收率和得率为指标,考察了反应时间、反应温度及铜藻与去离子水质量比等因素的影响,确定制备水热炭的最佳工艺条件.结果表明,制备铜藻基水热炭的最佳工艺条件为:反应时间2 h,反应温度180℃,铜藻与去离子水质量比1/4,在此条件下,水热炭的碳回收率为65.0%,得率为51.4%.元素分析、BET、接触角测定和傅里叶红外表征结果表明,铜藻基水热炭比表面积为26.6 m2·g-1,pH值为4.8,具有较高的O/C和较低的C/N,与干法裂解炭相比,其亲水性更强,且表面具有更为丰富的含氧、含氮官能团,灰分含量更低,得率和碳回收率分别提高了53.4%和33.5%.     

壳聚糖改性粘土絮凝除藻的机理探讨

粘土除藻是一种有前景和环境友好的应急除藻技术。对粘土进行改性以提高其除藻效果是该技术的发展方向之一。文章探讨了壳聚糖改性粘土絮凝除藻的机理。壳聚糖改性修饰后的粘土既能通过壳聚糖的粘结架桥作用絮凝藻细胞,又能通过粘土表面电性的改变凝聚带负电的藻细胞,使改性粘土的絮凝除藻能力大幅度提高。     

氮磷对微囊藻和栅藻生长及竞争的影响

为了揭示不同营养条件下,藻类优势种的形成规律,选取了3种具有代表性水体的营养盐浓度,对于蓝藻水华的常见种铜绿微囊藻和绿藻水华的常见种四尾栅藻进行了竞争实验.通过竞争抑制参数对相互间的竞争关系进行了分析.结果表明,在贫营养水平下,栅藻的存在能够刺激微囊藻的生长,N/P值越小,刺激作用越明显,微囊藻也能刺激栅藻的生长;富营养水平下,竞争抑制作用与N/P有关;超富营养水平下,栅藻对微囊藻的抑制能力约为微囊藻对栅藻的抑制能力的3倍,N/P值的变化对竞争抑制作用的影响不明显.在较低氮磷浓度的水体中,微囊藻容易成为优势种,而在较高的氮磷浓度的水体中,四尾栅藻更容易成为优势种.     

磁性生物炭对水体中对硝基苯酚的吸附特性

为了制备同时具备磁分离和优良吸附性能的环境友好吸附材料,以棉花秸秆为生物质原料制备生物炭（CSBC）,采用共沉淀法制得磁性棉花秸秆生物炭（MCSBC）.通过元素分析、SEM、XRD、XPS、FTIR和VSM等对MCSBC进行表征,研究了CSBC和MCSBC对水中对硝基苯酚（PNP）的吸附特性.结果表明,溶液pH值对CSBC和MCSBC吸附PNP的影响较大,在酸性条件下的吸附量更大.CSBC和MCSBC对PNP的吸附动力学过程可被准二级动力学模型很好地描述,吸附过程包括液膜扩散和颗粒内扩散两个阶段.Langmuir、Freundlich和Sips模型都可以很好地描述PNP在CSBC和MCSBC上的吸附行为,最大吸附量分别为44.54和48.94mg/g,MCSBC相较于CSBC对PNP的吸附具有更好的效果.热力学研究结果表明,CSBC和MCSBC对PNP的吸附过程为熵增加的自发吸热过程.再生试验结果表明,经6次吸附-解吸循环后,MCSBC对PNP的吸附容量仍能达到初始吸附量的82%.     

凤眼莲对铜绿微囊藻生长及藻毒素与营养盐释放的影响

针对目前我国凤眼莲治理富营养化水体技术的规模化应用现状,考虑到大面积控养的凤眼莲与暴发的水华蓝藻(尤其是产毒铜绿微囊藻)会在湖湾区短期内密集共存的情况,开展了凤眼莲对产毒铜绿微囊藻生长、生理特性、藻毒素生产与释放影响的研究,另外,也考察了短期共存下藻类营养盐释放与凤眼莲对藻毒素积累的情况.半连续共培养实验结果表明,凤眼莲能够有效抑制铜绿微囊藻的生长,促进藻细胞的衰亡.虽然凤眼莲未对铜绿微囊藻光合系统Ⅱ的电子传递产生影响,但减少了其光合系统中的藻蓝蛋白(PC)含量和藻蓝蛋白/别藻蓝蛋白(PC/APC)水平,10%和20%水体交换率处理的PC/APC水平第8 d时分别降至相应空白对照的54.93%±7.07%和55.81%±1.97%.凤眼莲对铜绿微囊藻形成了一定的氧化伤害,最终促进其抗氧化系统中超氧化物歧化酶比活显著下降,丙二醛含量显著提高,10%和20%水体交换率处理的丙二醛含量第8d时分别升至相应空白对照的2.95倍±0.074倍和2.22倍±0.086倍.凤眼莲通过促进蓝藻的衰亡和分解,加速了营养盐的释放.12 d内,可溶性总氮浓度回升到初始水平,而水体可溶性总磷的释放速度比氮营养盐更快.另一方面,凤眼莲并没有促进铜绿微囊藻毒素的生产,也没有使水体藻毒素含量显著提高.相反,和自然衰减不同,短期内显著促进了水体藻毒素的降解,第12 d时10%和20%水体交换率处理的水体藻毒素分别下降至12.07μg·L-1±0.63μg·L-1和11.36μg·L-1±0.04μg·L-1.而凤眼莲整株的藻毒素短期积累量(FW)仅为5.95 ng·g-1±0.76 ng·g-1.增加水体交换率能够在一定程度上减缓凤眼莲对铜绿微囊藻的伤害,减缓营养盐的释放速度,但对水体藻毒素消减的影响不显著.     

载镧磁性水热生物炭的制备及其除磷性能

将小麦秸秆在水热条件下(220℃)炭化2 h得到水热生物炭(HTC),以HTC为载体,通过一步共沉淀法制备了一种吸附容量高、易于磁分离回收的载镧磁性水热生物炭复合材料(La-MHTC).通过等温线和动力学等吸附实验方法,研究了该材料对磷酸根的吸附特性,考察了载镧量、初始pH和共存离子等因素对磷酸根吸附过程的影响.结果表明La³⁺∶Fe³⁺为2∶1时,材料(2-La-MHTC)具有良好的吸附磷酸根的能力;在吸附剂投加量为0. 1 g·L^-1,pH为7时,对磷酸盐吸附量达到100. 25mg·g^-1;吸附符合Langmuir等温模型,吸附动力学过程遵循准二级动力学,并且吸附不受其它离子的影响(在Cl^-、NO₃^-和SO₄^2-等共存离子体系磷酸盐去除率达到98%),在较广的pH(3～10)范围都具有良好的吸磷能力.吸附的磷酸根可用NaOH溶液解吸,5次吸附-脱附循环实验中磷酸盐去除率均能达到90%以...     

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.     

绿狐尾藻对铜绿微囊藻和羊角月牙藻的抑藻效应

分别将不同起始浓度(10~5、10~6、10~7、10~8和10~9ind.·L~(-1))的铜绿微囊藻和羊角月牙藻分组与绿狐尾藻进行共培养,连续10 d,每天测定各组铜绿微囊藻或羊角月牙藻的光密度值,用以确定绿狐尾藻对两种藻类不同浓度的生长抑制情况.结果表明,2. 5 g·(200 m L)~(-1)的绿狐尾藻对起始浓度为10~7ind.·L~(-1)和10~8ind.·L~(-1)的铜绿微囊藻具有明显的抑制作用;而对实验所设的所有起始浓度的羊角月牙藻生长均没有显著的抑制作用.并且,采用溶剂浸提与气相色谱-质谱联用(GC-MS)测定的方法,分析了绿狐尾藻粉末浸提液和绿狐尾藻生长液中可能存在的化感物质,通过分析,确定棕榈酸是绿狐尾藻分泌的化感物质之一,并且发现了3种可能是绿狐尾藻分泌的新型化感物质:3-乙基-3-甲基庚烷、磷酸三乙酯和酞酸二丁酯.     

胞外物质影响铁盐混凝除铜绿微囊藻的效能与机制

藻及其代谢产物严重威胁着饮用水质的安全.混凝是饮用水处理工艺中去除藻细胞最为重要的单元,而藻细胞的胞外有机物(EOM)是影响藻细胞脱稳和去除的重要因素.本文以铜绿微囊藻为研究对象,对比混凝对原始藻细胞和经离心去除EOM的藻细胞(裸藻)的去除效果.结果发现,在pH为6.0、7.0和8.0的条件下,铁盐混凝对裸藻细胞(去除EOM的藻细胞)的去除率比原始藻细胞分别提高了5.01%、29.24%和27.45%,证实EOM对铁盐混凝除藻具有抑制作用.此外,絮体粒径动态分析表明,在pH分别为6.0、7.0和8.0下,裸藻细胞对应的最大絮体粒径均比原始藻细胞要高.Zeta电位分析表明,裸藻比原始藻的Zeta电位更高,因此,更容易通过压缩双电层脱稳.三维荧光分析结果表明,EOM易与金属发生络合反应,生成螯合物,从而抑制混凝除藻.     

太湖藻对水-沉积物界面磷交换过程的影响

采用太湖梅梁湾沉积物和上覆水,以及从太湖水体中分离出的水华优势蓝藻(铜绿微囊藻)和常见绿藻(月芽藻), 室内模拟研究了这2种藻对太湖梅梁湾沉积物磷交换过程的影响. 结果表明:藻种的不同显著影响磷在水-沉积物界面的交换过程. 在沉积物和上覆水灭活条件下,铜绿微囊藻能够显著增加沉积物磷的释放量,引起上覆水中可溶性磷酸盐的增加;而月芽藻的存在没有引起沉积物中磷的明显释放,上覆水中可溶性磷酸盐一直保持在很低水平. 在低磷浓度的水体中,藻类会被诱导产生碱性磷酸酶,分解大分子可溶性有机磷,以满足自身生长的需要. 沉积物中各形态磷存在明显的转化作用,其中铁磷和碱提有机磷含量明显下降,而钙磷和酸提有机磷含量则大幅增加.      

镉对铜绿微囊藻和斜生栅藻的毒性效应

采用不同Cd2+浓度处理铜绿微囊藻(Microcysis aeruginosa Kutz.)和斜生栅藻[Scenedesmus obliquus(Turp.)Kutz.],研究Cd对两种淡水藻的毒性效应.结果表明,Cd2+浓度低于0.1mg/L促进斜生栅藻生长,高于0.15mg/L时才转变成抑制作用,表现为毒物的低浓度促进高浓度抑制的Hormesis效应;但铜绿微囊藻对Cd2+的毒性非常敏感,0.05mg/L Cd2+作用72h后,其生长就受到明显抑制,随着浓度的升高,抑制作用越明显;受到Cd2+的胁迫,两种藻细胞均表现为细胞膜受损,藻液可溶性蛋白质和核酸含量升高,扫描电子显微镜观察显示,藻细胞表面的絮状物随着Cd2+的升高增多,尤其是铜绿微囊藻改变更为明显;同时,氧自由基(2Oi)含量升高,过氧化物酶(POD),过氧化氢酶(CAT)活性早期均可随Cd2+浓度的增加而上升;两种藻对Cd2+均有一定吸收作用,单位藻细胞内,斜生栅藻对Cd2+的吸收能力明显好于铜绿微囊藻.镉对这两种藻的毒性机制之一可能是通过刺激氧自由基产生以及由其引起藻细胞生理生化改变而使这两种藻受到损伤,相比铜绿微囊藻,斜生栅藻不仅对Cd2+胁迫具有较好的耐受性,且对其具有良好的吸收作用,提示斜生栅藻具有开发成水体Cd2+生物处理材料的潜质.     

搅拌方式对絮凝除藻效果的影响

以铜绿微囊藻为研究对象,测试了不同振荡方式(回旋式与往复式),不同振荡强度及不同藻细胞密度对絮凝剂絮凝沉降效果的影响,同时还研究了絮凝沉降发生后,藻细胞再悬浮的主要影响因素.结果表明,回旋式搅拌处理下产生的絮凝效果要明显优于往复式振荡,60r/min回旋式搅拌1min可以得到100%的去除率,而往复式搅拌可得到的最佳去除率仅为30.7%;且絮凝效果随搅拌强度的增加有明显提高;藻细胞密度越高,需要的搅拌强度也越大;絮凝沉降后的静置时间越长,则越不容易发生再悬浮.     

不同扰动条件下微囊藻和栅藻竞争能力的比较

以扰动为主要限制因子,研究铜绿微囊藻和栅藻在纯培养和共培养情况下的生长状况,探讨了竞争和种群增长率之间的关系,以判断藻类竞争的结果。结果表明:适宜的扰动有利于微囊藻的增长和聚集,较大强度的扰动则抑制微囊藻的生长。在共培养体系中,铜绿微囊藻有更强的竞争能力和抑制其它生物生长的能力,获得最大生物量和远大于栅藻的增长率。     

新型除藻剂对滇池含藻水体的除藻效果研究

将从前期研制的除藻材料的原材料中提炼出的除藻有效成分制备成新型除藻剂,并实验考察了新型除藻剂对滇池含藻水样的净化效果。实验结果表明,加入一定量的新型除藻剂后,实验处理的滇池含藻水样的各项水质指标均有明显好转:pH值从8.78降为6.65,吸光度值由0.028降为0.004;对CODMn、TN、TP、叶绿素a的去除率分别达到61.64%、90.57%、95.87%、88.30%。实验研究结果表明,该新型除藻剂对水体无二次污染,是一种具有较好研发前景的湖泊水体除藻剂。     

磁核颗粒自生成的磁絮凝除藻特性

分别采用亚铁盐+铁盐(方案一)和亚铁盐+高锰酸钾(方案二)处理淡水蓝藻,研究在外磁场作用下2种方案对水中铜绿微囊藻的去除效果及机理。结果表明:在合适投药配比情况下,方案一、方案二在絮凝过程中分别自发生成磁核颗粒Fe_3O_4与MnFe_2O_4并实现藻絮体的快速磁分离,方案一对污染物的去除效率以及藻毒素的控制效果优于方案二,铁盐絮凝剂对藻团表面的亲水性EOM影响较小,KMnO_4的强氧化作用使表层EOM脱落并损坏藻团结构从而造成藻毒素释放。水温、高岭土浓度以及藻絮体表面Zeta电位的变化对浊度和叶绿素的去除效果影响较小,TP去除受上述因素影响较大,且与藻絮体表面Zeta电位的变化趋势一致,可推断铜绿微囊藻和TP的主要去除机理分别为网捕卷扫作用和静电吸附作用。     

铜绿微囊藻代谢对藻源膜污染影响和作用机制

藻细胞生长代谢受藻细胞分布形式的影响,文章为研究藻细胞在不同氮浓度下藻细胞生长代谢差异及其藻源膜污染的变化,将纯净的藻细胞预覆盖在超滤膜表面,原水中硝酸钠浓度设置为0、24.7、247和1 235 mg/L,从膜表面观测、膜污染阻力变化、原水水质变化、藻细胞生长代谢行为对藻源膜污染机理定性分析。结果表明,膜污染主要成因均为滤饼层污染,大小表现为培养基组>低氮组>无氮组>高氮组。藻细胞在低氮组、培养基组中正常生长代谢,大量藻细胞及胞外有机物(EOM)附着在膜表面,引起滤饼层厚度变厚、结构致密;无氮组藻细胞在第10天开始褪绿,褪绿状态下短期保持完整细胞形态,褪绿过程中释放胞内有机物(IOM)引起滤饼层结构致密;高氮组藻细胞生长停滞少量,少量藻细胞碎片、IOM等附着在滤饼层上引起滤饼层结构轻微改变。分析表明,藻细胞生长引起的藻细胞数目与EOM增多造成严重的藻源膜污染。