乙醇对硫酸盐还原-甲烷发酵效率影响的研究

针对硫酸盐还原菌（SRB）、产酸菌（AB）和产甲烷菌（MPB）的生态位特征,采用两级厌氧与循环气提吹脱工艺,以蔗糖和乙醇为有机底物（COD为6　000 mg·L^-1）,在不同COD/SO^2-₄时分别研究了底物中乙醇浓度对硫酸盐还原、有机物去除和甲烷发酵效率的影响,以及系统的硫化物吹脱效果和最佳回流率.结果表明,乙醇的添加可以促进SO^2-₄还原,并使COD/SO^2-₄降低产生的竞争性抑制作用减弱,SRB、AB和MPB菌群处于良好的协同代谢状态.乙醇/SO^2-₄从0提升至2后系统的处理效率明显改善,COD/SO^2-₄为12、 6和4时的SO^2-₄还原率分别由7.7%、 8.1%、 14.1%提高为84.7%、 87.6%、 82.5%,COD去除率由83.3%、 76.5%、 69.6%提高为92.8%、 93.5%、 89.7%,CH₄/COD由225.7、 204.6、 178.6 mL·g^-1提高至278.5、 253.7、 236.1 mL·g^-1.系统经10倍回流水稀释及气提吹脱30%～55%的硫化物后,硫化物浓度分别低于27.8、 38.4、 52.4 mg·L^-1,有效地抑制了H₂S的毒性作用.但回流率偏大（20倍）使底物浓度梯度过低,SO^2-₄还原率下降;回流率偏低（5倍）使污泥床无法充分膨胀,COD去除率降低.     

COD/SO_4~(2-)值对硫酸盐还原率的影响

研究利用 UASB反应器考察了 COD和硫酸盐浓度的比值对硫酸盐还原的影响 ,同时分析了硫酸盐还原菌和产甲烷菌对COD的竞争情况 .发现在 HRT为 3.8h,SO2 -4 负荷为 6～ 7kg· ( m3· d) - 1 ,SO2 -4 浓度为 1 0 0 0 mg· L- 1 条件下 :1在 COD不足时 ,SRB与 MPB在竞争中占微弱优势 ;对于产甲烷活性比较好的厌氧污泥要经过较长的时间 ,SRB才能确立优势菌种的地位 .2 COD/ SO2 -4 比值决定了 SO2 -4 的去除率 .比值等于 2时 ,SO2 -4 的还原率在 95%以上 ;当比值为 1 .5时 ,SO2 -4 还原率为 75% ;当比值为 1时 ,SO2 -4 的还原率为 60 % .     

甑皮岩洞穴遗址地下水的水-气界面H2S气体的产生机理

桂林甑皮岩洞穴遗址是我国新石器时代洞穴遗址的典型代表。污染物进入到以裂隙介质为主地下水所形成的还原环境后,其性质可能会改变从而侵蚀遗址文化层。本文通过采集地下水水-气界面的H₂S和CH₄气体,结合硫酸盐的硫同位素δ³⁴S-SO₄^2-、溶解有机碳（DOC）、化学需氧量（COD）、硫酸盐还原菌（SRB）等指标,研究遗址地下水水-气界面侵蚀性气体H₂S的产生机理。结果表明：甑皮岩水体SO₄^2-浓度范围为0.57~131.00 mg/L,其空间分布不均匀,来源主要受到大气降水、硫化物矿物的氧化及微生物硫酸盐还原的影响;丰富的有机质为硫酸盐还原提供能量,DOC与COD浓度存在空间差异,高值均位于人类活动强烈的径流上游区;SRB普遍参与硫酸盐还原作用,气温、降水和有机质决定SRB数量在时空上表现为雨季 > 旱季、地表水 > 地下水;气温较高促进H₂S的形成,SRB与环境的还原程度均影响H₂S和CH₄浓度。H₂S性质不稳定易氧化为硫酸,若继续聚集将加剧遗址的化学侵蚀。建议增加污染物的运移和反应产物的监测,关注遗址的保存环境。     

COD/SO2-4值对硫酸盐还原率的影响

研究利用UASB反应器考察了COD和硫酸盐浓度的比值对硫酸盐还原的影响,同时分析了硫酸盐还原菌和产甲烷菌对COD的竞争情况.发现在HRT为3.8h,SO2-4负荷为6～7kg·(m3·d)-1,SO2-4浓度为1000mg·L-1条件下:①在COD不足时,SRB与MPB在竞争中占微弱优势;对于产甲烷活性比较好的厌氧污泥要经过较长的时间,SRB才能确立优势菌种的地位.②COD/SO2-4比值决定了SO2-4的去除率.比值等于2时,SO2-4的还原率在95%以上;当比值为1.5时,SO2-4还原率为75%;当比值为1时,SO2-4的还原率为60%.     

COD/SO42-值对硫酸盐废水厌氧消化的影响

采用间歇试验方式,研究了COD/SO₄^2-值对硫酸盐废水厌氧消化的影响.试验结果表明,COD/SO₄^2-值是影响厌氧消化处理效果的主要参数.本试验中,COD/SO₄^2->15,硫酸盐还原作用对厌氧反应器影响甚微;COD/SO₄^2-=5-15时,硫酸盐还原作用对厌氧反应器产生轻度抑制,相对产甲烷率为79.2%-94.7%;COD/SO₄^2-=0.5-5时,反应器受中度抑制,相对产甲烷率为61.6%-79.2%;COD/SO₄^2-<0.5时,反应器受严重抑制.COD/SO₄^2-≥1时,相对产甲烷率与COD/SO₄^2-值之间有很好的线性关系.     

冬季PM2.5中无机水溶性离子与大气相对湿度的相关性

依托河北省灰霾污染防治重点实验室,对2019年11月26日—12月31日石家庄市大气PM_2.5中的NO₃^-和SO₄^2-进行连续在线观测,研究NO₃^-和SO₄^2-与环境空气相对湿度的相关性,解析冬季发生PM_2.5重污染天气的RH阈值.观测期间,RH为10%~60%时,NO₃^-的浓度与RH呈显著正相关,为PM_2.5中浓度最高的无机水溶性离子.RH超过70%后,NO₃^-与RH呈负相关,NO₃^-浓度和NOR开始下降.SO₄^2-浓度与RH在整个湿度区间均呈正相关.RH低于50%时,SO₂向SO₄^2-的转化以气相反应为主.RH高于50%以后,颗粒物达到潮解点,SO₂的主要反应转入液相,转化速率加快,SO₂液相反应贡献逐渐增加至64.6%.RH超过70%后,SO₄^2-成为PM_2.5中浓度最高的无机水溶性离子.RH超过PM_2.5潮解点以后,NO₃^-和SO₄^2-大量合成,推高PM_2.5环境浓度,易于形成重污染天气.     

硫酸盐还原菌对碱性和酸性农田土壤中重金属的钝化效果及其作用机制

通过土壤培养实验考察了硫酸盐还原菌（SRB）包括希瓦氏菌、梭状芽胞杆菌和两者混合菌对碱性和酸性农田土中有效态重金属（Cd、Pb、Cu和Zn）的钝化效果及其作用机制.结果表明,在相同接菌量下,希瓦氏菌处理组对碱性土中有效态重金属的钝化效果优于梭状芽胞杆菌和两者混合菌的处理组;而不同种类的SRB对酸性土中有效态重金属的钝化效果无显著差异.培养第20 d后土壤中有效态重金属的钝化率不再显著变化.SRB处理对碱性土中有效态重金属的钝化率可达80%以上,而对酸性土中有效态重金属的钝化率低于40%.在碱性土中,SRB能够有效还原SO₄^2-,并且提高土壤pH值,使S^2-可与重金属紧密结合,显著提高有效态重金属钝化率.尽管SRB使酸性土壤pH值升高,但土壤仍然呈酸性使SO₄^2-还原受到抑制,不利于有效态重金属的钝化.总体来看,SRB适用于碱性和酸性土壤的重金属污染治理,但与酸性土壤相比,SRB对碱性土壤中有效态重金属的钝化效果更好.     

电活化过硫酸盐降解全氟辛酸及其中间产物的探究分析

全氟化合物（PFCs）是一种新兴的持久性有机污染物,具有环境持久性、高毒性和难降解性,因此急需研发高效的降解方法.本文采用电化学恒电位电解法活化过硫酸盐,利用得到的具有强氧化性的SO₄^·-有效降解全氟辛酸（PFOA）,考察了恒定电位值、过硫酸钠的初始浓度、溶液初始pH值和共存离子对电活化过硫酸盐降解PFOA的影响.同时,结合超高效液相色谱-三重串联四级杆质谱联用仪（UPLC-MS/MS）和气相色谱与质谱联用仪（GC-MS）,对其降解的液相和气相中间产物进行探究.结果表明,在控制阴极电位为-1.8 V,初始过硫酸钠溶液浓度为200 mmol·L^-1,初始溶液pH=3.29,恒电位电解4 h后,PFOA去除率约达到60%.当体系中有NO₃^-、异丙醇和过硫酸钠共存时,PFOA降解效率明显提高（91%,4 h）,当有ClO₄^-存在时PFOA去除率约达到76.8%,但HCO₃^-和Cl^-的存在会出现抑制效果.通过对降解中间产物（短链PFCAs和加氢产物）和TOC去除率（62.5%,24 h）的监测分析,进而推断其可能的降解机理为SO₄^·-介导的Kolbe脱羧过程和羧酸逐步被加氢还原的过程.     

天津市2017年重污染过程二次无机化学污染特征分析

基于2017年天津市超级观测站数据,筛选出7次典型重污染过程,从污染物浓度、二次转化方面分析重污染过程二次无机化学污染特征.结果表明,重污染期间NO₃^-和SO₄^2-浓度较清洁天气增长幅度最高,显著高于PM_2.5的增长程度,说明二次无机转化是导致重污染期间PM_2.5污染加重的重要原因;下半年PM_2.5和SO₂污染程度较上半年减轻,与秋冬季采取燃煤治理等活动有关;重污染期间NO₂/SO₂比值为1.5~19.6,其中下半年NO₂/SO₂比值显著高于上半年,说明在各项污染源管控下移动源的影响比例相对增加;大部分重污染期间NO₃^-浓度大于SO₄^2-浓度,SOR值高于NOR值,说明重污染期间硫酸盐和硝酸盐转化均较重要;在SO₂浓度显著降低的情况下,重污染期间SO₄^2-浓度并未明显降低,说明除二次无机转化外,硫酸盐生成还受其他因素影响.     

紫外活化过硫酸盐降解磷酸氯喹

以抗新型冠状肺炎药物——磷酸氯喹（CQP）为研究对象,考察其在紫外活化过硫酸盐体系（UV/PS）中的降解效果.通过竞争动力学实验,确定了CQP与羟基自由基（HO·）和硫酸根自由基（SO₄^-·）的二级反应速率常数,同时考察了PS浓度、pH和常见无机阴离子对UV/PS体系中CQP降解的影响,并通过建立动力学模型预测CQP浓度和主要自由基浓度以探究其影响机制.结果表明,UV/PS体系对CQP的降解效果显著优于单一UV、单一太阳光或单一PS体系,在10 min内可降解91.3%的CQP;在pH为6.9的条件下,CQP与HO·和SO₄^-·的二级反应速率常数分别为8.9×10⁹ L·（mol·s）^-1和1.4×10¹⁰ L·（mol·s）^-1,其中SO₄^-·是主要活性物种;CQP的降解速率随PS浓度增加而增大,HCO₃^-和Cl^-的加入对UV/PS体系中CQP的去除起到抑制作用,碱性较强的条件不利于CQP的转化.经LC-MS分析,发现CQP在UV/PS体系中主要经过N-脱乙基化、C—N键断裂和抽氢等反应被逐步降解为其他有机中间产物.加大PS浓度和pH可提高其矿化率.此研究可为抗新冠肺炎医药废水的处理提供帮助.     

Effect of barium sulfate modification on the SO2 tolerance of V2O5 /TiO2 catalyst for NH3-SCR reaction

Sulfur poisoning of V_2O_5/BaSO_4–TiO_2(VBT),V_2O_5/WO_3–TiO_2(VWT) and V_2O_5/BaSO_4–WO_3–TiO_2(VBWT) catalysts was performed in wet air at 350℃ for 3 hr,and activities for the selective catalytic reduction of NO_x with NH_3 were evaluated for 200–500℃.The VBT catalyst showed higher NO_x conversions after sulfur poisoning than the other two catalysts.The introduction of barium sulfate contributed to strong acid sites for the as-received catalyst,and eliminated the redox cycle of active vanadium oxide to some extent,which resulted in a certain loss of activity.Readily decomposable sulfate species formed on VBT-S instead of inactive sulfates on VWT-S.These decomposable sulfates increased the number of strong acid sites significantly.Some sulfate species escaped during catalyst preparation and barium sulfate was reproduced during sulfur poisoning,which protects vanadia from sulfur oxide attachment to a great extent.Consequently,the VBT catalyst exhibited the best resistance to sulfur poisoning.     

ABR反应器中COD/SO_4~(2-)值和硫酸盐负荷对SO_4~(2-)去除影响

利用厌氧折流板反应器,分别考察了反应器启动,及不同COD/SO42-比值和硫酸盐负荷对模拟废水中SO42-去除的影响。实验在(32±0.1)℃,pH为6.0⁶.5的条件下连续运行。结果表明:ABR经过约90 d的启动驯化阶段后,进水硫酸盐及COD浓度分别为1 500 mg/L和3 000 mg/L,水力停留时间为12 h条件下,硫酸盐去除率达到了92%。固定COD/SO42-比值为2.5时,随着进水SO42-浓度的增加(1 5006.5的条件下连续运行。结果表明:ABR经过约90 d的启动驯化阶段后,进水硫酸盐及COD浓度分别为1 500 mg/L和3 000 mg/L,水力停留时间为12 h条件下,硫酸盐去除率达到了92%。固定COD/SO42-比值为2.5时,随着进水SO42-浓度的增加(1 500³ 500 mg/L),SO42-去除率逐渐下降,最低为60%,相反SO42-去除速率随着硫酸盐浓度的增加而增加,最大为7.98 kg(/m3.d);维持恒定的硫酸盐浓度(1 500 mg/L),逐渐缩短水力停留时间以提高反应器中硫酸盐负荷,SO42-去除率呈现先上升后下降的复杂变化趋势,当水力停留时间为6 h时,SO42-去除率达到最大;随着COD/SO42-比值的提高,硫酸盐去除能力增强,且反应体系对硫酸盐负荷的耐受能力也逐渐增强。     

Effect of SiO2 addition on NH4HSO4 decomposition and SO2 poisoning over V2O5–MoO3/TiO2–CeO2 catalyst

The deposition of NH₄HSO₄ and the poisoning effect of SO₂ on SCR catalyst are the main obstacles that restrict the industrial application of CeO₂-doped SCR catalysts. In this work, deposited NH₄HSO₄ decomposition behavior and SO₂ poisoning over V₂O₅–MoO₃/TiO₂ catalysts modified with CeO₂ and SiO₂ were investigated. By the means of characterization analysis, it was found that the addition of SiO₂ into VMo/Ti–Ce had an impact on the interaction existed between catalyst surface atoms and NH₄HSO₄. Temperature-programmed methods and in situ diffused reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFTS) experiments indicated that the doping of SiO₂ promoted the decomposition of deposited NH₄HSO₄ on VMo/Ti–Ce catalyst surface by reducing the thermal stability of NH₄HSO₄ and enhancing the NH₄HSO₄ reactivity with NO in low temperature. And this improvement may be the reason for the better catalytic activity than VMo/Ti–Ce in the case of NH₄HSO₄ deposition. Accompanied with cerium sulfate species generated over catalyst surface, the conversion of SO₂ to SO₃ was inhibited in SiCe mixed catalyst. The addition of SiO₂ could promote the decomposition of cerium sulfate, which may be a potential strategy to enhance the resistance of SO₂ poisoning over CeO₂-modifed catalysts.     

硫酸铵气溶胶对甲苯-NOx-空气体系光化学反应的影响

利用大气模拟烟雾箱,研究了硫酸铵气溶胶对甲苯-NO_x-空气体系光化学反应的影响.结果表明,硫酸铵作为气溶胶种子,其存在可以加快反应过程中颗粒物（particle matter, PM）的生成速度,并提高甲苯的气溶胶产率.在高浓度的硫酸铵气溶胶种子条件下,其初始浓度对反应过程中NO_x、NO和O₃的浓度变化没有明显的影响,但对二次有机气溶胶（secondary organic aerosol, SOA）的生成有显著影响.在硫酸铵气溶胶种子浓度小于160 μg·m^-3时,SOA的产率随初始气溶胶种子浓度的增大而增大,从最小7.2％到最大11.7％,其增幅超过60％.     

Comparison of UV/PDS and UV/H2O2 processes for the degradation of atenolol in water

UV/H2O2 and UV/peroxodisulfate (PDS) processes were adopted to degrade a typical β-blocker atenolol (ATL). The degradation efficiencies under various operational parameters (oxidant dosage, pH, HCO3-, humic acid (HA), NO3- , and Cl-) were compared. Principal factor analysis was also performed with a statistical method for the two processes. It was found that increasing the specific dosage of the two peroxides ([peroxide]0/[ATL]0 ) ranging from 1:1 to 8:1 led to a faster degradation rate but also higher peroxide residual. Within the pH range 3-11, the optimum pH was 7 for the UV/PDS process and elevating pH benefitted the UV/H 2O2 process. The presence of HCO3- , HA, and Cl adversely affected ATL oxidation in both processes. The NO3- concentration 1-3 mmol/L accelerated the destruction of ATL by the UV/PDS process, but further increase of NO3- concentration retarded the degradation process, contrary to the case in the UV/H2O2 process. The rank orders of effects caused by the six operational parameters were pH ≈ specific dosage > [HA]0 > [NO3-]0 > [HCO3-]0 > [Cl-]0 for the UV/H2O2 process and specific dosage > pH > [HA]0 > [NO3-]0 > [HCO3-]0 >[Cl-]0 for the UV/PDS process. The UV/PDS process was more sensitive to changes in operational parameters than the UV/H2O2 process but more efficient in ATL removal under the same conditions.     

羟胺强化亚铁活化过硫酸盐降解对乙酰氨基酚的研究

采用羟胺(HA)强化Fe~(2+)/过硫酸盐(PS)体系降解对乙酰氨基酚(ACT),考察了Fe~(2+)、PS、HA投加浓度以及反应初始pH值对ACT降解效果的影响.结果表明,在反应时间为30 min,亚铁浓度为0.05 mmol·L~(-1), PS浓度为0.8 mmol·L~(-1)和初始pH为3.0的条件下,0.5 mmol·L~(-1) HA可将ACT的去除率从13%提高到90%.适量增加Fe~(2+)或HA浓度可以提高ACT的降解率,但是过高的Fe~(2+)和HA浓度会抑制ACT的降解.ACT的降解率随着PS浓度升高而提升,当PS浓度达到1.2 mmol·L~(-1)时,30 min内ACT几乎可以完全降解.ACT的降解效果随着pH的升高而降低.EPR实验表明Fe~(2+)/PS/HA体系中主要的自由基是SO■和HO~·.Na_2SO_3、NaNO_2和Na_2S_2O_3等常见的还原剂均能够强化Fe~(2+)/PS体系对ACT的降解效果,但是其对Fe~(2+)/PS体系的强化效果均比HA低.     

HSO3-强化Fe3+/S2O82-降解水中双氯芬酸

采用HSO₃^-强化Fe³⁺/S₂O₈^2-降解水中双氯芬酸（DCF）,考察了溶液初始pH值,Fe³⁺、HSO₃^-和S₂O₈^2-用量,溶解氧对HSO₃^-/Fe³⁺/S₂O₈^2-体系降解DCF的影响;通过自由基淬灭实验,识别了体系中主要的活性物种;最后,探讨了DCF在该体系中的降解产物和转化路径.结果表明：HSO₃^-可以明显促进Fe³⁺/S₂O₈^2-对DCF的降解,初始pH 4.0时,DCF降解效果最佳.DCF的降解速率随Fe³⁺或S₂O₈^2-浓度的增大而增大;适量增加HSO₃^-浓度可提高DCF的降解,而过量的HSO₃^-对DCF降解有一定抑制作用.在通入氮气条件下,DCF去除率仅下降10.4%,无明显的抑制作用.自由基抑制实验表明,该体系含有SO₄^·-、HO^·和SO₅^·-3种活性自由基,其对DCF降解的贡献率分别为83.0%、12.8%和4.3%.在HSO₃^-/Fe³⁺/S₂O₈^2-降解DCF的反应中共检测出4种产物,据此提出DCF可能的转化路径为：羟基化、脱羧基、脱水和甲酰化反应.     

MnFe2O4活化过一硫酸盐降解废水中LAS

采用共沉淀法制备了铁锰双金属复合催化剂（MnFe₂O₄）,用于活化过一硫酸盐（PMS）产生强氧化性的硫酸根自由基（SO₄^-·）氧化降解水中阴离子表面活性剂（LAS）.采用傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线粉末衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对催化剂进行表征,表明成功合成了具有尖晶石结构的MnFe₂O₄催化剂.考察了催化剂投加量、PMS投加量以及初始pH值等各种因素条件对LAS的降解效率以及反应动力学的影响.实验结果表明,MnFe₂O₄活化PMS降解LAS的过程符合准一级动力学（R²>0.9）.在LAS初始浓度为80mg/L,催化剂投加量为2.0g/L,PMS的浓度为2.5mmol/L,初始pH值为7.0,反应时间为30min的情况下,LAS降解效率达到94.1%,此时LAS的降解速率常数达到0.192min^-1.通过自由基猝灭实验证明了MnFe₂O₄/PMS体系中起主要氧化降解作用的活性自由基为SO₄^-·.通过反应前后催化剂的X射线光电子能谱（XPS）,证实Fe和Mn之间存在协同作用,提高了MnFe₂O₄对PMS的活化效率.     

厌氧-好氧处理磺胺废水实验研究

采用上流式厌氧污泥床和好氧复合反应器处理磺胺废水,在厌氧TOC负荷约1.2kg/(m³·d),好氧TOC负荷约0.6kg/(m³·d)的运行条件下,TOC厌氧去除率可达50%以上,TOC总去除率可达85%以上厌氧过程有约30%SO₄^2-被去除,无CH4产生,这表明TOC的厌氧去除为硫酸盐还原条件下的缺氧降解.