新型饮用水除氟材料Bio-F的除氟特性和比较研究

对3种传统除氟剂活性氧化铝、骨炭和改性沸石与自制的新型生物除氟剂Bio-F的除氟性能及影响因素（材料粒径、pH值、吸附时间、水样含氟浓度、其它离子、再生能力等）进行了比较,并模拟动态实验评估了这4种除氟材料对实际高氟地下水处理的效果.结果表明,Bio-F生物除氟剂对F^-的吸附过程符合Lagergren一级吸附动力学特征（R²=0.958 0）,吸附速率较快,且该过程属于吸热反应; Bio-F吸附F^-符合Langmuir吸附等温模型（R²=0.999 2）,吸附容量高,静态吸附容量可达4.088 3 mg·g^-1,分别约是活性氧化铝和改性沸石的1.8和 5.8倍.4种除氟材料吸附容量与氟浓度正相关,与吸附剂粒径负相关.高浓度的CO^2-₃、HCO^-₃明显抑制Bio-F的除氟（p<0.05）,但高浓度的Ca²⁺、NO^-₃、HPO^2-₄有利于Bio-F的除氟（p<0.001）.Bio-F除氟最佳停留时间3～4 min,远远低于沸石20 min和活性氧化铝11 min.在pH 4.0～9.0范围内Bio-F可保持90％以上吸附F^-的能力.再生性能稳定,10次再生后吸附容量变化不超过15%.Bio-F综合性能优于其它3种传统除氟剂,在我国广大农村地区推广有显著优越性.     

平朔矿区不同水体水化学特征及氟分布成因

为了探明采煤驱动下平朔矿区所在流域内不同水体水化学特征及氟分布成因,综合运用水化学图解、主成分分析和地球化学模拟等方法,对2020~2021年采集的468组地表水、地下水和矿井水样品进行分析.结果表明,地表水、地下水和矿井水均呈近中性至弱碱性;地表水和矿井水中优势阴离子为SO₄^2-,地下水中优势阴离子为HCO₃^-,Ca²⁺是所有水体中的优势阳离子.地表水和矿井水水化学类型以SO₄·HCO₃-Ca·Mg为主.地下水水化学类型主要为HCO₃-Ca·Mg,采煤区的浅层或深层地下水存在HCO₃·SO₄-Ca·Mg型.水体水化学主要受碳酸盐岩风化溶解、采煤活动以及含氟矿物的风化溶解影响,采煤和工农业等人类活动加速了不同水体间水化学转换,尤其是浅层地下水.水体ρ（F^-）介于0.10~1.76 mg·L^-1,其中,42%浅层地下水F^-浓度高于国家饮用水安全限值;时空分布上,西北至东南地下水中F^-浓度平均值呈增加趋势,3月和8月F^-浓度偏高.高氟浅层地下水化学呈现偏碱性和高Na⁺特征.F^-富集主要受采煤活动和含氟矿物风化溶解影响,水体中方解石饱和加速了含氟矿物的风化溶解.     

NO-3和NO-2作为电子受体时的反硝化除磷实时控制

采用SBR厌氧/缺氧运行方式,研究了NO^-₃和NO^-₂作为电子受体时的反硝化除磷效能及ORP与pH作为反硝化除磷过程控制参数的可行性.结果表明,反硝化除磷过程中COD、磷酸盐、电子受体浓度与体系pH和ORP的变化具有较强的相关性.在厌氧阶段,当释磷结束时,pH值平台的出现指示了释磷的结束;在缺氧阶段,吸磷结束后,ORP出现拐点,标志着缺氧吸磷的完成.另外,考察了2种电子受体（NO^-₃和NO^-₂）反硝化除磷的效能.在以NO^-₃为电子受体的反应中,在缺氧初期30 min反应中,平均摄磷速率为32.68 mg/(L·h),每吸收1 mg PO^3-₄-Ｐ 约消耗1.14 mg NO^-₃-Ｎ.在以NO^-₂为电子受体的反应中,在缺氧初期30 min反应中,平均摄磷速率为17.66 mg/(L·h),每吸收1 mg PO^3-₄-Ｐ 约消耗1.57 mg NO^-₂-Ｎ.综上,提出pH和ORP可以作为2种电子受体（NO^-₃和NO^-₂）反硝化除磷的实时控制参数,并且,以NO^-₃为电子受体系统在摄磷方面优于NO^-₂电子受体系统.     

共存氯离子对饮用水纳滤除氟的影响研究

采用深井地下水配水试验研究了高氟饮用水纳滤除氟的可行性、膜污染及共存氯离子浓度对纳滤除氟的影响.结果表明,纳滤对原水中的所有共存阴离子均有截留效果,原水F^-浓度低于6 mg/L,纳滤出水的F^-浓度低于1.2 mg/L,能满足农村地区的生活饮用水标准.随着F^-浓度的增加,其截留率下降;进水共存Cl^-浓度的增加,F^-的截留率呈下降的趋势,F^-的截留率降低的百分数在Cl^-每增加1个mol数和氟离子增加0.1个mol数时相当,当Cl^-浓度>220 mg/L时,F^-的截留率有所上升,但变化没有达到显著水平.环境扫描电子显微镜、能谱分析和X-射线衍射(XRD)对膜污染成分分析表明,膜污染主要是晶体颗粒形状规则的无机碳酸钙,柠檬酸+氨水清洗可有效清除污染成分,恢复膜通量.     

青岛沿海大气气溶胶中无机组分在粗、细粒子上的分布

在1997-09～1998-08分4次对大气气溶胶进行了监测.结果表明:青岛沿海地区的气溶胶质量浓度多集中于＜2.5μm的细粒子中,同时采暖季节细粒子比例浓度大大高于非采暖季节.SO₄^2-、NH₄⁺、NO₃^-、K⁺主要存在于粒径小于2.5μm的细粒子中.Na⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ca²⁺则主要存在于大于2.5μm的粗粒子中,冬季F^-、Cl^-、Br^-均主要存在于细粒子中,而夏季则主要存在于粗粒子中,表明这3种离子在气溶胶粒径分布中可能受人为燃烧源和温度影响.     

亚硝酸盐对聚磷菌吸磷效果的影响

以厌氧/好氧生化反应器中的聚磷菌为实验对象,探讨了亚硝酸盐对聚磷菌吸磷效果的影响.结果表明:低浓度NO₂^--N可以作为聚磷菌的电子受体,实现NO₂^--N型反硝化除磷,但吸磷总量和吸磷速率明显低于NO₃^--N型反硝化除磷的效果;当NO₂^--N和NO₃^--N共存于缺氧环境时,NO₂^--N对NO₃^--N型反硝化除磷的除磷总量和速率没有影响,但会降低NO₃^--N的消耗量;NO₂^--N型反硝化除磷污泥的好氧吸磷量和速率均低于传统A/O厌氧放磷污泥的效果,但由于它经历了缺氧吸磷和好氧吸磷2个阶段,因此,从吸磷总量或出水水质看,二者相差不大.     

舟山群岛降水中阴离子及pH值的特征分析

通过对舟山站点降水中的4种阴离子(F^-、Cl^-、NO^3-和SO4₄^2-)及pH值近2a的连续观测,对阴离子和pH值的范围及变化趋势进行了描述;利用本征矢量投影技术对实验数据进行降维处理,并对造成异常样品点的影响因素进行了分析.进一步因子分析结果显示,舟山站点降水样本点在阴离子及pH值方面的分布特征可基本确定为2个因子,SO₄^2--NO₃^-因子(FA1)及Cl^-因子(FA2),可将其概括为“人类活动因子”与“海洋因子”,因子分析结果得到的主要因子FA1、FA2与本征矢量投影得到的主成分PC1、PC2基本对应,因子分析的结果对解释影响样品点差异的实际变量方面更具实际意义,即舟山站点样本点的异常值可归为2类,受SO4₄^2---NO₃^-因子(FA1)影响及受Cl^-因子(FA2)影响.     

Al13改性羟基磷灰石的除氟性能研究

为了提高羟基磷灰石（HAP）的除氟效果,采用化学沉淀法合成3种不同Al/Ca值的Al₁₃改性后的HAP吸附材料,并对其进行XRD、FTIR、SEM、BET等表征,考察吸附过程中pH的影响,同时通过吸附热力学、吸附动力学等探讨了其除氟性能.结果表明,Al₁₃-HAP材料比HAP更加疏松多孔,当Al/Ca=0.7时,比表面积增大到了137.2 m²·g^-1,孔容增大到0.8217 cm³·g^-1.FTIR结果表明,Al₁₃的掺入给吸附材料中带入了大量—OH.根据Al₁₃-HAP吸附F^-前后的表征,F^-主要通过配体交换取代Al₁₃-HAP中的—OH从环境中被去除.当Al/Ca=0.4时,Al₁₃-HAP最大除氟效果达到5.03 mg·L^-1;零电荷点pH_PZC为8.46,大于HAP的pH_PZC,具体表现为对天然水体pH值适用性较广.吸附过程与Langmuir吸附模型以及拟二级动力学模型契合度高,这也证实了化学吸附为主要作用,吸附热力学结果表明Al₁₃-HAP吸附氟是自发的吸热过程.     

O2、NO-3、NO-2为电子受体的生物除磷比较

通过平行运行3个分别以O₂、NO^-₃、NO^-₂为电子受体的SBR除磷系统,探讨了反硝化除磷区别于好氧除磷的工艺特征及其内在微生物竞争机制.NO^-₂不会对经驯化后反硝化聚磷菌（DPAO）的缺氧吸磷产生直接抑制作用,但其作为反硝化除磷电子受体的效能远低于NO^-₃;具备利用NO^-₃而缺乏NO^-₂反硝化酶系的DPAO（DPAO₅）流失及聚糖菌（GAO）增殖是根本原因.而NO^-₃是一种高效电子受体,其反硝化除磷效能与以O₂为受体的好氧除磷系统相当,两者在除磷计量学和功能菌群构成上十分接近.作为聚磷菌（PAO）的竞争者,GAO在3个研究系统中均大量存在.基于对不同电子受体的利用能力,PAO包含P_O、P_N、P_n、P_Nn、P_ON、P_ONn等6个种类.P_ON和P_ONn等兼性PAO是生物除磷的主体,其在污泥中比例越高,系统的除磷负荷也越大,即SBR_o＞SBR_n5＞SBR_n3.     

硫酸根离子与聚合铝的反应过程及其产物形态

对不同Al/SO2-4比及碱化度条件下PACl与SO₄^2-的反应过程进行研究,分析了体系中总铝浓度及形态分布变化规律,测定了各沉淀/结晶产物的组成,并对其形貌进行了扫描电镜观察.实验结果表明:碱化度对PACl/SO₄^2-反应体系有较大影响,随着碱化度(B值)的增加,沉淀/结晶的析出速率加快,结果析出物中OH含量逐渐增加,而SO₄^2-/Al比率从0.45～0.30逐渐降低.各聚合铝水解形态与SO₄^2-反应速率上存在明显差异,从而为其混凝优势形态的分离纯化创造了条件.     

无机阴离子对CuO-H2O2氧化苯酚废水的影响

以苯酚为模型底物,研究了中性低温常压条件下无机阴离子对CuO-H₂O₂氧化苯酚废水的影响及机制.结果表明,CuO-H₂O₂能高效彻底氧化苯酚,10 min氧化率达94.7%,氧化遵循羟基自由基机制.无机阴离子对氧化效果有不同影响,浓度越高影响越显著.HCO^-₃加速H₂O₂的无效分解,当浓度从0增加到20 mmol·L^-1 时,H₂O₂分解速率常数由0.373 8 min^-1提高到0.534 7 min^-1,TOC去除速率常数由0.267 min^-1下降到0.019 4 min^-1.HPO^2-₄通过抑制H₂O₂分解实现对苯酚的氧化抑制,H₂O₂分解速率常数及TOC去除速率常数分别由0.373 8 min^-1、0.267 min^-1降低到0.033 8 min^-1、 0.033 8 min^-1.Cl^-能够促进H₂O₂有效分解,对苯酚氧化有利,H₂O₂分解速率常数及TOC去除速率常数分别由0.373 8 min^-1、0.267 min^-1提高到0.604 0 min^-1、0.387 9 min^-1.NO^-₃、SO^2-₄对H₂O₂的分解及苯酚的氧化影响不大.     

均相Co/PMS系统降解吡虫啉的影响因素及降解途径研究

过渡态Co^2+-催化分解KHSO₅(Co/PMS)系统是一种新型的高级氧化技术,其反应体系可以产生强氧化性的硫酸自由基(SO^·-₄).以杀虫剂吡虫啉为目标污染物,重点研究了溶液中PMS浓度、Co^2+-浓度和无机阴离子(H₂PO^-₄、HCO^-₃、NO^-₃和Cl^-)对Co/PMS系统降解吡虫啉的影响.结果表明,吡虫啉的降解遵循准一级动力学,其降解速率与氧化剂PMS浓度和催化剂Co^2+-的浓度呈正相关.吡虫啉的降解速率随着PMS和Co^2+-浓度的增加而增大,但是当PMS与吡虫啉的摩尔比大于20时,增加PMS的浓度对吡虫啉的降解速率反而有一定程度的抑制.H₂PO^-₄能促进Co/PMS系统对虫啉的降解;低浓度的HCO^-₃促进吡虫啉的降解,高浓度则为抑制作用;Cl^-抑制吡虫啉的降解,而NO^-₃则对整个降解过程影响不明显.研究中采用GC/MS分析吡虫啉降解的中间产物,得到了6-氯烟酸和6-氯烟酰胺2种主要的中间产物,并由此推测其可能的降解途径.     

北京市大气细粒子的来源分析

细粒子(空气动力学直径小于2.5μm的颗粒物)污染是许多城市重要的大气环境问题.从1999年至2000年对北京市细粒子展开了4次采样和化学分析,有效采样天数为40d.利用正定矩阵分解(PMF)方法对细粒子的来源进行了分析.化学成分包括EC(元素碳)、有机物、SO₄^2-、F^-、Cl^-、Fe、Ca、K、Mg、Al、Na、Zn、Mn、Ti、Pb、Ba和P等17种.发现主要来源有6类:地面扬尘、建筑源、生物质燃烧、二次源、机动车排放和燃煤.     

Photocatalytic degradation of perfluorooctanoic acid with β-Ga2O3 in anoxic aqueous solution

Perfluorooctanoic acid (PFOA) is a new-found hazardous persistent organic pollutant, and it is resistant to decomposition by hydroxyl radical (HO·) due to its stable chemical structure and the high electronegativity of fluorine. Photocatalytic reduction of PFOA with β-Ga₂O₃ in anoxic aqueous solution was investigated for the first time, and the results showed that the photoinduced electron (e_cb^-) coming from the β-Ga₂O₃ conduction band was the major degradation substance for PFOA, and shorter-chain perfluorinated carboxylic acids (PFCAs, C_nF_2n+1COOH, 1 ≤ n ≤ 6) were the dominant products. Furthermore, the concentration of F^- was measured by the IC technique and defluorination efficiency was calculated. After 3 hr, the photocatalytic degradation efficiency was 98.8% and defluorination efficiency was 31.6% in the presence of thiosulfate and bubbling N₂. The degradation reaction followed first-order kinetics (k = 0.0239 min^-1, t_1/2 = 0.48 hr). PFCAs (C_nF_2n+1COOH, 1 ≤ n ≤ 7) were detected and measured by LC-MS and LC-MS/MS methods. It was deduced that the probable photocatalytic degradation mechanism involves e_cb^- attacking the carboxyl of C_nF_2n+1COOH, resulting in decarboxylation and the generation of C_nF_2n+1·. The produced C_nF_2n+1· reacted with H2O, forming C_nF_2n+1OH, then C_nF_2n+1OH underwent HF loss and hydrolysis to form C_nF_2n+1COOH.     

添加碳源对潜流+表面流组合湿地脱氮除磷的影响

采用向ANOXIC-OXIC（A/O）工艺出水中添加城市污水的方法,在中试规模上研究了外加碳源对潜流+表面流组合湿地脱氮除磷的影响.结果表明,直接处理A/O工艺出水时（工况Ⅰ）,湿地进水COD/TN仅为1.00,(NO^-₂+NO^-₃)/TN为0.48,COD、TN和TP的面积负荷去除率分别为1.82、1.59、0.14 g·(m²·d)^-1.A/O工艺出水中添加少量城市污水后（工况Ⅱ）,湿地进水COD/TN为3.55,(NO^-₂+NO^-₃)/TN为0.44,COD、TN和TP的面积负荷去除率分别为19.03、5.42、0.29 g·(m²·d)^-1.工况Ⅱ的TN和TP面积负荷去除率分别比工况Ⅰ提高了3.4倍和2.1倍.HRT、水温、(NO^-₂+NO^-₃)/TN和COD/TN对湿地脱氮除磷效能有显著影响,在HRT为0.5～1.0d, COD、TN和TP的面积负荷率分别为3.8～38.7、5.07～13.08、0.57～1.92 g·(m²·d)^-1时, TN面积负荷去除率随HRT增加而指数下降,随水温和(NO^-₂+NO^-₃)/TN的升高而线性增加,随COD/TN的增加呈幂函数增加.TP面积负荷去除率随COD/TN的增加呈幂函数增加.     

水质对UV/H2O2降解17α-乙炔基雌二醇（EE2）的影响

采用UV/H₂O₂间歇式光氧化反应器,研究了溶液pH值、腐殖酸及水中常见阴离子HCO₃^-、NO₃^-、CO₃^2-、Cl^-和SO₄^2-对UV/H₂O₂工艺降解17α-乙炔基雌二醇(EE2)的影响.结果表明,UV/H₂O₂工艺可以有效地去除水中的EE2,光降解过程符合一级反应动力学模型.双氧水投加量为5 mg/L时,在14W低压汞灯照射下,EE2在自来水和蒸馏水中的光降解一级反应速率常数为0.063 0min^-1和0.132 4min^-1.溶液中的腐殖酸和阴离子HCO₃^-、NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-对EE2的光降解反应有抑制作用,4种阴离子浓度为5 mmol/L时,抑制作用依次为HCO₃^->SO₄^2->Cl^->NO₃^-,HCO₃^-可使光降解速率常数降低到50%.自来水中的光降解速率常数低于蒸馏水中的光降解速率常数是水中多种离子影响的结果.     

北京大气气溶胶部分无机组分及相关气体的浓度变化

利用SJAC-MOBIC在2000-05～2000-09的3个采样时段测量了北京大气中的气溶胶SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-、Cl^-及相关气体组分,得出了这些污染组分的逐时变化.结果表明气溶胶Cl^-、NO₂^-、NO₃^-及气体HCl、HNO₂和HNO₃有明显的变化规律,SO₂和气溶胶SO₄^2-的变化取决于SO₂的排放,SO₄^2-的峰值一般比SO₂的峰值晚2h左右.     

兰溪市PM2.5中水溶性离子的组成特征及季节变化

为探索浙江省中部地区大气细颗粒物（PM_2.5）中水溶性离子的组成特征及其季节变化,采集了兰溪市市区和近郊两个站点2016年4个季节的PM_2.5样品,利用双通道离子色谱对水溶性无机离子（Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-、Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）进行了定量分析.结果表明,兰溪PM_2.5中离子总浓度存在明显的冬季高、夏季低的季节变化趋势,年均值为21.19 μg·m^-3,约占PM_2.5质量的45%;SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺是水溶性离子中最主要的组分,年均浓度分别为8.11、5.92、3.87 μg·m^-3.Cl^-和NO₃^-浓度的季节变化最为显著,冬/夏浓度比接近10,其半挥发特性是导致兰溪PM_2.5中离子组成呈现季节变化的重要原因.兰溪PM_2.5中NO₃^-/SO₄^2-比值的冬季平均值为1.18,说明流动源对兰溪PM_2.5有很大贡献;夏季（以及春、秋季）时NO₃^-/SO₄^2-比值较低,且与PM_2.5浓度呈负相关,与矿物尘结合的硝酸根离子的较大贡献可能是导致夏季PM_2.5浓度较低时NO₃^-/SO₄^2-比值较高的主要原因.阴阳离子平衡、相关性及主成分分析（PCA）结果表明,矿物尘对兰溪市PM_2.5的酸度及离子赋存状态有较大影响;冬季及春、秋季兰溪的PM_2.5具有一定的酸性;NO₃^-和SO₄^2-主要与NH₄⁺结合,但部分可能与钙等其他组分结合;Cl^-和K⁺主要来源于生物质燃烧,但K⁺的年均浓度仅为0.31 μg·m^-3,说明生物质燃烧对兰溪PM_2.5的贡献不大.     

会仙岩溶湿地地下水主要离子特征及成因分析

以我国最大的低海拔岩溶湿地会仙岩溶湿地为研究区,对该区丰水期、平水期和枯水期共采集的27组地下水样品中常规离子进行检测和分析,在分析会仙岩溶湿地地下水主要离子化学特征和不同时期变化基础上,运用单指标污染标准指数法对不同时期地下水进行污染评价,利用多元统计、Gibbs模型和离子比例关系识别地下水主要离子成因.结果表明,研究区内岩溶地下水主要为弱碱性淡水,Ca²⁺和HCO₃^-为优势离子.不同时期地下水主要离子总浓度顺序为：平水期 > 丰水期 > 枯水期,枯水期水质优于丰水期和平水期.地下水中K⁺和NO₃^-主要受含水层空间分布差异影响,Mg²⁺、SO₄^2-、NO₂^-、NH₄⁺和TDS受时空尺度综合作用,Na⁺、Ca²⁺、HCO₃^-和Cl^-为水体中较稳定离子.受碳酸盐岩控制,丰水期、平水期和枯水期地下水化学类型具有高度一致性,HCO₃-Ca水占比分别为77.78%、77.78%和88.89%.地下水主要受SO₄^2-、NO₃^-和NO₂^-污染,NO₃^-出现极严重程度污染样点,SO₄^2-在丰水期和平水期出现较重污染样点.地下水化学组分主要受水岩作用控制,Ca²⁺和HCO₃^-主要来源于方解石风化溶解,少量水点受白云岩、白云质灰岩及硫铁矿控制导致Mg²⁺和SO₄^2-浓度偏高,K⁺、Na⁺、SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-部分来源于大气降水,Na⁺和Cl^-部分来源于当地居民生活,K⁺与种植施用的钾肥相关,NO₃^-主要来源是化学肥料.     

燃煤电厂颗粒物中硫酸根与硝酸根离子的转化规律

燃煤电厂排放的颗粒物可以分为可凝结颗粒物（condensable particle matter,CPM）和可过滤颗粒物（filterable particle matter,FPM）.通过分析7个超低排燃煤电厂的湿法脱硫（wet flue gas desulfurization,WFGD）进出口和湿电除尘（wet electrostatic precipitator,WESP）出口烟气中CPM和FPM的SO₄^2-和NO₃^-浓度,揭示了这2种典型水溶性离子在烟道内的变化规律与转化特征.结果表明在WFGD前后,CPM中的SO₄^2-和NO₃^-浓度呈降低趋势,其降低率范围分别为43.12%~86.84%和17.99%~91.58%,而FPM中SO₄^2-和NO₃^-浓度呈增大趋势.在WESP前后,CPM中SO₄^2-和NO₃^-浓度呈增大趋势,增长率范围分别为21.05%~424.65%和13.51%~298.37%,而FPM中SO₄^2-和NO₃^-浓度呈减小趋势.在WFGD中,随着烟气温度降低和湿度增加,部分CPM会通过冷凝和团聚作用进一步转化为FPM;在WESP中,由于烟气一直处于低温、高湿的条件,烟气中存在的SO₂与NO₂会结合水蒸气发生氧化还原反应,进而经过协同作用促进CPM中SO₄^2-和NO₃^-的生成.