碳纤维湿地式浮床对微污染水体的净化研究

首先研究了千屈菜(Lythrum salicaria Linn)、小香蒲(Typha minima Funk)以及黄菖蒲(Iris pseudacorus)3种较适合北方种植的耐寒植物在微污染水中的生长状况及对污水的净化效果,其次研究了碳纤维湿地式生态浮床系统对微污染水体中各指标的净化效果。结果表明,综合分析生长状况及对污水的净化效果,最适合用于浮床的植物依次是千屈菜、小香蒲、黄菖蒲。在水力停留时间1 d及气水比为2∶1的条件下,种植了千屈菜的碳纤维湿地式生态浮床对污水中的浊度、COD、NH4+-N以及TP都有很好的去除效果,平均去除率分别为96.47%、83.76%、90.48%及81.58%以上。但浮床系统对微污染水体中的TN去除效果不佳,平均去除率仅为15.80%。     

电极配置及参数对多孔电极电除尘器电场与除尘性能影响研究

工业电除尘器受反电晕、微细颗粒捕集效率低等因素影响使超低排放运行过程不稳定,故采用开孔式收尘极板并优化极配形式与参数以减缓上述问题发生,并保证电除尘器高效稳定运行。通过COMSOL Multiphysics模拟试验研究了不同同极间距、线距、板形、线形对电场与除尘性能的影响。结果表明：500 mm同极间距利于高比电阻粉尘捕集。最佳线距处于同极间距的0.5～1倍范围内,此时板表面平均电流密度最大。4种多孔板结构对反电晕现象均有一定的减缓作用,错孔板结构收尘场强最大,除尘性能最优;空腔内增加极板对0.01～0.1μm微细颗粒物捕集效率提升16%。4种线形中,新型鱼骨线除尘性能优于其他线形,采用错孔式收尘极板与新型鱼骨线相配时,除尘区域内收尘场强最佳,颗粒物理论有效驱进速度较其他极配形式提升47%,减少了电除尘器的投资成本和运行费用。该研究结果可为多孔电极电除尘器在超低排放设计应用中提供参考。     

活性碳纤维-过硫酸盐体系处理焦化废水生化出水的实验研究

采用活性碳纤维（ACF）活化过硫酸盐（PMS）深度处理焦化废水生化出水,并考察了PMS浓度、ACF投加量、pH值对焦化废水生化出水中COD和色度去除效果的影响.结果表明,ACF/PMS体系比ACF/PS体系更能有效去除焦化废水中的有机物和色度.在PMS浓度为8.0 mmol·L^-1、ACF投加量为4.0 g·L^-1、pH约为8.0、温度为30 ℃的条件下,反应120 min后焦化废水生化出水中COD和色度的去除率分别达到88.7%和91.2%.ACF表征分析和重复利用实验结果说明,ACF具有较好的吸附和催化性能,且重复使用稳定性较好.自由基鉴定实验表明,SO₄^-· 和·OH均为反应体系中起主导作用的活性自由基.三维荧光光谱显示,焦化废水生化出水中的类富里酸和类腐殖酸物质可被有效降解转化为小分子物质.     

纸板碳化电极提高生物电化学系统产电效率微生物机理研究

采用Solexa高通量测序技术和蛋白定量方法,分析了碳化纤维素纸板制备的层状波纹碳(LCC)电极与石墨板(GP)电极在生物电化学系统运行过程形成的生物膜微生物群落结构和生物量差异.结果表明,LCC电极良好的生物电化学性能不仅取决于其良好的导电性能,还与其表面生物膜微生物群落结构有关;LCC电极表面生物膜微生物量高,且对产电微生物的富集效果好.LCC电极与GP电极表面生物膜分别得到16S rRNA基因V3区优化序列12643条和12837条,经97%相似度归并后获得的OTUs数量分别为2786和3130;α多样性分析显示,GP电极生物膜微生物多样性相对更丰富.Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes在两种电极生物膜中含量最为丰富,这3个门细菌序列数分别占总序列数的76%(LCC)和85%(GP).在属分类水平上,LCC电极生物膜由383个属的细菌构成,而GP电极生物膜则有456个属.深入分析电极生物膜微生物群落结构有助于进一步认识LCC电极提高生物电化学系统产电效率的机理.     

活性碳纤维修饰PbO2电极的制备及其对阿莫西林的降解解毒研究

采用电沉积法将活性碳纤维（ACF）修饰于PbO₂阳极表面，通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、电化学工作站等对其进行表征分析与优选.并以优选电极对典型抗生素阿莫西林（AMX）进行电催化降解，同时探究AMX在电催化过程中的降解效果与毒性演变规律.结果表明，ACF以"镶嵌"的方式被修饰于电极表层，且修饰后的电极析氧过电位、电荷传输速率、产·OH速率、稳定性等均有所提高.电催化降解结果显示，经120 min电催化处理，AMX去除率和矿化率分别达到70.69%、58.61%.基因毒理学测试结果表明，AMX毒性水平随电催化降解时间延长呈逐渐下降趋势，转录效应指数TELI_total数值由最初的1.96降至1.72.同时AMX经电催化处理后氧化应激、膜应激与一般应激表达均由强烈转为温和.     

活化过硫酸盐对2-巯基苯并噻唑污染含水层的氧化修复效果与机理

利用活化过硫酸盐(Persulfate,PS)对模拟含水层中的2-巯基苯并噻唑(2-Mercaptobenzothiazole,MBT)进行了原位氧化降解实验研究,并考察了多种不同条件下的处理效果,明确了介质含量、地下水组分、修复试剂投加量及环境条件等因素的影响.同时,采用多种分析手段对MBT降解产物进行了识别和定量并进行了物料衡算,初步探讨了地下水中MBT原位降解的机理.结果表明,在MBT初始浓度为0.12 mmol·L^-1、PS浓度为1.0～1.3 mmol·L^-1、Fe²⁺浓度为0.05～0.4 mmol·L^-1、多孔介质(粗砂)量为10～50 g、pH为3～9且温度为25～50℃的条件下,反应6 h后MBT去除率达到90%以上,Fe²⁺/PS体系可以在模拟的地下环境中有效降解MBT.模拟含水层多孔介质对MBT具有一定的吸附作用,适度增加PS和Fe²⁺剂量均能有效提高MBT去除速率.初始pH值越高,MBT去除率越低;反应温度越高,MBT去除率越高.地...     

两种形态的活性炭纤维对水中敌草隆吸附性能的对比

探讨了粉末和片状两种形态的活性炭纤维对水中敌草隆的吸附行为.结果表明: 粉末活性炭纤维的前期吸附速率较快,平衡吸附量大,但达到吸附平衡的时间较长;pH对两者的平衡吸附量的影响趋势一致,且片状活性炭纤维和粉末状活性炭纤维的最佳pH值分别为2.9和3.1;敌草隆在两种活性炭纤维上的吸附皆为多分子层吸附,吸附行为均适宜采用Redlich-Peterson方程进行描述;假二级方程均适用于描述两种形态活性炭纤维对水中敌草隆的吸附动力学过程,但相比较而言,粉末活性炭纤维动力学拟合的相关性差异更加明显;两者的吸附Gibbs自由能(ΔG⁰)值均小于零,说明两者的吸附过程皆为自发进行的吸附过程.但值得注意的是,片状活性炭纤维的焓变ΔH⁰>0,说明该吸附反应为吸热反应;粉末活性炭纤维的焓变ΔH⁰<0,说明该吸附反应为放热反应.     

微絮凝直接纤维过滤去除低浊水中的腐殖质

通过批量和连续动态试验研究了微絮凝直接纤维过滤去除低浊饮用水中微量腐殖质的效能与条件．结果表明,富里酸（ FA） 的去除率与纤维滤料的堆密度、絮凝剂的投加量、过滤速度、原水浊度等有关．对10NTU 以下的模拟低浊水,适宜的纤维堆密度为74.4g/L,滤床高为1.2mｍ ．在此条件下,当过滤速度为30m/h、原水浊度约9NTU 、聚合氯化铝（PAC） 投加量1.75mg/L 时,对水中2mg/L 的FA平均去除率约75 ％ ,工作周期（ 浊度小于0.3NTU 、水头损失小于1.8m ） 在24h以上．     

活性炭纤维三维电极电催化降解水中间甲酚——效能及影响因素研究

探讨了以活性炭纤维作为三维粒子电极电氧化降解水中间甲酚的可行性与效果.首先对活性炭纤维的表面形貌,比表面积,孔结构和表面官能团情况进行了表征,发现活性炭纤维（ACFs）以单束纤维的结构交叉排列而成,比表面积较大（>1480m²/g）,另外发现活性炭纤维的表面存在较多官能团种类.结合活性炭纤维表征结果,论文对活性炭纤维三维电极的相关影响因素进行了考察,研究了活性炭纤维种类,活性炭纤维与电极的接触方式以及反应溶液初始pH值对实验结果的影响.结果表明,活性炭纤维表面过多的含氧官能团不利于污染物的快速降解,而三维电极电氧化效果随着pH值的降低而显著增大,不同的电极接触方式对三维电极电氧化效果也有较大影响.     

Drinking water biotic safety of particles and bacteria attached to fines in activated carbon process

In this paper, the drinking water biotic safety of particles and bacteria attached to fines in activated carbon process was investigated by actual treatment process and advanced treatment pilot trial with granular activated carbon. In the experiment, the particles were detected by IBR particle calculating instrument, the activated carbon fines were counted on the basis of the most probable number (MPN) with a microscope, the total number of bacteria was analyzed between the conventional agar culture medium and the one with R2A, and the bacteria attached to activated carbon fines was resolved by the homogenization technique. The experimental results showed that the average total number of particles was 205 CNT/mL in the activated carbon effluent during a filter cycle, of which the number of particles with sizes > 2 μm was 77 CNT/mL more than the present particle control criterion of the American drinking water product standard (50 CNT/mL). The backwash of low density and long duration lowered particle number in the effluent. The MPN of activated carbon fines in the effluent was between 400 and 600 CNT/L, which accounted for less than 5‰ of the total particles from activated carbon filtration for a poor relative level (R ² = 0.34). The microorganisms in activated carbon effluent consisted mostly of heterotrophic bacillus and the total bacteria number was five times as high as that of the inflow, i.e. the effluent from sand filter. The actual bacteria number may be truly indicated by the detection technique with R2A culture medium compared with the traditional agar cultivation. The inactivation efficiency of bacteria attached to activated carbon fines was less than 40% under 1.1 mg/L of chlorine contacting for 40 min. Results showed that the particles and bacteria attached to activated carbon fines may influence drinking water biotic safety, and that the effective control measures need to be further investigated.     

胶原纤维基多孔碳纤维用于电化学产双氧水——酸处理对产双氧水性能的影响

为获得通过电化学的氧还原反应（ORR）高效原位生成双氧水（H₂O₂）的新型碳材料,基于一类天然生物质-皮胶原纤维为基础材料制备出多孔碳纤维材料（PCFs-x）.利用皮胶原纤维分子中的-COOH、-NH₂等官能团与铁盐之间的较强的络合作用来吸附铁离子,碳化后经酸浸获得PCFs-x材料.XRD、SEM、BET等手段对不同浓度硝酸浸取后所获得的PCFs-x进行系统的结构表征,测试其电子转移数,考察了其氧还原反应活性及电化学还原氧气产H₂O₂的性能.结果表明,胶原纤维经过上述制备流程后可获得有序结构的PCFs-x,其中浓度为1mol/L时获得的材料具有最好的产H₂O₂效果和电流效率,氧还原反应2.5h后H₂O₂累积浓度达到148.81mg/L,电流效率72.33%.实验结果为基于胶原纤维制备新型高效的原位电化学产双氧水的碳材料提供了理论基础与可借鉴的思路.     

生物过滤饮用水深度处理:机遇与挑战

源水水质的恶化给传统的饮用水处理工艺带来了挑战.生物过滤是饮用水消毒输配之前管理、维护及增强颗粒滤料表面生物活性以去除有机和无机物的过程.由于具有高效、低成本等优点，生物过滤在饮用水深度处理工艺中逐渐得到广泛的应用.本文综述了生物过滤在饮用水处理过程中对水中溶解性有机质（消毒副产物前体物）的去除、微量污染物的削减、嗅味化合物及氨氮的去除等.此外，针对生物过滤在水深度处理过程中存在的问题，本文详细讨论了含氮消毒副产物前体物的生成、低温下生物过滤效能下降等挑战，并提出了今后需要研究的问题.     

臭氧对陶瓷膜超滤-生物活性炭组合工艺效果的影响

利用处理量为3L/d的臭氧陶瓷膜-生物活性炭(BAC)(工艺Ⅰ)和陶瓷膜-BAC(工艺Ⅱ)2种组合工艺处理受污染的原水,研究了工艺对原水中浊度、氨氮和有机物的去除效果,同时考察了臭氧对膜通量和BAC的影响.结果表明,未投加臭氧和2.0mg/L臭氧投加量下,两种组合工艺可去除原水中96%以上的浊度.组合工艺均可去除原水中1.0~2.0mg/L的氨氮.提高溶解氧浓度至30mg/L可强化氨氮的去除能力,两种组合工艺可至少彻底去除5.5mg/L的氨氮.投加2mg/L臭氧后,工艺Ⅰ可去除原水中48.3%的总有机碳(TOC)和51.8%的UV254.工艺Ⅱ对TOC和UV254的平均去除率分别为51.1%和48.2%.臭氧对浊度的去除无影响,但臭氧可改变部分有机物的结构,减轻膜的有机物污染.与未投加臭氧的工艺Ⅱ相比,投加臭氧使工艺Ⅰ中的膜通量提高了25%~30%.但残留臭氧可能影响后续BAC中的微生物,对BAC去除氨氮和有机物的能力产生不利影响.     

活性碳纤维电吸附去除苯酚的动力学及热力学分析

采用电吸附技术处理水中苯酚,考察了电极电位、盐浓度和温度对电吸附苯酚去除率的影响,并对活性碳纤维(ACF)电吸附苯酚过程进行了动力学和热力学分析.实验结果表明,正极化可有效促进ACF对苯酚的吸附,负极化抑制ACF对苯酚的吸附,在苯酚初始浓度为50mg·L-1,Na2SO4浓度5mg·L-1,温度为25℃时,0.9V的正...     

超声波协同活性碳纤维活化过一硫酸盐降解AO7

采用超声波(US)和活性碳纤维(ACF)协同活化过一硫酸盐(PMS)产生硫酸根自由基(SO_4~-·)降解偶氮染料酸性橙7(AO7).在US/ACF/PMS体系中,当ACF投加量为0.3 g·L~(-1),n(PMS)/n(AO7)为20/1,US功率密度为10 W·cm~(-2)时,反应30 min后,AO7完全降解.其中,初始pH对AO7降解有较大的影响,pH为2.0时AO7降解效果最好;Cl~-对US/ACF/PMS体系降解AO7有促进作用,Cl-浓度越高,AO7降解速率越快;且ACF在重复使用4次时,协同US活化PMS对AO7仍具有较好的脱色率.通过总有机碳分析发现,US/ACF/PMS体系对染料AO7具有一定的矿化率.采用紫外可见光谱、气相色谱-质谱(GC/MS)对AO7降解过程进行了分析,表明AO7分子中偶氮键及萘环结构均被破坏,并进一步矿化为CO_2和H_2O.     

活性炭纤维的改性及其微孔结构

采用微波辐射、硝酸回流、微波-硝酸处理和氢氧化钠水溶液浸渍改性了粘胶基活性炭纤维,并对其改性机制进行了探讨.利用氮吸附对改性活性炭纤维的孔隙结构进行了表征.结果表明,除碱改性活性炭纤维外,其余改性活性炭纤维的BET表面积增加、微孔容量增大、对氮气的亲和力增强,而且微波辐射改性可使活性碳BET表面积大大增加.活性炭纤维表面呈双重分维特征.