Fe(Ⅱ)(DMPS)2用于烟气脱硫脱硝的研究

首先分析了亚铁和二巯基丙烷硫酸根[Fe(Ⅱ)(DMPS)2]化合物的脱硝机理,NO的脱除主要基于其与Fe(Ⅱ)(DMPS)2生成亚硝酰基化合物.对鼓泡反应器中吸收传质机理的研究表明,化学反应速率和传质速率对脱硝过程有重要影响.同时探讨了液气比、烟气中NO浓度、烟气流速和pH值等因素对脱硝效果的影响,还讨论了Fe(Ⅱ)(DMPS)2的再生方法.提出了该方法存在的问题.     

D201树脂负载[Fe(Ⅱ)EDTA]2-脱除NO过程研究

通过D201(Cl型)树脂的离子交换作用,将[Fe(Ⅱ)EDTA]~(2-)嫁接到树脂骨架上,并以此研究该树脂对NO的吸收过程和脱除效果.主要考察了D201(Cl型)树脂嫁接[Fe(Ⅱ)EDTA]~(2-)过程中[Fe(Ⅱ)EDTA]~(2-)负载量、EDTA与Fe~(2+)物质的量比、络合液p H、抗氧化剂复配体系等因素对改性树脂脱除NO的影响.结果表明,D201(Cl型)树脂负载[Fe(Ⅱ)EDTA]~(2-)能够有效地脱除NO,树脂表面残留的络合液在脱除NO过程中起到关键作用,它为NO进入树脂内部反应提供了通道;NO脱除效果随着[Fe(Ⅱ)EDTA]~(2-)负载量的增加而提高,70 g树脂饱和负载量为12.5~15.0 mmol;当络合液EDTA与Fe~(2+)的物质的量比为1.5、p H=6时,得到的负载[Fe(Ⅱ)EDTA]~(2-)树脂脱除NO的效果最好;烟气中的氧气对NO脱除效果影响极大,加入0.02 mol·L~(-1)抗坏血酸的复配体系能够较好地减缓氧气的影响;红外分析结果证明,[Fe(Ⅱ)EDTA]~(2-)和SO_4~(2-)一起参与了树脂离子交换过程;BET分析表明,D201树脂负载前后孔结构没有变化,树脂的大孔结构提供了较大的NO吸收接触面积.     

还原增溶强化EGTA淋洗修复重金属污染土壤

采用还原剂调控土壤中重金属的活性,旨在强化其对乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA)洗脱土壤重金属的洗脱效果.分析了EGTA投加量、还原剂类型、液固比、淋洗时间等对土壤重金属的影响,以及不同淋洗条件下土壤重金属浸出浓度与化学形态的差异,采用SEM-EDS和FTIR对处理前后土壤样品进行表征.结果表明,硫代硫酸钠(Na_2S_2O_3)可显著提高EGTA对重金属的洗脱率,当液固比为7.5∶1、淋洗时间为2 h、EGTA与Na_2S_2O_3投加量均为5 g·L~(-1)时,Cu、Zn、Pb和Cd洗脱率分别达85.0%、 60.7%、 88.6%和66.4%.与EGTA单独处理相比,EGTA/Na_2S_2O_3联合处理后, 4种重金属的浸出浓度均降低,Pb的降幅最大,土壤颗粒变小,团粒结构被破坏,O和Al含量减少,Si含量增加,降低了土壤矿物组分的吸附性;土壤有机质含量大幅降低,—OH振动显著减弱,配位能力较强的有机官能团减少,降低了土壤有机组分的吸附性.土壤中吸附性较强组分含量的降低是Na_2S_2O_3强化EGTA洗脱重金属的重要机制.     

磷酸盐、腐殖酸与粉煤灰联合钝化处理模拟铅镉污染土壤

本研究利用过磷酸钙、腐殖酸、粉煤灰及其复配组合钝化处理人工模拟Pb、Cd污染土壤,并采用CaCl_2浸取法、三乙三胺五乙酸(DTPA)浸取法以及BCR形态分级实验评价钝化效果,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜能谱(SEMEDS)分析土壤表面微观形态与结构,进一步探究其钝化机制.结果表明,除了腐殖酸单一处理,其他不同钝化处理均能降低土壤CaCl_2和DTPA提取态Pb、Cd含量,其中先添加过磷酸钙和腐殖酸,然后再添加粉煤灰的联合处理实验组效果最佳.土壤pH值与CaCl_2、DTPA提取态Pb含量存在微弱的正相关关系,与CaCl_2、DTPA提取态Cd含量存在负相关关系,速效磷含量与二者都存在显著的负相关关系,说明速效磷含量是控制土壤Pb、Cd活性的主要因素.施用磷酸盐、腐殖酸和粉煤灰可以促进Pb、Cd由活性较高的弱酸提取态向活性低的残渣态转化,从而有效降低Pb、Cd的迁移能力.XRD和SEM-EDS分析表明,过磷酸钙钝化重金属的机制主要是通过离子交换作用将重金属转化为难溶的Ca-重金属混合磷酸盐,3种钝化剂联合作用机制主要通过溶解/沉淀以及表面吸附作用将重金属转化为稳定的磷酸铅沉淀[Pb_3(PO_4)_2]或者混合重金属矿物[PbFe_3(SO_4)(PO_4)(OH)_6],从而有效钝化重金属.     

北京市PM2.5水溶性有机物污染特征

用离子色谱技术对北京市2001~2002年大气PM2.5中7种水溶性有机物(WSOC)(甲酸、乙酸、甲磺酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸)及12种无机离子(F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO32-、SO42-、PO43-、Na 、NH4 、K 、Mg2 、Ca2 )的污染水平进行了同步测定.结果表明,SO42-、NO3-及NH4 为PM2.5中主要的水溶性物种,分别占PM2.5质量的10.6%、7.4%和5.7%;7种WSOC的浓度为0.011~0.118靏/m3,占PM2.5质量浓度的0.01%~0.1%,其中浓度最高的为乙二酸,其次为乙酸、丙二酸、丁二酸等;对PM2.5各化学组分浓度的季节变化特征的分析表明,PM2.5及OC的高浓度污染均出现在冬季采暖期,而WSOC则出现在夏季;对乙二酸与其他各组分进行相关性分析表明,乙二酸与SO42-、K 、NH4 、NO3-有较强的线性相关性(r=0.83,0.57,0.49,0.33),而与Cl-、Na 、Mg2 、Ca2 、EC、OC相关性较差(r=0.24, 0.22,0.12,0.05,0.13,0.10).由乙二酸季节变化特征及与其他物种相关性等特征初步推断,北京市PM2.5二元羧酸的主要来源为光化学反应而形成的二次污染物,而非来源于机动车、海盐或土壤的一次排放.     

SO2诱导的萱草保卫细胞凋亡及其信号调节

SO2是一种常见的大气污染物,急性和慢性暴露都会对植物造成伤害.因此,本文以景观绿化植物萱草叶片下表皮为材料,研究了SO2对气孔保卫细胞的致死效应及其可能的信号调节途径.结果表明,利用SO2体内衍生物-亚硫酸钠和亚硫酸氢钠混合液处理萱草表皮3 h后,随着处理浓度(1.0~5.0 mmol·L-1)的增加,萱草保卫细胞生理活性下降,甚至死亡;浓度超过2.0 mmol·L-1时,细胞死亡率显著增高(p0.05),死细胞出现核固缩、核拉长、核碎片等典型凋亡特征,保卫细胞内的活性氧种(ROS)、一氧化氮(NO)和Ca2+水平显著升高.采用不同浓度的抗氧化剂过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸(AsA),Ca2+螯合剂乙二醇双四乙酸(EGTA)和Ca2+通道抑制剂氯化镧(LaCl3)及NO清除剂羧基-2苯-4,4,5,5-四甲基咪唑-1-氧-3氧化物(C-PTIO)和合成抑制剂叠氮钠(NaN3)处理后,均可使SO2衍生物诱发的细胞死亡率降低,以200 U·mL-1CAT、0.05 mmol·L-1的AsA、EGTA、LaCl3及0.20 mmol·L-1的C-PTIO、NaN3的效果最佳,同时胞内ROS、NO和Ca2+水平下降.以上结果表明,一定浓度的SO2可诱导萱草保卫细胞死亡,可能通过诱导ROS和NO爆发,激活细胞质膜钙通道,进而引起胞内Ca2+增加,通过ROS-NO-Ca2+信号途径介导细胞死亡.SO2诱导的萱草细胞死亡可能存在细胞凋亡过程.     

基于能源回收的城市污水厌氧氨氧化生物脱氮新工艺

采用"甲烷化+半亚硝化+厌氧氨氧化自养脱氮"新工艺,实现了生活污水能源质回收及氮素低碳化去除.结果表明,联合工艺出水NH4+-N≈0,NO2--N≤0.5 mg.L-1,NO3--N平均为3.6 mg.L-1,溶解性COD<10 mg.L-1,去除率高达98%.其中采用升流式厌氧污泥固定床(UAFB)实现甲烷化,能去除80%以上的进水溶解性COD,甲烷平均日产气量为3.3 L,产气量与COD去除量之间的关系为0.3 L.g-1,39.2%的进水溶解性COD转化为CODCH4,只有6.52%转化为CODVFAs.采用序批式反应器(SBR)实现半亚硝化,亚硝化累积率达到97%,出水基本达到厌氧氨氧化进水基质配比(NH4+-N∶NO2--N=1∶1.13),半亚硝化的主要作用是转化NH4+-N,转化率为36.59%.厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应器氨氮去除量、亚硝态氮去除量和硝态氮生成量之比为1∶1.18∶1.25,总氮容积去除负荷为0.62 kg.(m3.d)-1,对氮素去除的贡献率为56.91%,为氮素脱除的主导工艺环节.新工艺通过厌氧产甲烷实现能源质回收,并通过亚硝化-厌氧氨氧化实现自养脱氮,为现有城市污水处理厂工艺改造提供了一种新的思路和技术.     

两种不同抑制策略下部分亚硝化系统运行特性比较

为研究如何控制部分亚硝化系统的稳定性,在高氨氮负荷[1 kg·(m~3·d)~(-1)]和不同的双重抑制策略下启动并连续运行两个序批式反应器(sequencing batch reactors,SBRs).结果表明在温度35℃±1℃,进水氨氮负荷为1 kg·(m~3·d)~(-1)的条件下,FA和DO的双重抑制和FNA和DO的双重抑制均可成功实现高氨氮废水稳定的部分亚硝化,出水NO-2-N/NH+4-N接近1,NO-3-N浓度接近于零,满足ANAMMOX反应的进水基质要求.R1反应器在DO和FA的控制策略下,亚硝氮氧化速率从28.16mg·(g·h)~(-1)减小到0.3 mg·(g·h)~(-1)(以NO-2-N计,下同),而氨氧化速率减小43.60%,最终稳定在20 mg·(g·h)~(-1)(以NH+4-N计,下同)左右.R2反应器在DO和FNA的控制策略下,亚硝氮氧化速率从12.37 mg·(g·h)~(-1)降至0.02 mg·(g·h)~(-1),而氨氧化速率仍维持在较高水平[45 mg·(g·h)~(-1)].DO和FNA双重抑制的系统与DO和高FA双重抑制的系统相比,具有富集时间短,AOB活性高,运行稳定性强等优点,更适用于启动部分亚硝化系统及维持系统稳定性.     

一株异养硝化-好氧反硝化细菌的分离鉴定及脱氮活性研究

从杭州市天子生活岭垃圾填埋垃圾渗滤液调节池周围土壤样品中分离到一株异养硝化-好氧反硝化细菌ZB612,通过形态学观察及16S rDNA同源性分析,初步鉴定属于根瘤菌属(Rhizobium sp.).随后研究了该菌株的脱氮能力,结果表明在初始氨氮浓度为100mg/L异养硝化培养基中,氨氮的去除效率达到90%,未出现明显的硝态氮和亚硝态氮积累,具有同步硝化反硝化特征;在亚硝酸盐反硝化体系中,亚硝态氮的去除效率达到60%.除此还考察了四种单因素 (温度、pH值、碳氮比和碳源种类) 分别对菌株ZB612脱氮效率的影响:该菌株的最佳脱氮条件为温度30℃,初始pH=7,C/N=8,以葡萄糖作为最适碳源.     

Fe(Ⅱ)活化过一硫酸盐氧化调理剩余活性污泥

采用Fe(Ⅱ)活化过一硫酸盐(Fe(Ⅱ)-PMS)氧化对剩余活性污泥进行调理研究.结果表明,Fe(Ⅱ)-PMS氧化能有效改善污泥的脱水性能;在优化实验条件下(p H为6.7,Fe(Ⅱ)和PMS投量分别为60和120mg/g TSS),标准化毛细吸附时间(SCST=CST0/CST)和毛细吸附时间(CST)减少率分别为11.28和91.13%.Fe(Ⅱ)-PMS氧化有助于污泥稳定性提高和组分溶出,处理后VSS减少率为15.74%、上清液中TN和TOC的含量较初始值分别增加6.21和9.13倍.此外,研究表明Fe(Ⅱ)-PMS氧化能有效破解和降解胞外聚合物(EPS)(特别是蛋白质),释放出EPS结合水,进而显著改善污泥脱水性能.     

UV/(亚)硝酸盐体系氯代硝基物降解及机理研究

采用UV/N_O2~-/NO_3~-体系作为目标研究体系,探究体系中4C2NP/4N2CP/2NP/4CP等4种酚类苯系物的降解动力学和取代基转化情况,揭示UV/(亚)硝酸盐体系中氯代硝基物的具体降解机理.在p H=1.50时,UV/NO_2~-/NO_3~-体系中的4C2NP反应速率常数均达到最大,为10.3×10~(-4)min~(-1).在不同p H值条件下,由于硝基取代基的致钝化作用,使UV/NO_2~-/NO_3~-体系中的2NP降解速率受抑制程度最显著,即2.5×10~(-4)min~(-1)(p H=1.50)和0(p H=5.50).UV/NO2-/NO3-/4CP体系中,涉及的反应机理主要包括再硝化、再氯化、脱硝基氯化和氧化等过程,揭示了无机(亚)硝酸盐与硝基取代基的释放/积累的转化过程,以及氯取代基与无机氯离子之间的相互转化过程.     

螺旋对称流厌氧膜生物反应器的运行及优化

通过对螺旋对称流厌氧反应器(SSSAB)外置平板膜组件形成了螺旋对称流厌氧膜生物反应器(SSS-AnMBR).研究了SSS-AnMBR的启动阶段和有无沼气曝气时的运行性能,并建立了其设计与操作优化模型.在启动过程中,反应器内挥发性脂肪酸与碱度的比值为0.001~0.016,未发生酸化现象,后期反应器对化学需氧量(COD)的去除率稳定在90.27%~95.35%.有沼气曝气状态下SSS-An MBR的有机负荷和COD去除率分别为2.28 kg·m~(-3)·d~(-1)和98.24%,均高于无沼气曝气状态下的2.13 kg·m~(-3)·d~(-1)和97.58%,表明系统的污染物去除效能较好.有沼气曝气状态下膜组件的平均负荷、平均COD去除率和SSS-An MBR平均总COD去除率的CV值分别为21.98%、14.15%和0.78%,均低于无沼气曝气状态下的25.27%、21.98%和0.89%,表明该状态下系统稳定性较好.最后建立了厌氧反应器体积(V)、进水流量(Q)和进水COD(X)三者之间的数学模型:V/Q=HRT0/C_(inf)×η_(sss)(X-Cinf)+HRT_0,以及膜面积A与Q之间的数学模型:A=Q×C_(sss)×η_m/MLR,可指导同类型的厌氧膜生物反应器的设计和操作优化.     

多孔TiO2薄膜电极/泡沫镍硬模板制备及其光电催化性能

以泡沫镍为载体,活性炭为造孔剂,采用硬模板法制备泡沫镍负载多孔TiO2薄膜(Porous TiO,films/foam nicel,PTFN)电极,并利用XRD和SEM等测试手段对其结构进行表征.同时,通过亚甲基蓝溶液的光电催化降解反应,对其光电催化活性进行评价,并探讨阳极偏压、通气速率、亚甲基蓝初始溶液浓度和活性炭造孔剂量对降解效率的影响规律.结果表明:相对于未加模板造孔剂的TiO2薄膜电极的光电催化性能,泡沫镍负载多孔TiO2薄膜具有更好的光电催化性能,原因是高比表面积电极有利于为光电催化提供高浓度的亚甲基蓝分子,使反应速率加快;另外,存在最佳的光电催化降解条件,即当外加阳极偏压为3 V,通气速率为40 L·h-1,n(活性炭造孔剂最):n(前驱体中钛)(即C/Ti)为10％,亚甲基蓝溶液初始浓度为1mg·L-1时,光电催化降解效率最高.同时,研究发现,亚甲基蓝在光电催化降解过程中,通过自由基的氧化发生了C=N键的断裂去甲基化,最后被降解为H2O、CO2和SO42-、NO3-、Cl-离子.     

钇掺杂对铁酸铋的结构和光催化性的影响

以二乙三胺五乙酸为配体,通过低温热分解配位前驱体制备Y~(3+)掺杂纳米级粉体Bi_(1-x)Y_xFe O_3(x=0~0.2)。通过X粉末衍射仪器(XRD)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、紫外可见漫反射光谱仪(DRS)以及样品振动磁强计(VSM)等手段研究掺杂比例及灼烧条件对产物物相、光学性质以及磁性等的影响。结果表明,Y~(3+)掺杂可以明显提高铁酸铋的磁性和降低带隙,抑制晶体生长,改变晶相。随灼烧时间的延长和温度的升高,晶体膨胀,结晶度提高。同时以甲基橙为降解模型研究掺杂比例和灼烧条件对产物光催化性的影响。结果表明,适当的掺杂和灼烧可以提高铁酸铋的催化性,其中在500℃下将掺杂量5%的前驱体灼烧1 h所得铁酸铋的催化效果最好。在此催化剂作用下,甲基橙光照3 h的降解率可达95%左右,比不掺杂的铁酸铋提高了44%左右。浓度为20 mg/L的甲基橙溶液,最佳催化剂用量为1 g/L。另外,利用磁铁对Y~(3+)掺杂5%的铁酸铋进行回收并测定了催化性能的稳定性,结果发现掺杂5%Y~(3+)的铁酸铋循环使用5次仍能使甲基橙的光降解率达85%左右。     

氮输入对小叶章不同生长阶段土壤CH4氧化的影响

用盆栽法对小叶章不同生长阶段土壤CH4氧化能力随时间变化进行了研究.结果表明,氮输入后,植物各生长阶段的CH4氧化率均随时间推移发生了明显的波动变化.从生长季(6月7日~8月24日)CH4氧化率均值来看,只有12g/m2处理对CH4氧化起促进作用,且12g/m2和24g/m2处理之间存在显著性差异(n = 4, P < 0.05).不同氮输入水平对植物不同生长阶段CH4氧化率影响明显.第一阶段(6月7日~7月2日)适量(6g/m2)氮输入对CH4氧化起促进作用,但过量(12g/m2)氮输入则起抑制作用.第二阶段(7月2日~7月20日)只有12g/m2处理起促进作用.第三(7月20日~8月7日)、四(8月7日~8月24日)阶段氮输入对CH4氧化起抑制作用.氮输入后,土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)、土壤基础呼吸(BR)、土壤代谢熵(qCO2)、土壤诱导呼吸(SIR)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)和植物地上生物量与土壤CH4氧化的动态关系存在差异.土壤CH4氧化仅与MBC呈极显著负相关(P < 0.01),与其他影响因子相关性较小.     

用EXAFS研究Zn在水锰矿上的吸附-解吸机理

用延展X光吸收精细结构光谱(EXAFS)研究了重金属Zn(Ⅱ)在水锰矿(γ-MnOOH)上吸附产物的微观结构及其吸附机理.结果表明,Zn(Ⅱ)-水锰矿体系中(pH 7.5,0.1mol/LNaNO₃介质,25℃),Zn²⁺主要是通过共用水合Zn²⁺的O原子及水锰矿表面上的O原子形成Zn-O键,从而结合到水锰矿固体表面上的.平均Zn-O原子间距为1.998±0.010 A(n=3).这个Zn-O键键长是六配位的Zn(H₂O)²⁺₆及其水解产物四配位的Zn(OH)₂或Zn(OH)₄^2-各以一定比例混合吸附于水锰矿表面而形成的.同时,对第二配位层(Zn-Mn相互作用)的EXAFS图谱分析证明存在2个典型的Zn-Mn原子间距,即R₁=3.08±0.024A(n=3)和R2=3.54±0.018 A(n=3).这2个Zn-Mn原子距分别对应于水锰矿结构单元MnO6八面体与Zn水合离子ZnO多面体结合的2种方式,即共用2个O原子的边-边结合与共用1个O原子的角-角结合.边-边结合是较强的吸附位,Zn-Mn原子距较短(R₁=3.08A),吸附较不可逆.角-角结合是较弱的吸附位,Zn-Mn原子距较长(R₂=3.54A),吸附较为可逆.这一结果从微观上证明了亚稳平衡态吸附理论(MEA理论)的基本假设,即具有相同吸附密度的同一吸附质由于吸附力强弱以及微观构型的不同可具有不同的化学位,因而证明了修正传统吸附热力学的基本假设(吸附密度为热力学状态函数)的必要性.宏观的吸附-解吸热力学实验表明Zn(Ⅱ)在水锰矿上的吸附是不可逆的,EXAFS结果指出这种不可逆性主要是由Zn水合离子中ZnO多面体与水锰矿结构单元MnO₆八面体之间的边-边结合所导致的.     

Fe-cyclam/H2O2体系催化降解罗丹明B机制

传统的利用Fenton反应处理染料废水的方法pH适用范围窄、需大量亚铁盐的持续投加,限制了其应用.工作中成功制备了桥连四氮杂环十四烷铁配合物(Fe-cyclam),在较宽的pH范围(2～7)内都能活化H₂O₂降解罗丹明B,且在低催化剂条件下(<50μmol·L^-1),对罗丹明B的降解效果优于Fenton反应.该体系能快速降解罗丹明B、酸性红88、酸性橙Ⅱ、活性红24、中性红等多种染料,并对偶氮类染料有较高的选择性.Fe-cyclam的稳定性良好, 3次循环降解后,罗丹明B的去除效率依然保持在90%以上.淬灭实验证明该过程为非自由基主导的降解过程,并通过电子顺磁共振(EPR)中捕获到高价铁-氧活性中间体Fe^V-oxo的生成.本工作证明了基于Fe-cyclam/H₂O₂体系能高效地降解废水中染料,具有较高的应用潜力.