Impact of injection system design on ISCO performance with permanganate--mathematical modeling results

In situ chemical oxidation (ISCO) using permanganate (MnO(4)(-)) can be a very effective technique for remediation of soil and groundwater contaminated with chlorinated solvents. However, many ISCO projects are less effective than desired because of poor delivery of the chemical reagents to the treatment zone. In this work, the numerical model RT3D was modified and applied to evaluate the effect of aquifer characteristics and injection system design on contact and treatment efficiency. MnO(4)(-) consumption was simulated assuming the natural oxidant demand (NOD) is composed of a fraction that reacts instantaneously and a fraction that slowly reacts following a 2nd order relationship where NOD consumption rate increases with increasing MnO(4)(-) concentration. MnO(4)(-) consumption by the contaminant was simulated as an instantaneous reaction. Simulation results indicate that the mass of permanganate and volume of water injected has the greatest impact on aquifer contact efficiency and contaminant treatment efficiency. Several small injection events are not expected to increase contact efficiency compared to a single large injection event, and can increase the amount of un-reacted MnO(4)(-) released down-gradient. High groundwater flow velocities can increase the fraction of aquifer contacted. Initial contaminant concentration and contaminant retardation factor have only a minor impact on volume contact efficiency. Aquifer heterogeneity can have both positive and negative impacts on remediation system performance, depending on the injection system design.     

过氧化氢/磷钼酸体系的催化机制及对苯胺的降解效果

以苯胺为目标污染物,通过苯胺的降解实验从3类6种过氧化氢催化剂中筛选出催化效果较好的杂多酸催化剂磷钼酸(PMA)。利用氧化还原电位测定法、电子顺磁共振波谱法、化学发光法以及拉曼光谱法分析了H₂O₂/PMA催化体系的催化机制,初步推测PMA催化H₂O₂生成高活性的[Mo(OO)₂]*和[Mo(OOH)₂]*中间体。同时,考察了PMA用量、pH以及苯胺与活性氧的摩尔比对苯胺降解效果的影响,获得了H₂O₂/PMA体系最佳反应条件。当H₂O₂和PMA质量分数分别为1%和0.365‰、溶液pH为4,在1 min内对4 mg·mL⁻¹苯胺的降解率可达98%以上。通过气相色谱质谱联用仪(GC/MS)、液相色谱质谱联用仪(LC/MS)和离子色谱(IC)等仪器分析方法检测确定苯胺的降解产物,推测其在H₂O₂/PMA催化体系的降解途径主要以N、C原子的氧化和聚合反应为主。     

Mg-Al-Cl-LDH对磷的吸附性能及其机理

通过成核/晶化隔离法制备了氯离子型镁铝层状双金属氢氧化物(Mg-Al-Cl-LDH),并用于磷酸盐的吸附;借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)进行了表征,并探究其吸附磷酸盐的机理.结果表明:当pH为4～7时,Mg-Al-Cl-LDH对磷的吸附效果较好...     

超声吹脱去除氨氮的机理和动力学研究

采用超声吹脱技术对某印染厂印染废水中的氨氮进行了处理实验,探索了其反应机理并进行了动力学研究。研究表明,叔丁醇的存在没有降低废水中氨氮的去除率,证明.OH不是超声吹脱去除氨氮反应中的主导氧化物种。通过对反应产物的分析发现,超声吹脱去除氨氮的机理主要是氨氮以游离态的方式在空化效应下高温高压热解成氮气和氢气排出,同时氨气在空化效应产生的超临界状态下传质速度加快,在吹脱条件下更易于从废水中散失。动力学分析表明,印染废水中氨氮的超声去除反应属于一级反应,符合一级反应动力学。     

进水碳氮分离对曝气生物滤池的影响

BAF具有良好的硝化能力。以BAF取代A2N工艺中的接触氧化,在BAF进水前发生有机物和氨氮的分离(碳氮分离),实验研究了碳氮分离对BAF运行特性的影响。结果表明,碳氮分离使硝化段延长1.0m左右,平均提高NH4+-N去除量6mg/L左右;碳氮分离可将BAF柱反冲洗周期延长至7~8d,降低反冲洗用水用气量1/3左右,反冲后30min内即可迅速恢复硝化能力;碳氮分离使BAF柱内硝化菌占据优势,进水端0.3m处,硝化菌比例达到70%,而无碳氮分离情况下,硝化菌比例仅20%。     

侧流电除尘增效机理与检验

针对现有许多电除尘器难以满足日益严苛的颗粒物排放要求而面临提效改造的现状,根据经典电除尘理论,降低电场风速是电除尘器提效的一个有效途径,进而提出一种通过改变烟气流向成倍降低电场风速的侧流电除尘器。首先,为阐明侧流电除尘器的增效机理,基于已有的关于紊流情况下流速对颗粒悬浮作用的研究结果,通过受力分析给出了在有悬浮升力影响下带电颗粒的电除尘效率理论表达式,证明了降低电场风速的增效作用比增加电场长度更有效。然后,在极配结构和处理流量相同、平均入口含尘浓度约1 400 mg·m-3和场强在2.5~4.5 kV·cm-1的情况下,采用中位径为3.5 μm的硅微粉进行了侧流电除尘器和常规电除尘器的减排效果对比实验研究。结果表明,侧流电除尘器的平均排放浓度比常规电除尘器降低45％,减排作用突出。     

聚硅酸铁混凝剂净水效能及机理

采用共聚法制备聚硅酸铁(PSF)混凝剂,同时研究PSF的水解规律,并对比研究PSF与复合铝铁(PFA)的微观品质及对低温低浊水、屠宰废水及含磷模拟水的混凝性能,并初步探讨PSF除磷(或除有机物)的机理.结果表明,混凝剂混凝性能的优劣取决于其微观性质,而PSF独特的微观特征正是其具有优异混凝性能的根本原因.不同pH值对P(或有机物)与PSF之间的络合模式具有不同的影响,3种水解形态Fe(OH)2 、Fe3 及Fe(OH)3在宽泛的pH范围内(5＜pH＜9.5)稳定存在并基本均为定值,这些可能都是PSF在宽泛的近中性范围内及碱性范围内具有优异除磷、除有机物性能的重要原因.可以认为PSF的混凝机理是以电中和(配位)/脱稳为前提条件,以架桥为必要条件,以卷扫网捕为补充条件.     

Ce-BDC衍生碳的除氟性能与机理

以Ce-BDC为原料,在空气和N₂的氛围中煅烧形成的衍生碳Ce-BDC-400(A)和Ce-BDC-400(N)。使用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜等表征手段 对其微观形貌结构、元素组成、官能团特征、晶型结构分别进行了表征和分析,并通过吸附拟合实验考察了Ce-BDC-400(A)和Ce-BDC-400(N)对水中氟离子的去除性能及可能的机制。结果表明成功制备了2种衍生碳。Ce-BDC-400(A)和Ce-BDC-400(N)对氟离子的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线符合 Langmuir等温线模型。Ce-BDC-400(A)和Ce-BDC-400(N)对氟离子的吸附是自发进行的,且对氟的吸附过程是放热反应。Ce-BDC-400(A)和Ce-BDC-400(N) 对氟离子的最大吸附容量分别为140.6 mg·g⁻¹和155.1 mg·g⁻¹。Ce-BDC-400(A)和Ce-BDC-400(N)在宽 pH (3~10)范围内具有优良而稳定的除氟性能,并在实际水体处理中显示出优异的除氟性能。     

铵态氮对生物过滤塔甲烷净化性能的影响及其微生物学机理

氮源是生物过滤塔高效稳定净化甲烷 (CH₄) 废气的关键因素,然而关于畜禽养殖废水中铵氮是否可以作为除CH₄生物过滤塔氮源以及相应的作用机制尚不明晰。启动并成功运行2个生物过滤塔BF_no (对照,无氮源) 和BF_A (铵态氮为氮源) ,比较分析了不同停留时间 (EBRT) 下,2个生物过滤塔的CH₄净化性能,并采用宏基因组技术解析了铵态氮影响生物过滤塔CH₄净化性能的微生物学机理。结果表明,生物过滤塔BF_A的CH₄去除性能优于生物过滤塔BF_no,当EBRT为44 min时,BF_A的CH₄去除效率稳定在80%以上,而生物过滤塔BF_no的CH₄去除效率不足70%。宏基因组分析结果表明：BF_no和BF_A具有显著不同的微生物群落结构,其中硝化螺旋菌门 (Nitrospirae) 是生物过滤塔BF_A中的特有菌属。生物过滤塔BF_A中与硝化过程相关的amoA和hao基因,以及与CH₄氧化相关的fae、mtdA和fmdA基因相对丰度均显著高于BF_no (P≤0.05) ,证明以铵态氮为氮源的生物过滤塔BF_A中不仅具有较高的硝化能力,还具有较高的CH₄氧化能力。本研究结果可为生物过滤法净化畜禽养殖含CH₄废气和液态养殖粪污的综合利用提供参考。     

生物炭对含氢键供体染料的吸附性能及机理

为确定染料有无氢键供体对生物炭吸附容量的影响及作用机理,制备了尿素/碳酸氢钾联合活化的玉米秸秆生物炭(KN-BC),考察其对于结构相似的亚甲基蓝(MB)与天青B(AB)的吸附容量差别及具体机制。对KN-BC的表征结果表明,经处理后的生物炭疏松多孔,表面含氧官能团含量显著增加。吸附实验结果表明,Langmuir模型拟合的KN-BC对MB和AB的最大吸附量为2 268.7 mg·g⁻¹和4 368.5 mg·g⁻¹,KN-BC对含有氢键供体的AB吸附性能更好。DFT计算与机理分析结果表明,氢键供体的存在使得单个污染物分子与生物炭可以同时形成氢键和π-π相互作用,两者的协同效应增强了π电子密度,显著提高了吸附效能。以上研究结果为预测生物炭对混合染料污水的吸附提供参考。     

改性活性氧化镁的除氟效能及机制

通过静态吸附实验,研究了改性活性氧化镁的除氟效能,通过比表面积、孔容、孔径和表面元素及化合物含量分析,初步探讨了改性机制。结果表明,改性后的活性氧化镁吸附行为更符合Langmuir等温线的拟合,即吸附为单分子层吸附,饱吸附容量为88.50 mg/g,吸附平衡常数为0.3681 L/mg, 吸附速率可用拟二级动力学方程描述;改性活性氧化镁的吸附除氟效果基本不受溶液中共存的Cl-、NO3-、SO42-和HCO3-的影响,但HPO42-对改性活性氧化镁等除氟效果影响较大,尤其当其浓度大于100 mg/L时,显著降低改性活性氧化镁的吸附容量。温度升高改性活性氧化镁的吸附容量增大,在实际饮用水处理中pH基本不会影响除氟效果。改性活性氧化镁吸附除氟的最佳温度为30℃,最适pH为6~9.5。比表面积和孔容的增大可能是改性活性氧化镁吸附容量提高的主要原因之一。     

Impact of different pretreatments on the anaerobic digestion performance of cucumber vine

Environmental Science and Pollution Research - Copious amounts of cucumber vine (CV) derived from crop growing and harvesting are casually discarded in the field, posing severely negative impacts...     

Study on the operation performance and floc adhesion mechanism of dissolved air flotation equipment

Environmental Science and Pollution Research - As a critical air dissolving system, the performance of air flotation equipment directly determines the adhesion efficiency and pollutant removal...     

水羟锰矿去除地下水中苯酚的影响因素及机理

采用合成水羟锰矿去除苯酚,分别研究了初始pH、投加量、初始浓度、温度和溶解氧对水羟锰矿去除苯酚的影响,并对去除机理、等温吸附过程和动力学进行了研究。结果表明,pH对水羟锰矿去除苯酚的影响最大,去除率随着pH的降低而增加,强酸性条件下水羟锰矿能快速将苯酚氧化为对苯醌,但并不能将对苯醌氧化完全,反应过程满足准一级反应动力学;pH ≥ 4.0时水羟锰矿主要靠吸附作用去除苯酚。中性条件下,增加水羟锰矿的投加量、升高反应温度和增加溶解氧浓度能够提高水羟锰矿对苯酚的去除率,水羟锰矿对苯酚的吸附过程符Langmuir等温吸附模型和准一级吸附动力学方程,最大吸附量为63.29 mg·g-1,是一种优良的吸附材料,可用于地下水中苯酚的去除。     

载铁牡蛎壳粉对水中磷的吸附性能及机理

为解决生物絮凝养殖水体含磷物质积累,初步研究了载铁牡蛎壳粉吸附除磷性能及相关机理。结果表明,8 g·L⁻¹载铁牡蛎壳粉在初始TP浓度为20.00~50.00 mg·L⁻¹吸附效果最佳,TP去除率由(84.94±0.94)%增至(87.35±1.06)%,吸附量由(2.37±0.03) mg·g⁻¹增至(5.45±0.22) mg·g⁻¹;当pH为2.00~6.00时,TP去除率大于(80.13±3.27)%,吸附量大于(2.04±0.02) mg·g⁻¹;碳酸氢根的存在对载铁牡蛎壳粉吸附除磷有明显的抑制作用。X射线衍射结果表明,载铁牡蛎壳粉表面覆盖成分为Fe₂(PO)₅和Fe₄(PO₄)₂O。载铁牡蛎壳粉吸附过程符合Freundlich模型和准二级动力学模型,最大吸附量为9.81 mg·g⁻¹,吸附过程存在物理吸附和化学吸附,主要由化学吸附决定,膜扩散和颗粒内扩散为主要限速步骤,配位交换和静电吸附为主要吸附机理。以上研究结果可为实际养殖废水除磷方法提供参考。     

木质膜耦合聚合物膜的重力驱动膜过滤系统增强水源水中重金属的去除及机制

针对聚合物膜的重力驱动膜过滤系统(gravity-driven membrane filtration system,GDM)对水源水中重金属去除效率低的问题,将其与木质膜(wood membrane,WM)耦合,以环保且廉价的方式提高重金属的去除效率。本研究比较了木质膜耦合聚合物微滤(microfiltration,MF)膜的GDM系统(GDM1)和聚合物微滤膜GDM系统(GDM2)对水源水中重金属的去除效能及机制。与GDM2相比,GDM1系统在木质膜的作用下,其微滤膜(GDM1-MF)上的生物膜更薄并呈现出更疏松的网状结构,因此,膜阻力更低,稳定通量更高。稳定运行后,GDM1系统对水中Fe、Mn和Cu的去除率分别达到67%、43%和59%,均高于GDM2(64%、15%和36%)。这是由于GDM1系统生物膜胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)中蛋白含量以及—OH和—COOH基团更多,更有利于截留重金属。此外,GDM1-MF中存在更多的锰氧化细菌、酸杆菌门Acidobacteriota和黄杆菌属Flavobacterium,促进了Mn和Cu的去除。本研究为利用GDM系统去除水中重金属提供了新的思路和方法,对推动利用GDM系统处理重金属污染水源水的应用具有重大意义。     

Impact of green credit on industrial structure in China: theoretical mechanism and empirical analysis

Environmental Science and Pollution Research - Chinese industrial structure is characterized by a large proportion of industries with high energy consumption and high pollution, such as coal,...     

纳米氧化物对钙基材料在高温燃煤中除砷脱硫的促进机理研究

将纳米MgO、Al2O3和ZnO分别添加于CaCO3中制备出钙基纳米氧化物复合吸附剂,进行了燃煤过程中除砷脱硫的实验研究;对燃煤灰渣进行了比表面积及孔隙度分析、X-射线衍射分析和扫描电镜观察,探讨了纳米MgO对CaCO3除砷脱硫的促进机理。结果表明,添加了纳米MgO的复合吸附剂除砷脱硫性能最好,比单一的CaCO3除砷率和脱硫率分别高出了28．73％和37．21％,表现出同时除砷脱硫的良好性能;其促进机理是纳米MgO的加入改变了灰样的微观结构促进了气相间的流动使得灰渣孔隙明显扩大,提高了CaO与As2O3和SO2反应的能力;在除砷的反应中生成了新的物质Ca3Mg2（AsO4）2,在一定程度上抑制了除砷产物的分解。     

Performance enhancement of solar photovoltaic system for roof top garden

Environmental Science and Pollution Research - The photovoltaic (PV) for irrigation system is an emerging technology to harness the solar energy. The performance of the PV modules depends on the...