炭膜及其在环境领域中的应用

介绍了一种新型的无机分离膜———炭膜 ,讨论了炭膜的孔结构等基本性质 ,综述了这种新材料在气体分离、饮用水净化和废水处理等方面的应用 ,并结合目前炭膜的研究开发现状 ,分析了制约其发展的因素及相应的解决方法     

炭法烟气脱硫技术现状与趋势

介绍了炭法烟气脱硫在脱硫剂、脱硫工艺和设备等方面的应用现状和研究进展，分析了制约炭法烟气脱硫技术发展的原因，并提出：开发新材料、新工艺，变传统的炭吸附法脱硫技术为炭催化法脱硫技术是炭法脱硫技术的发展方向。     

炭管膜曝气生物膜反应器SNAD脱氮研究

以包裹无纺布的微孔炭管作为膜曝气生物膜反应器（MABR）的膜组件,进行了短程硝化,厌氧氨氧化和反硝化耦合脱氮(SNAD)研究。实验中,控制温度34±1℃,pH 7.5～8.5, HRT 8 h,通过逐步降低膜内压力使反应器中的溶解氧由8 mg/L逐步降低到0.5 mg/L以下。实验采用亚硝酸细菌挂膜,然后接种厌氧氨氧化细菌,实现在单一反应器中同时发生短程硝化、厌氧氨氧化和反硝化耦合脱氮功能。结果表明,经过180 d的连续稳定运行,氨氮去除率达到了93.4%,总氮去除率达到了92.5%,COD去除率达到97.2%, 氨氮去除负荷0.6 kg N/（m³ ·d）。适合SNAD工艺的最佳C/N比为0.2～0.6,当COD浓度过高时,会抑制厌氧氨氧化细菌,使SNAD工艺的处理效果明显下降。     

膜生物反应器在污水处理中的应用现状及展望

综述了膜生物反应器（MBR）的研究进展，介绍了其分类及特点、处理机理与MBR运行的影响因素以及膜污染的控制等，并概括了MBR的发展及展望。MBR是近来发展较迅速的一种污水治理设备，具有占地少、能耗低等优点，但也存在一定的缺点，其中膜污染是影响其推广应用的主要因素，目前国内外学者一般都以膜污染作为切入点进行研究，通过改变料液性质、优化操作参数、提高膜清洗效率等方法得以防治膜污染。     

生物质炭对溶液中Cd~(2+)的吸附

以玉米秸秆、稻壳在350~500℃制成的生物质炭作为吸附剂,研究其对溶液中Cd2+的吸附特性。通过模拟实验,考察了初始p H、生物质炭用量、吸附时间和Cd2+的起始浓度对吸附的影响。结果表明,2种生物质炭对Cd2+的吸附反应适应p H范围较宽(4.0~7.0);玉米秸秆炭和稻壳炭对Cd2+的吸附速度较快,分别在10和20 min时达到吸附平衡;玉米秸秆炭对溶液中Cd2+的吸附遵循Langmuir等温线模型,而稻壳炭对Cd2+的吸附遵循Freundlich等温线模型。在实验设定的条件下,玉米秸秆炭对溶液中Cd2+的吸附能力强于稻壳炭。     

普通活性污泥膜生物反应器处理洗车废水的应用研究

膜生物反应器是近年来发展起来的一种新型高效水处理设备。它将分离工程中的膜技术应用于好氧活性污泥处理系统，由膜组件取代传统生化处理技术中的二次沉淀池和砂滤池，由膜分离技术代替传统方法中的重力式沉淀泥水分离技术方式，具有简洁、高效等优点。采用普通活性污泥膜生物反应器工艺对天津某一洗车点洗车废水进行处理，并将处理出水回用于洗车。     

生物炭吸附重金属的研究进展

生物炭是一种废弃物资源化利用的产物。作为新型环境功能材料,生物炭以其优良的环境效应和生态效应成为环境科学等学科研究的前沿热点。因其孔隙结构发达、比表面积巨大和独特的表面化学性质,对环境介质中的重金属离子有很强的吸附作用,进而影响了重金属离子的迁移与归宿。主要从生物炭的材料来源、吸附重金属离子的机制、影响因素以及对土壤中重金属生物有效性的影响等方面进行综述,并提出生物炭吸附重金属离子的未来研究方向。     

水热、热裂解制备稻秸炭的表征与吸附特性

以稻秸为原料,分别通过水热炭化和热裂解炭化制备稻秸炭(分别记为水热炭和热解炭),通过傅立叶红外线光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和BET分析,比较两种稻秸炭的差异,通过亚甲基蓝、Cu~(2+)的吸附实验,分析其对有机物与金属离子的吸附性能。结果表明:水热炭表面含有更丰富的含氧官能团,结构更加规整,但比表面积低于热解炭;水热炭对亚甲基蓝的吸附能力略低于热解炭,但对Cu~(2+)的吸附能力显著高于热解炭;两种稻秸炭对亚甲基蓝的吸附及热解炭对Cu~(2+)的吸附通过表面吸附及颗粒内扩散共同发挥作用,更符合Freundlich模型;水热炭通过表面含氧官能团与Cu~(2+)相互作用,对吸附Cu~(2+)具有显著优势,Langmuir模型更适合于对其吸附数据进行拟合。     

微乳状液膜与乳状液膜分离废水中Cr(Ⅵ)的对比研究

利用正交优化试验所得最优配比方案,以三正辛胺(TOA)、仲辛醇和磷酸三丁酯(TBP)为载体,Span-80为表面活性剂,正丁醇为助表面活性剂,煤油为膜溶剂制备微乳状液膜;以TOA、仲辛醇、TBP为载体,酸性兰-113为表面活性剂,煤油为膜溶剂制备乳状液膜.通过单因素扩大试验比较了微乳状液膜与乳状液膜对废水中Cr(Ⅵ)的分离效果.结果表明,在相同条件下微乳状液膜对Cr(Ⅵ)具有更高的分离率.随着乳液用量的减少,微乳状液膜对Cr(Ⅵ)的分离率下降不明显,而乳状液膜对Cr(Ⅵ)的分离率明显下降,说明微乳状液膜具有更好的稳定性.     

核桃壳生物炭小球对雌激素污染物的吸附机制

为探究生物炭小球对雌激素污染物的吸附机制,以农业废弃物核桃壳为原材料,在400℃下热解碳化制备生物炭,与黏土、碳酸氢钠、硅酸钠混合制备生物炭小球。采用ESEM观察、比表面积测定、红外光谱对其表面结构和组成进行表征,并将其用于对雌酮(E1)、雌二醇(E2)和雌三醇(E3)的吸附去除研究。分别考察了吸附时间、溶液pH、生物炭小球投加量以及雌激素初始浓度对吸附效果的影响,并通过颗粒内扩散、等温吸附、吸附动力学探讨其吸附机制。结果表明:生物炭小球对雌激素的吸附平衡时间为15 min;投加量为1 g、pH为5、初始浓度为2 500μg·L-1时平衡吸附量最大;颗粒内扩散模型研究结果表明吸附机制包括分配作用和表面吸附;准二级动力学可较好地描述生物炭小球对雌激素的吸附过程;生物炭小球对雌激素的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型。所制备的生物炭小球对雌激素污染物具有较好的去除效果,在环境治理方面具有一定的应用前景。     

膜气体吸收技术分离VOCs/N2混合气性能的研究

以C6H6/N2混合气为代表,疏水性聚丙烯中空纤维膜为气液接触膜,n-甲酰吗啉(NFM,n-formyl morpholine)水溶液为吸收剂,研究了膜气体吸收法分离 VOCs/N2 混合气性能.考察了吸收剂流量、吸收剂体积分数、进口气流量、进口气浓度和膜组件结构等诸因素对分离性能的影响.结果表明,在吸收剂流量为 20～100 mL/min,进口气流量为 40～300 mL/min,进口气浓度为 10.2 ms/L的条件下,苯的去除率为 65.0%～99.6%,总体积传质系数为 0.0157～0.08412 s-1.实验证明,采用疏水性多孔膜气体吸收法,NFM 水溶液吸收分离 VOCs/N2 混合气具有较高的分离效率和较快的传质速率.     

3种生物质炭对活性艳蓝KN-R的吸附简

选择由玉米秸秆、稻壳和稻草秸秆在825℃制成的生物质炭作为吸附剂,通过模拟实验,研究其对溶液中活性艳蓝KN-R的吸附特性,考察了pH值、时间、溶液初始浓度和生物质炭用量对吸附效果的影响。结果表明,当pH为2.0时,玉米秸秆炭和稻壳炭对活性艳蓝的吸附量均达到最大,而pH对稻草秸秆炭的影响不大;三者达到吸附平衡的时间分别为180、300和360 min,最大吸附量分别为114.05、54.60和68.19 mg/g。等温吸附过程可以用Langmuir方程来描述;动力学实验表明,吸附过程更符合拟二级动力学模型;热力学数据分析发现,吸附过程是自发进行的吸热过程。     

壳聚糖/磁性生物碳对重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能

以丝瓜络为原料制备壳聚糖/磁性生物炭(CMLB),并研究了改性前后的生物炭对重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能。结果表明,改性后的生物炭包含γ-Fe_2O_3纳米颗粒,颗粒尺寸均匀,大小一致。CMLB对Cu(Ⅱ)的吸附量为54.68 mg·g~(-1),高于原始生物炭(LB)、磁性生物炭(MLB)的吸附量,且能够达到壳聚糖吸附量的86%。整个吸附过程在18 h达到平衡,在pH=5.8±0.1有较好的吸附效果。吸附反应动力学可采用准二级动力学方程拟合,吸附等温线符合Freundlich模型。CMLB吸附Cu(Ⅱ)的机制下包括离子交换、物理吸附和共沉淀。CMLB材料在处理废水后,利用磁铁可将材料从水中分离。CMLB可作为一种吸附剂有效去除水中的重金属,应用前景广阔。     

生物炭对抗生素的吸附/解吸研究进展

抗生素的滥用使得其在环境中被频频检出,并且由此导致的抗性基因污染已严重威胁到人类和动物健康。抗生素的吸附/解吸行为是其进入环境后发生迁移转化的重要途径之一。生物炭因具有成本低廉、制备简单、吸附效果好等优点,近年来被学者广泛关注。从动力学、热力学角度阐述生物炭对抗生素的吸附/解吸机理,分析生物炭对抗生素吸附/解吸过程的影响因素,包括生物炭自身特性(比表面积、官能团、微孔结构)、生物炭释放的溶解性有机质(DOM)、生物炭中的持久性自由基以及pH、温度、离子强度、腐殖酸、生物炭老化等环境因素,试图系统探究生物炭对抗生素吸附/解吸的本质。虽然生物炭对抗生素吸附行为的研究已日渐成熟,但有关生物炭对抗生素的解吸机理、生物炭衍生DOM对吸附/解吸过程的影响、生物炭施用后带来的环境风险以及改性生物炭的实际应用等方面的研究还不够完善,今后对这些方面的研究仍有待加强。     

膜—生物反应器中溶解性微生物产物的研究进展

本文就膜－生物反应器中溶解性微生物产物的生成特性及其影响的研究进展进行了总结。在膜－生物反应器中，膜的高效固液分离作用在提高系统容积负荷和出水水的同时，也使生物反应器成为一个相对封闭的系统，以腐殖质，多糖，蛋白质等物质为主要成分的溶解性微生物产物是上物处理出水中溶解性TOC或COD的主要组成部分，主要产生于微生物的基质分解过程和内源呼吸过程，其高分子物质的含量较多且可生物降解性较差，因此，在膜－生物反应器中会出现积累，溶解性微生物产物的过高积累不仅有可能降低膜过滤出水的水质稳定性，而且有可能影响污染活性，并引起膜污染。进水溶液和污染度是影响溶解性微生物产物产生量的重要因素。目前有关膜－生物反应器溶解性微生物产物的研究还很不完善，有很多问题需进一步研究。     

膜表面光接枝改性的研究现状及展望

本文介绍了利用紫外光将单体接枝到聚合物表面的技术原理与条件,并介绍了分离膜表面进行光接枝聚合的研究进展及发展趋势。     

污泥热解-自源炭重整获取高品质油气产物

利用污泥热解-自源炭重整的方式获得高品质的燃气和油,为了实现更高的气、油转化率,在600℃的重整条件下,对比了污泥在450～600℃内不同热解温度下产生的热解挥发分利用自源炭催化重整后的气、油产量与特性,同时考察了自源炭生成方式的影响。研究结果表明,550℃下污泥热解产生的热解液产量最高,同时最容易被炭催化裂解,但是因积碳使得污泥转化为气、油的产率不高。600℃下热解产生的挥发分经过重整后获得最高的气体转化率与热值,但也存在积碳问题。与一步升温到600℃的热解炭相比,不同温度下的热解炭继续被加热到600℃所获得的分步热解炭更符合连续化操作要求,但其重整效果总体上不如前者好;而热解温度在450℃时例外,450℃的热解炭继续升温至600℃并重整450℃热解挥发分,能够获得最高的气、油产率并减少碳沉积。在实际情况下的热解-重整连续化操作中推荐热解温度为450℃以及重整温度为600℃,以获得高值产物并降低对热解装置的要求。     

热解温度和时间对生物干化污泥生物炭性质的影响

污泥热解制备生物炭是一种很有潜力的污泥资源化处置方式,然而,生物炭产量和品质因污泥原料性质、热解条件(如热解温度、时间)的不同而存在显著差异。以生物干化污泥为主要研究对象,系统考察了热解温度及时间等热解因素对生物炭品质的影响。实验结果表明,随着热解温度的升高(300～700℃),热解时间的增加(2～4 h),生物炭产率均下降。低温热解(300℃)生物炭,偏酸性,而高温热解时(700℃)生物炭,偏碱性。生物炭N含量随着热解温度的升高、热解时间的增加而降低,而P、K及微量元素随着热解温度的升高,热解时间的增加而增加。DTPA浸提结果表明,高温热解明显降低了生物炭中微量元素的生物有效性。     

膜气体吸收技术分离VOCs/N2混合气性能的研究

以C₆H₆/N₂混合气为代表,疏水性聚丙烯中空纤维膜为气液接触膜,n-甲酰吗啉(NFM,n-formyl morpholine)水溶液为吸收剂,研究了膜气体吸收法分离VOCs/N₂混合气性能。考察了吸收剂流量、吸收剂体积分数、进口气流量、进口气浓度和膜组件结构等诸因素对分离性能的影响。结果表明,在吸收剂流量为20～100 mL/min,进口气流量为40～300 mL/min,进口气浓度为10.2 mg/L的条件下,苯的去除率为65.0 % ～ 99.6 %,总体积传质系数为0.0157～0.08412 s^-1。实验证明,采用疏水性多孔膜气体吸收法,NFM水溶液吸收分离VOCs/N₂混合气具有较高的分离效率和较快的传质速率。     

热解污泥生物炭化学组成及环境效应研究进展

污泥是生物法处理市政污水、工业废水产生的副产物,产量大,且处理不当会造成生态污染。用污泥制备污泥生物炭,既能实现污泥资源化利用又能减少环境污染。对目前热解污泥生物炭制备和施用过程中产生的环境效应进行综述,着重讨论了热解污泥制备污泥生物炭过程中的元素(碳、氢、氧、氮、硫等)转化、污泥生物炭中重金属形态、吸附性质及土壤施用情况。系统地分析污泥生物炭从制备到施用过程的环境效应,有利于对其实际应用进行全面的环境风险评估。