利用H+浓度变化控制含Cl-的氨氮废水的电解时间

采用电化学间接氧化法处理含Cl^-的中高浓度氨氮废水,针对不同浓度的氨氮废水的电解时间的控制,提出利用废水的H⁺浓度变化控制氨氮废水实际处理时间.从理论计算及对模拟和实际氨氮废水进行电解分析发现：当废水氨氮还没有完全降解时,每一个NH₄⁺降解的过程中会生成一个H⁺,c（H⁺）随着时间线性上升;当氨氮刚好完全降解时,c（H⁺）达到最大值;此后继续电解且废水pH＜7时,电解过程形成的OH^-会持续消耗H⁺,c（H⁺）随着时间线性下降.利用pH计实时监测废水的pH值,通过程控信号转换器进行c（H⁺）与pH值的换算,将pH值信号转化为c（H⁺）信号,可提高决策的准确性和灵敏度.     

NH4+对次生铁矿物形成及重金属去除的影响

研究了初始pH值、Fe²⁺浓度、Fe/NH₄⁺物质的量比对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（A.ferrooxidans）体系中Fe²⁺氧化率、总Fe沉淀率、次生铁矿物矿相的影响,并比较矿物对AMD中Cr（VI）、As（Ⅲ）的去除效果.结果表明,当NH₄⁺浓度在A.ferrooxidans耐受范围内时,Fe²⁺氧化及总Fe沉淀去除效果不受影响,表现在160,80,20mmol/L的Fe²⁺分别在72,48,24h内被完全氧化,培养至终点时（96h）平均总Fe沉淀率分别为24.03%,19.46%,8.13%.在Fe²⁺=160mmol/L体系中,Fe/NH₄⁺=2.0、pH=2.6处理获得纯净施氏矿物;而当Fe/NH₄⁺≤1.0、pH≤2.3时,次生铁矿物的合成途径开始向黄铵铁矾转移.Fe/NH₄⁺=2.0的各酸性体系合成矿物对Cr（VI）、As（Ⅲ）去除能力存在显著差异,依次为pH=2.6 > pH=2.3 > pH=2.0.分析表明,次生铁矿物的表观结构和比表面积是影响有毒元素去除效果的主要原因.     

丝瓜络固定颤藻吸附Pb2+的动力学及机理

选取丝瓜络固定颤藻冻干灭活（Freeze-drying-inactivated Oscillatoria lutea Immobilized,FI）和干热灭活（Hot-air-inactivated Oscillatoria lutea Immobilized,HI）为吸附剂,以游离冻干灭活（Freeze-drying-inactivated Oscillatoria lutea Free,FF）和游离干热灭活颤藻（Hot-air-inactivated Oscillatoria lutea Free,HF）作对照,考察pH值、时间、Pb²⁺初始浓度和共存离子对吸附剂吸附溶液中Pb²⁺的影响及机制.结果表明,FI吸附效果优于HI及对照.pH值、时间、Pb²⁺初始浓度和共存离子对FI吸附性能的影响与对HI及对照的影响变化趋势一致;FI和HI吸附容量依赖pH值而变化,当pH值为5时,达到峰值;Pb²⁺初始浓度增加,吸附容量也随着增加,吸附平衡浓度分别为80和60mg/L;吸附平衡时间分别为90和60min;共存离子抑制吸附剂对Pb²⁺吸附,抑制强弱顺序为：Ca²⁺>Mg²⁺>K⁺>Na⁺.4种吸附剂对Pb²⁺的吸附符合准二级动力学方程,吸附过程主要受化学吸附速率影响.FI和FF吸附过程拟合适合Langmuir模型和Freundlich模型,而HI对Pb²⁺的吸附过程符合Langmuir模型,HF对Pb²⁺的吸附过程符合Freundlich模型.傅里叶红外光谱（FTIR）阐释了FI吸附Pb²⁺的主要官能团为氨基和羧基,吸附过程中发生了离子交换、静电吸引和络合作用.循环吸附实验显示了FI在工业处理Pb²⁺中具有很大应用潜力.     

AOB去除炔雌醇的共代谢与硝基化协同作用

采用氨氧化菌Nitrosomonas europaea降解17α-乙炔雌二醇（EE2）,考察降解过程中氨氮的作用以及EE2的降解机制.结果表明,N.europaea降解EE2属于共代谢过程,氨氮是共代谢发生的必要条件.氨氧化过程产生的亚硝氮会在酸性条件下将EE2硝基化,反应符合一级动力学模型,降解速率常数与亚硝酸根、H⁺及游离亚硝酸浓度成正相关.通过控制pH值大于7.5抑制硝基化反应,证实了N.europaea对EE2的生物降解作用,生物降解反应符合一级动力学模型且降解速率常数为0.0069h^-1.当N.europaea氨氧化反应导致pH值低于7.5时,EE2的去除存在生物降解和硝基化的协同作用,EE2去除符合一级动力学模型且降解速率常数为0.0093h^-1.同时还发现一种未曾报道过的EE2生物降解产物M613,对于其雌激素效应和毒性还需进一步探究.     

AOB去除炔雌醇的共代谢与硝基化协同作用

采用氨氧化菌Nitrosomonas europaea降解17α-乙炔雌二醇（EE2）,考察降解过程中氨氮的作用以及EE2的降解机制.结果表明,N.europaea降解EE2属于共代谢过程,氨氮是共代谢发生的必要条件.氨氧化过程产生的亚硝氮会在酸性条件下将EE2硝基化,反应符合一级动力学模型,降解速率常数与亚硝酸根、H⁺及游离亚硝酸浓度成正相关.通过控制pH值大于7.5抑制硝基化反应,证实了N.europaea对EE2的生物降解作用,生物降解反应符合一级动力学模型且降解速率常数为0.0069h^-1.当N.europaea氨氧化反应导致pH值低于7.5时,EE2的去除存在生物降解和硝基化的协同作用,EE2去除符合一级动力学模型且降解速率常数为0.0093h^-1.同时还发现一种未曾报道过的EE2生物降解产物M613,对于其雌激素效应和毒性还需进一步探究.     

氨氮对异养硝化菌Acinetobactor sp.活性影响及动力学特性分析

异养硝化菌株Acinetobactor sp.JQ1004能够在初始氨氮浓度为0~2000mg/L范围内进行生长和氮源代谢,菌株在初始氨氮浓度为2500mg/L条件下被完全抑制,无法生长.当菌株在温度为30℃,pH7.5,转速为160r/min,初始氨氮浓度分别为100,300,500,700,1000,1500,2000,2500mg/L条件下培养时,菌株的最大比生长速率分别为0.251,0.308,0.286,0.243,0.197,0.115,0.088h^-1,相应的最大比氨氮降解速率分别为1.335,1.906,1.859,1.759,1.562,1.286,0.965g/（gDCW·d）.在高浓度氨氮和游离氨的抑制作用下,菌株的比生长速率及对氨氮的比降解速率随初始氨氮浓度的增加呈先增加后降低的趋势.3种基质抑制动力学模型（Haldane,Yano,Aiba模型）均能够很好地模拟菌株随初始氨氮浓度的生长变化规律,对应地相关系数分别为0.9944,0.9983和0.9929.由Haldane模型可知,菌株在不同初始氨氮浓度（游离氨）条件下的最大氨氮比降解速率μ_max为2.604h^-1,基质亲和系数K_s为22.57mg/L,基质抑制系数K_i为1445.31mg/L.其中由K_i值远大于自养菌（硝化细菌及厌氧氨氧化菌等）的值,这表明异养硝化菌株Acinetobactor sp.JQ1004比自养菌具有更强的抗抑制能力.另外,菌株在游离氨浓度为5.436mg/L时,比生长速率达到最大值0.583h^-1.以上研究结果表明,菌株JQ1004在处理高氨氮废水中具有潜在的应用前景.     

Ti/PbO2电化学法降解废水中三种氟喹诺酮类抗生素

采用Ti/PbO₂阳极电解3种典型的氟喹诺酮类抗生素（诺氟沙星、甲磺酸培氟沙星与盐酸环丙沙星）废水,通过优化pH值、电解质浓度条件,分析3种抗生素的去除效果、降解过程和产物.结果表明电化学法对3种氟喹诺酮类抗生素均有明显的降解效果,电解240min下的最优降解条件为pH值控制在7.8~8.0,电解质硫酸钠投加量为0.04mol/L.在最优条件下3种抗生素的去除率均大于97%,降解过程均符合一级动力学方程,UV₂₅₄值的去除率较高（去除率大于67%）,处理后废水的芳香度和SUVA值明显下降.液质联用分析结果和文献调研显示,电解有机产物主要通过脱氟、哌嗪环的转化和喹啉环的转化这三个途径生成,且随电解时间增加呈现先增后减的趋势,同时产生F^-、NH₄⁺和NO₃^-等无机物.Ti/PbO₂阳极能有效电解废水中3种典型氟喹诺酮类抗生素,可用作生物处理等方法的预处理.     

微生物诱导碳酸盐沉积介导的Cd2+固定

实验室条件下,研究了碳酸盐矿化菌施氏假单胞菌（Pseudomonas stutzeri）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）和巴氏芽孢杆菌（Bacillus pasteurii）的生长对Cd²⁺的耐受性和固定效果,以及羟基磷灰石对3种菌固定Cd²⁺的影响,通过扫描电镜（SEM）、X射线能谱（EDS）、傅里叶红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）对碳酸盐矿化菌的诱导矿化产物进行了表征.结果表明,3种菌生长过程中B.pasteurii的脲酶活性最强,是P.stutzeri和B.subtilis脲酶活性的10倍左右,且P.stutzeri,B.subtilis,B.pasteurii产CO₃^2-的最高浓度分别为588.19,661.72,1735.18mg/L,培养体系中pH值均呈现升高的趋势,最高pH值分别为8.23,9.06,9.52;Cd²⁺浓度在0~10mg/L范围内对P.stutzeri的生长影响较小,而当Cd²⁺浓度高于1mg/L时则会抑制B.subtilis和B.pasteurii的生长.初始Cd²⁺浓度为0.5mg/L时,培养120h,P.stutzeri,B.subtilis和B.pasteurii对Cd²⁺的固定去除率分别为96.37%,99.40%,97.57%;加入羟基磷灰石能够提高碳酸盐矿化菌对Cd²⁺的去除率.SEM和EDS结果显示,P.stutzeri和B.subtilis诱导形成的矿化产物多聚集在菌体周围或附着在菌体表面,呈球状或网状结构,表面疏松多孔,B.pasteurii的矿化产物附着在菌体表面,结构致密,呈不规则的球状;FTIR分析表明矿化产物中存在CO₃^2-,结合XRD结果,证实3种菌诱导沉淀矿化产物主要是CaCO₃,而Cd²⁺与Ca²⁺会以同晶置换的方式形成CdCO₃晶体,B.pasteurii在诱导矿化的过程中可将Cd²⁺以Ca_0.67Cd_0.33CO₃共沉淀的方式固定.     

UV/Fe2+/过硫酸盐降解噻虫啉的响应曲面法优化研究

构建了紫外-亚铁联合活化过硫酸盐的体系用于高效降解噻虫啉（Tiacloprid,THIA）,以Fe²⁺浓度、过硫酸盐（Persulfate,PS）浓度、pH值、紫外功率为因变量,THIA去除率为响应值,通过中心复合设计法（Central Composite Design,CCD）建立因素和响应值之间的数学模型.模型拟合结果显示,当Fe²⁺浓度为0.318mmol/L,PS浓度为0.544mmol/L,pH值为3.054和紫外功率为58.133W时,模型预测THIA降解率最高为100%.验证实验结果（98.4%）与预测值基本一致,证明了响应曲面法用于优化紫外-亚铁联合活化过硫酸盐体系降解THIA的可行性.     

Mn2+协同PDS对酸性蓝80的电催化降解性能研究

以酸性蓝80（AB80）模拟染料废水,采用E-Mn²⁺-PDS协同体系,对AB80进行电催化降解实验.对比了不同催化体系的降解效率,探讨了Mn²⁺与PDS浓度、pH值和电流密度等单因素对E-Mn²⁺-PDS体系电催化降解效率的影响,对E-Mn²⁺-PDS体系中的氧化性物质、AB80的分解产物及其在体系中的矿化程度进行了研究,并分析了降解机理.结果表明：与其他催化体系比较,E-Mn²⁺-PDS协同体系最优,对AB80的降解率高达99.9%.pH值是最主要的影响因素,pH=3时,E-Mn²⁺-PDS协同体系的降解率为99.6%;协同体系中的氧化性物质包括硫酸根自由基（SO₄^-×）,羟基自由基（HO×）,还有活性Mn³⁺;AB80在协同体系中经过多种化学反应形成11种主要分解产物.协同体系对AB80的矿化率是直接电催化的2.6倍;降解机理为：PDS被Mn²⁺与电流激发出SO₄^-×后,SO₄^-×与水反应生成HO×,然后HO×与电流将Mn²⁺氧化为活性Mn³⁺,三种氧化性物质协同降解污染物.     

电化学氧化法去除兰炭废水中COD和NH3-N

采用电氯化氧化法处理高浓度含有机污染物和氨氮的兰炭废水,考查了NaCl添加量、外加电压、初始pH值等对废水中化学需氧量（COD）和氨氮（NH₃-N）去除效果的影响,并对电化学氧化过程及污染物氧化机理进行深入分析.研究表明,随着NaCl添加量、外加电压及电解时间的增加,废水中COD与NH₃-N去除率逐渐增大.在NaCl添加量为60g/L、电压6V、极板间距10mm、废水初始pH值不变、电解时间3h的条件下,兰炭废水中COD和NH₃-N去除率分别为84.31%和95.77%,远高于不添加NaCl时的41.18%和34.10%.废水中COD和氨氮的降解主要归因于间接氧化,阳极反应产生的Cl₂水解生成具有强氧化性的ClO^-.电解过程中大部分NH₃-N在ClO^-的作用下转化为N₂,而小部分以含氮化合物的形式存在.兰炭废水中有机污染物主要以酚类物质为主,电化学处理后其含量大幅降低,部分会转化为醚类或者烷烃类物质.     

天津市PM2.5中氮含量及同位素的昼夜及季节变化

为研究天津市大气气溶胶中氮的来源,分析了2016年夏、冬两季昼夜采集的细颗粒物气溶胶（PM_2.5）中无机离子浓度和氮同位素组成（δ¹⁵N）.结果显示：天津市冬季平均PM_2.5质量浓度（207 μg/m³）远高于夏季（40.1 μg/m³）,冬季PM_2.5的δ¹⁵N值（+5.1‰）低于夏季（+10.7‰）,即夏季PM_2.5较冬季更富集¹⁵N;夏季PM_2.5中NH₄⁺的平均浓度高于c（NO₃^–）,但是冬季NO₃^–浓度最高,其次是c（NH₄⁺）>c（SO₄^2–）;此外,通过对比昼夜样品,夏季PM_2.5中氮含量和氮同位素组成在昼夜均表现出明显差异,而冬季不明显.结果表明,天津市夏季气溶胶中含氮化合物在昼夜受海陆风的影响,即白天受海洋气溶胶影响较大而夜间则为陆源气溶胶物质影响,然而冬季受东亚季风的影响削弱了海陆风对海陆间大气气溶胶的交换作用,且在冬季化石燃料燃烧源氮贡献较大.     

HSO3-强化Fe3+/S2O82-降解水中双氯芬酸

采用HSO₃^-强化Fe³⁺/S₂O₈^2-降解水中双氯芬酸（DCF）,考察了溶液初始pH值,Fe³⁺、HSO₃^-和S₂O₈^2-用量,溶解氧对HSO₃^-/Fe³⁺/S₂O₈^2-体系降解DCF的影响;通过自由基淬灭实验,识别了体系中主要的活性物种;最后,探讨了DCF在该体系中的降解产物和转化路径.结果表明：HSO₃^-可以明显促进Fe³⁺/S₂O₈^2-对DCF的降解,初始pH 4.0时,DCF降解效果最佳.DCF的降解速率随Fe³⁺或S₂O₈^2-浓度的增大而增大;适量增加HSO₃^-浓度可提高DCF的降解,而过量的HSO₃^-对DCF降解有一定抑制作用.在通入氮气条件下,DCF去除率仅下降10.4%,无明显的抑制作用.自由基抑制实验表明,该体系含有SO₄^·-、HO^·和SO₅^·-3种活性自由基,其对DCF降解的贡献率分别为83.0%、12.8%和4.3%.在HSO₃^-/Fe³⁺/S₂O₈^2-降解DCF的反应中共检测出4种产物,据此提出DCF可能的转化路径为：羟基化、脱羧基、脱水和甲酰化反应.