杭州市春季大气超细颗粒物粒径谱分布特征

2012年3~5月,采用快速迁移率粒径谱仪(fast mobility particle sizer,FMPS)对杭州市大气超细颗粒物数浓度进行了连续监测和分析研究.结果表明,核模态(5.6~20 nm)、爱根核模态(20~100 nm)、积聚模态(100~560 nm)以及总颗粒物(5.6~560 nm)日均数浓度值分别为0.84×104、1.08×104、0.47×104和2.38×104cm-3.晴天天气下,爱根核模态颗粒物浓度较高,且可观测到核模态和爱根核模态颗粒在早上10:00~11:00开始增加,3~4 h后结束,这说明太阳照射强度促进了新粒子形成.在工作日与周末,人为活动因素使各模态颗粒物浓度分布有明显差异.结合天气因素分析可知,风速和风向也直接影响颗粒物浓度;颗粒物浓度与能见度分析结果表明:杭州地区大气能见度的高低受核模态和爱根核模态的颗粒影响较小,与积聚模态颗粒物浓度呈负相关关系.     

城市街道超细颗粒物特性的实验研究

在上海某典型街道内设置一测点,在一定时段内进行超细颗粒物测试分析,同时记录车辆种类、车流量、气象条件等,分析街道内机动车排放颗粒物的分布情况,研究颗粒物的扩散规律与车流量,风速、风向等的关系.研究表明:颗粒物数量浓度粒径分布多呈双峰分布,数量浓度峰值大都在105particles/cm3以上,总数量浓度在(1～9)×106 particles/cm3之间,与欧美发达国家相比,机动车车况较差,机动车排放污染较严重.另外,颗粒物总数量平均浓度随风速的增大而减小,颗粒物几何平均粒径随风速的增大而增大.     

上海市郊区大气细颗粒和超细颗粒物中元素粒径分布研究

用同步辐射X荧光光谱分析了上海市郊区大气细颗粒和超细颗粒物（0.028 7～2.40 μm）中元素粒径分布、质量中值粒径、元素相关性和不同粒径颗粒物中的富集因子.Ca、Ti主要分布于粒径>2 μm的颗粒物中,它们之间的相关系数达0.933,富集因子在0.1～3.2之间,且与粒径无明显关联,主要来自土壤扬尘等自然来源.V、Cr、Mn、Ni、Zn、Cu、Pb、Cl、S等元素主要分布在0.1～1.0 μm颗粒物中,质量中值粒径在0.56～0.94 μm之间.V、Cr、Ni、Cu、Zn、Pb显著富集,且富集程度随粒径减小而增大.其中Pb在超细颗粒物（<0.1 μm）中的富集因子达2 023.7～2 244.2,远大于在细颗粒和 PM_2.5中的富集程度.这些元素主要来自燃油、燃煤、冶金和机动车尾气等人为污染.Fe在>0.2 μm颗粒物中分布较均匀,质量中值粒径1.3 μm.除了局部污染源,远距离传输对该地区大气颗粒物污染有不可忽略的影响.     

布朗扩散对颗粒床过滤的影响

在实验的基础上 ,得到了计算单个颗粒扩散收集效率的经验方程式。结果表明 ,气溶胶粒子的粒径越小 ,布朗扩散越显著 ;气体流速的增加不利于粒子的扩散沉积 ;过滤介质的粒径越小 ,粒子的扩散沉积效应越高 ,穿透率也就越低。     

过滤-生物活性炭技术处理洗浴废水

本文根据洗浴废水的水质及水量特点，阐述适用的过滤－生物活性炭物化处理工艺，重点介绍了生物活性炭的定义，及过滤－生物活性炭技术使用的要点。同时介绍了宝钢（集团）钢管分厂厂区洗浴废水处理及中水设施的应用实例。     

氯化剂对超细颗粒物与重金属共生成特性的影响

以循环流化床反应器为实验平台,研究了焚烧温度为850℃下添加剂（NH₄Cl和KCl）对超细颗粒物与重金属共生成特性的影响.结果表明：NH₄Cl和KCl的存在均会降低超细颗粒物的数量浓度,但KCl的效果更佳,发挥的是阶梯式或者协同式作用.此外,添加比例为3%时对超细颗粒物数量浓度的降低最为明显.重金属Cr,Mn,Ni主要通过夹带方式形成超细颗粒物;而重金属Pb,Cu,Zn则主要通过蒸发、冷凝和吸附方式累积在超细颗粒物中.无机氯在焚烧过程中可以作为颗粒之间良好的粘合剂,促进超细颗粒物之间的成长和团聚,同时促进其表面形态的生长.此外,K的存在会促进细模态颗粒物之间的凝聚成长,使得细模态颗粒物的峰值增大,而NH₄⁺的存在会降低粗模态颗粒物的峰值.本研究可为污泥等废物热处理过程中重金属与超细颗粒物的协同控制提供借鉴.     

氯化剂对超细颗粒物与重金属共生成特性的影响

以循环流化床反应器为实验平台,研究了焚烧温度为850℃下添加剂（NH₄Cl和KCl）对超细颗粒物与重金属共生成特性的影响.结果表明：NH₄Cl和KCl的存在均会降低超细颗粒物的数量浓度,但KCl的效果更佳,发挥的是阶梯式或者协同式作用.此外,添加比例为3%时对超细颗粒物数量浓度的降低最为明显.重金属Cr,Mn,Ni主要通过夹带方式形成超细颗粒物;而重金属Pb,Cu,Zn则主要通过蒸发、冷凝和吸附方式累积在超细颗粒物中.无机氯在焚烧过程中可以作为颗粒之间良好的粘合剂,促进超细颗粒物之间的成长和团聚,同时促进其表面形态的生长.此外,K的存在会促进细模态颗粒物之间的凝聚成长,使得细模态颗粒物的峰值增大,而NH₄⁺的存在会降低粗模态颗粒物的峰值.本研究可为污泥等废物热处理过程中重金属与超细颗粒物的协同控制提供借鉴.     

高效纤维滤料过滤纳米颗粒物时的反弹效应

经典过滤理论未考虑纳米颗粒物在纤维表面反弹并降低过滤效率的可能性. 选择不同等级的HEPA(高效空气过滤)玻璃纤维滤料,使用SMPS(扫描电迁移率粒度分析仪)测量粒径在10~500 nm内3种颗粒物——直角立方体MgO、圆角立方体NaCl和球形PSL(聚苯乙烯)固体颗粒的过滤效率,通过比较不同滤料状态下过滤效率的差别分析反弹效应的影响. 结果表明:①硅油熏蒸法制备的湿态滤料可以模拟过滤的理想状态. ②过滤时颗粒物反弹效应大小与其自然运动规律有关,NaCl颗粒的反弹率约为MgO颗粒的66.7%,PSL颗粒的反弹率比非球形颗粒小一个数量级左右. ③颗粒物反弹率也受到滤速的影响,在1.0~5.3 cm/s滤速范围内,反弹率与滤速成正比;滤速在5.3 cm/s时颗粒物的最大反弹率在0.363%~2.667%之间,不同颗粒物的最大反弹率不同,但最大反弹粒径相差不大. ④可以将干态滤料在5.3 cm/s滤速下对MgO颗粒的过滤作为HEPA滤料反弹效应试验的计算基准,根据形状参数(S)和过滤介质透过率的动力学模型对其他滤速和形状的颗粒物反弹率进行修定. ⑤反弹效应对透过率的影响较大,在MPPS(最易透过粒径)附近,非球形颗粒反弹效应对实际透过率的贡献可达30%~40%. 研究表明,HEPA过滤需要考虑颗粒物反弹效应对过滤效率的影响.      

生物活性炭老化对滤池过滤阻力和处理效果的影响

利用饮用水厂运行10年的生物活性炭(BAC)装填滤柱,研究活性炭老化对滤柱过滤阻力和处理效果的影响.结果表明,活性炭老化会产生大量小粒径颗粒炭,沉积于活性炭池表层的小粒径颗粒炭产生的过滤阻力是滤柱总阻力的主要来源,其比阻约为底层炭的22倍.强化反冲洗仅可降低初始过滤阻力,移除表层细炭是降低活性炭滤池阻力的有效方法.强化反冲洗对滤柱过滤性能无显著影响.移除表层细炭后,老化活性炭滤柱对总有机碳的去除率由24.71%下降至7.04%,而后恢复至移除前的水平.移除表层炭后老化活性炭对UV₂₅₄和大于2μm颗粒数的去除率与对照组活性炭相似.降低活性炭滤池的反冲强度、延长过滤周期是延长老化活性炭寿命的有效方法.     

颗粒活性炭对AnDMBR污水处理性能与动态膜性质的影响

构建了颗粒活性炭(GAC)强化型厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR),考察了GAC投加量(3,6,10,20 g/L)对工艺的过滤性能、污染物去除、产甲烷性能以及动态膜性质的影响,探究了GAC的物化和生物强化作用。研究结果表明,与未投加GAC相比,随着投加GAC浓度的增大,浊度去除率分别提高了3.1～12.3百分点,COD去除率分别提高了5.7～12.1百分点,GAC投加量越大对污染物去除的贡献越大。与未投加GAC相比,随着投加GAC浓度的增大,甲烷总产率分别提高了23.7%、34.6%、24.2%、8.3%,最佳GAC投加量为6 g/L。投加GAC改善了AnDMBR的污染物去除性能和产甲烷性能。GAC的投加有利于降低厌氧污泥和动态膜中EPS的含量,削减出水中荧光性溶解性有机物的含量,减小跨膜压差(TMP)的增长率。同时GAC的吸附与生物富集效应可形成生物活性炭,增大污泥粒径,改善污泥性质和动态膜的多孔结构,对AnDMBR的长期运行起到了积极作用。     

汽车排放超细微粒数浓度及粒径谱特征的实验研究

采用快速迁移率粒径谱仪(fast mobility particle sizer,FMPS)结合汽车尾气分析仪对3辆不同型号汽车排放超细颗粒数浓度进行测量,分析了空载情况不同转速下排气管附近超细颗粒数浓度及粒径谱特征.结果表明,在怠速800 r·min-1情况下,汽车排放的颗粒数浓度最低,随着空载转速的增加颗粒数浓度呈增高趋势.尾气颗粒以核模态和爱根核模态为主,峰值粒径集中在10 nm和50 nm.汽车加速过程排放颗粒数浓度有明显的急剧升高过程,在车速稳定后颗粒物浓度趋于稳定.在排气管尾部轴向距离0.4 m范围内颗粒稀释后数浓度衰减迅速,在0.4~1 m范围稀释不明显,均大于背景浓度.空载情况下随发动机转速增加,汽车排放尾气CO、HC和NO浓度呈减少趋势,与颗粒物数浓度排放趋势相反.     

杭州灰霾天气超细颗粒浓度分布特征

利用快速迁移率粒径谱仪(FMPS)对杭州2013年12月6～11日连续灰霾天气和灰霾消退过程超细颗粒进行监测,分析颗粒物浓度变化和粒径谱分布特征及其与气象的相关性.结果表明,颗粒物日变化特征为夜晚数浓度较高,凌晨数浓度开始降低,08:00和18:00上下班高峰期出现一个小峰值,体现出明显的交通源峰值,表明交通排放对大气污染影响较大.灰霾天气下颗粒物最高数浓度达到8.0×104cm-3.粒径谱呈双峰分布,峰值粒径分别为15 nm和100 nm,粒径在100 nm附近的粒子占大多数,粒子以爱根核模态和积聚模态为主,平均数量中位径CMD(count medium diameter)为85.89 nm.而在灰霾消退过程,颗粒物数浓度降低,峰值粒径向小粒径演变,粒径在100 nm附近的粒子逐渐减少,核模态粒子增多,大于积聚模态,平均CMD为58.64 nm.气象因素中能见度和风力与数浓度主要呈负相关,相关系数R分别为-0.225和-0.229,相对湿度与数浓度正相关,相关系数R为0.271,冬季大气比较稳定,水平温度与数浓度的相关性较小.研究灰霾天气数浓度分布和气象因素的综合影响对其形成机制及控制有重要意义.     

杭州市大气超细颗粒数浓度谱季节性特征

利用快速迁移率粒径谱仪(fast mobility particle sizer,FMPS)对杭州市大气超细颗粒进行监测,并对杭州市2011～2012年大气超细颗粒物的数浓度、粒径分布的季节变化及其与气象之间的关系进行研究.结果表明,杭州市超细颗粒数浓度呈对数双峰分布,季节变化特征为冬季>夏季>春季>秋季,12月值最高,为3.56×104cm-3,10月最低,为2.51×104cm-3.CMD(count medium diameter)季节变化特征为春>冬>秋>夏,4月最高,为53.51 nm;6月最低,为16.68 nm.气象因素对超细颗粒数浓度有一定影响.     

杭州市超细微粒数浓度和粒径分布特征

应用FMPS(fast mobility particle sizer)对杭州市城区和城郊工业园区超细微粒的数浓度及粒径分布进行现场跟踪测量,并对数据进行分析.结果表明:杭州市大气超细微粒在5～500 nm内,主要呈对数双峰分布,峰值粒径多处在10～50 nm间.城郊工业园区的平均总数浓度最高,达4.11×104 cm-3,最高值出现在中午,而城区的峰值粒径区间整体右移,表明超细微粒污染较轻.超细微粒数浓度在上午和下午的上、下班期间出现不同程度上升,夜间浓度普遍降低,但偶有波动.部分工厂有夜间工作情况,故夜晚空气质量的下降也应引起重视.      

三醋酸甘油酯在活性炭上的吸附特性

三醋酸甘油酯在卷烟中主要作为醋酸纤维过滤嘴的增塑剂使用。在不同的温度和相对湿度条件下,研究活性炭对三醋酸甘油酯的吸附机理,探讨了活性炭的孔结构对其吸附性能的影响。结果表明:活性炭吸附三醋酸甘油酯符合Langmuir模型,其饱和吸附量为333 mg/g;高温有利于吸附三醋酸甘油酯,而增加湿度则抑制了三醋酸甘油酯的吸附;在一定范围内,当活性炭孔面积大于三醋酸甘油酯最小截面积的2.8倍时,活性炭对三醋酸甘油酯的吸附量增多,反之减少。因此,较大的微孔孔径有利于活性炭吸附三醋酸甘油酯。     

蜂窝状活性炭对VOCs的吸-脱附性能研究

蜂窝状活性炭适于处理大风量、低浓度有机废气,通过建立动态吸-脱附实验装置,系统研究了不同吸附质、入口甲苯浓度、空床气速、脱附温度等参数对其吸-脱附性能的影响.结果表明,在规定出口甲苯浓度时,降低入口甲苯浓度,蜂窝状活性炭可持续吸附时间增加,吸附效率提高;在工程应用吸附过程中,空床气速推荐取1.2～1.8 m·s-1.在脱附过程中,出口甲苯浓度均出现峰值,随着脱附温度升高,曲线波动越大,工程应用中推荐脱附温度90℃;脱附空床气速对出口甲苯浓度峰值有影响,推荐取0.2～0.4 m·s-1.     

超细颗粒通过建筑狭缝的传输特性

采用实验和数值模拟方法研究室外颗粒物通过建筑狭缝进入室内的渗透传输特性及其影响因素.利用快速迁移率粒径谱仪(fast mobility particle sizer,FMPS)测量两个实验舱的颗粒数量浓度从而得到颗粒穿透率,控制不同的狭缝尺寸及压差研究其对渗透过程的影响.数值模拟计算与实验结果进行了比较,趋势基本吻合.实验与模拟计算结果表明,当缝高为1 mm,小粒径颗粒穿透率较小,其主导影响因素为布朗扩散运动,随着颗粒粒径的增加,穿透率呈增加趋势.缝长越长,压差越小,颗粒穿透率就越小.模拟计算结果显示,缝高越小,颗粒穿透率就越小,其缝高占主导影响因素.当缝高为1 mm,粒径大于30nm的颗粒其穿透率接近于1,而当缝高减小到0.25 mm时,粒径在300 nm附近颗粒穿透率达到最高0.93,随粒径继续增加,颗粒穿透率呈减小趋势,重力沉降开始占主导因素.当缝高变化时,不同粒径颗粒沉降到壁面的主导因素随之变化.实验结果显示:在较低浓度一定范围内,颗粒数浓度对穿透率的影响较小.室内外颗粒数浓度I/O比值范围为0.69~0.73,相关系数R2为0.99,其线性相关性显著.狭缝直通道颗粒穿透率明显大于有拐角的通道.     

生物活性炭工艺深度处理丹江口水库水的中试

活性炭过滤是饮用水深度处理的重要工艺,其中滤速、炭层高度、温度和炭龄是影响活性炭滤池运行效果的关键因素. 以丹江口水库水为处理对象,以混凝-沉淀-砂滤出水作为炭滤池进水,以高锰酸盐指数和UV₂₅₄去除率为评价指标,考察2011年4月—2013年5月取自北京某水厂的新炭、1年炭、3年炭和5年炭(2011年5月时炭龄)对水中有机物的去除效果. 结果表明,随着滤速的增大,有机物去除率降低;活性炭炭柱滤速为8 m/h时,高锰酸盐指数和UV₂₅₄去除率分别为41.9%和41.2%,能够获得较好的处理效果. UV₂₅₄去除率随总炭层高度的增大而增大. 随着炭层高度的增加,单位高度活性炭滤料对UV₂₅₄的去除率降低.夏季高温期,1年炭对高锰酸盐指数和UV₂₅₄的去除率分别为44.2%~57.4%和38.5%~53.1%,高于其在冬季低温期的去除率(38.9%~51.1%和31.7%~45.5%). 活性炭在使用初期,主要依靠吸附作用去除有机物;随着使用年限的增长,活性炭的生物载体作用日益明显,生物作用占主导地位,炭龄对有机物去除效果的影响变小,不同炭龄活性炭的处理效果差异不大,可适当延长活性炭的使用年限,降低处理成本.      

活性炭结构和性能与饮用水处理中有机物去除率的关系研究

活性炭的吸附性能主要由其结构特征和表面化学性质决定。如何选择合适的适用于饮用水处理的活性炭显得尤为重要。本试验以某湖水中的天然有机物质作为配水中有机物的来源,对活性炭的结构、性能指标和水质化学安全性指标（主要是高锰酸盐指数和UV254）进行了相关性分析。结果表明,试验用水经活性炭吸附后的水质主要与5～10nm和30-100nm的孔容有关,尤其与50～100nm的孔容最为相关。碘值和有机物去除率的相关性较差。比表面积、孔容积、平均孔径与有机物去除率有一定的相关性。     

活性炭基新型脱硫剂的性能试验研究

本文结合试验,介绍了活性炭与助剂复配所制脱硫剂吸蓝量受助剂制法、助剂百分比和焙烧温度的影响,并测试了最优制备方案得到的脱硫剂的脱硫性能。