混凝研究中的界面过程化学:IPF-颗粒物-水溶液的相互作用

仅以IPF 颗粒物 水溶液的相互作用为例 ,对混凝研究中二界面过程化学领域的进展加以介绍 .研究结果表明 ,经过预制的聚合铝在混凝过程中表现出较好的形态稳定性 ,而传统混凝剂则强烈地受溶液化学过程 ,尤其是溶液pH值的影响 .混凝剂水解聚合形态倾向于在颗粒物表面吸附沉积 ,而直接引发混凝作用 .单体形态则通过转化为聚合、沉淀形态起混凝作用     

气溶胶质谱仪在研究有机气溶胶环境微界面过程中的应用

有机气溶胶非均相和多相反应是复杂的微界面过程,它涉及气体的吸附、扩散、反应和解吸,传统的化学分析仪器不能提供完整实时的微界面过程的化学反应信息.气溶胶质谱仪是近年来发展起来用于实时分析颗粒物化学组分的重要仪器,它弥补了传统化学分析仪器,如GC/MS在实时分析上的不足,为研究有机气溶胶非均相化学反应的微界面过程提供了新的方法.本文旨在介绍气溶胶质谱仪的结构及其在研究有机气溶胶环境微界面过程中的应用.     

典型环境微界面及其对污染物环境行为的影响

环境微界面是影响污染物转移转化的最基本要素之一,污染物的非均相微界面作用过程也是认识和解决环境问题的重要基础.因此,对环境微界面及其作用机制的深入研究与探索,对环境科学与技术的发展具有重要意义.本文以已有相关研究为基础,初步总结和归纳了典型环境微界面所涉及的主要内容、基本过程及其对污染物环境行为的影响.从典型微界面的交互作用、污染物在微界面间的转移、污染物在微界面的反应等方面,阐述了污染物的微界面环境行为,介绍了基于环境微界面过程的污染控制与净化原理及技术特征.同时,对环境界面问题的研究重点和方向作了简要展望.     

水体中Cr (Ⅵ)对不同混凝剂混凝过程的影响

研究了工业废水中Cr(Ⅵ)在不同颗粒物浓度影响下对不同铝形态混凝剂的影响过程,通过考察浊度去除率以及出水余铝、余铬浓度甄别了混凝效率,并利用混凝过程中剩余p H值、Zeta电位以及絮体性质揭示水中Cr(Ⅵ)在不同浊度下的混凝机制.结果表明,在低浊度条件下,Cr(Ⅵ)对高聚合态Alb的混凝过程具有较大影响,而对低聚合态Ala无明显影响;在高浊度条件下,水中浊度较高时颗粒物会吸附部分Cr(Ⅵ)从而降低其与Alb之间的作用.Alb在混凝中主要发挥电中和作用,其对颗粒的脱稳和絮体的再生具有重要的作用,Ala水解形成的部分Alc在混凝中主要发挥架桥网捕作用,其对絮体的生产和强度因子具有重要作用.同时Cr(Ⅵ)的存在会增强Al13絮体的强度因子,但其消耗了部分正电荷会导致絮体恢复因子降低.     

强化混凝与优化混凝:必要性、研究进展和发展方向

混凝是一个恒久的话题,一个引人人胜的课题,一个亟待解决的难题.水质的急剧恶化与科学技术的日趋发展,对混凝研究提出了严峻的挑战,而同时也给研究以一定的发展机遇.在简略地回顾混凝研究历史的基础上,对水体颗粒物、无机高分子絮凝剂、混凝作用机理以及混凝工艺研究的进展进行了概括性介绍.重点论述了强化混凝/优化混凝的必要性与目标.并进一步对若干主要研究进展与发展方向加以评述.     

混凝过程中微絮体形貌的AFM液池成像观测与表征

采用扫描探针显微镜液池成像技术,对混凝过程中絮体的微观形貌进行了观测与表征.结果表明,原子力显微镜液池成像技术可以对混凝过程中的微絮体进行形貌表征和数字描述,并证实在实际印染工业尾水的微絮凝过滤试验处理过程中,微絮凝时间为2min,搅拌强度为100s-1时可以达到优化的处理效果.这也说明液池成像技术能够较好的反映混凝过程中微絮体的形貌变化特征,从而实现对环境微观界面过程的原位观测与表征.     

纳微米塑料的聚合铝铁强化混凝去除及铝残余特征

微纳塑料作为一种典型新污染物,广泛存在于水环境中,具有较强的生物毒性效应.混凝作为胶体和悬浮颗粒物去除的关键技术,主流铝铁絮凝剂对于微纳米塑料的去除效率相对较低,症结是对相关机制仍不明晰.为此,本研究通过预水解制备多种聚合铝铁絮凝剂,研究铁含量和预水解过程对微纳塑料去除效果的影响,解析微纳塑料絮体形成机制和混凝机理.结果表明,絮凝剂铁含量的增加对微米塑料的去除有促进作用,但对纳米塑料的去除有抑制作用.铝铁物质的量的比为9∶4的聚合絮凝剂对微纳塑料均具有较高的去除效率.微米塑料的去除以网捕卷扫为主,而纳米塑料的去除以电中和为主.预水解过程可以增强双金属絮凝剂对纳米塑料的吸附电中和能力,同时有效抑制铝残留.本研究从絮凝剂优化角度解析了微纳塑料的混凝去除机制,可为强化混凝高效去除微纳塑料同时控制铝残留提供参考.     

IPF混凝过程的定量计算模式(I):PCNM的应用

水处理过程IPF的混凝作用机理研究逐渐向半定量乃至定量化发展 .以典型IPF 颗粒物 水溶液体系的相互作用为例 ,对PCNM模式的应用从混凝剂的形态分布、投药量、pH以及其它影响因素加以研究讨论 .结果表明 ,经适当改进的PCNM能够较好地预测聚合铝的混凝特征 ,实验结果与模式预测值基本吻合 .对PCNM模式中存在的若干问题亦进行了详细讨论     

环境微界面过程的原位和在线研究方法

环境微界面过程是污染物在各环境要素中迁移转化的基本过程,也是研究污染控制方法的基础.发展原位和在线研究方法,对于揭示污染物在环境微界面的迁移转化规律和进行污染控制过程的研究具有重要意义.本文基于环境微界面过程的基本特征,在针对多相环境催化的原位研究方法基础上,分析了用于环境微界面过程的原位和在线研究方法所面临的挑战和相应对策,主要介绍了红外光谱、拉曼光谱和质谱等技术在气固环境微界面过程原位研究中的应用,提出了发展环境微界面过程原位和在线研究方法体系的构想.     

土壤环境微界面过程与污染控制

土壤环境微界面是土壤组分(矿物和有机质)、植物根系、微生物等微界面的集合体和动态变化的连续体.土壤胶体微界面可理解为土壤固/液界面的双电层结构.这些动态变化的异质微界面,按其表面结构特点可分为硅氧烷型表面、水合氧化物型表面和有机物表面.环境污染物在土壤胶体微界面的迁移转化是污染物在土壤固-液界面反应的动态平衡过程,包括吸附/解吸、沉淀/溶解、络合/螯合、氧化/还原等反应.植物根际是植物与土壤组分和微生物相互作用的活跃区域,根际微界面决定着污染物向植物根系的运输、植物吸收及转运,为污染物经土壤向食物链传递的主要通道.根际微生物在重金属离子的吸附和氧化、还原、转化,以及有机污染物的降解和转化中起重要作用.这些异质微界面相互关联、相互作用,在土壤环境中构成微界面的连续体,决定着污染物在土壤环境中的赋存形态、生物有效性和向其它环境介质(如水体和植物)的迁移,因而在土壤污染控制和污染土壤修复中具有特别重要的意义.土壤环境微界面过程的研究已成为环境科学的研究前沿,值得引起土壤环境科学工作者的重视,并进行系统而深入的研究.     

Effects of pre-ozonation on organic matter removal by coagulation with IPF-PACI

Ozone plays an important role as a disinfectant and oxidant in potable water treatment practice and is increasingly being used as a pre-oxidant before coagulation. The purpose of this study is to obtain insight into the mechanisms that are operative in pre-ozonized coagulation. Effects ofpre-ozonation on organic matter removal during coagulation with IPF-PAC1 were investigated by using PDA （photometric disperse analysis）, apparent molecular weight distribution and chemical fractionation. The dynamic formation of flocs during coagulation process was detected. Changes of aquatic organic matter （AOM） structure resulted from the influence of pre-ozonation were evaluated. Results show that dosage of O3 and characteristics of AOM are two of the major factors influencing the performance of O3 on coagulation. No significant coagulation-aid effect of O3 was observed for all experiments using either A1C13 or PAC1. On the contrary, with the application of pre-ozonation, the coagulation efficiency of A1C13 was significantly deteriorated, reflected by the retardation of floc formation, and the removal decreases of turbidity, DOC, and UV254. However, if PACl was used instead of AlCl3, the adverse effects of pre-ozonation were mitigated obviously, particularly when the O3 dosage was less than 0.69 （mg O3/mg TOC）. The difference between removals of UV254, and DOC indicated that pre-ozonation greatly changed the molecular structure of AOM, but its capability of mineralization was not remarkable. Only 5% or so DOC was removed by pre-ozonation at 0.6--0.8 mg/L alone. Fractionation results showed that the organic products of pre-ozonation exhibited lower molecular weight and more hydrophilicity, which impaired the removal of DOC in the following coagulation process.     

混凝工艺在饮用水除砷中的应用

介绍了混凝工艺在饮用水除砷中研究进展,内容包括:常规混凝,强化混凝,电解-混凝和混凝-微滤。重点评价了各种混凝工艺的优缺点、应用范围及发展方向。砷一般以As(Ⅲ)与As(Ⅴ)形态存在,As(Ⅲ)比As(Ⅴ)更不稳定,毒性更大。常规混凝简单易行,但去除As(Ⅲ)的效果比As(Ⅴ)差,通常需要进行强化混凝,电解-混凝和混凝微滤作为新的混凝技术已展现出更多的优势。混凝工艺具有低能耗、易操作、高效率等优点,应成为今后饮用水除砷技术的发展重点。     

Photocatalytic performance and dispersion stability of nanodispersed TiO2 hydrosol in electrolyte solutions with different cations

The existence of electrolytes in aquatic environment on the photocatalytic performance and coagulation of nanodispersed TiO₂ hydrosol and the corresponding photocatalytic alteration were investigated by studying cations (Na⁺, K⁺, Ca ²⁺, Mg²⁺, and Al³⁺). The photocatalysis reactions of nano TiO₂ with different dosages of electrolytes were measured by monitoring the degradation of Rhodamine B (RhB) under ultraviolet A (UV-A) irradiation over time. The results showed that the photocatalytic performance of TiO₂ was improved by the presence of Al³⁺, while the performance was impaired by the other tested cations. The negative influences of divalent ions on the photocatalytic performance of TiO₂ were more significant than monovalent ions. The TiO₂ sol dispersed stable at nano scale at low concentration of electrolyte (< 0.01?mol/L) with slight change of pH, and coagulated into micro sizes at high concentration of electrolytes (> 0.1?mol/L) with larger increase or decrease of pH. The positive effects of Al³⁺ on the photodegradation rate of RhB might relate to the strong hydrolytic action of Al³⁺ in aquatic solutions. The photocatalytic processes of TiO₂ in the presence of all ions followed the Langmuir-Hinshelwood model, and the reaction kinetic constant was increased with the decrease of pH caused by different cations. These work suggested a new perspective about the relationship between coagulation and photocatalytic performance of TiO₂ hydrosols in electrolyte with hydrolysable cations, which demonstrated that TiO₂ hydrosols may be suitable as photocatalysts in aquatic environments.     

臭氧对有机物混凝的影响

采用PDA(Photometric Disperse Analysis)和有机物表观分子量分级、有机物化学极性分级技术从絮体形成过程、絮体表现、有机物分子水平变化等方面研究了臭氧预氧化对混凝过程的影响;并对比了不同混凝剂在预臭氧条件下的混凝过程和效率.结果表明:臭氧预氧化对混凝过程有复杂的影响,其剂量和水体有机物特征决定了其对混凝的整体影响效果.有机物分级显示,臭氧化对有机物结构有重要影响,导致有机物极性、亲水性组分含量大幅提高(36.7%),小分子量组分(<10×10³)大幅增高(100%左右);但总的DOC去除率不高(3.28%).对PACl而言,在中、低剂量(O₃/TOC<0.7)下,臭氧对絮体形成过程影响较小,但对絮体沉降性和浊度去除已经有阻碍作用.在中、高剂量下(O₃/TOC>0.7),对絮体形成有显著滞后,浊度、有机物去除效率下降.AlCl₃对臭氧化作用反应敏感,臭氧化在试验剂量条件下,对絮体形成和浊度、有机物去除都有明显的阻碍作用.     

Al13形态在混凝中的作用机制

从铝的水解形态转化角度考察了铝盐在高碱度和高有机物浓度水体中的混凝行为.结果表明,铝盐的混凝效能是与混凝过程中的Al₁₃含量成正比.高投药量时氯化铝(AlCl₃)既可以有效调节水体pH值又能在混凝过程中原位水解产生较多的Al₁₃形态,因而混凝效能要高于聚合氯化铝(PACl).在铝盐混凝中,调节pH值到6～7之间可以控制铝形态分布从而达到提高混凝效能和减少残留铝的目的.在调节pH值强化混凝的方法中使用传统铝盐的效果要好于无机高分子絮凝剂.     

混凝气浮处理含乳化液废水的试验研究

混凝气浮和混凝沉淀是水和废水处理中常用的工艺。目前 ,对混凝的研究大部分是基于沉淀进行的 ,而气浮对混凝各种影响因素的要求 ,尚不明确 ,本文采用 Al2 (SO4 ) 3· 1 8H2 O为混凝剂 ,以含有大量乳化液的工业废水为原水 ,对这一问题进行了系统的研究。实验结果表明 :混凝气浮是处理含乳化液废水可行的方法 ,同沉淀法相比 ,不但去除效果显著 ,还具有对 p H值、水温、污染物质负荷适应性强 ,投药量少、反应时间短等优点。本研究为混凝气浮处理含乳化液废水提供可靠的设计数据     

预压力混凝沉淀除藻工艺中DOC变化规律研究

为了探讨预压力混凝沉淀除藻工艺是否会使藻细胞破裂,导致水中溶解性有机物(DOC)增加,进而优化压力作用方式,得到安全、高效的预压力除藻工艺,实验研究了预压力、预氧化技术处理含藻水时DOC的变化,以及水中相对分子质量分布,并研究了混凝沉淀后藻类、浊度、DOC的去除效果.结果表明,在0.5~0.8 MPa压力作用后,水中DOC没有增加,反而减少,且有机物相对分子质量减小.而高锰酸钾与次氯酸钠预氧化均会导致DOC增加,相对分子质量分布没有明显变化.预压力混凝沉淀后藻类去除率96.23%;DOC去除率29.11%,高于预氧化混凝沉淀工艺10%~30%.     

垃圾渗滤液处理工艺改进的研究

针对武进夹山垃圾填埋场渗滤液处理工艺设计及运行过程中存在的问题 ,提出了厌氧与SBR 混凝法相结合的渗滤液处理工艺改进方案。研究表明 :SBR及混凝处理的CODCr最大降解率分别达 4 2 5 %、6 3 0 % ,SBR法正交试验得出的最佳工艺条件是 :曝气时间 30h ,闲置时间 6h ,污泥浓度 5 0mg L ;化学混凝对SBR法处理的出水有较好处理效果 ,其最佳进水pH值应控制在 9 0左右。最后 ,结合填埋场现有的处理工艺及运行现状 ,对处理工艺改进方案进行了讨论。