过硫酸钠缓释材料的释放性能及其对2, 4-二硝基甲苯的降解效果

针对原位化学氧化技术修复土壤和地下水时氧化剂因释放过快而导致的利用率低等问题,通过熔化成型法制备过硫酸钠缓释材料,分析石蜡、硅砂和过硫酸钠不同配比对材料成型度和释放性能的影响,研究缓释过程中溶液pH的变化,探讨其在水溶液中的缓释行为及其对2,4-二硝基甲苯（2,4-DNT）的降解效果.结果表明:当固定过硫酸钠质量为6 g、硅砂质量为18 g、蜡砂比（石蜡、硅砂质量之比）为1:4~1:8时,过硫酸钠缓释材料成型度适中,且过硫酸钠的累积缓释量随着时间的延长而逐渐增大,第31天时过硫酸钠累积释放百分比为74.67%~88.40%,可实现过硫酸钠的持续可控释放.当硅砂质量为18 g、蜡砂比为1:1~1:6时,过硫酸钠累积释放百分比随着过硫酸钠质量的增加而增大,且溶液中的pH呈先降低后上升的变化规律.缓释材料缓释前后实物图和显微镜分析结果显示,过硫酸钠缓释材料的释放是一个由外到内、速率由快变慢最终趋于平稳的过程.过硫酸钠质量为12 g、硅砂质量为18 g、蜡砂比为1:4的缓释材料对2,4-DNT具有较好的降解效果,第16次置换浓度为0.2 mg/L的2,4-DNT水溶液时,2,4-DNT的降解率为56.38%.研究显示,改变制备材料的配比可有效实现缓释材料中过硫酸钠的缓慢释放及对污染物的有效降解,可为原位化学氧化修复土壤和地下水提供理论支撑.      

高锰酸钾去除水中TCE的研究

以水中常见的氯代烃污染物三氯乙烯(TCE)为目标污染物,以自制的高锰酸钾溶液为氧化剂,探讨了不同条件下高锰酸钾对TCE的去除效果.结果表明,在30℃、高锰酸钾浓度为0.276 g.L-1的条件下,反应时间为30 min时,TCE的去除率就可达到100%.高锰酸钾对TCE的去除符合一级反应动力学方程,速率常数为0.142 9 min-1,半衰期t1/2为4.85 min.TCE的去除速率随高锰酸钾浓度的增大而增大并呈线性关系,随反应温度的升高而增大,受pH值和离子强度的影响较小.     

高锰酸钾凝胶缓释剂的制备及其缓释去除水中三氯乙烯

本研究开发一种结合原位化学氧化和二氧化硅溶胶-凝胶的可控氧化剂释放技术,制备出一种高锰酸钾(KMnO₄)凝胶缓释剂(SRPG).优化SPRG的制备条件和探究影响其在水中缓释效率的因素,并考察其对不同氯代烃的降解效果.结果表明：二氧化硅溶胶的质量分数、KMnO₄的含量及pH对SRPG凝胶化过程有显著的影响;提高缓释剂中KMnO₄的含量和降低二氧化硅溶胶质量分数,可有效提高SRPG中KMnO₄的释放速率,当KMnO₄质量分数为6.51‰,二氧化硅溶胶质量分数为40%,KMnO₄的释放符合拟一阶动力学,释放速率k_obs=0.83 h-1(R²=0.9750),且12 h后KMnO₄释放率为82.7%;SRPG可有效降解水中氯代烃污染物,其中对三氯乙烯(TCE)的去除效果最佳,反应24 h可去除水中98%的TCE.因此,SRPG在原位化学氧化修复土壤和地下水中氯代烃的实际工程中具有良好的应用前景.     

过硫酸盐缓释材料释放性能及机理

采用过硫酸钾、水泥、砂和水按照一定配比均匀混和后,于立方体模具中成型制备过硫酸盐缓释材料(A₁、A₂、A₃、A₄),参照欧盟标准化组织制定的NEN 7375水槽试验方法,分8个阶段更换浸取液连续浸泡缓释材料,考察过硫酸盐缓释材料的释放性能,并初步探讨其缓释机理. 结果表明:过硫酸盐缓释材料在浸泡初期释放速率较大,短时间内释放速率迅速降低,之后缓慢降低;4种配比缓释材料的过硫酸盐释放特性均满足二级动力学方程;砂的含量水平是影响过硫酸盐释放特性的主要因素之一,砂含量较高的A₄材料的传质阻力小,传质系数(K)为58.11mg/(d·g),释放过硫酸钾的速率较快;砂含量低的A₁、A₂材料传质阻力大,传质系数分别为14.59、17.11mg/(d·g),过硫酸钾释放速率较慢. 该研究中过硫酸盐缓释材料最长释放时间可达159.08~501.44d,能够有效实现有效组分过硫酸盐的缓慢释放. 总体上,浸泡初期释放机理表现为标准扩散过程,后期为损耗扩散过程.      

过硫酸盐缓释材料释放性能的影响因素研究

运用不同配比制备多种过硫酸盐缓释材料,采用欧盟标准化组织制定的NEN 7375标准浸出方法测试其释放性能,利用相关性分析和克里格插值法探究材料组分配比对过硫酸盐缓释材料释放性能的影响规律.结果表明:作为制备过硫酸盐缓释材料基质材料的水、砂和水泥均有一定的适配范围,即水含量在5%~35%之间,砂含量在0~85%之间,水泥含量在5%~85%之间;缓释材料的扩散系数与砂含量呈现显著的正相关,与水泥含量呈现显著的负相关,而与水含量无显著相关性;基质材料对过硫酸盐缓释材料扩散系数的综合作用较为复杂,总体而言,当水泥含量高于砂含量时,水含量是影响缓释材料扩散系数的主要因素,当砂含量大于水泥含量时,砂含量则是影响缓释材料扩散系数的主要因素.此外,增加缓释材料中过硫酸盐的含量可以提高过硫酸盐的释放速率并延长缓释材料的使用寿命.     

高锰酸钾氧化处理三氯乙烯污染地下水实验研究

利用高锰酸钾氧化法处理三氯乙烯(TCE)污染的地下水,以去离子水作为氧化反应的试剂水.在不同TCE体积分数(0.5,5,20,50,100)×10-6,KMnO4与TCE的摩尔比值[n(KMnO4)/n(TCE)],即P值,并配制2P,5 P,10P,20P,50P的不同溶液,在完全混合的理想状态下研究TCE的去除效率并探讨反应中TCE的去除效率与反应时间的关系.研究结果表明,当TCE浓度相同但P值不同的条件下,随P值越高,TCE氧化去除效率越高.当P值相同但TCE浓度不同的条件下,TCE浓度越高,TCE氧化去除效率越高.     

缓释氧复合材料不同投加方式对沉积物-水界面污染物迁移的影响

为改善湖泊沉积物-水界面生境,开发了一种可原位供氧同时削减内源氮释放的缓释氧材料。发现以m（CaO₂）:m（白土）:m（水泥）=2:1:1制备的缓释氧材料具有较好的释氧和pH缓冲能力。通过模拟实验比较缓释氧材料不同投加方式（表层投加和泥内投加）对释氧和沉积物中污染物释放的影响。结果表明:1）表层投加缓释氧材料使得上覆水中DO浓度和pH值明显升高,而在泥内投加可以使pH值维持在7.5以内,同时DO浓度缓慢增加,延长了释氧周期;2）缓释氧材料对沉积物中NH₄+-N释放有显著的抑制作用,且表层投加方式明显高于泥内投加,以空白组作参比,静态培养31 d后,泥内加入缓释氧材料对NH₄+-N的抑制率为53.4%,而表层投加对NH₄+-N的抑制率达到81.1%,投加释氧材料有利于提高上覆水DO水平,促进硝化细菌的生长,从而抑制NH₄+-N的释放;3）缓释氧材料有利于微生物生长,促进了微生物腐殖化作用,从而对沉积物中类陆源腐植酸的释放略有促进,而对类酪氨酸蛋白释放略有抑制;4）缓释氧材料可促进沉积物中Fe/Al-P向Ca-P转化,对DIP的释放略有抑制,但由于pH增加导致沉积物中DOC以及重金属As和Cr的释放略有增加。     

河蚬扰动沉积物界面效应及其在水中代谢速率

采用室内培养实验,研究了河蚬扰动对沉积物耗氧速率与营养盐通量的影响及河蚬在水中的呼吸与排泄速率.结果表明,河蚬增大了沉积物耗氧速率与溶解活性磷(SRP)、NH4+、NO3-向上覆水释放通量.河蚬在沉积物-水系统中产生NO3-速率与其在水中产生NO3-速率不存在显著差异.而河蚬在水中呼吸速率是其在沉积物-水中所产生净耗氧速率的4.3倍,河蚬在水中排泄SRP、NH4+速率分别为其在沉积物-水中所产生净SRP、NH4+释放速率的7.3倍与20倍.这些显著差异可能是由于河蚬在水中与沉积物中的活动形态不同.     

高锰酸钾氧化去除砂壤土中三氯乙烯的试验研究

以环境中常见的污染物三氯乙烯(TCE)为研究对象,利用高锰酸钾(KMnO4)对工业场地土壤中的TCE进行处理,探讨了不同氧化条件、污染物初始浓度、氧化次数等对去除效果的影响.结果表明,采用正交试验获得优化操作条件为:KMnO4浓度125mg/L,pH7,反应时间30min.在此条件下,100mg/kg的TCE去除率达到93.7%.TCE的去除率随污染物浓度的增加而减小,对于污染程度高的土壤,2次处理能有效提高去除率.土柱实验结果表明经过KMnO4溶液淋洗12d后,初始浓度为50mg/kg的TCE氧化率均达到88.1%以上,降低淋洗流速可提高TCE的去除率.     

“蜡烛”型过硫酸盐缓释材料释放行为与机制

选取石蜡(PW)为基质材料,通过融化注模冷凝法制备多规格“蜡烛”型过硫酸盐缓释材料(PS@PW),通过静态释放批实验评估了PS的释放特征.结果表明,PS与PW的质量比对PS释放性能影响较大,PS:PW≤1:1时,反应20d后PS释放率低于30%,PS:PW>1:1时PS释放率高于80%.PS@PW中PS与PW质量比相同时,直径越大,PS释放时间越长,但PS最大释放率有所降低.PS:PW=2:1、h=70mm、D=22mm的PS@PW最长释放时间为36d,PS释放率为92%.采用Bhasker和Rigter-Peppas模型拟合了PS@PW释放PS过程,结合SEM表征,确定PS@PW中PS的释放机制分为表面PS溶解及内部PS扩散两个阶段.研究成果为探究PS@PW在有机污染场地原位氧化应用提供理论基础.     

Laboratory-scale column study for remediation of TCE-contaminated aquifers using three-section controlled-release potassium permanganate barriers

A laboratory-scale study with a sand column was designed to simulate trichloroethylene(TCE) pollution in the aquifer environment with three-section controlled-release potassium permanganate(CRP) barriers.The main objective of this study was to evaluate the feasibility of CRP barriers in remediation of TCE in aquifers in a long-term and controlled manner.CRP particles with a 1:3 molar ratio of KMnO 4 to stearic acid showed the best controlled-release properties in pure water,and the theoretical release time was 138.5 days.The results of TCE removal in the test column indicated that complete removal efficiency of TCE in a sand column by three-section CRP barriers could be reached within 15 days.The molar ratio of KMnO 4 to TCE in the three-section CRP barriers was 16:1,which was much lower than 82:1 as required when KMnO 4 solution is used directly to achieve complete destruction of TCE.This result revealed that the efficiency of CRP for remediation of TCE was highly improved after encapsulation.     

假单胞菌XD-1(Pseuomonas XD-1)的产表面活性剂性能研究

从含油废水中分离到1株表面活性剂产生菌,经鉴定为假单胞菌(Pseuomonassp.),命名为XD 1.对假单胞菌XD 1的产表面活性剂性能进行研究,实验结果表明,在正交优化的培养基中发酵培养时,菌XD 1可将培养液的表面张力从70 0mN·m-1降至30 2mN·m-1,其产表面活性剂方式为生长相关型;经提取分析,菌XD 1所产表面活性剂为脂肽类和糖脂类物质的混合物,脂肽类物质为主要成分;菌XD 1所产表面活性剂的CMC值为50mg·L-1,在pH=6 0时表面活性剂表现出最佳活性;菌XD 1所产表面活性剂主要积累在胞内特定的细胞器中,并在细胞壁上产生一层粘附的表面活性剂膜,膜厚140nm,在生长过程中,菌体会将细胞器和细胞壁上的表面活性剂释放到胞外.将培养72h的菌体浸入双蒸水中,6h后菌体能把积累在细胞器和细胞壁上的表面活性剂释放到水体中.     

Pre-oxidation with KMnO4 changes extra-cellular organic matter's secretion characteristics to improve algal removal by coagulation with a low dosage of polyaluminium chloride

Microcystis aeruginosa was used to study the effect of KMnO4 pre-oxidation on algal removal through coagulation with polyaluminium chloride (PAC).KMnO4 pre-oxidation improved the coagulation efficiency of algal at a low dosage of PAC.The optimal KMnO4 feeding period was in the stationary growth phase of Microcystis aeruginosa.KMnO4 traumatized the algal cells and stimulated cellular release of organic matter,contributing to the pool of extra-cellular organic matter (EOM).KMnO4 also decomposed EOM,especially small molecular weight EOM.Lower concentrations of KMnO4,such as 2 mg/L,induced algae cells to produce moderate amounts of new EOM with molecular weights of 11,280,and 1500 kDa.These relatively large molecules combined easily with PAC,promoting coagulation and removal of algae.High concentrations of KMnO4 lysed algae cells and produced much high-molecular-weight EOM that did not enhance flocculation by PAC at lower dosages.     

Effects of different sludge disintegration methods on sludge moisture distribution and dewatering performance

A key step in sludge treatment is sludge dewatering. However, activated sludge is generally very difficult to be dewatered. Sludge dewatering performance is largely affected by the sludge moisture distribution. Sludge disintegration can destroy the sludge structure and cell wall, so as change the sludge floc structure and moisture distribution, thus affecting the dewatering performance of sludge. In this article, the disintegration methods were ultrasound treatment, K₂FeO₄ oxidation and KMnO₄ oxidation. The degree of disintegration (DD_COD), sludge moisture distribution and the final water content of sludge cake after centrifuging were measured. Results showed that three disintegration methods were all effective, and K₂FeO₄ oxidation was more efficient than KMnO₄ oxidation. The content of free water increased obviously with K₂FeO₄ and KMnO₄ oxidations, while it decreased with ultrasound treatment. The changes of free water and interstitial water were in the opposite trend. The content of bounding water decreased with K₂FeO₄ oxidation, and increased slightly with KMnO₄ oxidation, while it increased obviously with ultrasound treatment. The water content of sludge cake after centrifuging decreased with K₂FeO₄ oxidation, and did not changed with KMnO₄ oxidation, but increased obviously with ultrasound treatment. In summary, ultrasound treatment deteriorated the sludge dewaterability, while K₂FeO₄ and KMnO₄ oxidation improved the sludge dewaterability.     

Effects of different sludge disintegration methods on sludge moisture distribution and dewatering performance

A key step in sludge treatment is sludge dewatering. However, activated sludge is generally very difficult to be dewatered. Sludge dewatering performance is largely affected by the sludge moisture distribution. Sludge disintegration can destroy the sludge structure and cell wall, so as change the sludge floc structure and moisture distribution, thus affecting the dewatering performance of sludge. In this article, the disintegration methods were ultrasound treatment, K₂FeO₄ oxidation and KMnO₄ oxidation. The degree of disintegration (DDCOD), sludge moisture distribution and the final water content of sludge cake after centrifuging were measured. Results showed that three disintegration methods were all effective, and K₂FeO₄ oxidation was more efficient than KMnO₄ oxidation. The content of free water increased obviously with K₂FeO₄ and KMnO₄ oxidations, while it decreased with ultrasound treatment. The changes of free water and interstitial water were in the opposite trend. The content of bounding water decreased with K₂FeO₄ oxidation, and increased slightly with KMnO₄ oxidation, while it increased obviously with ultrasound treatment. The water content of sludge cake after centrifuging decreased with K₂FeO₄ oxidation, and did not changed with KMnO₄ oxidation, but increased obviously with ultrasound treatment. In summary, ultrasound treatment deteriorated the sludge dewaterability, while K₂FeO₄ and KMnO₄ oxidation improved the sludge dewaterability.     

淀粉/ZVI-Ni-Cu三金属复合材料降解三氯乙烯和氯仿的效能

采用液相Na BH4还原法,制备出淀粉负载纳米铁镍双金属(淀粉/ZVI-Ni)和淀粉负载纳米铁镍铜三金属复合材料(淀粉/ZVI-Ni-Cu),并采用XRD、SEM、BET、XRF等仪器对其性能进行表征;进而对比其与纳米零价铁(ZVI)、淀粉负载零价铁(淀粉/ZVI)对三氯乙烯和氯仿的降解效果及影响淀粉/ZVI-Ni-Cu降解氯代烃的因素.结果表明:通过双金属和三金属的掺杂,可有效提高复合材料对氯代烃的降解,其降解效能关系为:淀粉/ZVI-Ni-Cu淀粉/ZVI-Ni/淀粉/ZVIZVI.其中淀粉/ZVI-Ni-Cu三金属复合材料在48 h内可实现氯代烃的完全降解.由于淀粉载体的加入,使得纳米金属材料成功地负载在淀粉上,复合材料的抗氧化性增强了,降解效果也更稳定可靠.     

不同预氧化剂对长江原水氯(胺)化DBPs生成潜能的影响

以取自上海市杨树浦水厂的长江原水为研究对象,对比分析了3种常见预氧化剂二氧化氯(ClO2)、高锰酸钾(KMnO4)及氯(Cl2)预氧化对削减氯化和氯胺化消毒副产物(DBPs)生成潜能的效果情况.氯化培养实验结果表明,3种预氧化剂的处理对DBPs总量的去除效果均不显著,经ClO2、Cl2及KMnO4作用后可分别削减8.4%、5.7%及3.9%,效果为ClO2>Cl2>KMnO4.对于长江原水使用氯化消毒时,采用ClO2作为预氧化剂可取得对消毒副产物较好的去除效果.氯胺化培养实验结果表明,3种预氧化剂处理对长江原水氯胺化DBPs的生成潜能影响有较大差异,经ClO2和KMnO4作用后可分别削减18.1%及4.1%,而预氯化后则增高12.3%,对于长江原水使用氯胺化消毒时,采用ClO2作为预氧化剂可取得对消毒副产物较为明显的去除效果.同时,应尽量避免使用预氯化后加氯胺化的组合,以防止在水处理过程中生成更多的DBPs而影响出水水质.     

南四湖内源氮磷释放的对比研究

采用柱状沉积物采样器和Peeper间隙水采集器分别于2011年8月获取南四湖不同湖区原位柱状沉积物和间隙水,通过原柱样静态释放实验及间隙水分子扩散模型对其氮磷释放规律进行了研究.结果表明,南四湖不同湖区夏季氮磷界面交换速率差异显著,静态释放实验沉积物NH4+-N和PO43--P的释放速率分别为3.1～10.3 mg·m-2· d-1和0.3～2.7mg·m-2· d-1,总体呈北高南低的趋势,南阳湖明显大于其他各湖区,这与其距离济宁市区较近,沉积物受污染较重有关.Peeper法与离心法分别获取不同湖区间隙水,利用分子扩散模型计算出NH4+-N和PO43--P的释放速率分别为3.69～4.51 mg·m--2·d-1、0.24 ～0.66 mg·m-2·d-1和2.54～4.16 mg·m-2·d-1、0.04～0.51 mg·m-2·d-1,同一采样点,Peeper法计算出释放速率比传统离心法高出约20％.通过静态释放实验获得的NH4+-N和PO43--P释放速率(R)在空间分布上与间隙水分子扩散模型计算出的结果相一致,但前者明显大于后者,将其进行比较,氮和磷的R/F值分别为0.84 ～2.64和2.03 ～13.79,表明原柱样静态模拟实验进行内源释放速率估算时,可能比分子扩散模型法计算的结果更接近于实际情况.     

高铁酸钾对水中藻类及其次生嗅味污染物二甲基三硫醚同步去除研究

模拟高藻期碱性水源水,采用高铁酸钾对水中以颤藻和二甲基三硫醚为代表的藻类及微量嗅味污染物进行同步控制研究.在高铁酸钾与聚合氯化铁(PFC)单独混凝对藻类的控制效果对比的基础上,展开了高铁酸钾与高锰酸钾预氧化-PFC联用方法对藻类及嗅味污染物的控制效果对比,探讨了pH、预氧化时间和浊度等条件对控制效果的影响.结果表明,PFC单独混凝除藻率最高为90.6%,以Fe计的等量投加条件下,高铁酸钾控藻效果较PFC混凝好,除藻率可达92.4%.高锰酸钾对PFC具有强化混凝效果,可明显提高除藻率(94.5%).高铁酸钾较高锰酸钾预氧化对二甲基三硫醚的去除效果理想,且氧化时间大大缩短,高铁酸钾氧化时间1 min可去除92.5%二甲基三硫醚,高于高锰酸钾预氧化10 min后达到的去除率(74.6%).