石墨烯气凝胶强化氯霉素废水厌氧生物处理效能及机制研究

针对高浓度氯霉素（CAP）废水在实际厌氧生物处理过程中难降解、毒性大及对活性污泥产生的抑制问题,本文采用三维石墨烯气凝胶（GA）作为外源强化介质,通过批次试验探究了不同初始石墨烯气凝胶浓度、电子供体（蔗糖）浓度以及氯霉素浓度对氯霉素废水厌氧降解过程中氯霉素去除速率、有机物去除率以及甲烷产量等影响.结果表明：当初始石墨烯气凝胶浓度为0.5 g·L^-1、初始电子供体浓度为8.8 mmol·L^-1、初始氯霉素浓度为50 mg·L^-1时,强化效果最为显著,当反应进行到18 h时,强化系统中氯霉素的去除率达到94%以上,COD的去除率稳定在26.6%~35.6%之间,强化系统比只加入污泥的生物系统氯霉素去除速率增加了48%~51.6%,COD去除率增加了10%左右.石墨烯气凝胶作为电子转移中间介体和微生物富集的载体,促进微生物种间进行直接电子转移,加速氯霉素的脱氯过程和甲烷的产生,为高浓度抗生素废水的厌氧生物处理提供了新的处理思路和参考.     

硫化纳米零价铁对PCB153的降解研究

硫化纳米零价铁(S-nZVI)是近年来兴起的一种纳米零价铁改性材料,已有研究发现其在重金属污染物去除方面具有较好的效果,而有关其对多氯联苯(PCBs)的反应活性目前尚未见报道.因此,本研究对比了采用前置硫化合成法制备的S-nZVI(S/Fe=0.103)、纳米零价铁(nZVI)和羧甲基纤维素稳定纳米零价铁(CMC-nZVI)3种纳米零价铁材料降解六氯联苯PCB153的反应动力学,研究了pH值、阴离子、腐殖酸(HA)等因素对该反应的影响,分析了反应前后材料表面性质的变化,探讨了脱氯路径和反应机理.结果表明,3种纳米零价铁材料对PCB153的降解反应符合准一级动力学,降解机理相似,降解效果依次为CMC-nZVInZVIS-nZVI.硫化改性降低了nZVI去除PCB153的反应活性,S-nZVI表面的硫铁化物并未直接参与PCB153降解反应,S-nZVI反应活性低的原因可能是硫铁化物的形成损耗了一部分Fe~0的还原能力.此外,与CMC-nZVI、nZVI不同,高pH更有利于S-nZVI对PCB153的降解,阴离子和HA对3种纳米零价铁活性的影响规律相似.研究结果可为S-nZVI在持久性有机污染物降解中的应用提供理论依据和技术支持.     

阴极电催化还原降解水中三氯乙烯实验研究

三氯乙烯是地下饮用水中的主要有机污染物之一,广泛应用于金属加工、电子和干洗等行业,由于其土壤吸附性弱、水溶性低,所以很容易在地下水中积累,严重影响人体健康。文章利用独立设计的电化学双室反应装置,进行了阴极电催化还原法降解水中三氯乙烯的实验,并选择了检测降解产物较好的DB-VRX色谱柱,探讨了不同电极电势、电子供体及用量对三氯乙烯降解效果的影响,获得了水相体系中降解三氯乙烯的最佳实验条件。当采用DB-VRX色谱柱,固定阴极电势-0.45V(vs.NHE),电子供体为甲酸0.4 g/L,三氯乙烯初始浓度约为10 mg/L时,经过44 h反应,三氯乙烯的降解率达到了58.2%,并生成二氯甲烷、三氯甲烷等产物。通过GC-MSD对降解产物进行分析,提出了阴极电催化还原降解水中三氯乙烯的机理。     

氨基化碳纳米管/石墨烯气凝胶对甲醛吸附研究

针对目前室内空气污染物甲醛超标的现象,将新型碳纳米材料(石墨烯、碳纳米管)引入到气体污染物去除领域.利用石墨烯水溶液在一定条件下形成凝胶的特性,采用海绵作为骨架,构造石墨烯/碳纳米管/海绵三维气凝胶结构,并进一步采用氨基修饰提高该氨基化碳纳米管/石墨烯气凝胶(GCNTs/EDA-S)对室内空气污染物甲醛的吸附性能,研究石墨烯与碳纳米管(CNTs)对气态甲醛吸附作用机理.样品吸附实验结果对比分析表明,石墨烯和碳纳米管氨基官能团修饰后对气态甲醛均有良好的吸附性能,其中GCNTs/EDA-S在甲醛浓度为3.7ppm时,吸附实验的穿透时间可达到4024min/g,最大吸附容量为13.5mg/g.     

可迁移性零价铁的制备及其活化过硫酸盐氧化修复石油污染土壤

纳米零价铁(nZVI)活化过硫酸盐(PS)体系具有活性高、持效性长等潜在优势,在有机污染土壤修复领域具有良好的应用前景.然而,nZVI颗粒易于发生团聚和被空气氧化,在土壤中迁移性能和稳定性能较差,限制了其活化性能的发挥.本研究采用聚天冬氨酸(PASP)修饰和硫化改性技术,制备了可迁移的零价铁复合材料(PASP-S-nZVI),评价了PASP-S-nZVI的活化PS性能及其在石英砂填充介质中的迁移性能,优化了该材料活化PS降解土壤中石油烃的反应条件,并开展了土壤污染修复小试试验. SEM-EDS和XPS表征结果显示,PASP-S-nZVI材料为表面具有PASP涂层及硫铁化物(FeS_x)的零价铁.与未改性nZVI和S-nZVI相比,PASP-S-nZVI材料的悬浮稳定性、Zeta电位和电子利用率都显著增加,表明双重改性增加了nZVI的稳定性能.柱试验结果显示,PASP-S-nZVI具有较低的附着效率,其实际碰撞效率是S-nZVI的38.0%、nZVI的26.5%,在含水介质中的迁移性能显著增加,且增加程度与填充介质的粒径尺寸和水体pH有关.在优化的条件参数下,PASP...     

GO/(CeO2-TiO2)改性复合膜紫外光催化去除氨氮、DOC

以二氧化铈-二氧化钛（CeO₂-TiO₂）、氧化石墨烯-二氧化铈（GO-CeO₂）、氧化石墨烯-二氧化钛（GO-TiO₂）和氧化石墨烯/二氧化钛-二氧化铈[GO/（CeO₂-TiO₂）]为改性物质,借助真空过滤法对聚偏氟乙烯（PVDF）微滤膜进行改性制备复合膜,利用X射线粉末衍射仪、紫外可见漫反射、扫描电子显微镜、傅里叶红外变换光谱等手段探究了复合膜的结构和光吸收能力.选择常州太湖支浜水样作为原水,研究了复合膜在黑暗及紫外光条件下对氨氮及DOC的去除效果.结果表明,黑暗条件下,（GO-CeO₂）复合膜氨氮去除率最高可达到28.21%,GO/（CeO₂-TiO₂）复合膜DOC去除率最高达29.58%;紫外光条件下,GO、CeO₂、TiO₂间的协同作用使得GO/（CeO₂-TiO₂）复合膜氨氮（65.4%）及DOC （54.7%）去除效果最佳.     

硫化纳米零价铁(S-nZVI)对水体中镉的去除研究

由于矿山开采、工业废水排放及农业施肥等人类活动,使得我国镉污染日益突出.本研究采用液相还原法制备硫化纳米零价铁(S-nZVI),研究其对Cd的去除行为.考察了不同硫化剂、合成方法、S/Fe比(物质的量比)及pH对Cd去除的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、X-射线衍射(XRD)等技术对反应前后的材料进行表征,结合批实验结果探讨Cd的去除机理.结果表明,采用一步法以硫化钠(Na_2S)为硫化剂合成的S-nZVI对Cd的去除效率远高于其它方法,去除容量可达385.6 mg·g~(-1).反应120 min后,S-nZVI对Cd的去除率随S/Fe比的增加而升高,S-nZVI反应体系受pH影响较小.材料表征结果显示,S-nZVI颗粒由Fe~0、Fe_3O_4、FeS组成,其中,FeS的含量随S/Fe比的升高而增加.S-nZVI对Cd的去除机理主要是Cd将FeS中的Fe置换,与S结合形成稳定的CdS.     

Two novel sets of UiO-66@ metal oxide/graphene oxide Z-scheme heterojunction: Insight into tetracycline and malathion photodegradation

Nowadays,widespread researches have been focused on the development of effective photocatalysts to remove pollutants of the aquatic system.In accordance with the universal studies,two new sets of UiO-66@metal oxide(including ZnO and TiO_2)/graphene oxide heterojunctions were synthesized for photodegradation of aromatic(tetracycline)and nonaromatic(malathion) pollutants which are challenging cases in the environment.The dosage of the photocatalyst,pH of the solution,the type of metal oxide,and the presence of various scavengers are assayed parameters in this work.In the optimum condition,maximum photodegradation efficiency is achieved in 90 min for tetracycline(81%) and malathion(100%) by the UiO-66@ZnO/graphene oxide.The superior separation of charge carriers by Z-scheme mechanism,excellent electron mobility on layers of graphene oxide and high surface area are factors that enhanced the efficiency.Furthermore,in comparison with pure UiO-66,the band gaps belong to heterojunctions revealed a red shift in the absorption edge,which can be responsible for more expand adsorption of the solar spectrum.Total organic carbon analysis verified the decontamination of these pollutants in the solution.The produced main intermediates during the photocatalytic process were identified and the possible degradation pathway proposed.In general,the superior photocatalytic activity suggests that these designed photocatalysts can be a promising choice for having a clean future.     

复合型高锰酸钾缓释体的制备及其缓释性能研究

采用熔化成型法,以环境友好型材料石蜡和硅砂为复合材料制备复合型高锰酸钾缓释体,研究其在水中和TCE溶液中的缓释性能及缓释过程.研究结果表明:当固定高锰酸钾含量为6 9,蜡砂比在1:4 ～1:6之间时,复合型高锰酸钾缓释体成型度适中,高锰酸钾的缓释量随着时间的延长逐渐增大,13 d高锰酸钾累积释放百分数分别为28.3％和58.8％,可以作为缓释材料,实现高锰酸钾的持续可控释放当固定蜡砂比,释放速率随着高锰酸钾百分含量的增大而增大.SEM分析结果表明,复合型高锰酸钾缓释体在水中和TCE溶液中的释放机理:首先表层外露的高锰酸钾晶体遇水快速溶解留下一些孔洞和缝隙,然后水分子通过这些孔洞进入缓释体内部溶解高锰酸钾,最后由浓度梯度差将高锰酸钾扩散到水相中,与溶液中TCE发生氧化降鳃反应.蜡砂比为1:4和1:6的缓释体4h对TCE的去除率分别为90％和100％;实际的高锰酸钾释放量分别约为理论所需高锰酸钾总量的1.7倍和2.6倍,说明该法制备得复合型高锰酸钾缓释体可通过控制蜡砂比来持续释放高锰酸钾,用于氯代烃的去除.     

高效降解菌耦合生物活性炭工艺深度处理化学合成类制药废水

生物活性炭工艺作为一种深度处理工艺,能够有效去除废水中的有机污染物,为了考察生物活性炭工艺对制药废水的深度处理效果,研究了高效降解菌对生物活性炭工艺污水处理效果的影响,并探讨了最佳运行参数。结果表明:高效降解菌的投加能够显著提高COD、氨氮等污染物去除效果。高效降解菌耦合生物活性炭工艺在填料填充度为80%,水力停留时间为10 h的工艺条件下,对COD、NH₃-N、AOX的平均去除率分别为38.2%、77.8%和84.3%,出水优于GB 8979-1996《污水综合排放标准》三级标准。     

紫外辐射H2O2与PMS氧化准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水

采用紫外（UV）活化双氧水（H₂O₂）和过一硫酸盐（PMS）产生活性氧物种降解准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中有机污染物.结果表明,紫外辐射双氧水（UV-H₂O₂）和紫外辐射过一硫酸盐（UV-PMS）体系对有机污染物的降解相比于单独体系效果显著.初始pH值和氧化剂投加量能够显著影响2种体系的降解效能,增加氧化剂投加量能够一定程度提高2种体系对渗滤液尾水中有机物的去除;2种体系均在酸性条件下效果较好,初始pH值的升高对2种体系过程有机物降解有抑制作用并且对UV-H₂O₂体系的抑制尤为显著.在最优条件下（初始pH值为3,氧化剂投量为0.084mol/L）,UV-H₂O₂与UV-PMS体系处理后出水COD去除率分别达到了72.09%和56.22%.另外,UV-H₂O₂体系中主要活性氧物种是羟基自由基,而UV-PMS体系中主要是由羟基自由基和硫酸根自由基的共同作用.紫外-可见光谱与三维荧光光谱表明两体系中均能降解渗滤液尾水中难降解芳香类有机物质,并且UV-PMS较UV-H₂O₂体系对腐殖质的反应速率更快,但是两种体系对渗滤液尾水中腐殖质的降解途径存在显著差异.研究结果可为光化学氧化处理垃圾渗滤液中难降解有机物提供参考.     

Rapid degradation of dyes in water by magnetic Fe/Fe3O4/graphene composites

Magnetic Fe⁰/Fe₃O₄/graphene has been successfully synthesized by a one-step reduction method and investigated in rapid degradation of dyes in this work. The material was characterized by N₂ sorption–desorption, scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), vibrating-sample magnetometer (VSM) measurements and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results indicated that Fe⁰/Fe₃O₄/graphene had a layered structure with Fe crystals highly dispersed in the interlayers of graphene, which could enhance the mass transfer process between Fe⁰/Fe₃O₄/graphene and pollutants. Fe⁰/Fe₃O₄/graphene exhibited ferromagnetism and could be easily separated and re-dispersed for reuse in water. Typical dyes, such as Methyl Orange, Methylene Blue and Crystal Violet, could be decolorized by Fe⁰/Fe₃O₄/graphene rapidly. After 20 min, the decolorization efficiencies of methyl orange, methylene blue and crystal violet were 94.78%, 91.60% and 89.07%, respectively. The reaction mechanism of Fe⁰/Fe₃O₄/graphene with dyes mainly included adsorption and enhanced reduction by the composite. Thus, Fe⁰/Fe₃O₄/graphene prepared by the one-step reduction method has excellent performance in removal of dyes in water.     

GO-TiO2改性PVDF复合膜去除微污染水体中氨氮

以氧化石墨烯（GO）、二氧化钛（TiO₂）和氧化石墨烯-二氧化钛（GO-TiO₂）为改性物质,借助真空过滤法对聚偏氟乙烯（PVDF）微滤膜进行改性制备复合膜.利用接触角测量仪、扫描电子显微镜、傅里叶红外变换光谱、X射线粉末衍射仪等手段探究了复合膜的结构和亲水性.同时选用腐殖酸（HA）作为水中微污染物的代表考察了复合膜的抗污染性能.选择常州滆湖支浜水样作为原水,研究了复合膜在黑暗及紫外光条件下对氨氮的去除效果.结果表明,GO、TiO₂和GO-TiO₂（GT）复合膜均具有优于PVDF膜的亲水性和抗污染性能,黑暗条件下,GO浓度为1mg/mL的GO复合膜氨氮去除率最高,达到26.4%;紫外光条件下,GO和TiO₂间存在协同作用,GO-TiO₂浓度为1mg/mL、GO/TiO₂=3：1的GT复合膜氨氮去除效率达到最佳（58.2%）.     

GO/AC/Ti复合电极的制备及其对甲基橙的吸附电解性能

吸附和电解是2种去除水中有机物的有效方法,为发挥吸附和电解对有机物的协同作用,将具有优良吸附导电性能的还原氧化石墨烯（RGO）与活性炭（AC）复合得到复合材料并将其黏附在Ti极片上,得到RGO/AC/Ti复合电极用于电解水中的甲基橙。利用SEM、FT-IR、BET、XRD、C-V、EIS等对复合材料及电极进行表征,考察了Ti、RGO/Ti和RGO/AC/Ti对甲基橙的电化学性能。结果表明:与RGO相比,RGO/AC的比表面积由318.1 m2/g增加到405.1 m2/g。相对于RGO/Ti,RGO/AC/Ti电极比电容值略有下降,但电容保持率提升。在电解质浓度为0.15 mol/L,极距为15 mm,电流为100 mA,pH为6时,Ti、RGO/Ti和RGO/AC/Ti电极对甲基橙的去除率分别达到48.1%、79.5%和88.8%,去除效果较好。     

某微污染水源自来水厂的纳滤深度处理效果研究

采用一级四段纳滤组合工艺处理南方某微污染水源自来水厂的传统净水工艺段出水,考察了纳滤膜工艺对出水水质的提升效果.结果表明,纳滤对常规水质指标与微量有机物有较好的去除效果,对混凝沉淀池出水中TOC和UV_(254)的去除率在95%以上(出水TOC≤0.3 mg·L~(-1),UV254≤0.005 cm~(-1));对卤乙酸、三卤甲烷前体物、多环芳烃和有机氯农药的截留率分别在62%、85%、50%和95%左右,使用UMU-SOS测试的出水遗传毒性低于检出限,不同段纳滤膜对相对分子质量较大的消毒副产物前体物与有机氯农药的去除率未呈现明显差异,但对相对分子质量较小的多环芳烃去除效果呈现明显差异,表明纳滤主要依靠物理截留去除水中相对分子质量较大的有机物,对相对分子质量较小的有机物则存在较大的局限性.与之相比,水厂目前使用的双级臭氧-生物活性炭深度处理工艺对传统净水工艺出水中多环芳烃、有机氯农药、遗传毒性的去除截留率分别仅为17%、62%、80%左右,显示纳滤对微量有机物的去除效果更为理想.     

膜生物反应器处理低温低浊水的工艺研究

针对低温低浊水处理的难题,采用膜生物反应器(MBR) 工艺对松花江冬季原水进行处理试验研究,考察MBR工艺对浑浊度和有机污染物的去除效果及膜过滤周期.试验结果表明,MBR工艺对浑浊度的去除率在90%以上,出水浑浊度低于1NTU.对高锰酸盐指数和UV₂₅₄的去除率分别可达40%～50%和30%～45%.膜过滤周期较长,可达60～70 h.投加PAC可提高对有机物的去除率,但对膜过滤性能的影响不显著.MBR工艺可有效处理低温低浊水,出水水质优于常规工艺出水水质.在原水有机物污染严重时,可投加PAC形成PAC-MBR组合工艺,增强对有机污染物的去除效果.     

微米SiC/石墨烯复合物光催化降解罗丹明B

为发展低耗和环境友好的有机物降解技术,采用光催化还原制备微米级碳化硅(SiC)/石墨烯复合材料,XRD、FTIR、Raman光谱、XPS和SEM等手段表征其物相组成和形貌结构,并以罗丹明B(RhB)为模拟污染物,研究了复合材料在可见光照射下的光催化活性和稳定性;通过活性物种捕获实验初步探讨了RhB的光催化降解机制.结果表明,SiC与石墨烯复合延长了光生电子和光生空穴的寿命,提高了材料的光催化活性与稳定性.当SiC/石墨烯配比为1∶0. 8时,光照60 min时RhB的降解率可以达到92. 7%,降解过程符合一级反应动力学方程.光催化降解RhB过程中,主要活性物种的贡献依次为:光生空穴(h~+)超氧阴离子自由基(·O_2~-)光生电子(e~-)羟基自由基(·OH).     

磁混凝工艺处理市政废水中的污染物去除特征研究

本研究对2个磁混凝站点进行了水质分析与溶解性有机物（DOM）的系统表征，考察了市政废水在磁混凝过程中的污染物去除效果与DOM去除特征，分析了强化磁混凝过程关键作用.研究发现：磁混凝可显著去除浊度、悬浮态有机物和磷，2个站点TCOD和TP去除率分别为52.53%/76.78%和64.41%/81.59%.市政废水DOM组成复杂，内源性DOM占比较高，两个站点DOM种类相似，但B站点进水有机物含量略少，且芳香类DOM占比较低.磁混凝对DOM具有显著的去除效果，主要去除高腐殖化程度、芳香性、聚合度、疏水性的大分子有机物，络氨酸类蛋白是主要的去除物质.B站点强化药剂的投加显著提升DOM和氨氮的去除效果，TOC和氨氮的去除率可达40.01%和36.08%，同时磷和TCOD的混凝效果也得到一定强化.本研究揭示了磁混凝过程污染物去除特征，促进了磁混凝过程的理解，为磁混凝在水处理中的推广应用提供了有效支撑.     

Facile synthesis of graphene-based hyper-cross-linked porous carbon composite with superior adsorption capability for chlorophenols

In this work, we proposed a green and cost-effective method to prepare a graphene-based hyper-cross-linked porous carbon composite (GN/HCPC) by one-pot carbonization of hyper-cross-linked polymer (HCP) and glucose. The composite combined the advantages of graphene (GN) and hyper-cross-linked porous carbon (HCPC), leading to high specific surface area (396.93 m²/g) and large total pore volume (0.413 cm³/g). The resulting GN/HCPC composite was applied as an adsorbent to remove 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) from aqueous solutions. The influence of different solution conditions including pH, ionic strength, contact time, system temperature and concentration of humic acid was determined. The maximum adsorption capacity of GN/HCPC composite (calculated by the Langmuir model) could reach 348.43 mg/g, which represented increases of 43.6% and 13.6% over those of the as-prepared pure GN and HCPC, respectively. The Langmuir model and pseudo-second-order kinetic model were found to fit well with the adsorption process. Thermodynamic experiments suggested that the adsorption proceeded spontaneously and endothermically. In addition, the GN/HCPC composite showed high adsorption performance toward other organic contaminants including tetracycline, bisphenol A and phenol. Measurement of the adsorption capability of GN/HCPC in secondary effluent revealed a slight decrease over that in pure water solution. This study demonstrated that the GN/HCPC composite can be utilized as a practical and efficient adsorbent for the removal of organic contaminants in wastewater.     

复合MBR工艺处理生活垃圾焚烧电厂渗滤液

以浙江某处理规模为100 m3/d垃圾焚烧发电厂渗滤液处理工程为例,介绍了后加碳源两级A/O复合MBR工艺在生活垃圾焚烧厂渗滤液处理中的应用情况。复合MBR工艺对生活垃圾焚烧厂渗滤液的有机污染物和氨氮的去除效率较高,均在98%以上。经过该组合工艺处理后,出水COD可降低至200 mg/L以下,出水氨氮低于5 mg/L。与普通MBR工艺相比,两级A/O复合MBR工艺有机污染物和氨氮去除效率更高。