煤质炭制备条件的优化及对酚类吸附性能与吸附动力学

KOH为活化剂,正交实验方法优化了煤质炭的制备条件。对2种酚类有机物苯酚、氯苯酚进行了静态吸附,观察了温度、时间、初始浓度及投加量对吸附性能的影响,优化了吸附条件。实验数据与Langmuir、Freundlich和Temkin吸附等温线进行了拟合,并对准一级、准二级动力学模型和内扩散模型拟合。结果表明,优化得煤质炭制备条件为:碱碳质量比3∶1,浸泡时间12 h,活化时间80 min,活化温度800℃。在温度为25℃,投加量为0.05 g时,苯酚的平衡时间为60 min,初始浓度为200 mg/L时的吸附量为58.89 mg/g;氯苯酚的吸附平衡时间为90 min,初始浓度为300 mg/L时的吸附量为84.32 mg/g。煤质炭对苯酚的吸附过程与Langmuir吸附等温线,氯苯酚的吸附过程与Temkin吸附等温线拟合得较好。二级动力学模型能够较好地描述这2个吸附过程,且颗粒内扩散不是唯一的速率控制步骤。     

柚子皮生物碳质对4-氯硝基苯的吸附动力学及吸附平衡特征

考虑到水环境或工业废水中低浓度、低溶解度有机氯化物的普遍存在,拟构建仿生吸附原理分离低剂量组分,选用柚子皮为生物质代表,在炭化温度为600℃的条件下制备生物碳质吸附剂,考察4-氯硝基苯(pCNB)的吸附特征数据,通过观察等温吸附模型和吸附动力学方程,分析了可能的吸附机理。研究结果表明,实验在25±1℃条件下,当初始浓度为35 mg/L,pCNB的吸附去除率为85.88%,吸附过程分成2个阶段,第1阶段为物理吸附,第2阶段为化学吸附,8 h达到吸附平衡;吸附反应符合二级动力学方程(R2=0.999),动力学参数k2为1.450 g/(mg.h),平衡吸附量qe为30.06 mg/g;吸附等温线结果表明,生物碳质对pCNB的吸附可以用Langmu ir模型很好描述,表面吸附在生物碳质对pCNB的吸附过程中占主导地位,柚子皮生物碳质对pCNB的最大吸附量达到64.52 mg/g,是从低浓度含pCNB废水中去除目标污染物的廉价与良好吸附剂。     

中性红在柚子皮上的吸附机制研究

采用柚子皮作为生物吸附材料吸附去除中性红。研究了中性红的初始浓度、吸附时间及反应温度对吸附效果的影响。结果表明,当中性红溶液从100 mg/L升高到250 mg/L时,反应95 min后,柚子皮对中性红的吸附量从16.80 mg/g增加到40.00mg/g。中性红在柚子皮上的吸附在60 min内基本上可以达到平衡,且柚子皮对中性红的吸附过程为放热过程;二级吸附动力学方程能更好地描述中性红在柚子皮上的吸附行为;中性红在柚子皮孔隙中的扩散不是唯一的吸附速率控制步骤,这个吸附过程可能受多个步骤共同控制;柚子皮对中性红的吸附是自发吸附,Langmuir、Freundlich和Temkin吸附等温式能很好地拟合柚子皮对中性红的吸附过程,拟合相关系数分别达到了0.991 8、0.993 4、0.989 0。     

花生壳基和木屑基生物炭对离子型染料和Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

采用花生壳和木屑为原材料分别在300、600℃限氧条件下热裂解制备4种生物炭,研究了其对阳离子型染料亚甲基蓝(MB)、阴离子型染料刚果红(CR)和重金属Pb(Ⅱ)的吸附等温线和吸附动力学效应以及生物炭上Pb(Ⅱ)的解吸再生效应。结果表明,相比Freundlich方程,生物炭对MB和Pb(Ⅱ)的吸附等温线更符合Langmuir方程。其中,生物炭对MB的吸附受到表面含氧官能团和平均孔径影响,对Pb(Ⅱ)的吸附机制以离子交换或共沉淀为主。相比Langmuir方程,生物炭对CR的吸附等温线更符合Freundlich方程,吸附机制主要以疏水作用为主。300℃热裂解花生壳制备的生物炭对MB吸附效果最好,最大吸附量达28.0 mg/g;600℃热裂解制备的生物炭对CR吸附效果最好;300、600℃热裂解花生壳制备的生物炭对Pb(Ⅱ)吸附效果均较好,最大吸附量分别为63.7、73.2 mg/g。生物炭对MB、CR和Pb(Ⅱ)的吸附基本在24 h内达到平衡,相比准一级动力学模型,吸附过程均更符合准二级动力学模型。0.1 mol/L盐酸能有效解吸4种生物炭吸附的Pb(Ⅱ)。生物炭的吸附效果和吸附机制与生物炭制备时的热裂解温度和原材料种类关系密切。     

牛粪生物炭对Cd~(2+)的吸附影响因素及特性

为了考察以牛粪为原料制备的生物炭对水溶液中Cd2+的吸附效果,进行了吸附影响因素、吸附等温线和动力学研究。结果表明,当热解温度为700℃、投加量为20 g/L、溶液初始pH为5、水溶液Cd2+初始浓度为10 mg/L、吸附平衡时间为60 min和溶液温度为25℃时,对Cd2+的吸附效果最佳,Cd2+去除率可达99%以上。提高溶液温度有利于吸附。降低生物炭热解温度和投加量对吸附效果影响不大。Langmuir方程能更好地拟合生物炭对Cd2+的吸附等温过程,吸附过程符合准二级动力学方程。牛粪生物炭是性能优良、价格经济的水溶液中Cd2+的吸附剂。     

非活体生物质对水中活性艳红X-3B的吸附研究

研究了4种非活体生物质(米酒糟、花生壳、柚子皮、稻草秸秆)对模拟废水中活性艳红X-3B的吸附条件及吸附机理。结果表明,活性艳红X-3B初始浓度为100 mg/L、pH为1.0~2.0、吸附剂浓度为10 mg/L时,4种吸附剂对活性艳红X-3B的吸附率可达到80%。吸附在60 min左右达平衡后最大吸附量的顺序为:米酒糟(58.8 mg/g)花生壳(28.0mg/g)柚子皮(23.6 mg/g)稻草秸秆(19.5 mg/g)。在达最大吸附率时,米酒糟的用量可减少一半、pH范围可宽为1.0~6.0,且吸附量是另三者的2倍以上。综合比较,米酒糟具有较强的吸附废水中活性艳红X-3B的能力,可作为废水中活性染料的吸附剂使用。而花生壳、柚子皮和稻草秸秆的吸附能力相对较弱,不是理想的吸附材料。数学模型模拟表明,米酒糟和柚子皮的吸附过程更符合Freundlich方程,而花生壳和稻草秸秆更符合Langmuir方程;动力学研究表明4种吸附剂的吸附拟合更符合拟二级动力学方程。     

4种人工湿地基质对马拉硫磷的吸附特性

通过基质对马拉硫磷的等温吸附和吸附动力学实验,研究天然土壤、煤渣、沸石、砾石对马拉硫磷的吸附特性,为人工湿地处理含马拉硫磷废水提供理论依据.结果表明:马拉硫磷浓度为2.25 ～ 90 mg/L条件下,Langmuir和Freundlich方程均能较好地拟合4种基质对马拉硫磷的等温吸附过程,并且Freundlich方程的拟合效果要好于Langmuir方程.马拉硫磷的理论饱和吸附量大小依次为天然土壤(9.9304 mg/g)＞煤渣(1.6173 mg/g)＞沸石(0.6039 mg/g)＞砾石(0.3965 mg/g).4种基质对马拉硫磷的缓冲能力大小依次为天然土壤＞煤渣＞沸石＞砾石,即当进水马拉硫磷浓度波动较大时,作为湿地基质天然土壤使人工湿地系统维持稳定出水水质的能力最强.马拉硫磷浓度为4.5 mg/L条件下,吸附动力学模型Elovich方程能较好地拟合4种基质对马拉硫磷的吸附动力学特征,说明4种基质对马拉硫磷的吸附是表面吸附和内部扩散吸附共同作用的结果.因此,天然土壤和煤渣适宜作为处理含马拉硫磷废水的人工湿地基质.     

FeCl_3改性柚子皮吸附去除水中的砷

以生物质废弃物柚子皮为主要原料,通过在柚子皮粉中加入FeCl_3进行改性,将该改性产物用于吸附去除水中的砷。该改性柚子皮的制备条件为柚子皮粉:FeCl_3质量比为50∶1,常温下加水混合均匀,在(85±2)℃条件下烘24 h后粉碎。当水中砷离子浓度为1.5~30 mg·L~(-1),pH值为2~9,吸附剂投加量为10 g·L~(-1),吸附反应温度为20℃的条件下,吸附反应30 min后达到平衡,去除率最高达到96.19%,单位吸附量q最大值为1.86 mg·g~(-1)。该吸附反应符合Freundlich等温方程,该去除机制可能以金属沉淀、静电吸附、絮凝作用和共沉淀作用为主。研究表明该改性吸附材料可自动调节废水pH值,操作简单,无二次污染,考虑用作中等浓度含砷废水的预处理,有利于生物质废弃物的资源化利用。     

十六烷基三甲基溴化铵改性沸石的制备及吸附废水中苯酚的性能

为高效去除废水中的苯酚,制备了十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)改性沸石(以下简称改性沸石),研究了改性沸石投加量、废水pH、反应时间等对废水中苯酚去除的影响,分析了改性沸石吸附废水中苯酚的动力学过程、等温线过程以及热力学特征,探讨了吸附作用机制。结果表明,CTMAB质量分数为1.2%时,改性沸石对苯酚的吸附量达到7.2mg/g,明显高于天然沸石(1.1mg/g);改性沸石投加量6g/L、反应时间40min、pH=10的条件下,废水中苯酚的去除率可达98.4%;二级动力学方程和Langmuir方程能更好地拟合改性沸石吸附废水中苯酚的过程,且吸附是自发、放热、熵增的过程。改性沸石吸附废水中苯酚的作用机制为:CTMAB中的R—N~+(R为基团)与天然沸石表面双电层中的H~+、K~+发生交换后,R—N~+与沸石表面结合,而CTMAB结构中的疏水基则向外(废水相),由此CTMAB在沸石表面形成了有机相,苯酚通过分配作用进入到沸石表面的CTMAB有机相中与R—N+缔合而得以去除。     

腐殖酸对生物炭吸附四环素的影响

以猪粪为原料,分别在300℃和700℃条件下制备猪粪生物炭(以下简称生物炭)。采用静态吸附实验,研究生物炭对四环素的吸附性能以及腐殖酸对生物炭吸附四环素的影响。结果表明:生物炭对四环素的吸附过程符合准二级动力学方程(R~20.99)。Langmuir和Freundlich方程都能很好地描述等温吸附过程(R~20.96)。最大吸附量随着热解温度的升高而增加,700℃条件下制备的生物炭吸附量最大,达到7.96mg/g。溶液pH影响吸附过程,pH为3.5~7.5时,生物炭对四环素的平衡吸附量较大。腐殖酸能缩短吸附平衡时间,使其由36.0h提前至18.0h。随着溶液中腐殖酸浓度的增加,300℃条件下制备的生物炭对四环素的平衡吸附量表现出增加的趋势,而700℃条件下制备的生物炭对四环素的平衡吸附量表现出减少的趋势。     

An application of the theory of kinematics of mixing to the study of tropospheric dispersion

The most common technique used for numerical simulations of tracer mixing is that of the numerical solution of the advection–diffusion equation with the unresolved fluxes parameterized using the similarity theory. Despite correct predictions of the overall directions of transport, models based on a numerical solution of the advection–diffusion equation lack sufficient accuracy to correctly reproduce the coupling of mixing with small scale processes which are sensitive to the microstructure of the tracer distribution. The objective of this paper is to revisit the basic formalism employed in numerical models used to investigate atmospheric tracers. The main mathematical method proposed here is the theory of kinematics of mixing which could be applied effectively for simulations of atmospheric transport processes. At the beginning of the paper, we introduce simple mathematical transformations in order to demonstrate how complex topological structures are created by mixing processes. These idealistic flow systems are essential to explain transport properties of much more complex three-dimensional geophysical flows. An example of the application of the kinematics of mixing to the analysis of tracer transport on a planetary scale is presented in the following sections. The complex filamentary structures simulated in the numerical experiment are evaluated using some commonly applied statistical measures in order to compare the results with the data published in the literature. The results of the experiment are also analysed with the help of simple conceptual models of fluid filaments. The microstructure of the tracer distribution introduced in the paper is essential to increase our understanding of atmospheric transport and to develop more realistic parameterizations of small-scale mixing. The presented results could also be used to improve calculations of the coupling between microphysical processes and tracer mixing.     

Estimation of uncertainty of sampling for analysis of pesticide residues

Abstract

A computer model was used to take random samples from primary sample populations obtained from field trials to simulate the uncertainty of sampling for residue analysis of plant commodities and soil. The results indicate about 40%, 30% and 20% relative uncertainty when random samples of size 5, 10 and 25 are taken respectively, from a single lot. Therefore the sample size should be the same for establishing and enforcing legal limits.     

不同泥源对厌氧氨氧化反应器启动的影响

采用2套上流式生物膜反应器,分别接种少量厌氧氨氧化污泥和大量硝化污泥,考察其对厌氧氨氧化反应器启动的影响。污泥接种入反应器后,测得接种厌氧氨氧化污泥的反应器(R1)内MLSS为0.22 g/L,另一个反应器(R2)MLSS为2.7 g/L。与直接接种厌氧氨氧化污泥相比,R1经过72 d的运行才显现出厌氧氨氧化特性。经过114 d的培养,前者氮去除速率由0.23 kg/(m3.d)提升到5.29 kg/(m3.d),总氮去除率大于89%;R2的氮去除速率由0.01 kg/(m3.d)提升到1.1 kg/(m3.d),总氮去除率大于84.6%。说明普通污泥启动需要一个较长的筛选过程,直接接种少量的厌氧氨氧化污泥比接种普通的污泥能够更快启动厌氧氨氧化反应器。     

次氯酸钠发生器的研制

介绍了电解法生产次氯酸钠的原理 ,并在原有生产工艺的基础上进行了重新设计和对设备的重新选择、改造 ,得出了各个工艺参数的最佳值 ,生产出高品质的次氯酸钠     

生物质快速热裂解主要参数对生物油产率的影响

以松木木屑为原料,在自制的小型流化床上,开展了生物质热裂解温度、生物质粒径和进料速率对生物油产率的影响实验研究.结果表明,在热裂解温度分别为450、475、500、525和550℃条件下,当热裂解温度为500℃时,生物油产率最高,平均产率达到53.33%(质量百分比).反应温度越高,炭产量越低,不可冷凝气体产量越高,气体发热值越高;粒径＜1 mm的生物质其粒径对生物油产率影响不大;生物质进料速率增加时,生物油产率增加.本研究为生物能的利用提供了新的途径.     

造纸废水混凝处理中SFT助凝替代性研究

中小造纸厂废水处理常用PAC作混凝剂 ,PAM作助凝剂。由于PAM成本很高 ,影响了处理设备的投运率。用超细滑石粉 (SFT)替代PAM助凝 ,与混凝剂PAC配合 ,其混凝处理效果基本相当 ,但是处理成本降低 0 .10元 /m3 。由于SFT属环境无害材料 ,不会给排泥带来二次污染     

Visualisation of the complexity of EUSES

The interdependencies of parameters applied in the models of EUSES are visualised in a directed connectivity graph. The parameters (inputs, defaults, state variables, outputs) are represented by boxes (nodes) and their relations by lines (edges). The visualisation, on the one hand, clarifies the complexity of the models in EUSES and, on the other hand, creates an overview and transparency. The parameters’ relations to each other can be recognised faster, and the models can be better understood. The complexity was quantified by the number (variety), kind (substance parameter, physico-chemical parameter, concentration, other parameters), and depth (dimension) of the parameter and the number of relations (connectivity). The variety of EUSES (without the modelsSimple Treat andSimple Box whose interior structure is not documented and without the effect and risk characterisation) amounts to 466, the connectivity to 961, and the maximal dimension is 21.     

红土吸附砷对其动电电位的影响

研究了遵义红土吸附砷对其动电电位的影响 ,从砷酸根浓度和体系pH对红土动电电位影响的角度作了探讨 ,结果表明 ,砷酸根离子浓度越大 ,Zata电位下降幅度越大 ,Zata电位也越低 ;随着体系pH的升高 ,氧化铁胶体动电电位逐渐下降 ,甚至改变了表面电位的符号。由此得出了红土吸附砷属于专性吸附的结论。     

产油微藻培养与回收的关键技术研究进展

寻找廉价而高效的替代原料是实现生物柴油产业化的关键所在.微藻以含油量高、生长周期短、环境适应能力强、生物产量高等优点,有望成为一种极具潜力的生物柴油生产原料.然而,目前尚存在微藻培养低效成本高和微藻回收效率低两大难题.综述了微藻培养与回收过程中的关键技术,并对存在的两大难题及其改进技术进行了详细的探讨.最后,总结并展望了微藻培养、回收技术未来的发展趋势.     

活性炭三维电极法对印染废水的处理研究

对三维电极方法处理印染废水进行了实验研究,初步探讨了活性炭三维电极法处理印染废水的机理,对影响处理效果的各种要素,如反应时间、槽电压和pH值等进行了条件实验,得出了活性炭三维电极法处理印染废水的最佳运行条件为:停留时间120-180 min,槽电压25～30 V,进水pH值6.5～7.5。结果表明,该反应器能有效地降低废水色度,有较高的COD去除效率,并能提高印染废水的可生化性。