臭氧/沸石工艺处理水中硝基苯的效能研究

在连续反应器中,考察了臭氧/沸石工艺在不同条件下去除硝基苯的效果.结果表明,臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除效率明显高于单纯臭氧氧化,反应7 min后,硝基苯去除率达到100％,并且该反应符合假一级反应动力学.叔丁醇能抑制臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除效率,表明在氧化去除硝基苯过程中羟基自由基起主导作用.增加沸石投量和臭氧浓度均能有效地提高臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除效率,并且臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除速率与沸石投量之间存在1个最优值,与臭氧浓度呈线性关系.臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除速率与初始硝基苯浓度无关.离子强度对臭氧/沸石工艺降解硝基苯的效率影响较大,当离子强度从0增加到1×10^-3　mol/L时,臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除率从81.2％降低至31.6％.pH值主要影响臭氧的分解能力,随着溶液pH降低,臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除效率逐渐下降.沸石具有较长的使用寿命.     

阳离子类型对土霉素在2种土壤中吸附-解吸影响

以OECD Guideline 106为基础,采用批量平衡方法研究不同阳离子Ca²⁺、K⁺、Na⁺对土霉素在2种土壤(褐土和红壤)中的吸附-解吸影响.结果表明,不同阳离子条件下,土霉素的吸附-解吸不同程度地偏离线性模型,其中Freundlich模型可以对吸附和解吸数据进行良好的非线性拟合,平均拟合相关系数为0.989;除了KCl介质中土霉素在褐土中的吸附等温线呈线性外,其它介质条件下的等温吸附线均属“L”型等温吸附线.在同一阳离子介质中,土霉素在红壤(2.907～3.173)中的吸附容量(lgK_f)始终高于褐土(2.577～2.885),而在红壤(0.672～0.825)中吸附强度(1/n)始终低于褐土(0.713～1.005),且在2种土壤中的吸附均以物理吸附为主.3种阳离子对土霉素在2种土壤中的吸附行为的影响存在较大的差异,同一土壤中阳离子类型对土霉素的吸附容量无显著影响;而与K⁺和Na⁺相比,Ca²⁺的存在显著降低溶液中土霉素在土壤上的吸附强度(p<0.05).土霉素在土壤上的解吸过程存在明显的滞后现象,平均滞后系数HI在0.015～0.053之间.在同一阳离子介质条件下,土霉素在褐土中的滞后系数显著高于红壤(p<0.05);在同一土壤中,不同阳离子对滞后系数的影响不同,其中在褐土中K⁺与Ca²⁺、Na⁺之间的差异达到极显著差异(p<0.01),而3种阳离子对土霉素在红壤中的解吸滞后影响并无显著差异.     

蒙脱土原位生长MoS2复合材料光催化降解罗丹明B的机理研究

通过在Na⁺-MMT表面生长MoS₂来提高窄带隙半导体光生电子分离速率及稳定性.利用阳离子填充法及水热法成功制备了复合光催化剂Na⁺-MMT/MoS₂,并通过FT-IR、SEM、TEM、Raman、XRD、TG、XPS、UV-DRS和ESR等表征进一步证明了材料的成功负载及光、电化学性能. 同时,以有机染料罗丹明B为待降解染料来评价光催化剂的催化性能,发现其在80 min可有效降解罗丹明B,降解率达96%.经过5次循环使用后,Na⁺-MMT/MoS₂复合光催化剂仍具有较好的光催化性能.因此,利用MMT的表面电负性及稳定的片层结构负载MoS₂,可形成光生电子迁移通道进一步提高电荷迁移速率及光催化剂的稳定性.本研究可为黏土材料调控窄带隙半导体制备环境友好型光催化剂提供新思路.     

雷州半岛地下水化学特征及控制因素分析

雷州半岛地下水资源为雷州半岛经济社会发展提供有力的资源支撑,厘清该区地下水化学特征及形成机制对水资源的合理开采及可持续利用具有重要意义.本研究采集43组雷州半岛地下水样品,运用描述性统计分析、Piper三线图、ArcGIS空间插值、Gibbs图以及离子比值等方法分析地下水水化学特征及其控制因素.结果表明：①研究区地下水阴阳离子以HCO₃^-、Ca²⁺和Na⁺为主,水化学类型以HCO₃-Cl-Na-Ca、HCO₃-Cl-Na-Ca-Mg、HCO₃-Cl-Na-Mg和HCO₃-Na型为主.研究区地下水中的Cl^-、SO₄^2-和Na⁺在雷州市西部含量较高,在其他区域均较低,HCO₃^-、NO₃^-、Ca²⁺、Mg²⁺和K⁺这5种离子含量较高的区域主要集中在西南和东部沿海.②地下水化学演化过程主要受水岩作用、阳离子交替吸附和人类活动的影响.Na⁺和K⁺来源主要是蒸发盐岩和硅酸盐岩,Ca²⁺和Mg²⁺主要来源于碳酸盐岩溶解,NO₃^-主要来源于人类活动.     

不同植被类型及土壤对径流水化学特征的影响

在不同植被类型覆盖条件下,对降雨形成地表径流和地下径流的化学成分变化及其与土壤剖面性质的关系进行分析,结果表明:地表径流和地下径流的化学特征与雨水基本相同,阳离子主要以Ca²⁺为主,离子排序为Ca²⁺>K⁺>Na⁺>Mg²⁺>NH₄⁺,阴离子以SO₄^2-为主,SO₄^2->NO₃^->Cl^-.降雨形成地表径流和地下径流后,各成分浓度发生了明显的变化,水体中主要的阴阳离子如Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺、SO₄^2-、Cl^-等浓度增加,与雨水相比为内贮型化学成分,地下径流中Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-和Cl^-增加的幅度显著高于地表径流.相关分析结果显示,地下径流pH受到土壤pH的强烈影响,受土壤胶体吸附的影响,水体中Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺等阳离子与土壤交换性阳离子之间一般呈负相关的关系,由于阴离子容易随水流失,水体中SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-与土壤相关离子之间普遍呈正相关关系.     

珠穆朗玛峰绒布河源区河水化学特征

为了研究绒布河源区夏季河水的基本化学特征 ,野外采集水样 117份 ,采用 PE-2380型原子吸收光谱仪测定样品的阳离子 ,Dionex-100型离子色谱仪测定阴离子 .结果表明 :①绒布河源区河水为 HCO₃,SO₄^- Ca型 .其离子浓度顺序为 :Ca²⁺>K⁺>Na⁺>Mg²⁺,SO^2-₄>Cl^->NO^-₃ .②河水中离子 Ca²⁺、Mg²⁺、SO^2-₄ 之间 ,以及 K⁺和 Na⁺之间有很好的正相关关系 ,河水化学组成大部分来源于当地岩石的风化分解 .③整个夏季河水各月离子平均浓度和流量有良好的正相关关系 ,流量大的月份 ,各离子平均浓度也大 ,反之亦然 .     

阳离子强度和阳离子类型对诺氟沙星土壤吸附的影响

以OECD Guideline 106为基础,采用批平衡方法研究不同Ca²⁺离子强度（0.01、0.03、0.05、0.08和0.10 mol/L的CaCl₂溶液）和不同阳离子（0.01 mol/L的NaCl、KCl、NH₄Cl、MgCl₂、CaCl₂、ZnCl₂和AlCl₃溶液）对诺氟沙星在4种土壤（潮土、黄棕壤、水稻土和红壤）中的吸附-解吸影响.结果表明,随着溶液中Ca²⁺离子浓度的增加,诺氟沙星在土壤中的吸附参数K_f值逐渐减小并趋于稳定,两者间存在显著负相关（p≤0.05）.同时,Ca²⁺离子浓度的增加对低浓度诺氟沙星溶液的吸附影响相对高浓度而言不明显. 低pH下,诺氟沙星主要以阳离子形态存在,吸附以阳离子吸附或氢键为主;在兼性离子状态时,则主要以静电吸附和偶极力为主.这是造成4种土壤中诺氟沙星吸附差异的根本原因.在不同离子强度下,土壤溶液中二价Ca²⁺离子存在则对诺氟沙星的活性吸附位点造成竞争性吸附,从而降低诺氟沙星的土壤吸附量.同时,不同阳离子导致诺氟沙星的土壤吸附存在差异.其影响趋势主要为价态的影响,即价态越高,竞争吸附能力越强：M⁺（Na⁺、K⁺、NH^＋₄）2+（Ca²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺）3+（Al³⁺）.     

附载二氧化钛光催化降解水中对氯苯胺(PCA)

以紫外灯为光源 ,附载在镍网上的 TiO₂ 为催化剂 ,研究水中 PCA光催化降解动力学行为和机理 .结果表明 ,PCA的降解符合准一级动力学方程 ;初始 pH4～11对其反应速率影响较小 ;增大氧气浓度能加快 PCA的降解和脱氯速率 ;外加电位能大幅度提高 PCA的降解速率 .通过 GC-MS技术确定其降解中间产物主要有苯胺、硝基苯、对氯硝基苯、偶氮苯、4,4′-二氯偶氮苯等 ,它们最终矿化为 NH⁺₄、Cl^-、NO^-₃ 和 CO₂ .光催化能有效地降解 PCA但其矿化比降解需要更长的时间 .     

荞麦皮生物炭对奥硝唑的吸附研究

以农林废弃物荞麦皮为原料制备生物炭（BBC）,采用XRD、Raman、N₂吸附/脱附、FTIR和XPS方法对BBC进行表征,研究其对奥硝唑（Ornidazole,ONZ）的吸附性能及机理.结果表明,热解温度在400~800 ℃, BBC的得炭率为24.5%~34%;温度升高,BBC的芳香性和稳定性增加（H/C由0.047降低至0.013）,比表面积和孔容升高,对ONZ的吸附率增加.采用不同动力学和吸附等温线模型对不同热解温度BBC吸附ONZ的过程进行模拟,吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型,表明BBC对ONZ的吸附为单层吸附.其中热解温度为800 ℃时的BBC（BBC-800）对ONZ的吸附效果最好,最大吸附量达到27.12 mg?g^-1.初始pH为3.02~11.03,对BBC-800吸附ONZ的影响不大;共存离子（Na⁺、NH₄⁺、CO₃^2-、HCO₃^-和SO₄^2-）对吸附过程有一定促进作用; 腐殖酸（HA）抑制吸附效果, 5.0 g?L^-1时ONZ的吸附率由97.15%下降至56.86%. FTIR、N₂吸附/脱附和XPS分析结果表明, BBC-800对ONZ的吸附机制主要包括孔隙扩散,生物炭表面与ONZ分子间的氢键、π-π和p-π共轭作用. BBC-800能够有效去除实际水体（污水厂二沉池出水、湖水）中ONZ的残留. 吸附-解吸3次循环实验表明,BBC-800仍具有较好的吸附性能, 对ONZ的吸附容量为14.10 mg?g^-1. 研究结果对荞麦皮的资源化及奥硝唑类药物的有效去除具有重要参考价值.     

沸石强化生化装置脱氮功能的效果及机理初探

针对石化工业废水开展沸石强化脱氮处理试验研究,通过比较沸石浓度25 mg/L与空白,以及沸石浓度25 mg/L与50 mg/L 2阶段脱氮效果,探讨了沸石促进脱氮功能的机理.结果表明,曝气池中投加沸石可明显提高氨氮和总氮的去除率,硝化细菌总数和硝化功能也得到增强.与空白对照组相比, 沸石浓度25 mg/L的试验组稳定运行后,氨氮去除率提高约10%～13%,总氮去除率约提高13%,出水中NO^-₃-N含量约提高100%,氨氮与总氮之比下降6%,内源硝化耗氧呼吸速率可提高138%,硝化细菌总数是空白对照组2.2倍.沸石浓度提高到50 mg/L后,试验组的脱氮效果略有增加,但效果不明显.通过对试验结果的关联分析,认为沸石提高系统脱氮能力的原因一方面是因为沸石对NH⁺₄及硝态氮的交换吸附,另一方面NH⁺₄离子富集于沸石表面及内部、沸石颗粒独特的好氧-缺氧微环境,以及沸石离解出CO^2-₃ 或HCO^-₃增加碱度等条件,促进了硝化细菌和反硝化细菌的生长,从而提高了系统脱氮能力.     

Ammonium removal by modified zeolite from municipal wastewater

Ammonium removal by modified zeolite, H-form and Na-form zeolite, were examined by batch-type methods. The adsorption of ammonium on modified zeolite was exothermic process. The saturation adsorption capacity of ammonium on H-form and Na-form zeolite were 21.23 and 41.1.5 mg/g, respectively. After ten times adsorption-desorption-readsorption cycles the standard deviations of H-form and Na-form zeolite were 6.34% and 6.59%. The zeolite adsorption process has proved cost effective and practical in reducing ammonium by H-form and Na-form zeolite in municipal wastewater from concentration 27.68 mg/L to 2.80 mg/L and 5.91 mg/L.     

Application of high silica zeolite ZSM-5 in a hybrid treatment process based on sequential adsorption and ozonation for VOCs elimination

In this study, a hydrophobic synthetic zeolite, namely ZSM-5 is chosen as an adsorbent/catalyst for toluene removal. Experimental results showed that toluene adsorption onto ZSM-5 was favourable, following a Langmuir adsorption isotherm model. ZSM-5 zeolite was regenerated using gaseous ozone at low temperature. Adsorbed toluene was oxidised, releasing mainly CO₂ and H₂O. Traces of oxidation by-products such as acetic acid and acetaldehyde were formed and remained adsorbed after the oxidativate regeneration with ozone. After four successive cycles of adsorption/ozonation, the adsorption efficiency was not affected (92%–99%). These results showed that volatile organic compound (VOC) removal by adsorption onto ZSM-5 zeolite followed by ozone regeneration could be used as a promising hybrid process for the control of VOC emissions in terms of efficiency.     

天然沸石吸附低浓度氨氮废水的研究

采用浙江某地天然沸石吸附废水中低浓度氨氮,研究了pH、天然沸石投加量对吸附的影响,分析了吸附等温线和吸附动力学,并进行了动态吸附和脱附研究。结果表明,pH对天然沸石吸附有较大影响,吸附的最佳pH为8.0;随着天然沸石投加量的增加,氨氮的去除率逐渐增大,但吸附量随之减小。Freundlich方程比Langmuir方程更好地描述氨氮在天然沸石上的吸附行为,且此吸附是优惠吸附。假二级方程很好地拟合吸附动力学实验数据,吸附速率常数k2随着天然沸石投加量的增大而增大。装填105g天然沸石吸附柱处理含氨氮20mg/L废水的水量为15L,出水氨氮浓度小于5mg/L。用含氯化钠和氢氧化钠的溶液作为脱附剂,脱附率为95.5%。     

In situ synthesis of potassium tungstophosphate supported on BEA zeolite and perspective application for pesticide removal

Potassium tungstophosphate is supported on BEA zeolite by in situ synthesis for glyphosate removal. Spectroscopic measurements identified hydrogen bonding as a primal interaction of potassium salt and BEA zeolite. Composites are evaluated for glyphosate herbicide removal and adsorption process is analyzed using two isotherm models. Obtained adsorption capacities for all prepared composites lay between 45.2 and 92.2?mg of glyphosate per gram of investigated composite. Suspension acidity revealed that glyphosate is adsorbed mainly in the zwitter-ion form at the composite surface while the amount of potassium salt in the composites is crucial for the adsorption application. Exceptional adsorption behavior is postulated to come from a high degree of homogeneity among surface active sites which is confirmed by different experimental methods. Temperature programmed desorption of glyphosate coupled with mass spectrometer detected one broad, high-temperature peak which represents overlapped desorption processes from active sights of similar strength. Introduction of potassium tungstophosphate affects active sites present in BEA zeolite for glyphosate desorption and significantly increases the amount of adsorbed pesticide in comparison to BEA zeolite. Supporting of potassium tungstophosphate on BEA zeolite via in situ synthesis procedure enables the formation of highly efficient adsorbents and revealed their perspective environmental application.     

改性蜂窝陶瓷催化臭氧化降解水中微量硝基苯

以硝基苯为目标反应物,对改性蜂窝陶瓷、蜂窝陶瓷催化臭氧化和单独臭氧氧化去除水中微量有机污染物的效果进行了比较.发现与单独臭氧氧化相比,改性蜂窝陶瓷和蜂窝陶瓷催化臭氧化工艺可以提高水中硝基苯的去除率,分别为38.35%和15.46%.在本次实验条件下,随着改性蜂窝陶瓷催化剂的用量增加到5份,硝基苯的降解效率上升了30.55%;3种工艺对硝基苯的去除率都随着温度的升高而显著增加,随着pH值的升高越来越大,在pH=10.00左右时,臭氧/改性蜂窝陶瓷联用对硝基苯的去除优势消失;臭氧/改性蜂窝陶瓷催化氧化对硝基苯的去除遵循自由基机理;催化剂对硝基苯的吸附很小,对去除几乎没有影响;对于3个体系,将总量相同的O3多次投加可以获得明显优于一次性投加的去除效果;改性蜂窝陶瓷催化剂的使用寿命较长.     

29种湿地填料对氨氮的吸附解吸性能比较

为筛选出性能更好的人工湿地填料,采用等温吸附-解吸试验,测定了29种天然和非天然人工湿地填料的孔隙率、渗透系数及其对NH₃-N的吸附-解吸特性. 结果表明:锯末、瓷砖、鸡蛋壳、瓷砂陶粒、火山岩等材料的孔隙率较大,瓷砂陶粒、海绵铁、石灰石、页岩陶粒、砾石等材料的渗透系数较大;Freundlich和Langmuir等温吸附方程能较好地拟合各填料对NH₃-N的吸附特征,通过Langmuir等温吸附方程计算,对NH₃-N的理论饱和吸附量居前5位的填料依次是火山岩(1.700 0 mg/g)、瓷砂陶粒(1.620 0 mg/g)、生物炭(1.353 0 mg/g)、沸石(1.350 0 mg/g)、石榴石(1.190 0 mg/g). 吸附速率的变化与填料吸附NH₃-N的途径密切相关. 吸附饱和的生物炭、焦炭、大理黏土、沸石、磁铁矿、石英砂主要通过离子交换作用吸附NH₃-N,稳定性好,解吸率均小于20%;瓷砂陶粒和火山岩对NH₃-N的解吸率分别为24.50%和35.51%,既有物理吸附也有离子交换作用. 火山岩、瓷砂陶粒、生物炭、沸石对较高浓度NH₃-N的吸附效果较好. 研究显示,火山岩、生物炭、瓷砂陶粒、沸石等适合作为人工湿地中吸附NH₃-N的填料.      

HZSM-5分子筛固定床分离水体中硝基氯苯异构体

以Al₂O₃为粘结剂对粉末状HZSM-5分子筛成型,并通过HZSM-5分子筛固定床分离水体中硝基氯苯异构体.研究流量对分子筛固定床动态吸附与温度、流量对固定床动态脱附的影响,得出其动态吸附-脱附最优化条件:吸附流量25 mL/h;处理量1.35 L/批次;脱附温度40 ℃;脱附流量10 mL/h.设计了双柱串联吸附实验,以直接高效分离水体中的对硝基氯苯与邻硝基氯苯.结果表明,采用双柱串联吸附-脱附工艺,可从硝基氯苯混合液中同时回收纯度高于95%的对硝基氯苯和邻硝基氯苯,且动态吸附-脱附实验具有较好的重现性.      

Experimental study on oxidative decomposition of nitrobenzene in aqueous solution by honeycomb ceramic-catalyzed ozonation

The ozonation of nitrobenzene in aqueous solution was carried out in a semi-batch reactor to investigate the degradation efficiency, the effect factors, and the reaction mechanism, where honeycomb ceramic was used as a catalyst. The presence of honeycomb ceramic could improve the degradation rate of nitrobenzene by 15.46% compared to the results of ozonation alone. Under the conditions of this experiment, the degradation rate of honeycomb ceramic-catalyzed ozonation increased by 12.94% with the increase of the amount of catalyst from 1 to 5 blocks. The degradation rates all increased greatly with the increase of temperature and pH of the solution in the processes of honeycomb ceramiccatalyzed ozonation and ozonation alone. But, when the pH of the solution increased to 9.50, the advantage of the honeycomb ceramic-catalyzed ozonation process would be lost. The experimental findings indicated that in the processes of ozonation alone and honeycomb ceramic-catalyzed ozonation, nitrobenzene was primarily oxidized by ·OH free radical in aqueous solution. The adsorption of nitrobenzene was too limited to have an important influence on the degradation rate of nitrobenzene. With the same total dosage of applied ozone, the multiple step addition of ozone showed much higher removal efficiency than that obtained by one step in the two processes.     

新型复合材料处理氮磷废水的性能研究

采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（Hexadecyl Trimethyl Ammonium Bromide，HDTMA）和稀土溶液氯化镧（LaCl₃）对人造沸石进行改性，以增强其对水中氨氮和总磷的同步去除效果.结果表明，HDTMA和LaCl₃可有效负载于人造沸石表面，且在pH为7的条件下，改性沸石对氨氮和总磷的去除率分别由改性前的75%和1%提高到95.67%和91.96%.影响因素的实验表明，改性沸石对不同浓度废水的氨氮和总磷去除率均达到90%以上；氮、磷的去除率随改性沸石投加量的增加而上升；准二级动力学模型适合描述改性沸石对氨氮吸附的动力学过程，准一级动力学模型适合描述改性沸石对总磷吸附的动力学过程；吸附等温线说明改性沸石对水中氨氮的吸附属于离子交换，对水中磷酸盐的吸附包含离子交换和化学吸附两种过程.此外，通过再生性能、负载强度和离子竞争的试验证明改性沸石能应用于实际生化尾水的氮、磷去除.