巯基改性壳聚糖复合材料的制备及其用于高容量去除水中Hg(Ⅱ)

摘  要  壳聚糖(CS)因其无毒害、可降解性、成本低等特点而在众多高分子材料中脱颖而出,但稳定性和选择性较差,从而限制了其在重金属吸附中的应用。以巯基丙酸 (MPA) 为改性剂,以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺(EDC) 为活化剂,制备了CS-MPA复合材料,使用单一变量法优化制备条件。结果表明,最优制备参数为：改性时间6 h,温度20 ℃,pH=6,m_(CS:MPA:EDC)为1∶0.8∶1,制备得到的 CS-MPA在酸性条件下对Hg(II)依旧保持较高去除效率。在复合材料表面引入巯基后出现了多层堆叠的不规则形态,比表面积增大。CS-MPA对Hg(II)的吸附在 360 min 内可达到平衡,以单层吸热的化学反应为主,25 ℃时理论最大吸附容量推测为 833.3 mg·g⁻¹。吸附机理主要是材料上的软碱(—SH和—NH₂)与软酸 Hg(II)之间发生的螯合反应,其次为酰胺基的结合作用。CS-MPA对 Hg(II)有较高的吸附选择性;且经过5次的吸附-解吸循环后,去除率仍保持在较高水平。以上研究结果表明 CS-MPA对Hg(II)的去除效果较好,可为废水中Hg(II)的去除与回收提供参考。     

不锈钢纤维毡改性材料的制备及在微生物燃料电池中的应用

为制备一种导电性高、生物相容性良好且耐腐蚀的阳极材料,提高微生物燃料电池(MFC)的产电性能,以不锈钢纤维毡(SSFF)为基底,采用水热反应法制备了还原氧化石墨烯/不锈钢纤维毡(RGO/SSFF),并进一步采用粉体烧结法将纳米二氧化钛(TiO₂)负载至RGO/SSFF,制备了二氧化钛/还原氧化石墨烯/不锈钢纤维毡(TiO₂/RGO/SSFF),将SSFF(对照)、RGO/SSFF和TiO₂/RGO/SSFF分别作为MFC的阳极(对应的MFC分别命名为MFC-CK、MFC-RG和MFC-TRG)以探究改性材料对MFC去除水体中耗氧有机物和产电性能的影响。结果表明：与SSFF相比,RGO/SSFF和TiO₂/RGO/SSFF具有更大的电容(Q为413.9 mF和446.9 mF),更小的界面转移电阻(R_ct为19.65 Ω和18.16 Ω),更高的交换电流密度(i₀为1.56×10⁻⁵ mA和2.07×10⁻⁴ mA);MFC-TRG对水体COD去除速率最高可达929.62 mg·(L·d)⁻¹;MFC-RG和MFC-TRG稳定输出电压分别为245 mV和280 mV,比MFC-CK提高了88.5%和115.4%;MFC-RG和MFC-TRG的功率密度输出分别为 337.50 mW·m⁻²和472.03 mW·m⁻²,比MFC-CK提高了163.9%和233.9%。由此可知,改性后的RGO/SSFF和TiO₂/RGO/SSFF阳极成功提高了MFC的产电性能。该研究结果可为后续MFC阳极改性研究提供参考。     

水洗联合固化处理电解锰渣

为减少电解锰渣中主要污染物锰离子和氨氮含量,降低其对环境的污染,采用水洗联合固化法处理电解锰渣,通过改变水渣比、洗涤次数、搅拌时间,固化剂添加比例,观察锰渣水洗及固化过程中锰离子、氨氮的质量浓度变化并确定最佳水洗固化条件。研究表明,水渣比为2,洗涤2次,搅拌时间30 min为最佳水洗条件,此时锰渣浸出液Mn²⁺、NH₃-N的质量浓度分别为106.65和40.05 mg·L⁻¹;向水洗后锰渣中添加0.15%的Na₃PO₄、1.00%的生石灰,0.75%的水泥和0.50%的粉煤灰为最佳固化剂添加比例,此时锰渣浸出液Mn²⁺、NH₃-N的质量浓度分别为0.141和1.260 μg·L⁻¹,满足污水综合排放标准。本研究结果表明,对水洗后的锰渣进行固化处理,可以有效降低浸出液中Mn²⁺和NH₃-N质量浓度,可为锰渣无害化处理提供参考。     

典型进口再生塑料颗粒中重金属溶出特性及其影响因素

为了解我国进口再生塑料颗粒中重金属溶出特性,以某检测机构的5种再生塑料颗粒PP、PE、PS、PET和ABS为研究对象,研究不同温度、不同接触时间和不同模拟液等条件下,再生塑料颗粒中重金属溶出特性。结果表明,在25、40、70 ℃这3种温度下,PP、PE、PET和ABS再生塑料颗粒中重金属铬、铅、锰、镉、汞和铜的溶出量随着温度的升高而增加,PS中重金属浓度随温度升高变化不大;随着接触时间的增长,样品中的6种重金属Cr、Pb、Mn、Cu、Cd、Hg溶出量增长趋势由快至慢,5种再生塑料颗粒中重金属Cr的溶出浓度最高;PE、PS、PET和ABS再生塑料颗粒在4种模拟液中重金属溶出量大小整体呈现出：50%乙酸>3%乙酸>10%乙醇>95%乙醇,但PP再生塑料颗粒中重金属Cu在3%乙酸中的溶出量比10%乙醇中的多。本研究结果可为建立塑料接触材料及制品中重金属溶出量的标准方法提供依据。     

多种固废协同处理电解锰渣固锰除氨的最优配比及效果分析

为降低电解锰渣中Mn²⁺和NH₄⁺-N的污染,实现多种固体废物减量化处理,采用锰渣、赤泥、粉煤灰3种大宗固废协同处理,并加入少量生石灰,制备无害化固结体,利用水浸法评估无害化效果,并通过BCR提取、XRD和SEM对最佳处理固结体固锰除氨机理进行分析。结果表明,通过正交实验和单因素优化实验,当固结体中锰渣、赤泥、粉煤灰、生石灰的质量分数分别为30%、44%、24%、2%时,浸出液中可溶性Mn²⁺质量浓度降至5.23 μg·L⁻¹,固化率达99.99%;NH₄⁺-N质量浓度降至0.70 mg·L⁻¹,去除率达到99.93%,pH=8.86,能够满足《污水综合排放标准》 (GB 8978-1996) 最高允许排放浓度和一级标准限值;同时浸出液中Mn²⁺、NH₄⁺-N的质量浓度均满足《锰渣污染控制技术规范》 (HJ 1241-2022) 中锰渣利用污染控制要求,可以作为替代原料用于生产除水泥之外的其它建筑材料产品。赤泥、生石灰为处理体系提供碱度,粉煤灰增加胶凝作用,使得无害化处理效果良好。本研究结果可为大宗固废协同无害化、减量化处理提供参考。     

电解锰渣煅烧时Mn、N元素形态分布与微观结构变化

电解锰行业的发展会产生大量的电解锰渣,易导致严重的环境污染,高温煅烧已成为当前无害化处理电解锰渣的高效方法之一。为探究高温煅烧时电解锰渣中特征污染物的化学形态及物相组成,选取广西某电解锰企业经不同工艺产生的电解碳酸锰渣(EMCR)与电解二氧化锰渣(EMDR),通过其理化特性及Mn、N元素形态分布与微观结构变化分析,研究了不同温度煅烧处理对电解锰渣污染物的影响。结果表明,电解二氧化锰渣中Mn元素的可氧化态与可还原态分布均大于电解碳酸锰渣。当煅烧温度在1 000 ℃以上时,2种电解锰渣中Mn元素基本上以残渣态的形式存在,通过风险评估代码(RAC)结果可知样品处于低风险甚至无风险状态,可进行后续的处理处置。2种电解锰渣中N元素的形态随着温度的升高主要以NO形式为主。通过对煅烧过程中微观结构的变化分析可知,在800 ℃时电解碳酸锰渣中石英相(SiO₂)的衍射峰强度最佳,有利于活性发展,此时的能谱分析结果显示Fe元素占比达到了52.40%,有利于Fe的回收利用,而电解二氧化锰渣的最佳煅烧处理温度显示为1 000 ℃。该研究结果可为2种电解锰渣经煅烧处置后的资源化再利用工作提供有效的数据支撑。     

新型破碎压榨联合生物工艺处理餐厨垃圾中试研究

采用新型破碎压榨预处理、油液渣三相分离的联合生物工艺(CBP)处理广州市餐厨垃圾,研究该工艺对餐厨垃圾减量率、产乙醇量、回收油脂和高蛋白酒糟的效能。结果表明:1)新型破碎压榨预处理后,餐厨垃圾减量率达90%以上,且压榨渣的干基低位燃烧值为4 885 kJ/kg,达到GB/T 18750—2008《生活垃圾焚烧炉及余热锅炉》的垃圾焚烧标准。2)在偏酸性(pH为3.62)和含盐量较高(盐分浓度为8.03 g/L)的环境下,酵母代谢工程菌(噬污酵母)在24 h内对餐厨垃圾总糖转化为乙醇的效率高达91.78%,说明酵母代谢工程菌具有耐盐耐酸性及糖醇转化的高效性。3)联合生物加工工艺对餐厨垃圾的油脂回收率为89.78%,对高蛋白酒糟的回收率为98.39%,且产品特性达到GB/T 25866—2010《玉米干全酒糟(玉米DDGS)》高脂型一级标准;对乙醇回收率为94.99%,且产品特性达到GB/T 394.1—2008《工业酒精》一级标准。联合生物加工工艺对餐厨垃圾处理具有减量化程度高、发酵周期短、产品回收率高且品质好的优势。     

载体内微孔孔径对生物膜特性及废水处理效果的影响

为解决载体內部微孔孔径在废水生物膜法中缺乏选型依据的问题,采用5种孔径(0.6~4 mm)聚氨酯海绵生物载体构建了SBBR,考察了载体内微孔孔径对生物膜特性(MLSS、EPS、DHA)及废水处理效果的影响,分析了载体内部微孔孔径与生物膜特性的相关性。结果表明：载体内微孔孔径与MLVSS、MLSS呈显著负相关,而与PN、PS、EPS和f呈显著正相关;高生物量使小孔径载体(0.6 mm,1 mm)在反应器运行前中期拥有最佳的废水处理效果,同时过多的生物膜在微孔环境中会堵塞内部的通道和空穴,进而抑制传质,使生物膜活性(DHA、f )降低;而大孔径载体(4 mm)内部传质快、水力剪切作用强,加速生物膜解吸脱落速率,促进了生物膜活性的提高与EPS(主要是TB-EPS)的释放,但同样限制了生物膜量的增长。相较而言,中等孔径载体(2 mm,3 mm)适宜的微孔不仅能维持适量的微生物量,还能保持良好的生物膜结构和活性,为生物膜反应器提供良好的长期运行条件和处理效果。     

芬顿与氧化钙联合处理填埋库污泥的力学特性

面对城市生活污泥填埋库容趋于饱和的现状,亟需研究开发城市生活污泥的减量化及资源化技术。以填埋库污泥和新鲜污泥为研究对象,进行岩土工程特性实验,发现填埋库污泥有机质含量及含水率远低于新鲜污泥。通过固结实验和直剪实验,分别对比、分析了未加药剂的填埋库污泥和药剂调质填埋库污泥的固结系数、渗透系数和抗剪强度变化规律。结果表明：填埋库污泥在pH为4时,芬顿试剂(硫酸亚铁和过氧化氢)的最佳配比为Fe²⁺=8%、H₂O₂=12%;当氧化钙投加量增加时,调质污泥的压缩指数减小,抗剪强度略微增大;考虑到联合处理后污泥的资源化利用、强碱性对环境的影响和处理成本,在实际污泥处理工程中,氧化钙投加量15%是较为合适的添加量,且效果优于常用的氯化铁药剂调制污泥。经芬顿与氧化钙联合处理的填埋库污泥抗剪强度满足填埋库要求,能够实现减容减量,对填埋库污泥后续资源化利用具有一定的指导意义。     

闽西南土壤-水稻系统重金属生物可给性及健康风险

结合简单的生物可给性提取法(SBET)与健康风险评价模型,研究了闽西南农田土壤-水稻系统中重金属的生物可给性及健康风险.结果表明,闽西南农田土壤和稻米中部分重金属已存在富集.土壤中Cd、Zn、Pb和Cu含量分别在32.4％、15.5％、14.1％和12.7％的区域超过农用地土壤污染风险筛选值(GB 15618-2018...