AC/PTFE微生物燃料电池阴极去除罗丹明B及同步产电性能

采用辊压成型法制备了活性炭（AC）/聚四氟乙烯（PTFE）质量比分别为6、5和3的AC/PTFE 电极,并利用SEM对电极表面进行表征。结果表明,随着质量比的降低电极表面活性炭颗粒间的连接更为紧密。以制得的AC/PTFE电极,碳毡分别为微生物燃料电池（MFC）的阴极、阳极,利用AC/PTFE阴极在曝气条件下产生的过氧化氢在阴极处理模拟的罗丹明B废水。研究了不同质量比AC/PTFE阴极对罗丹明B的去除效果及同步产电情况,结果表明以AC/PTFE质量比为6的AC/PTFE阴极在96 h内对罗丹明B的去除率达到96%,MFC获得的最大功率密度为105 mW·m-2;同时研究了在阴极液加入0.2 g·L-1 Fe2+的条件下,阴极液为不同pH值时,阴极对罗丹明B的去除效果及MFC产电情况。结果表明在阴极液pH= 3的情况下,罗丹明B的去除率在36 h内达到了98.9%,MFC的最大功率密度达到210 mW·m-2,罗丹明B的去除速率及MFC能量的输出得到了明显提高。     

海水电池处理模拟海水养殖废水

随着中国海水养殖业的迅猛发展,海水养殖废水排放量与日俱增,近海水域环境严重恶化。采用海水电池处理模拟海水养殖废水,以镁为电池负极,钛为电池正极。镁负极失去电子产生Mg2+,与废水中的NH4+、PO43-结合生成磷酸铵镁（MgNH4PO4·6H2O,MAP）,将废水中的NH4+和PO43-去除。结果表明,当pH为9.5,氮磷配比为1：1.1时,氮的去除率可达85.34% ,磷的去除率可达98.46%。利用正交实验研究pH、初始氨氮浓度、氮磷比和COD4个因素对氮磷去除的影响,氨氮初始浓度、COD分别对氮、磷的去除影响最大。多个电池串联时,总输出电压是各电池电压之和。     

根施钙镁磷肥与叶喷硅/硒联合调控水稻镉吸收

南方水稻镉（Cd）污染是我国当前面临的主要环境问题之一。以中稻丰两优1号为材料,采用大田小区实验,研究了根区施加钙镁磷肥（P1：1 800 kg·hm-2、P2：3 000 kg·hm-2）、叶面喷施硅/硒（LS：2.0 mmol·L-1 Na2SiO3、LX：25 μmol·L-1 Na2SeO3、LSX：1.0 mmol·L-1 Na2SiO3+12.5 μmol·L-1 Na2SeO3）以及根区与叶面联合处理（P1LS、P1LX、P1LSX、P2LS、P2LX、P2LSX）下水稻对Cd的吸收。结果表明：1）根施钙镁磷肥显著降低了土壤有效态Cd含量（p1、P2较对照分别降低16.1%和29.5%;单独的根施钙镁磷肥或叶喷硅/硒处理后,稻米Cd含量较对照均显著降低（p1 40.8%、P2 57.2%、LS 42.3%、LX 35.0%、LSX 39.2%;根施钙镁磷肥与叶喷硅/硒联合调控对降低稻米Cd含量表现出显著的协同效应（p值显著性）,其中P1LS、P1LX和P1LSX较单独的P1分别降低了61.2%、59.5%和68.2%,P2LS、P2LX和P2LSX较单独的P2分别降低了75.0%、54.2%和75.7%。2）Cd从秸秆向籽粒转运系数（SS）大于从根向秸秆转运系数（RS）,根区与叶面联合处理明显降低RS和SS,并有显著的协同效应（p1与Si/Se联合,RS和SS平均降低了7.4%和22.0%,P2与Si/Se联合,RS和SS平均降低了16.0%和19.6%。3）从食品安全来说,单独的根施钙镁磷肥或叶喷硅/硒,大米Cd含量多数超标（国标0.2 mg·kg-1）,而根区与叶面联合处理几乎都能实现Cd含量不超标,其中降幅最大的为P2LS 和P2LSX,稻米Cd含量不到0.09 mg·kg-1。因此,根施钙镁磷肥与叶喷硅/硒联合处理可显著降低水稻Cd吸收、保障稻米质量安全。     

煤热解废水典型工艺流程中芳香化合物的降解特性

选取河南某低阶煤热解废水处理典型工艺流程为研究对象,探讨了各单元对芳香化合物的降解特性。通过降解效能对比发现,SBR工艺对酚类(96.13%)和氮杂环类化合物(78.13%)的降解能力最高,故其为芳香化合物降解的核心单元。通过凝胶色谱、紫外-可见光光谱和三维荧光光谱对全流程废水特性的表征,推测出其分子质量在3 kDa左右,荧光峰在Ex/Em=(300～370) nm/(400～450) nm的腐殖酸物质是煤热解废水关键的难生化物质。各单元的统计分析结果表明,废水处理效果不佳的原因在于酸化、气浮、好氧及强氧化单元。在此基础上,根据最新研究结果和成功案例对现有工艺提出了针对性改进方案。以上结果可为类似的废水处理工程提供参考。     

基于人工模拟雾霾装置的颗粒物沉降效果分析

雾霾对人类生活生产的影响日益严重,雾霾治理的研究逐渐受到重视,然而自然雾霾天气的不可预测性增加了研究难度。根据雾霾的组成特点,设计并搭建了一套人工模拟雾霾装置,对雾霾颗粒物的沉降效果进行浓度监测和分析。模拟结果表明：各种环境下,PM₁₀的浓度和沉降速率最高,总浓度占比保持在40%以上,PM_2.5浓度占比约为35%,PM₁浓度最低,仅占20%~25%;有风环境下,颗粒物的沉降速度明显提高,当沉降时间达到130 min后,PM₁的浓度达到20% 以下。装置成功模拟了100 min以上的重度雾霾以及20 min的中度雾霾,可为雾霾治理的研究提供稳定可控的实验环境。综合上述结果,将PM_2.5和PM₁凝结成PM₁₀,可加速雾霾的消散,对雾霾治理具有重要参考价值。     

给水厂污泥陶粒制备及其对氮磷吸附研究

水中氮磷的去除能有效控制水体富营养化。用给水厂的两种污泥在3种烧结温度下制备陶粒,并进行陶粒同步吸附氮磷的性能实验。结果表明,600℃烧结温度下平流沉淀池湿污泥制备的陶粒吸附氮磷的综合效果最好。该陶粒对磷酸盐和氨氮的吸附过程都符合Langmuir模型和准二级动力学模型。pH为7时,陶粒同步吸附氮磷,对氨氮的吸附量可达0.650mg/g,对磷酸盐的吸附量可达0.706mg/g。可见,给水厂污泥陶粒同步吸附氮磷表现出良好的吸附效果。     

过氧化钙缓释材料对河道水固磷及底泥控磷的机理研究

用聚乙二醇2000(PEG2000)和硬脂酸(SA)包埋粉末过氧化钙(CP)成功制备了CP缓释材料CP@PEG2000-SA。比较了粉末CP和CP@PEG2000-SA对上覆水中溶解性总磷的影响和对底泥中磷酸铝盐(Al-P)、磷酸铁盐(Fe-P)和磷酸钙盐(Ca-P)的影响。结果表明,CP@PEG2000-SA投加量宜为1.8kg/m2,在CP用量相同的条件下计算得到粉末CP投加量为1.0kg/m~2。投加粉末CP在10d内上覆水中溶解性总磷浓度迅速降至最低后又上升,而投加CP@PEG2000-SA可以实现35d内溶解性总磷持续缓慢下降。上覆水中的内源性磷一般来自底泥中Fe-P的释放。投加粉末CP虽能固定Fe-P含量,但起不到长效作用,甚至可能导致Al-P的释放。投加CP@PEG2000-SA可控制氧气释放速率,稳定pH,使得上覆水中溶解性总磷向底泥中的Al-P、Ca-P和Fe-P转化,起到长效抑制底泥中内源性磷向水体释放并同时吸收水体中磷的双重效应,达到了控磷目的。     

永定河上游张家口地区水污染物排放负荷与贡献

运用源强系数法,估算永定河上游张家口地区不同来源水污染物的排放负荷,并评估不同污染源的贡献。结果表明:(1)永定河上游张家口地区COD排放负荷为97 533.43t/a;氨氮排放负荷为10 596.73t/a;总磷排放负荷为1 389.11t/a。(2)COD主要来自畜禽养殖业和城镇生活污水,分别占总排放负荷的53.66%和31.41%;氨氮主要来自城镇和农村生活污水,分别占总排放负荷的40.15%和27.04%;总磷主要来自畜禽养殖业和城镇生活污水,分别占总排放负荷的28.99%和26.54%。(3)从空间上看,宣化区COD、氨氮、总磷排放负荷均为最大,宣化区是永定河上游张家口地区水污染的主要贡献区。     

白水江表层沉积物溶解性有机质荧光特性研究

为探究白水江表层沉积物溶解性有机质(DOM)荧光特性,2018年3月采集研究区深度为0～20cm的沉积物,采用三维荧光光谱技术、区域积分法和荧光指数法,确定主要荧光物质种类,并结合表层水基本参数等数据分析荧光组分的来源、转化过程与空间分布差异。结果表明:(1)白水江表层沉积物DOM以类蛋白有机物为主,其中可溶性微生物降解产物占总体荧光物质相对含量的64.56%～73.06%;各断面均出现明显的可溶性微生物降解产物荧光峰;相比上游,中、下游荧光强度逐渐增强,并出现类酪氨酸与类色氨酸荧光峰。(2)上游至下游,总荧光组分、各荧光组分含量均呈现逐渐升高的趋势。人类活动可能是造成白水江表层沉积物DOM荧光组分存在空间分异的主导因素。     

毒死蜱对于隆线溞和中华薄壳介混合种群的影响

研究了毒死蜱对隆线溞(Daphnia carinata)和中华薄壳介(Dolerocypris sinensis)混合种群的种群密度、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAGase)比活力和隆线溞游离态几丁质酶免疫可反应蛋白(chitinase-IR)的影响。结果表明,在毒死蜱质量浓度高于0.05μg/L的条件下,毒死蜱对两种生物会有抑制作用,并且基本随暴露浓度的升高而增强。不过,随着水中残留的毒死蜱浓度降低,抑制作用会减弱。计算毒死蜱对隆线溞和中华薄壳介的最高无作用浓度(NOEC)和最低有效浓度(LOEC)发现,中华薄壳介对毒死蜱的敏感性高于隆线溞。在生态风险评估工作中,NOEC或LOEC使用时间加权平均浓度会使评价结果更加准确。