改性水凝胶的制备及其对Pb2+、Cd2+吸附性能研究

采用60Co-γ射线低温辐射技术,以丙烯酸羟乙酯(HEA)和N-乙烯基甲酰胺(NVF)为共聚单体,合成了一种新型共聚物水凝胶:聚(丙烯酸羟乙酯/N-乙烯基甲酰胺)[p(HEA/NVF)],并采用三乙烯四胺(TETA)对其进行胺化改性,制得一改性水凝胶:聚(丙烯酸羟乙酯/N-乙烯基甲酰胺)-三乙烯四胺[p(H/V)-T].对制备的p(HEA/NVF)凝胶进行了SEM分析和FTIR分析,并对改性后的p(H/V)-T进行XPS分析及FTIR分析.研究了改性前后水凝胶对重金属Pb2+、Cd2+的吸附性能,改性后水凝胶对Pb2+、Cd2+的吸附动力学,以及重金属离子初始浓度、pH值等对改性凝胶吸附性能的影响,并对吸附重金属前后的水凝胶进行电子能谱分析.SEM分析表明,p(HEA/NVF)水凝胶是一种具有多孔结构的高分子材料;吸附实验结果表明,相比较p(HEA/NVF),p(H/V)-T对Pb2+的吸附量增加了700%,对Cd2+的吸附量增加了600%;p(H/V)-T对Pb2+、Cd2+的吸附量随着pH的升高而增加,吸附过程满足准二级动力学方程,并均能较好地符合Freundlich和Langmuir等温吸附模型(R2>0.95);红外分析证实,HEA和NVF已成功聚合为一新型共聚物水凝胶,且多胺基团已被成功地接于共聚物水凝胶表面;XPS分析得出,改性后水凝胶p(H/V)-T对重金属Pb2+、Cd2+的吸附机制为两者之间的螯合作用.     

水凝胶负载BiOI活化过一硫酸盐降解尼泊金甲酯

以辐射聚合法合成的水凝胶为载体,采用化学沉淀法制备水凝胶基碘氧化铋复合光催化剂（p（HEA-APTMACl）-BiOI）.应用扫描电子显微镜（SEM）,X射线能谱仪（EDS）和X射线粉末衍射仪（XRD）对材料进行表征,结果显示,BiOI成功负载于水凝胶上.p（HEA-APTMACl）-BiOI活化过一硫酸盐（PMS）于可见光下可有效降解尼泊金甲酯（MP）.探究氧化剂投加量、BiOI负载量、MP初始浓度等因素对MP降解效率的影响,结果表明,p（HEA-APTMACl）、BiOI与PMS存在协同作用,且在MP初始浓度为0.328mmol/L,PMS浓度为1.5mmol/L,催化剂投加量为0.1g条件下,2h内MP去除率高达99%.Cl^-对MP降解速率有促进作用,SO₄^2-则相反,且HCO₃^-会抑制MP降解效率,NO₃^-和H₂PO₄^-对MP降解影响较小.     

固定化氨氧化细菌短程硝化稳定性研究

以高分子聚合物为载体,采用细胞增殖技术固定氨氧化细菌,研究了氨氮负荷、HRT、初始游离氨(FA)和有机物等因素对短程硝化过程稳定性的影响.实验结果表明,当进水氨氮负荷分别为100、150和200 mg/L时,出水氨氮浓度均小于10 mg/L;当进水氨氮浓度为25.8、51.1和93.3 mg/L时,分别经历3、6、12 h后,出水氨氮浓度低,亚硝化效果好,可以根据进水氨氮浓度的变化,适当地凋整系统水力停留时间(HRT)并优化系统的运行;当游离氨(FA)浓度>9 mg/L时,对氨氧化细菌会产生抑制;低分子有机物的存在对氨氧化细菌的活性具有一定的促进作用,有机物浓度对亚硝化率基本不产生影响,实验过程中在有机物存在的条件下.发生了短程硝化反硝化反应.使得系统总氮减少.     

多孔水凝胶P（HEA/AMPS）对水溶液中Fe（Ⅲ）的吸附

以2-丙烯酸羟乙酯（HEA）和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）为单体合成了聚合物水凝胶（PHEA/AMPS）,采用水凝胶对水溶液中Fe（Ⅲ）的吸附行为进行了研究。实验主要考察了聚合物组分、溶液pH、初始Fe（Ⅲ）浓度和吸附时间对水凝胶吸附作用的影响,并通过FT-IR和XPS分析了吸附前后水凝胶的变化。结果表明,当单体摩尔比AMPS∶HEA=1∶1,pH=2时,水凝胶对Fe（Ⅲ）的吸附容量最大。水凝胶对水溶液中Fe（Ⅲ）的吸附容量随着溶液中初始Fe3＋浓度的增加而增加,但当初始Fe3＋的浓度达到1 g/L时,吸附容量基本达到饱和。吸附等温线符合Langmuir等温线方程,吸附动力学符合准二级模型。FI-IR和XPS的分析表明,水凝胶的磺酸基和酰胺基是吸附Fe3＋的有效功能性基团,吸附机理为螯合和离子交换。     

不同结构的复合微生态系统净化污水的研究

采用不同结构(分层填埋和混合填埋)的复合微生态系统对模拟生活污水进行了处理研究。结果表明:在60cm/d的高水力负荷条件下,对COD、TN、NH4+-N和PO43--P的去除率,分层填埋系统分别为78.3%、36.9%、81.3%和50.8%;混合填埋系统分别为79.1%、41.5%、93.4%和86.7%。混合填埋系统对污染物去除效率高于分层填埋系统。植物对微生态系统的正常运行有重要作用。     

不同菜地土壤的铁氨氧化脱氮过程探究

采集了不同菜地的土壤，分析其理化性质.采用同位素示踪技术测定了铁氨氧化、反硝化和厌氧氨氧化的速率，运用Miseq高通量测序技术探究了菜地土壤的群落组成.结果表明，铁氨氧化速率在种植蔬菜的土壤显著高于裸地的土壤，并且铁氨氧化速率与土壤Fe（III）（r = 0.736， P < 0.05）和总有机碳（r = 0.575， P < 0.05）均有显著的正相关.另外，在不同菜地中5种主要的铁还原菌（芽孢杆菌属，假单胞菌属，嗜酸菌属，脂环酸芽孢杆菌属，梭状芽胞杆菌属）被检测到，并且铁还原菌的相对丰度在种植蔬菜的土壤（1.38%~2.19%）比在裸地的土壤（0.75%）高.在脱氮贡献方面铁氨氧化， 反硝化和厌氧氨氧化分别贡献了7.3%~12.4%， 53.1%~72.3%和18.9%~36.4%的氮气产生，说明铁氨氧化是菜地中重要的微生物脱氮路径.     

氨氮和硝氮在太湖水华自维持中的不同作用

通过室内实验和野外监测相结合的方法,探讨了氨氮(NH4+-N)和硝氮(NO3--N)在太湖水华自维持中的不同作用.室内实验结果表明,水华微囊藻在以NH4+-N为氮源时比以NO3--N为氮源时具有更高的生长以及光合能力,当生长在不同的NH4+-N/NO3--N(浓度比)上时水华微囊藻均优先吸收NH4+-N,而当NH4+-N浓度大于2mg/L时,水华微囊藻的生长速率急剧下降;野外监测结果显示,在太湖藻型区,水体中的氮源以NO3--N为主,除了竺山湾,其余湖区全年NH4+-N/NO3--N基本在0.5以下,NH4+-N年平均浓度在2mg/L以下.结果表明,太湖中巨大的氨再生量使得浮游植物能以NH4+-N为主要氮源生长,而低浓度NH4+-N环境避免了浮游植物的生长受到抑制,两者共同保证了夏秋季太湖浮游植物的高生长以及光合能力,使得微囊藻生长旺盛、蓝藻水华维持在严重状态.     

多孔水凝胶P(HEA/AMPS)对水溶液中 Fe(Ⅲ) 的吸附

以2-丙烯酸羟乙酯(HEA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体合成了聚合物水凝胶(PHEA/AMPS),采用水凝胶对水溶液中Fe(Ⅲ)的吸附行为进行了研究。实验主要考察了聚合物组分、溶液pH、初始Fe(Ⅲ)浓度和吸附时间对水凝胶吸附作用的影响,并通过FT-IR和XPS分析了吸附前后水凝胶的变化。结果表明,当单体摩尔比AMPS∶HEA=1∶1,pH=2时,水凝胶对Fe(Ⅲ)的吸附容量最大。水凝胶对水溶液中Fe(Ⅲ)的吸附容量随着溶液中初始Fe3+浓度的增加而增加,但当初始Fe3+的浓度达到1 g/L时,吸附容量基本达到饱和。吸附等温线符合Langmuir等温线方程,吸附动力学符合准二级模型。FI-IR和XPS的分析表明,水凝胶的磺酸基和酰胺基是吸附Fe3+的有效功能性基团,吸附机理为螯合和离子交换。     

膜生物反应器工艺与常规和深度处理工艺处理长江原水比较

研究比较膜生物反应器(MBR)工艺与常规工艺和臭氧生物活性炭(O3-BAC)工艺处理长江原水的污染物去除效果。MBR工艺对浊度、UV254和CODMn的去除率分别达到96%、36%和32%,与常规工艺基本相当,弱于O3-BAC工艺。MBR工艺对氨氮去除率稍低于O3-BAC工艺,对挥发性有机毒物的去除效果却好于后者,常规工艺去除这2种污染物不理想。O3-BAC工艺出水加氯后消毒副产物生成量最少,仅有MBR工艺和常规工艺的70%,这表明O3-BAC工艺在减少加氯后消毒副产物的生成方面优势明显,同时也说明依靠MBR工艺的生物降解能力大幅减少消毒副产物生成的可行性不高。     

河岸带表层土壤的铁氨氧化(Feammox)脱氮机制的探究

厌氧氨氧化耦合三价铁还原（称为铁氨氧化）是最近发现的一种新的氮循环路径.然而,很少有研究报道河岸带的氮素铁氨氧化路径.本研究采用同位素示踪技术和高通量测序技术,证明了铁氨氧化在河岸带表层土壤（0~20 cm）的存在.结果表明,铁氨氧化过程能够在河岸带4个不同土壤层（A：0~5 cm,B：5~10 cm,C：10~15 cm,D：15~20 cm）发生,铁氨氧化的速率范围介于0.25~0.29 mg·（kg·d）^-1之间,其中B土壤层铁氨氧化速率显著高于其它土层（P<0.05）.此外,铁还原菌与铁氨氧化密切相关,地杆菌属（Geobacter）和厌氧黏细菌（Anaeromyxobacter）作为铁还原菌在4个土壤层均被检出.在B土壤层中,铁还原菌（Anaeromyxobacter和Geobacter）的丰度显著高于其它土壤层（P<0.05）.总之,厌氧氨氧化耦合三价铁还原共同发生表明铁氨氧化是河岸带氮素去除的一条重要路径.