有机粘土疏水性吸附过程的分子模拟:烷基碳原子数和有机物logK_(ow)的影响

基于从分子尺度上解析改性剂烷基碳原子数和有机物疏水性对有机粘土吸附能力的影响机制,以从头算的量子化学计算方法(MP2/6-31g(d))模拟了有机粘土在水溶液中的吸附过程.通过计算吸附前后几何构型、能量、化学键和电荷分布等参数的变化,分析了影响有机粘土疏水性吸附的关键因素,并对疏水性吸附作用力的化学本质进行了初步探讨.计算结果表明,烷基碳原子数增加对提高有机物吸附能的作用并不显著,长链烷基提高有机粘土吸附容量的真正原因在于其可提供更多的有机物吸附位.有机物的疏水性(以正辛醇-水分配系数logKow表征)是影响疏水性吸附过程的关键因子,水分子的引力作用对疏水性吸附具有决定性影响,理论上解释了普遍存在的有机物吸附量与logKow呈正相关的实验现象.疏水性吸附力的作用前提是有机物为疏水性,即当水分子的引力作用较弱时疏水性作用力才可以表现出来;而对于亲水性有机物,疏水性吸附力会被水分子的引力所抵消,吸附强度减弱.模拟红外光谱和电荷分布结果表明,吸附前后无化学键断裂和电子得失的发生,只有原子电荷密度的微小变化,据此推测疏水性吸附力以分子间弱相互作用力——London色散力为主.     

生物表面活性剂的产生及其在环境污染治理中的应用

生物表面活性剂是由微生物在一定培养条件下分泌的次级代谢产物,属于绿色环保的新型表面活性剂。文章在综述了生物表面活性剂的类型、主要产生菌、生产方法及其化学特性等基础上,重点介绍了生物表面活性剂在环境污染治理方面的应用,并探讨了今后生物表面活性剂的研究方向及应用前景。     

区域生态安全:概念及评价理论基础

借鉴国内外的研究成果,提出区域生态安全的概念是指在一定时空范围内,在自然及人类活动的干扰下,区域内生态环境条件以及所面临的生态环境问题不对人类生存和持续发展构成威胁,并且自然-经济-社会复合生态系统的脆弱性能够不断得到改善的状态。指出生态安全评价是一个多学科交叉的研究领域,其评价理论基础涉及可持续发展理论、生态系统服务功能理论、生态承载力理论、时空论和系统工程论等;生态安全是可持续发展的基础,两者具有内涵和目标的一致性;区域生态安全研究的目的就是平衡人类的自然资源利用与生存环境质量需求的矛盾,保证生态系统在持续安全的状态下提供服务;应用生态承载力的研究成果有助于补充和完善生态安全评价。区域生态安全评价强调研究对象的时空性和研究方法的系统性。多学科整合能更好地指导区域生态安全评价。     

催化剂对甲醛废水湿式氧化的增效作用

在设定的湿式氧化条件下 ,从若干种金属盐中筛选了Cu(NO3) 2 作为氧化甲醛废水的催化剂 ,考察了Cu(NO3) 2 用量、废水的初始浓度及温度对有机物去除率的影响 ,结果表明 :Cu(NO3) 2 以 5mg·l- 1 Cu2 计量投加为宜 ,甲醛初始浓度在 480mg·l- 1 — 1 5 0 0mg·l- 1 范围内一直保持较高的去除率 ,反应的适宜温度为 1 40℃以上 ;根据反应过程数据建立了该催化氧化反应的分段一级动力学模型 ,求得甲醛氧化动力学模型快、慢步骤的表观活化能分别为7 2 9kJ·mol- 1 和 1 4 45kJ·mol- 1 ;而COD降解动力学模型快、慢步骤的表观活化能则分别为2 0 47kJ·mol- 1 和 2 9 5 2kJ·mol- 1 .     

碳氮磷比例失调城市污水的同步脱氮除磷

为解决现行同步脱氮除磷工艺处理南方地区碳、氮、磷比例失调城市污水中,因C/N、C/P偏低,碳源不足而降低脱氮除磷效率的难题,试验以碳源偏低的广州市城市污水为研究对象,采用厌氧/好氧交替运行的SBR系统,通过对厌氧、好氧时段的合理调控,在无需额外添加碳源的条件下,有机物、氨氮、总氮和总磷的平均去除率分别可达90%、72%、41%和99%,不仅能使有机物和氮的出水指标达到国家排放标准,而且总磷出水浓度能达0.5 mg/L以下。通过进一步分析同步高效脱氮除磷的影响因素和控制条件,得出合理污泥龄的控制是实现同步脱氮除磷的关键,厌氧/好氧交替运行的方式不仅强化了磷的释放和吸收,而且降低了碳源偏低和硝酸盐对同步脱氮除磷影响的结论。     

光助Ce-Fe/Al2O3催化H2O2降解阳离子红GTL模拟废水

利用Ce-Fe/Al₂O₃为催化剂的非均相光Fenton体系降解阳离子红GTL模拟废水，考察了H₂O₂浓度、催化剂用量、初始pH值及不同工艺过程对降解效果的影响，通过紫外-可见漫反射光谱、红外光谱、XPS手段研究铁在反应中的价态变化。结果表明，在11 W低压汞灯照射下，非均相光Fenton体系能够有效地降解结构稳定的阳离子红GTL，在pH 6，反应温度20℃，时间90 min，Ce-Fe/Al₂O₃ 2 g/L，H₂O₂浓度340 mg/L，含50 mg/L阳离子红GTL模拟废水TOC去除率为92.40%；光Fenton反应中Fe(Ⅲ)转化为Fe(Ⅱ)。     

我国西南四省(区)大气煤基PAHs排放系统动力学分析

由于未来相当长时期内煤炭在我国的主体能源地位不会改变,全国许多地区均可能面临持续的大气煤基PAHs污染.为此,本文选取PAHs污染相对严重但缺乏足够关注的广西、四川、贵州与云南4个西南省份作为研究对象,基于煤基PAHs排放、能源消耗与经济发展之间的相互作用关系,利用系统动力学方法构建了一套综合评估模型,并将其应用于分析不同情景下西南四省(区)煤基PAHs排放的动态变化.结果表明,在维持情景下,未来10年煤基PAHs排放相对增长率的省份次序为:广西(44.54%)贵州(29.44%)云南(26.37%)四川(-2.19%).经过产业与能耗结构的调整,四川和云南在规划情景下的相对增长率分别比维持情景减少了27.17%和20.88%,这两个省的减排效果最大.同样的情况,贵州与广西仅分别减少了7.32%和5.52%,仍保持较快的增长趋势.要实现煤基PAHs的有效减排,各省份需实施有针对性的调控政策.云南应同时考虑工业源与生活源控制政策,四川应减少工业源排放量,广西和贵州应在进一步优化产业与能耗结构的基础上分别采取工业源和生活源控制政策.总体而言,系统动力学方法适用于分析非常规大气污染物的复杂动态变化,可为当地政府提供科学调控区域经济-能源结构-环境质量之间发展关系的政策参考.     

TiO2光催化氧化降解微囊藻毒素研究进展

TiO2光催化氧化是一项很有应用前景的高级氧化技术,本文综述了TiO2光催化氧化降解藻毒素的机理及其改进技术（包括TiO2光催化剂的改良和以TiO2光催化氧化为基础的组合工艺）,并对该技术投入实际应用所需要进一步解决的问题进行了探讨。     

焦化废水中不同极性组分的光谱分析及可生物降解特性

焦化废水是典型难降解工业有机废水,构成其成分的复杂及种类的繁多使其难以实现高效的生物降解过程,制约了水处理的水质达标.为了探明其中生物降解强抑制组分,采用DAX-8大孔树脂将焦化废水分离出疏水酸性组分(HOA)、疏水碱性组分(HOB)、疏水中性组分(HON)和亲水性组分(HIS)等4种极性不同的组分,分析了各组分的有机物含量分布,紫外吸收光谱和三维荧光光谱,并用两种方法考察了各组分的可生物降解性能.结果表明,HOA是主要的有机组分,其COD和TOC分别占比55.9%和56.8%;HOA也是主要的芳香物质及荧光组分,而HON是芳香构造化程度最高和类腐殖质占比P(Ⅲ+Ⅴ)最高的组分;各组分的BOD5/COD值及脱氢酶活性的抑制结果显示其难降解程度依次为HONHOBHIS原水HOA,而HON是焦化废水中生物抑制最强组分,其BOD5/COD值仅为0.21±0.02,对脱氢酶活性的抑制达到38.5%;SUVA和P(Ⅲ+Ⅴ)与可生物降解性的关联分析发现,焦化废水中难降解组分并不都是芳香性化合物造成的,类腐殖质对其中难降解有机组分的指示作用相比SUVA更加灵敏.     

Bi2O3-TiO2复合光催化剂协同处理铬-邻苯二甲酸酯复合污染

以硝酸铋和钛酸丁酯为前驱体,采用水热法制备了Bi_2O_3-TiO_2复合半导体材料,并利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UVVis)、能谱分析(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对复合材料的结构进行了表征.同时,考察了Bi_2O_3-TiO_2复合材料对重金属Cr(Ⅵ)和难降解邻苯二甲酸二丁酯(DBP)复合污染的处理性能,并探讨了复合催化剂协同处理复合污染的作用机制.结果表明:该复合催化剂在可见光下能同时降低重金属Cr(Ⅵ)和有机物DBP的浓度,抑制电子和空穴复合,表现出比对单一Cr(Ⅵ)及DBP污染物更高的处理效率.当Bi_2O_3含量为4%时,复合催化剂表现出最佳的光催化活性.