Performance and mechanism of Cr(VI) removal by zero-valent iron loaded onto expanded graphite

Zero-valent iron (ZVI) was loaded on expanded graphite (EG) to produce a composite material (EG-ZVI) for efficient removal of hexavalent chromium (Cr(VI)). EG and EG-ZVI were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy and Brunauer–Emmett–Teller (BET) analysis. EG-ZVI had a high specific surface area and contained sub-micron sized particles of zero-valent iron. Batch experiments were employed to evaluate the Cr(VI) removal performance. The results showed that the Cr(VI) removal rate was 98.80% for EG-ZVI, which was higher than that for both EG (10.00%) and ZVI (29.80%). Furthermore, the removal rate of Cr(VI) by EG-ZVI showed little dependence on solution pH within a pH range of 1–9. Even at pH 11, a Cr(VI) removal rate of 62.44% was obtained after reaction for 1 hr. EG-ZVI could enhance the removal of Cr(VI) via chemical reduction and physical adsorption, respectively. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to analyze the mechanisms of Cr(VI) removal, which indicated that the ZVI loaded on the surface was oxidized, and the removed Cr(VI) was immobilized via the formation of Cr(III) hydroxide and Cr(III)–Fe(III) hydroxide/oxyhydroxide on the surface of EG-ZVI.     

MIL-101高效吸附测定土壤气中三氯乙烯及健康风险评估

为研究基于实测土壤气中ρ（三氯乙烯）计算风险值与Johnson-Ettinger联合Dual-Equilibrium Desorption（JE-DED）模型和J&E模型计算风险值的差异,在MIL-101、UIO-66、ZIF-8和MOF-801金属-有机骨架（MOFs）材料,球形活性炭、膨胀石墨碳吸附材料及HiSiv1000和HiSiv3000分子筛等3类8种吸附剂中筛选出吸附效率较高的MIL-101 MOF材料用以吸附并测定土壤气中ρ（三氯乙烯）,并将基于实测土壤气中ρ（三氯乙烯）计算的风险值与J&E模型和JE-DED模型计算的风险值进行比较.结果表明:①对于北京潮土和黑龙江黑土,J&E模型计算的风险值比基于实测土壤气中ρ（三氯乙烯）计算的风险值高2个数量级.②对于w（有机碳）较低的北京潮土,基于JE-DED模型计算的风险值比基于实测土壤气中ρ（三氯乙烯）计算的风险值高1个数量级,但比基于J&E模型计算的风险值低1个数量级,表明JE-DED模型预测结果更接近实际情况,但仍偏保守.③w（有机碳）较高的黑龙江黑土,JE-DED模型计算的风险值与基于实测土壤气中ρ（三氯乙烯）计算的风险值更接近,JE-DED模型可以比较准确地预测三氯乙烯的风险值.研究显示,采用土壤气中ρ（三氯乙烯）实测值和JE-DED模型进行风险评价在一定程度上可以避免J&E计算过于保守的问题,可以更加真实客观地反映场地污染程度而避免过度修复产生资源浪费.      

广东红海湾海域表层水环境中重金属含量特征及污染评价

为了研究红海湾海域水体中重金属的污染水平,2015年5月和11月在研究海域设48个采样站位进行了表层水样分析,分析了Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As共7种重金属的含量及污染特征,采用单因子污染指数评价法和综合污染评价法对研究海域的水质污染情况进行评价分析,利用变异系数法来分析了各调查站位之间污染物在空间尺度上离散程度,使用相关性分析和PCA方法分析重金属污染物的主要来源。结果表明,该海域表层海水中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As含量的平均值均满足《海水水质标准》二类水质要求,单因子污染指数法评价结果显示7种重金属平均含量的污染程度大体排序为:Zn＞Pb＞Cu＞As＞Cd＞Cr＞Hg。综合污染评价法显示评价海域表层海水中7种重金属综合污染指数的平均值均小于1,且综合污染指数整体相差不大,研究海域属于清洁海域。变异系数结果表明各站位间水体中重金属含量在调查海域空间离散度较大,研究海域的重金属污染物来自不同的污染源。相关性分析和PCA方法分析表明,重金属元素Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As之间的相关系数较小,且前三个主分中的研究重金属元素正载荷较低,因此重金属元素相互之间都不具有相似的污染水平或共同的污染来源,元素之间具有共同来源的概率较低。     

厌氧/好氧SPNDPR系统实现低C/N城市污水同步脱氮除磷的优化运行

为了解同步短程硝化内源反硝化除磷(SPNDPR)系统的脱氮除磷特性,以低C/N城市污水为处理对象,采用延时厌氧(180 min)/好氧运行的SBR反应器,通过联合调控曝气量和好氧时间,考察了该系统启动与优化运行特性.结果表明,当系统好氧段曝气量为0. 8 L·min~(-1),好氧时间为150 min时,出水PO_4~(3-)-P浓度约为1. 5 mg·L~(-1)左右,出水NH_4~+-N和NO_3~--N浓度由10. 28 mg·L~(-1)和8. 14 mg·L~(-1)逐渐降低至0 mg·L~(-1)和2. 27 mg·L~(-1),出水NO_2~--N浓度逐渐升高至1. 81 mg·L~(-1);当曝气量提高至1. 0 L·min~(-1)且好氧时间缩短至120min后,系统除磷、短程硝化性能逐渐增强,但总氮(TN)去除性能先降低后逐渐升高,最终出水PO_4~(3-)-P、NH_4~+-N分别稳定低于0. 5 mg·L~(-1)和1. 0 mg·L~(-1),好氧段亚硝积累率和SND率分别达98. 65%和44. 20%,TN去除率达79. 78%. SPNDPR系统内好氧段好氧吸磷、反硝化除磷、短程硝化、内源反硝化同时进行保证了低C/N污水的同步脱氮除磷.     

多级AO耦合流离生化工艺流量分配比优化及脱氮机制

为探究进水流量分配比对低温城市污水脱氮效率的影响,并解析多级AO耦合流离生化工艺脱氮规律,实验采用三级AO耦合流离生化工艺,在温度为(10±1)℃、水力停留时间8 h、气水比恒定的条件下处理模拟低C/N值城市污水.系统依次在进水比5∶4∶4(等容积负荷)、3∶2∶1(等停留时间)和25∶15∶6(等污泥负荷)这3种工况下运行.结果表明,该工艺对低温低C/N值污水的处理效果较好,其中在进水比为3∶2∶1的工况下脱氮效率最高,COD、NH+4-N和TN平均去除率分别为87. 44%、96. 63%和76. 81%.进一步对氮的迁移转化规律进行研究发现,制约工艺低温脱氮的主要因素为各级硝化效率,3∶2∶1的进水比合理地分配了进水负荷,各级硝化率均超过85%,为反硝化创造了有利条件,最终获得了较高的脱氮效率,此时系统也具有最高的总生物量.研究结果丰富了多级AO耦合工艺低温脱氮理论,同时为工程设计应用提供参考.     

基于PMF模型及地统计的土壤重金属健康风险定量评价

为定量评估不同土壤重金属来源带来的人体健康风险差异,选取山东省章丘市为研究区,系统采集425处土壤样品,测定As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn共8种土壤重金属含量,采用描述性统计特征评估土壤重金属富集状态,进一步利用受体模型正定矩阵分解法（positive matrix factorization,PMF）和地统计技术确定土壤重金属的来源及分配,最后基于重金属来源构建健康风险定量评估模型.结果表明：①表层土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn含量均超出背景值,但未超出农用地土壤污染风险筛选值,表明土壤重金属出现一定的富集.②土壤重金属来源可分为3类,Cr和Ni的空间分布大致相当,且与风化母岩空间分布趋势相近,为自然来源,Cd、Cu和Zn受道路运输控制为交通来源,空间分布上受道路布局影响明显,Hg、Pb和As元素含量高值区与工业区城区分布相对应,工业排放和燃煤加剧Hg在土壤中的富集,属于工业来源,其来源占比最大约为41.85%,交通来源和自然来源分别为33.79%和24.36%.③不同种元素在手口、呼吸和皮肤接触暴露途径下产生的非致癌与致癌风险处于可接受范围内,儿童最大致癌（36.53%）与非致癌风险（36.01%）的重金属来源均为工业源,而交通源是成人的最大致癌（34.98%）与非致癌风险（37.06%）来源,重金属来源和暴露途径的差异化规避是降低重金属健康风险的关键.     

基于AHP-CRITIC的电梯安全性评估

针对电梯安全评估方法中指标权重主观性大的问题,为提高评估结果的科学性,综合AHP法、CRITIC法和模糊综合评价理论,建立了电梯安全性评估模型。从设备情况、使用情况、人员管理3个方面出发,构建了电梯安全性评估指标体系。采用AHP法,根据专家经验构造判断矩阵,得到指标的主观权重。采用CRITIC法,计算同一指标的对比强度和指标间的冲突性,得到指标的客观权重。通过加权求和的方式,兼顾主客观权重,得到指标的综合权重。基于模糊综合评价法,应用"升半梯形分布"对各级指标构造模糊评估矩阵,并量化评估结果向量。以南京市某电梯为实例,应用该模型得出此电梯的安全值为68.8,安全等级为"较安全",与此电梯的实际情况相符;并与其他方法所得的评估结果进行比较,进一步验证了该模型的正确性和有效性。     

基于BP神经网络的二元混合液体自燃温度预测

为了给工业界提供一种快速预测二元混合液体自燃温度的有效途径,将试验所测不同组分及配比的168个二元混合液体的自燃温度作为期望输出,将基于电性拓扑状态指数(ETSI)理论、引入混合ETSI概念而计算出的9种原子类型所对应的混合ETSI作为输入,采用三层BP神经网络技术建立了根据原子类型混合ETSI来预测混合液体自燃温度的BP神经网络模型,并应用改进的Garson算法进行多参数敏感性分析。经模型评价验证及稳定性分析,得到训练集的决定系数R2为0.965,平均绝对误差MAE为11.892 K,测试集的交叉验证系数Q2ext为0.923,平均绝对误差MAE为15.530 K,发现该模型的预测性能优于已有的多元非线性回归(MNR)模型,表明BP神经网络模型具有较好的拟合能力和预测能力,对烷、醇类混合体系自燃温度的预测精度最佳。     

活性炭吸附苯过程工艺参数实验和数值模拟研究

吸附法可适用于各种浓度范围VOCs的治理。本文采用实验和数值的方法研究了活性炭吸附苯过程工艺参数。首先采用实验方法得到了一种工况下的穿透时间,然后基于多孔介质模型和组分输运模型建立U型管内活性炭吸附苯过程三维数学模型。数值计算得到的穿透时间和实验结果对比误差为1.41%,证明数学模型可靠。另外,本文对模型进行了网格无关性验证。最后,采用该数学模型研究了入口速度、入口苯质量分数和多孔介质孔隙率对穿透时间、吸附过程最高温度和U型管内温度分布等参数的影响规律。     

人工湿地设计及运行参数对挥发性烷基硫化物去除的影响

以中试规模的潜流人工湿地水处理试验场为对象,研究了床体长宽比、填料粒径、水位、水力负荷和温度(季节)等设计及运行参数对二甲基硫(DMS)及二甲基二硫(DMDS)等挥发性烷基硫化物去除的影响.通过1 a的运行及监测分析,结果表明,当湿地系统水力负荷为12~86 cm.d-1时,人工湿地系统对所研究的挥发性烷基硫化物具有很好地去除作用,对DMS及DMDS的去除率分别为86%及95%;方差分析表明,水力负荷和温度(季节)是影响所研究的污染物去除的2个主要因素;水力负荷对出口水中DMS的浓度有显著性影响(p0.01);温度(季节)对出口水中DMS及DMDS的浓度有显著性影响(p0.01);床体长宽比、填料粒径大小及水位对出口水中DMS及DMDS的浓度无显著性影响(p0.05).通过溶解氧和氧化还原电位的分析,发现本湿地系统内为强还原环境(Eh-300 mV),结合硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐等电子受体及溶解有机物(如TOC及乙酸)浓度在湿地系统中的变化趋势,推测DMS及DMDS的去除主要是通过硫酸盐还原及产甲烷化作用进行的.