Catalytic reduction for water treatment

Treating water contaminants via heterogeneously catalyzed reduction reaction is a subject of growing interest due to its good activity and superior selectivity compared to conventional technology, yielding products that are non-toxic or substantially less toxic. This article reviews the application of catalytic reduction as a progressive approach to treat different types of contaminants in water, which covers hydrodehalogenation for wastewater treatment and hydrogenation of nitrate/nitrite for groundwater remediation. For hydrodehalogenation, an overview of the existing treatment technologies is provided with an assessment of the advantages of catalytic reduction over the conventional methodologies. Catalyst design for feasible catalytic reactions is considered with a critical analysis of the pertinent literature. For hydrogenation, hydrogenation of nitrate/nitrite contaminants in water is mainly focused. Several important nitrate reduction catalysts are discussed relating to their preparation method and catalytic performance. In addition, novel approach of catalytic reduction using in situ synthesized H₂ evolved from water splitting reaction is illustrated. Finally, the challenges and perspective for the extensive application of catalytic reduction technology in water treatment are discussed. This review provides key information to our community to apply catalytic reduction approach for water treatment.

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基于小波分解及遗传BPNN耦合模型的地表水As浓度预测研究

随着工业的快速发展,水体中污染物超标事件时有发生,造成了较严重的水环境污染问题.水环境监测与预报是环境科学研究的重要内容.为了实现地表水砷（As）污染的准确预报,本研究提出小波分解、遗传算法与BP人工神经网络的耦合建模方法,并结合某河流监测站1998—2016年共19年的地表水质监测数据,通过皮尔逊相关系数和信息指标评价法对模型输入变量进行筛选,最后对比分析了在不同水质参数输入情况下BP人工神经网络（BPNN）、遗传算法改进的BPNN（GABP）、小波-遗传BPNN耦合模型（W-GABP）对后6年（2011—2016年） As浓度预测结果的均方根误差（RMSE）、决定系数（R²）、平均绝对百分比误差（MAPE）,以确立最优模型.结果表明：①多水质参数BPNN、GABP与W-GABP耦合模型预测结果的MAPE分别为17.51%、15.98%、14.46%,单水质参数BPNN、GABP与W-GABP耦合模型预测结果的MAPE分别为18.78%、16.74%、7.83%;②小波分解数据前处理及遗传算法均能较大程度地提高预测模型的精度;③对于地表水水质预报,需对比不同模型在不同输入变量下的预测结果,以获得最佳的预测精度.单水质参数输入的W-GABP耦合模型能较准确地预报地表水As浓度的变化情况,对数据缺乏地区水质监控和地表水As污染防治具有重要意义.     

高锰酸钾改性桉木生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附特性

以桉木为原料,使用高锰酸钾对桉木生物炭（BC）进行改性,制备改性生物炭（KBC）.对其进行表征,并进行了水溶液中Pb （Ⅱ）的静态吸附实验,探究了溶液pH、吸附剂投加量、吸附时间、温度和初始浓度对Pb （Ⅱ）的吸附效果影响.结果表明,最佳吸附反应pH为5,吸附在6 h达到饱和,当温度为25℃,Pb （Ⅱ）的初始浓度为100mg ·L^-1,吸附剂投加量为0.06 g时,KBC对Pb （Ⅱ）的最大吸附量为83.059mg ·g^-1,去除率为99.67%.KBC对Pb （Ⅱ）的吸附遵循二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,其是发生在均匀表面的单层吸附.采用BET、SEM-EDS、XRD、FT-IR和XPS对吸附剂进行表征分析,发现吸附机制主要是KBC含氧和KBC含锰基团通过络合作用和沉淀作用来吸附Pb （Ⅱ）,以及在吸附过程中生物炭表面会形成—O—Pb—O—双齿配合物.因此,高锰酸钾改性BC可以作为一种很好的Pb （Ⅱ）吸附剂.     

天津城区夏冬季典型污染过程中BTEX变化特征及其健康风险评估

利用GC955在线气相色谱仪分别于2019年7月和2020年1月在天津市区开展苯系物（BTEX,包括苯、甲苯、乙苯、间/对-二甲苯和邻-二甲苯）实时在线观测,对典型污染过程中BTEX的浓度水平、组成及演化机制进行了研究,并运用特征物种比值法对BTEX的来源进行了定性分析,最后运用US EPA的人体暴露分析评价方法对BTEX健康风险进行评估.结果表明,臭氧和霾污染过程中BTEX体积分数平均值分别为1.32×10^-9和4.83×10^-9,其中苯的体积分数占比最大,其次是甲苯、乙苯和二甲苯占比最小.2020年1月BTEX体积分数很大程度上受到西南方向短距离传输的影响,而在2019年7月BTEX浓度受到本地排放的影响.BTEX浓度水平在2019年7月受到温度和相对湿度的共同影响,而在2020年1月当温度较低时BTEX浓度对相对湿度的变化更敏感.天津市区BTEX在霾污染过程中受生物质燃烧/化石燃料燃烧/燃煤排放的影响较大,而在臭氧污染过程中除了受到燃烧排放源影响,交通源排放在很大程度上也有影响.臭氧污染和霾污染过程中BTEX的HI分别为0.072和0.29,均处于EPA认定的安全范围内.苯的致癌风险在清洁天和污染过程中均高于EPA规定的安全阈值,需引起高度重视.     

灰色层次分析法在脱硝技术评价中的应用

火电厂排放的氮氧化物(NOx)是主要的大气污染源之一,以灰色层次分析法为基础,选择目前应用较为成熟的3种典型的烟气脱硝工艺进行多指标、多层次的综合评价,将3种脱硝技术按照优劣进行排序,进而为选择合适的脱硝装置提供参考依据,以减少火电厂氮氧化物的排放。     

豫北平原近25年来生态服务价值研究

运用3S技术,分析和探讨了豫北平原的内黄县1979—2003年的生态系统服务价值变化. 土地利用变化直接影响生态服务价值,该区25年间的生态系统服务价值变化显著,呈增长趋势.耕地和林地生态系统服务功能约占总服务价值的80%～90%. 结果表明:25年来内黄县研究区域的生态环境质量呈不断上升的态势,生态系统服务价值增加逾2.6×108元. 研究区内的林地、园地面积不断增加,增加的面积部分主要源自未利用地,而另一部分则是由耕地转变而来. 这一方面反映了人口增长和经济建设需求对生态环境变化的积极影响,另一方面也反映了研究区人民和相关部门重视生态环境,环保意识增强.      

焦化废水回用作循环冷却水的腐蚀特性

采用静态旋转挂片法研究了焦化废水回用作循环冷却水的可行性,主要对焦化废水生化处理出水和焦化废水深度处理出水的腐蚀特性进行考察.结果表明,焦化废水生化处理出水腐蚀速率较小,仅为0.025 573 mm/a,远远低于《水处理剂缓蚀性能的测定 旋转挂片法》(GB/T18175—2000)标准值(≤0.125 mm/a),挂片表面腐蚀轻微,仅有几个点蚀,不需深度处理即可回用作循环冷却水.通过UV-Vis,FTIR及GC/MS分析可知,焦化废水生化处理出水中含有C—O,CO等极性官能团及非极性基团,与目前常用有机缓蚀剂结构相似,在回用作循环冷却水的过程中可能起到缓蚀剂的作用.      

忻州市土地利用现状的环境敏感区分析

随着新一轮土地利用规划修编展开,针对忻州市土地利用存在的环境问题,利用调查资料和相关研究成果,有效管理土地利用空间向环境敏感地区伸展,减缓环境敏感地区的环境压力和生态胁迫,为市域土地利用方式和分区方案制定提供环境敏感性依据.从规划方案与面临的土地生态问题入手,划分生态环境、水源保护、污染影响、优质农田以及煤矿塌陷五类环境敏感区,并进行忻州市环境敏感地综合评价,明确其空间分布范围.研究结果表明,极高敏感、高敏感区占全市总面积的4%,较高敏感区和一般敏感区分别占10.5%和7.5%,低敏感区和非敏感区分别占40%和38%.通过分析规划土地利用功能分区方案与环境的协调性, 在土地利用规划过程中,提出土地利用方式和空间布局优化对策.     

电袋复合型除尘器在电厂除尘改造中的应用

介绍晋北铝业自备电厂4台240t/h锅炉电除尘器改造成电袋复合型除尘器的方案、原理、运行情况,为国内燃煤电厂的电除尘器改造提供借鉴和参考。     

改进型Orbal氧化沟在污水处理厂的应用

介绍了江山市鹿溪污水处理厂的设计概况和特色。工程一期处理规模为4.0万m3/d。采用"微孔曝气+推流器"的方式,充氧调节幅度为45%～100%,同时设计水深增加到5.5m,有效减少氧化沟的占地面积,节约运行费用。污水厂进水的主要污染指标为COD和NH3-N,主要处理工艺为改进型Orbal氧化沟。此外为了适应雨季的水量冲击,系统采用灵活的进水方式,雨季污水直接进入中沟,在保证出水达标的同时,减少了污泥流失。两年多的运行结果表明,该工艺具有良好的环境和经济效益。