基于化学反应动力学的饮用水铝形态分布模型研究

目前饮用水中的总铝超标现象十分严重,其危害与铝的存在形态密切相关.本研究利用三层前反馈式的人工神经网络技术,建立了基于化学反应动力学的铝形态预测模型.结果表明,无机单核铝和溶解铝的浓度变化速率与反应时间及水温、pH、总铝、氟离子、磷酸根和硅酸根等水质参数密切相关,二者的反应级数均为三级.通过人工神经网络可有效地进行饮用水中无机单核铝和溶解铝反应动力学参数的预测;反应速率常数k和初始浓度项1/c02的计算值和模型预测值的相关系数R均大于0.999.由M市管网水铝形态的预测结果可知:当总铝浓度0.05mg·L-1时,模型对无机单核铝浓度的预测误差较大;而当总铝浓度0.05mg·L-1时,模型有较好的预测能力,无机单核铝和溶解铝的相对预测误差分别为±15%和±10%.     

表面活性剂对热带假丝酵母降解苯酚的影响

通过液态发酵培养法探讨了添加2种化学表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、曲拉通X-100(Triton X-100)以及生物表面活性剂二鼠李糖脂(dirhamnolipid,diRL)对1株热带假丝酵母(Candida tropicalis)降解苯酚的影响.结果表明,发酵液中苯酚的分解和菌体生长的不同步,反映了苯酚对该菌的毒性作用以及苯酚降解过程中中间产物的形成.CTAB对热带假丝酵母具有毒性作用,抑制菌体对苯酚的降解.低浓度(0.1、0.3CMC)的Triton X-100对C.tropicalis的生长及对苯酚的降解有一定的促进作用,分别将苯酚降解完全的时间由空白的48h提前至24h和36h;随着Triton X-100浓度增大(1.0、3.0CMC),降解初期菌体的衰亡减缓,但使菌体生长滞后,苯酚分解完全的时间延长.生物表面活性剂diRL促进菌体对苯酚降解的同时显著地促进了C.tropicalis的生长,且促进作用随着加入diRL浓度的增大而增强,1.0、3.0CMC的diRL将苯酚降解完全的时间都提前到24h;而diRL在发酵过程中浓度也逐渐降低,这表明diRL很大程度上减弱了苯酚对菌体的毒性,并且可以共同作为碳源促进菌体的生长.     

混晶纳米TiO_2的制备及其光催化降解有毒有机污染物

以无定形TiO2沉淀为前驱体,在水热条件下得到了含板钛矿(121)相混晶纳米TiO2,考察了水热反应的温度和时间等因素对含板钛矿型TiO2光催化活性的影响.采用XRD、TEM对制备的TiO2进行初步表征,并结合光催化(λ≤387 nm)降解有机染料的光活性探针反应.结果表明,水热温度为150℃,时间为24 h时,可制得具有较高光催化活性的纳米TiO2,其纳米尺寸为14.20 nm,板钛矿相含量63.6%,锐钛矿含量为36.4%.光催化实验中跟踪研究了其对染料酸性桃红(sulforhodmineB,SRB)的褪色及2,4-DCP的降解情况,并对降解中间产物H2 O2、.OH进行跟踪测定,实验结果表明板钛矿相混晶TiO2的光催化主要涉及.OH氧化历程,光照射9 h对SRB和2,4-DCP的矿化氧化分别达到89%和78%,循环5次光催化降解SRB实验,催化剂表现出较好的稳定性,催化性能无明显变化.     

基于中性盐提取的土壤重金属固液分配与自由态金属离子浓度测定

采用0.01mol·L-1CaCl2、0.002mol·L-1Ca(NO3)2和纯水(UPW)3种常用提取剂对我国南方两种典型农田重金属污染土壤进行提取试验.同时,应用土壤重金属固液分配多表面模型来预测提取液中重金属含量,结合道南膜技术(DMT)测定Ca(NO3)2提取液中自由态金属离子浓度,并与ECOSAT模型计算值进行比较.结果表明,提取剂中Ca2+浓度增加能显著提高土壤重金属溶出率,而提取液pH、溶解态有机碳(DOC)浓度却随溶液Ca2+浓度增加而降低.多表面模型(Multi-Surface Model)对大部分提取液金属浓度有较好的预测效果,部分土样提取液Cu、Pb、Zn浓度的预测效果较差.DMT测定的Ca(NO3)2提取液自由态重金属浓度与模型计算值较为一致,能够较准确地测定土壤溶液自由态重金属离子浓度.     

改性粉煤灰在处理锑矿选矿废水中的应用

针对锑矿选矿废水中锑和丁基黄原酸钠严重超标的问题,用酸改性粉煤灰对其进行吸附处理.试验结果表明,当改性粉煤灰处理选矿废水的最佳质量体积比(g.mL-1)为1:100,pH值为3,静置时间为4h时,可以将选矿废水中的锑浓度从28.611mg.L-1降到0.05mg.L-1以下,去除率达99.8%以上;废水中的丁基黄原酸钠浓度可从0.373mg.L-1降到0.02mg.L-1以下,去除率达95.0%以上.处理废水后的改性粉煤灰用硫酸-硝酸浸提,浸出液中重金属离子浓度均低于国家浸出毒性标准,表明改性粉煤灰是一种很好的锑矿选矿废水处理剂.     

分类收集蔬菜垃圾与植物废弃物混合堆肥工艺实例研究

以分类收集的生活垃圾(主要为蔬菜垃圾)和破碎树枝为原料,采用条垛式堆肥工艺,在中试规模条件下考察了原料初始含水率、通风频率、翻堆频率、接种比例4种因素对混合堆肥效果的影响.同时,在试验的9种工况下,对温度、氧浓度、有机碳降解率、有机碳氮比(C/N)、腐殖质含量等指标进行测定.结果表明,堆肥42d时各堆体均已达到稳定化要求.经过比较肥分保持、腐殖化程度和能量投入等指标,获得的最优堆肥控制条件为:初始含水率65%,通风频率15min/60min(开/关),翻堆频率为每3d1次,产物接种比例5%.最优控制方案下的主发酵通风率仅为0.03L.min-1.kg-1(以VS计),可实现堆肥过程的低能耗,适合于我国村镇区域的应用条件.     

上海市电子废弃物产生量预测与回收网络建立

以上海市为例,利用无容量限制的设施选址模型(UFCLP模型)建立了上海市电子废弃物(WEEE)回收网络,同时,为获得模型求解所需数据,根据1991～2012年的销售量对上海市2010～2017年彩电、冰箱、洗衣机、空调和电脑的废弃量进行了预测.结果表明,5种电子产品的总废弃量会从2010年的269.49×104台增至2017年的635.75×104台.最后,依据区域GDP、人口密度和区域面积等多因素对电子废弃物空间分布量进行了预测,并以此为基础选取了214个回收站候选点,使用SITATION软件对UFCLP模型进行求解,最终确定10个点作为拟建回收点,可实现未来上海市约76%的电子废弃物回收.该网络的建立对长三角地区和全国大中型城市电子废弃物回收都具有良好的示范作用.     

一株丁草胺降解菌的分离鉴定及培养条件优化

利用富集培养技术从长期施用丁草胺的稻田土壤中分离得到1株能够降解丁草胺的细菌,标记为LYC-2.经形态特征、生理生化特征和16SrDNA序列分析,将该菌株鉴定为钩杆菌属(Ancylobacter sp.).同时,为探索菌株LYC-2的生长特性和最佳培养条件,利用正交试验设计法考察了接种量、温度、pH值3个因素对菌株LYC-2生长的影响.结果表明,菌株LYC-2的最适生长温度为35℃,最适pH值为7.5.当接种量为6%(体积分数,下同)时,该菌株在含100mg.L-1的丁草胺无机盐基础培养液中培养5d后,可使丁草胺降解率达90.85%以上.     

我国不同区域玉米施肥的生命周期评价

以吉林、陕西、河南、湖南、广西等玉米主产省份为例,以生产1t玉米为评价的功能单元,应用生命周期评价(LCA)方法,比较了不同生态区玉米生产过程中施肥的资源环境影响潜力.结果表明,五省环境影响综合指数大小依次为广西0.315、湖南0.309、河南0.273、陕西0.238、吉林0.183.几种资源环境影响中,潜力大小依次是富营养化、环境酸化、温室效应、土地利用和能源消耗,其中,施用氮肥引起的氨挥发是导致富营养化和酸化的主要原因.农户间玉米施肥的资源环境影响潜力差异很大,环境影响综合指数变异范围在41.2%～81.6%之间,且以湖南省最高,吉林省最低.如果将玉米追肥由撒施都改为穴施,五省的环境影响综合指数将降低8.5%～34.1%.总体而言,在目前生产条件下,吉林省具有资源环境影响较低的优势;富营养化是最主要的环境影响类型,而改进施肥方式、减少氨挥发是降低玉米施肥资源环境影响的关键技术途径.     

活性炭纤维对水中酚类化合物的吸附特性

研究了活性炭纤维(actived carbon fiber,ACF)对模拟废水中苯酚、对氯苯酚、对硝基苯酚的吸附特性.采用扫描电子显微镜(SEM)对ACF的表面结构进行了表征.通过静态吸附试验,采用吸附热力学探讨了ACF对苯酚、对氯苯酚、对硝基苯酚模拟废水的机制,计算了有关的热力学函数.结果表明,ACF对它们的吸附速率很快,在酸性条件下吸附效果较好,相同条件下,去除率是苯酚(87%)<对氯苯酚(96%)<对硝基苯酚(99%).ACF对这3种物质的吸附都是自发的放热反应,属于物理吸附.吸附等温线能用Dubinin-Radushkevieh方程较好地拟合.