过硫酸钾-偶氮复合引发体系合成杂化高分子絮凝剂PACS-PAM及其表征

采用过硫酸钾(K2S2O8)-偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(VA-044引发剂)复合引发体系合成了聚硫氯化铝-聚丙烯酰胺(PACS-PAM)杂化高分子絮凝剂。以特性黏度为指标,考察了引发剂配比、引发剂总用量、单体质量浓度、总铝浓度(AlT)、反应温度和反应时间等因素对杂化絮凝剂PASC-PAM的合成影响,结果表明,杂化絮凝剂PACS-PAM的最佳合成条件为引发剂K2S2O8与偶氮VA-044质量比为3:1、引发剂总用量为单体总质量的0.2%、单体质量浓度为0.21 g/mL、总铝浓度(AlT)为0.15 mol/L、反应温度为50 ℃、反应时间为3 h,在最佳条件下合成的杂化高分子的特性黏度为14.70 dL/g。电导率分析、红外光谱(FTIR)分析和热重-差热(DTA-TGA)分析表明,杂化絮凝剂中有机组分同无机组分是通过PAM分子链端的硫酸根离子(—SO42-)的桥连作用以离子键形式连接的。对黄泥悬浊液的絮凝效果研究表明,杂化絮凝剂PASC-PAM的絮凝效果优于复配絮凝剂PASC-PAM。     

常温还原铁氧体法处理含铬废水

实验探究了常温还原铁氧体法处理含铬废水的最优工艺条件,研究了不同亚铁盐及氨氮和COD对处理效果的影响,对沉淀进行了化学分析与材料表征。实验表明,在n(Fe2+):n(Cr6+)=6,共沉淀pH=10.0,还原时间为2 min,共沉淀时间为15 min条件下,处理含铬废水可达最好效果,总铬浓度从1 600 mg/L降至1.5 mg/L以下,符合国家《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的要求,实现了常温条件下铁氧体法对含铬废水的处理。对于不同亚铁盐,氯化亚铁处理废水的性能要强于硫酸亚铁,沉降速率快且沉淀致密。一般浓度的氨氮(50 mg/L)与COD(500 mg/L)对处理效果没有明显影响。对沉淀进行酸稳定性分析和XRD表征,确定生成了稳定的含铬复合铁氧体。     

化学氧化技术在地下水修复中的应用

近年来,化学氧化技术在地下水修复中得到了很大的关注。本研究对比了Fenton试剂、过硫酸钠、高锰酸钾及次氯酸钠4种常见的氧化剂对农药厂地下水中污染物的去除效果、地下水的pH和氧化还原电位(ORP)的变化的影响。结果表明,Fenton试剂和活化的过硫酸钠对此农药厂地下水各种污染物的去除率最高,两者对其中污染物都能达到80%以上的去除率,但在一定程度上会使地下水的pH降低;高锰酸钾和次氯酸钠对污染物的去除率都能达60%以上。其中高锰酸钾对地下水的pH影响不大;次氯酸钠对氯甲苯没有去除效果,对溴苯的去除率也较低,而且会使地下水的碱性过强。在地下水样中加入4种氧化剂后,会使水样的ORP立即升高。     

牛粪和玉米秸秆厌氧消化产甲烷潜力及动力学

为了评价牛粪和玉米秸秆的产甲烷潜力,研究其厌氧消化过程动力学方程,采用自制序批式厌氧发酵实验装置对某养殖场牛粪和秸秆的最大甲烷生产潜力及其发酵过程进行研究。通过实验研究,测得接种物、牛粪和玉米秸秆的累计甲烷产量分别为64.87、244.0和466.54 mL CH4/g VS。根据实测的产气量变化曲线,按照modified Gompertz equation模型进行方程拟合,牛粪组和玉米秸秆组拟合方程的相关性系数分别为0.983和0.991,表明运用modified Gompertz equation模型预测牛粪和玉米秸秆的产甲烷潜力方法可行。通过对产甲烷过程的动力学研究得到:接种物、牛粪和玉米秸秆的最大产甲烷潜力分别为66.07、213.93和458.57 mL CH4/g VS,与实测值的误差率分别为1.8%、12.3%和1.7%;牛粪和玉米秸秆的最大甲烷日产气率(Rm)和延滞期时间(λ)分别是13.14 mL CH4/(g VS·d)、30.76 mL CH4/(g VS·d)和0.35 d、0.71 d。综上,玉米秸秆厌氧消化的停滞期长,但总产气量和最大甲烷日产期率都比牛粪高。     

负载型颗粒活性炭催化过硫酸钠氧化降解橙黄G

通过在颗粒活性炭(GAC)上负载氧化铁,并以此作为催化剂(Fe/GAC)在常温常压下催化过硫酸钠(PS)产生硫酸根自由基降解偶氮染料橙黄G。研究了体系pH、氧化剂浓度、催化剂浓度对橙黄G去除率的影响,并且对催化剂的重复使用性能进行了测试。结果表明,在Fe/GAC/PS体系中,[OG]0=0.2 mmol/L,[GAC]=1 g/L,[PS]0=2 mmol/L,降解2 h后OG去除率为99%,且有较高的矿化率;随着氧化剂浓度和催化剂浓度的增加,OG的去除效率提高;催化剂有较好的重复使用性。利用扫描电镜(SEM)对催化剂进行了表征,可以看出在活性炭上成功负载氧化铁。利用化学分子探针竞争实验鉴定催化反应中的活性物种SO4-·和OH·。     

分子筛吸附法脱除废水中的聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺(PAM)用于油田驱油产生大量难处理的含聚废水。以分子筛为吸附剂处理含聚废水,研究分子筛类型(Y、Beta和ZSM-5,H型和Na型)和物化性质对其吸附PAM性能的影响,并测定吸附等温线。结果表明,吸附性能顺序为Beta>Y>ZSM-5,H型优于Na型。H-Beta对PAM的吸附来自分子筛中阳离子与PAM中阴离子的静电作用,Si—O和Al—OH与PAM中酰胺基的氢键作用。H-Beta开放的通道结构,较高的介孔比例和表面积,较强的酸性和良好的酸中心可接近性使其具有优异的吸附性能。SiO2/Al2O3=26的H-Beta对浓度为200 mg/L的PAM溶液,PAM脱除率可达95.2%。在低PAM平衡浓度时,PAM在H-Beta上的吸附符合Langmuir单层吸附特征,饱和吸附量达70.2 mg/g,在高浓度区域则由于PAM疏水缔合作用加强呈现多层吸附。     

声凝并联合雾化预处理及其在过滤除尘中的应用

根据声凝并理论和雾化湿式除尘理论,建立了燃煤飞灰在声场联合雾化加湿作为预处理的过滤式除尘实验装置。分别在声场、雾化加湿、声场与雾化加湿相结合3种预处理条件下进行实验,确定合适的加湿量范围,得出不同条件下燃煤飞灰的去除效果。在声场联合雾化加湿条件下,分别研究了声压级和雾化加湿量对飞灰的去除率的影响。结果表明,声场和雾化加湿联合作用能有效提高燃煤PM2.5去除率。以声场联合雾化加湿作为预处理进行过滤除尘实验,结果表明,虽然对高效滤料的除尘效率提高作用有限,但是该预处理可减轻滤袋负荷,有效延缓压差增长,降低清灰频率。由于采用表面覆膜滤材,加湿量控制得当可避免产生"糊袋"现象。     

不同好氧预处理方式对餐厨垃圾产甲烷的影响

为了研究不同好氧预处理方式对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷的影响,通过建立3个模拟厌氧生物反应器,研究了传统厌氧生物反应器C1、上层好氧预处理-厌氧生物反应器C2和底部好氧预处理-厌氧生物反应器C3 3种不同操作条件下的产甲烷过程。结果表明,挥发性有机酸的累积使C1始终处于产甲烷滞后阶段;而C2、C3的好氧预处理通过加快易水解酸化组分和过量挥发性有机酸的好氧降解,有效缓解了酸性抑制,产甲烷滞后时间明显缩短至10 d内。第32天C2停止上层曝气后,在27 d内甲烷浓度达到了50%以上,同时,产甲烷速率迅速上升,并在第81天可达到峰值773 mL/(kg·d)。C3在第11天停止底部曝气后,虽然经过22 d的时间甲烷浓度即上升至50%,但之后产甲烷速率经历回落阶段后再次逐渐上升,在实验结束时仅达到517 mL/(kg·d)。上层曝气的好氧预处理方式所需曝气时间相对较长,但其产甲烷启动快,与底部曝气相比,其后期的甲烷化过程更稳定并可达到较高的产甲烷速率。     

响应面法优化黄粉虫幼虫处理餐厨垃圾饲养条件的研究

研究了黄粉虫幼虫处理餐厨垃圾的方法。首先在饲养温度、饲料含水量和饲养密度等条件下进行单因素实验,然后,以利用率为指标,运用响应面法优化了黄粉虫幼虫处理餐厨垃圾的饲养条件,结果表明,最佳饲养条件为饲养温度26.7℃、饲料含水量14.5%、饲养密度4.1头/cm2。在此饲养条件下,黄粉虫对餐厨垃圾利用率理论值为38.72%,实际餐厨垃圾利用率为38.88%,相对误差为0.41%,说明利用黄粉虫幼虫处理餐厨垃圾具有较好的效果。     

河流重金属污染底泥的稳定化实验研究

以实现河道疏浚底泥中富含的重金属Cu、Zn、Ni的稳定化为目标,选用EDTA、DTCR、Na2S、Na2S2O3、膨润土、水泥及自主研发的特殊胶凝材料作为稳定剂,对底泥中的重金属进行固化稳定,通过分析稳定后重金属浸出液浓度及赋存形态变化,探讨各药剂稳定效果,并寻求稳定剂的最佳投加量.研究表明,7种稳定剂对3种重金属的综合稳定化效果由好到差依次为:水泥> 胶凝材料> 膨润土> DTCR> 硫化钠> 硫代硫酸钠> EDTA;对Cu、Zn、Ni单种重金属而言,稳定效果最好的药剂分别为膨润土、胶凝材料及DTCR,而EDTA则使重金属浸出液浓度升高.除EDTA外,其他药剂对重金属Cu和Zn的稳定效果要明显优于Ni.根据稳定后重金属赋存形态变化结果,EDTA可使重金属可交换态比例升高,而膨润土对重金属4种形态分布基本无影响,其他药剂使重金属可交换态比例降低.