基于智能算法的矿区土壤修复采样优化

针对废弃矿区土壤的修复,同一地区周期性的采样评价是验证修复效果必不可少的手段。而采集及分析样本的过程耗时、耗力且昂贵;如何能在不影响整体评价精度的基础上,最大限度地降低后续采样点的数量,对土壤修复评价成本的降低有直接的好处。以广西某县的一重金属铅（Pb）污染严重的废弃矿区为研究对象,基于45个原始采样点,采用了RBF神经网络拟合了Pb的浓度空间分布,并采用遗传算法对采样点进行了进一步优化。在构建网络结构的过程中,根据种群个数及迭代次数的不同提出了6个优化方案。结果表明,种群个数为40且迭代次数为100的方案F的优化结果生成的分布图与原始分布图最接近,误差均方差为0.501 3,且优化后的样本数量减少到25个,减幅达44%。该结果反映了遗传算法能为空间变异缓慢地区的后续采样方案提供科学建议,明显降低采样点数量及分析成本。     

改性蔗渣焚烧灰去除糖蜜酒精废液中硫酸根

以改性蔗渣灰（MBA）为吸附剂,通过单因素实验,等温吸附模型拟合实验和正交实验,探讨了MBA去除糖蜜酒精废液的高浓度硫酸根离子的实验条件。结果表明,当MBA粒径60目,投加量为3 g·（25 mL）-1,反应温度45℃,pH为4.2,反应时间50 min时,溶液中的硫酸盐去除效果最优。等温吸附模型拟合结果表明,Langmuir模型更适合拟合该过程,MBA去除硫酸根离的反应为单分子层吸附。正交实验次优反应条件可以确定为：废液浓度为稀释15倍,MBA投加量3.0 g·（25 mL）-1,MBA粒径80目,反应时间1 h,反应温度为35℃。经验证,硫酸根离子的去除率达到88.86%。     

台特玛湖流域水体溶解性有机质的光谱特征与来源解析

为探究台特玛湖水体水质超标原因,结合流域自然条件,以水中溶解性有机质(DOM)为研究对象,分析DOM的光谱特征和来源,通过平行因子分析(PARAFAC)和荧光区域积分分析(FRI)对台特玛湖流域水体DOM进行定性与定量分析。结果表明：PARAFAC识别出台特玛湖流域DOM中 4种主要荧光组分,分别为腐殖酸、类色氨酸、类酪氨酸(B峰和D峰),水体DOM主要组分为色氨酸类蛋白质和酪氨酸类蛋白质,占总体比例为66.57%,说明DOM来源主要以内源输入为主,腐殖化程度低;台特玛湖流域水体水质超标主要是因为尾闾湖的封闭性、面积大、高蒸发量且为浅水湖泊,导致个别水质指标不断富集;水体DOM各组分与TN和COD呈显著正相关,氟化物与矿化度之间呈显著正相关。本研究为台特玛湖水质超标提出的原因分析及建议措施可为台特玛湖流域水环境保护提供依据。     

机械化学活化对磷酸铁锂电池中锂选择性浸出特性的影响

针对传统方法不能实现废旧磷酸铁锂电池正极材料(LiFePO₄)中锂(Li)选择性回收的问题,研究了“机械化学活化+浸出”联合工艺对Li选择性浸出的效果。对机械化学活化和浸出的工艺参数进行优化后,确定机械化学活化阶段的优化条件为：药剂用量(NH₄)₂SO₄: LiFePO₄摩尔比为1∶1、球料比为10∶1、湿磨时间为30 min。浸出阶段的优化条件为：浸出温度为80 ℃、H₂O₂体积分数为4%、固液比为50∶1 (g∶L),浸出时间为50 min。浸出反应的机理为,机械活化后,LiFePO₄的晶格发生错位,颗粒粒径减小;浸出后LiFePO₄中Fe的价态发生变化、Li与共磨剂络合。在优化的条件下,Li的浸出率为99.55%、Fe的浸出率为0,达到了选择性浸出Li的目的。本研究所开发的机械化学活化法可为高选择性回收废旧锂电池中的Li提供参考。     

动态生物滤网中胞外聚合物产量预测及滤网的污染分析

近年来,在各种膜处理技术中,用于废水或活性污泥混合液粗滤的自形成动态生物滤网(DMf)受到广泛关注。基于此,提出了一种用于估算合适的筛孔孔径的模拟方法,来预测并控制生物滤饼层在筛孔表面的形成,以提高过滤效果并减轻污染。结果表明：动态生物滤网面密度与EPS浓度之间具有显著的正相关性,可以利用滤网面密度来预测胞外聚合物(EPS)产生量;孔径为55~100 μm的筛网上形成的动态生物滤网可以阻挡泥水混合液中的大多数颗粒,但有部分细小颗粒仍可穿过滤网表层,并在滤网底层积累,从而产生EPS。CLSM分析结果表明,DMf中死细胞的比例及其厚度与网孔孔径显著相关,且在所有实验用的DMf中的活细胞层的厚度均约为20 μm。这表明有效的氧气渗透仅发生在DMf的薄层内,过厚的生物层会阻止氧气的渗透,进而导致微生物死亡而释放更多的EPS,最终加剧膜污染。     

焦化废水臭氧催化氧化过程的污染物降解特征

为了考察焦化废水臭氧催化氧化深度处理过程中污染物的降解特征,对处理过程中的废水进行了COD、TOC、BOD、紫外可见光谱、高效液相色谱、气相色谱-质谱联用（GC-MS）和凝胶色谱等多种分析。结果表明：经臭氧催化氧化处理后,废水的COD、TOC和UV254均降低,降低速度大小为UV254 >COD >TOC;臭氧催化氧化可提高废水的可生化性,但氧化时间进一步延长,可生化性反而降低;液相色谱表明非极性物质优先得到去除;凝胶色谱表明分子量较小的物质优先去除;GC-MS结果表明焦化废水混凝出水中主要成分为苯酚类、杂环化合物、多环芳烃及其衍生物,臭氧催化氧化处理后这些化合物都得到有效降解。     

金属卤化盐改性沸石脱汞性能

为了获得性价比较高的燃煤烟气脱汞吸附及氧化材料,采用碱金属卤化盐、过渡金属卤化盐等溶液浸渍改性人造沸石,通过固定床吸附实验考查改性沸石对模拟烟气中汞的脱除能力,讨论改性沸石对汞的脱除机理。结果表明：碱金属卤化盐改性会略微降低沸石对汞的脱除能力,过渡金属卤化盐改性会显著提高沸石对汞的脱除能力。提高溶液浓度会提高过渡金属卤化盐溶液改性沸石的脱除能力。改性导致沸石的比表面积减小、孔容积减小,吸附能力减弱,但有效官能团的增加使得氧化及催化氧化能力增强。过渡金属卤化盐改性沸石对汞的脱除机理为化学吸附占主导地位,Hg0被物理吸附的比例小于5%,其余的均被氧化成汞氧化物。     

相对湿度对ZSM-5分子筛低温等离子体再生特性的影响

低温等离子体再生法是一种低温、快速和高效的吸附材料再生新方法。运用管式单介质阻挡放电反应器产生的低温等离子体对吸附了苯的ZSM-5分子筛进行再生处理,分析了湿度对低温等离子体放电状态的影响,研究了湿度对材料吸附性能及低温等离子体再生效果的影响,考察了特定湿度条件下低温等离子体再生吸附材料的可重复性。实验结果表明,当相对湿度小于60%时,吸附材料的脱附效率和再生效率随湿度增加而升高;当相对湿度由60%升高至80%时,吸附材料的脱附效率和再生效率开始下降;但通过对比不同湿度条件再生后吸附材料的饱和吸附容量可以发现,湿度越低,再生后吸附材料的饱和吸附容量越大;在相对湿度30%的条件下,重复再生效率稳定,且重复再生后吸附材料仍有较好的吸附效果。     

小分子有机酸诱导野苋菜修复Pb污染土壤

通过土培实验,研究小分子有机酸对野苋菜吸收重金属Pb的影响。结果表明,添加小分子有机酸处理能有效促进野苋菜的生长,显著提高野苋菜地上/下部Pb含量,柠檬酸、乙酸在15 mmol·kg-1,草酸在10 mmol·kg-1 时,植物Pb 积累量达到最大值,分别为15.625、18.732和9.072 mg·kg-1,高于对照166%、219%和54%;高浓度（20 mmol·kg-1）有机酸处理,对植株产生一定的毒害作用,影响植株富集Pb能力。3种有机酸均能促进植株地上部对Pb的吸收,作用表现为乙酸 > 柠檬酸 > 草酸,说明适当浓度的有机酸能增强土壤中重金属Pb的活性,提高植株修复Pb污染土壤的能力。     

UV-Fenton光催化法深度处理紫胶漂白废水

采用UV-Fenton联合的方法处理紫胶漂白废水,单因素实验研究了H2O2用量、FeSO4用量、反应时间和初始pH值对紫胶漂白废水降解的影响,并通过数学回归模型和响应曲面法优化得到UV-Fenton深度处理紫胶漂白废水的最优条件：初始pH值5.0,H2O2用量49 g·L-1、FeSO4用量2.6 g·L-1、反应时间为4 h。经最优工艺条件深度处理后的紫胶漂白废水COD、BOD5、悬浮物、色度、总氮和总磷分别降低至48 mg·L-1、32 mg·L-1、27.3 mg·L-1、24 NTU、0.027 mg·L-1、0.021 mg·L-1,除BOD5稍高外,其余指标均达到污水综合排放一级标准。在最优条件下,以紫胶漂白废水COD值和COD去除率为指标的降解动力学模型可分别表示为：lny=0.034 98+0.001 85x+6.898×10-6x2和z=95.36-92.78×0.970 6t。由动力学方程可看出,废水COD值在反应开始的前2 h内,降低幅度接近90%,且以反应开始时最为剧烈,随着反应的进行,反应剧烈程度迅速减弱。