改性土-膨润土阻隔墙阻控离子型稀土矿氨氮污染

以土-膨润土为阻隔材料,使用硅灰及水泥对其进行固化改性,研究改性后阻隔墙对离子型稀土矿原地浸矿氨氮污染的阻控效果。通过了解阻隔墙材料的渗透性能、力学性能,并结合阻隔材料对氨氮的吸附效果、穿透效果和数值模拟结果,探讨改性土-膨润土阻隔材料对氨氮污染的阻控性能。结果表明:硅灰改性土-膨润土阻隔材料,最佳质量配比为硅灰∶土=1∶10,最佳含水率为67.80%;改性阻隔材料生成的铝硅酸盐提高了阻隔墙防渗性能,渗透系数为2.36×10~(-9) m·s~(-1);CaCO_3提高了材料的力学性能,使抗压强度达到0.896 MPa;改性阻隔材料对氨氮的吸附过程符合准二级动力学模型及Langmuir等温模型。这说明该吸附过程以化学吸附为主,并且该吸附是放热过程。在不同氨氮浓度的穿透下,渗透系数呈逐渐减小的趋势,实验期间并未达到穿透浓度。利用Visual MODFLOW数值模型对阻隔墙的阻控效果进行模拟发现,7 300 d后NH_4~+扩散范围小,未穿透阻隔墙。硅灰改性土-膨润土阻隔墙用于对离子型稀土矿氨氮污染阻控的效果较好。     

Research and application of method of oxygen isotope of inorganic phosphate in Beijing agricultural soils

Phosphorus (P) in agricultural ecosystems is an essential and limited element for plants and microorganisms. However, environmental problems caused by P accumulation as well as by P loss have become more and more serious. Oxygen isotopes of phosphate can trace the sources, migration, and transformation of P in agricultural soils. In order to use the isotopes of phosphate oxygen, appropriate extraction and purification methods for inorganic phosphate from soils are necessary. Here, we combined two different methods to analyze the oxygen isotopic composition of inorganic phosphate (δ¹⁸O_P) from chemical fertilizers and different fractions (Milli-Q water, 0.5 mol L^?1 NaHCO₃ (pH = 8.5), 0.1 mol L^?1 NaOH and 1 mol L^?1 HCl) of agricultural soils from the Beijing area. The δ¹⁸O_P results of the water extracts and NaHCO₃ extracts in most samples were close to the calculated equilibrium value. These phenomena can be explained by rapid P cycling in soils and the influence of chemical fertilizers. The δ¹⁸O_P value of the water extracts and NaHCO₃ extracts in some soil samples below the equilibrium value may be caused by the hydrolysis of organic P fractions mediated by extracellular enzymes. The δ¹⁸O_P values of the NaOH extracts were above the calculated equilibrium value reflecting the balance state between microbial uptake of phosphate and the release of intracellular phosphate back to the soil. The HCl extracts with the lowest δ¹⁸O_P values and highest phosphate concentrations indicated that the HCl fraction was affected by microbial activity. Hence, these δ¹⁸O_p values likely reflected the oxygen isotopic values of the parent materials. The results suggested that phosphate oxygen isotope analyses could be an effective tool in order to trace phosphate sources, transformation processes, and its utilization by microorganisms in agricultural soils.     

臭氧活性炭-后置砂滤工艺对水中农药的控制效能

选择我国饮用水水质标准中有相关规定,以及部分用量较大或虽被禁用但仍有残留的农药共25种,对黄浦江水源水以及采用臭氧活性炭-后置砂滤工艺的某水厂工艺段出水中的浓度分布进行了调查,评估了砂滤后置工艺条件下相应农药的实际处理效果。结果表明:原水中有包括莠去津、乐果、六氯苯、敌敌畏、乙草胺、丁草胺、仲丁威和p,p'-DDT的8种农药检出,且总浓度较高达到760 ng/L,其中莠去津和乙草胺含量较高,最高浓度分别达到531 ng/L和277 ng/L;从季节性分布来看,春季总农药浓度最高达760 ng/L,秋季最低为175 ng/L。从工艺去除效果来看,臭氧活性炭砂滤后置工艺对农药的总体去除率为62%~78%,与冬春季相比,夏秋季节的农药的去除率提高约10%左右,这可能与高温期微生物活性较高有关。值得关注的是,砂滤后置工艺与同期常规臭氧活性炭工艺相比农药的总去除率要低10%左右,应结合总体出水水质情况对其进一步评估。     

Fenton-like/TiO2催化介质阻挡放电体系对活性艳蓝的降解

为了提高等离子放电对染料的降解效率,研究了Fenton-like/TiO2耦合催化介质阻挡放电体系对活性艳蓝(X-BR)的脱色效果及降解机理。结果表明,投加Fe2+ 或Fe3+与TiO2组成的耦合催化体系可以显著提高X-BR的脱色率。反应10 min后,紫外可见扫描光谱和阴离子(Cl-、NO3-、SO42-)产量分析表明,介质阻挡放电体系可以有效破环蒽醌发色基团,耦合催化体系不仅强化了蒽醌结构的破坏,同时更加有效地破坏了苯环和萘环结构从而提高了TOC降解率。最后,比较研究了投加Mn2+ 和Cu2+对X-BR的脱色效果,在投加浓度均为0.5 mmol/L条件下,两者对X-BR的脱色起到抑制作用,因此,两者不适合作为耦合催化介质阻挡放电体系的添加离子。     

湖泊底泥磷释放及磷形态变化

为研究底泥中内源性磷释放对城市景观水体富营养化的影响,以西安市曲江南湖为对象,采用底泥磷形态标准测试方法(SMT)分析了磷的赋存形态,通过模拟实验探究了在不同环境条件(温度、pH和溶解氧)下磷形态变化的特征。结果表明:温度升高促进内源磷的释放,在夏季加剧水体富营养化程度;碱性条件有利于磷的释放,增大补给水源可减少底泥释磷量;厌氧环境下底泥释磷量是好氧时的3.96倍;Al-P 和Ca-P较稳定,在酸性条件下会加速其溶解;NH4+-P、 Fe-P 和OrgP受溶解氧、pH和温度影响较大,其吸附与释放能力有明显的差异。     

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。     

氧化石墨烯-氧化锌净化铅离子废水

利用改性Hummers法制备氧化石墨,并成功地将氧化锌负载到氧化石墨上催化降解铅离子。利用SEM、XRD、FTIR等对氧化石墨烯-氧化锌的形貌进行表征,并用以净化铅离子废水。通过实验分析得知废水净化的原因有两方面:光催化效应和吸附理论,然后考察其影响净化过程的因素。结果表明,氧化石墨烯-氧化锌对溶液中铅离子在紫外光下有较强的吸附和催化降解能力,在t=4 h,pH=7条件下,其最大净化量可达到184 mg/g。     

曝气条件对浸没式膜生物反应器内流场的影响

为深入研究流场动力学特性对浸没式膜生物反应器系统内膜面污染的控制,应用fluent软件对浸没式膜生物反应器内气液两相流动进行了三维数值模拟研究。采用标准k-ε湍流模型和欧拉多相流模型,考察了改变曝气条件对膜面气液速度场及气含率分布的影响。模拟结果表明,在相同曝气强度下,1 mm曝气孔径下膜面气液两相的速度增加较孔径2 mm、3 mm的快;曝气孔径为1 mm时,膜面的液相速度随着曝气强度的增加逐渐增大;曝气孔径为1 mm时,曝气量为5.5 m3/h所形成的漩涡区较大,膜面气含率值较高且分布较均匀,气液两相接触面积较大,膜面冲刷效果较好;模拟观察到反应器底部靠近壁面局部气含率较低,不利于活性污泥中微生物的生长,需要进一步优化曝气和反应器结构。     

300 MW燃煤锅炉机组超细颗粒聚并器的实验研究

为了解决燃煤锅炉烟气中超细颗粒难以脱除的问题,基于流体动力学原理设计了一种超细颗粒聚并器,并在300 MW燃煤锅炉机组电除尘器的前置烟道中进行了实验研究。结果表明,聚并器内部存在超细颗粒之间以及超细颗粒与大颗粒之间的相互聚集行为,从而使超细颗粒数量显著减少。例如,对于粒径在2.65和10.48 μm以下的颗粒,其体积比例在聚并器出口分别减少了56.7%和62.3%,在电除尘器出口的粉尘浓度减少了26.34 mg/Nm3,这表明,基于流体动力学原理的聚并器对超细颗粒的聚并作用明显,具有良好的应用前景。     

生物碳和土壤性质对乙草胺吸附行为的影响

生物碳施加到土壤中可能会影响污染物的环境归趋,而吸附作用是其关键控制因素,为此,本研究考察了400、500和600℃下制备的玉米秸秆生物碳(分别记作CS400、CS500和CS600)和土壤性质对乙草胺吸附行为的影响。结果表明,生物碳和土壤对乙草胺的吸附等温线符合Freundlich模型(R2≥0.99)。随着生物碳热解温度的升高(从CS400到CS600),生物碳吸附乙草胺的非线性指数n值减小且logKOC值增大,说明吸附非线性程度和吸附能力增强,这是因为生物碳炭化程度增强(H/C原子比减小),疏水性增强(O/C原子比减小)和比表面积增大而有利于对乙草胺的吸附,吸附机制以表面吸附为主(比如疏水作用、π-π EDA作用和孔填充作用)。然而,土壤吸附乙草胺的n值(0.95)接近1.0,说明该吸附作用几乎是线性吸附,以分配作用机制为主。3种生物碳对乙草胺的吸附能力都高于土壤,特别是CS600对乙草胺的吸附能力(logKOC)比土壤及文献报道的土壤和沉积物高一个数量及以上,说明生物碳可能会有效保留土壤中的乙草胺而降低其迁移性。