重金属污染土壤旋流洗脱设备的设计及性能评估

针对高浓度重金属污染土壤,尤其是污染负荷较高的黏土土壤,传统的物化方法难以实现其高效的洗脱。利用旋流场中土壤颗粒高速自转/公转,实现土壤颗粒污染物的强化快速脱附。土壤旋流洗脱实验分为旋流器的分离性能和单一/复合污染物的脱附性能2部分。在土壤-水体系下,旋流器的最优操作条件为：进口流量0.7 m3·h-1,分流比0.12,固液比为1:20。对于Pb污染物,底流脱附效率均能达到近85%,溢流也能够达到70%。对于Cu污染物,底流和溢流脱附均能达到90%左右。对于Cr(VI)污染物,底流脱附最高能达到60%左右,但溢流洗脱效率极低。复合污染能够在单次通过后脱除Pb、Cu、Cr(VI)等多种重金属污染,且洗脱效果与单一污染洗脱时基本一致。对实际的场地修复具有指导意义。     

城市生活垃圾热解重整制合成气计算分析

基于热化学平衡对热解重整制取合成气工艺进行了建模分析,考察了垃圾收到基水分Mar、干燥基灰分Ad、热解装置入口垃圾含水率和合成气燃烧比例对能量转化率、干合成气产率、干合成气低位热值、合成气组分等的影响。结果表明：该工艺对于收到基低位热值大于6.7?MJ·kg-1的生活垃圾可以产生标况下低位热值高于5.3?MJ·m-3的干合成气;垃圾收到基水分和干燥基灰分的增加会大幅降低能量转化率、干合成气产率和低位热值。     

中心组合设计制备高比表面铝基核桃果皮多孔碳材料

以农业废弃物核桃青果皮为原料、F127为微结构调控剂、硝酸铝为中心配位离子,通过中心组合设计,螯合辅助共组装策略制备了系列铝基多孔碳材料并对制备参数进行优化分析。选择硝酸铝浓度、铝基复合材料与F127的质量比和碳化温度作为优化因素,研究各因素的不同水平对系列碳材料比表面积的影响。得到制备的最优条件为硝酸铝浓度1 mol·L-1,铝基复合材料与F127质量比为2.5及碳化温度850 °C。在此条件下,制备得到的碳样品的比表面积为1 505.86 m2·g-1,与预测值1 503.77 m2·g-1接近,说明与响应方程模型高度拟合。     

Polychlorinated naphthalenes (PCNs) in riverine and marine sediments of the Laizhou Bay area, North China

PCN congeners were analyzed in marine and riverine sediments of the Laizhou Bay area, North China. Concentrations of PCNs ranged from 0.12 to 5.1 ng g⁻¹ dry weight (dw) with a mean value of 1.1 ng g⁻¹ dw. The levels of PCNs varied largely, with industrial group approximately ten folds higher than those of the rural in riverine sediment. A strong impact by direct discharge from local factories was suggested. Similar compositional profiles were found within groups. High resemblance of compositional profiles between industrial samples and Halowax 1014 was observed. It was indicated that PCNs in riverine sediments were mainly from release of industrial usage, with additional contributions from industrial thermal process at certain sites. In marine sediments, it was suggested that PCNs along the coast of Laizhou Bay were mainly controlled by riverine input. While in the central bay, PCN distributions were possibly impacted by combined multiple factors.     

电磁浮动床除尘装置的设计与实验研究

针对所设计的电磁浮动床除尘装置,为了掌握该装置的运行规律以及除尘效果,以铁磁颗粒为床料,通过实验分析了铁磁颗粒质量对床层高度的影响,以及风量和磁场强度等因素对床层高度和压强降的影响,并对风量和磁场强度与除尘效率的关系进行了研究,确定最佳运行条件：进口含尘气体浓度为20 g·m-3,磁场强度为300 Gs,风量为110 m3·h-1,除尘效率高达99.34%,为电磁浮动床用于高温除尘工艺奠定了基础。     

AC/PTFE微生物燃料电池阴极去除罗丹明B及同步产电性能

采用辊压成型法制备了活性炭（AC）/聚四氟乙烯（PTFE）质量比分别为6、5和3的AC/PTFE 电极,并利用SEM对电极表面进行表征。结果表明,随着质量比的降低电极表面活性炭颗粒间的连接更为紧密。以制得的AC/PTFE电极,碳毡分别为微生物燃料电池（MFC）的阴极、阳极,利用AC/PTFE阴极在曝气条件下产生的过氧化氢在阴极处理模拟的罗丹明B废水。研究了不同质量比AC/PTFE阴极对罗丹明B的去除效果及同步产电情况,结果表明以AC/PTFE质量比为6的AC/PTFE阴极在96 h内对罗丹明B的去除率达到96%,MFC获得的最大功率密度为105 mW·m-2;同时研究了在阴极液加入0.2 g·L-1 Fe2+的条件下,阴极液为不同pH值时,阴极对罗丹明B的去除效果及MFC产电情况。结果表明在阴极液pH= 3的情况下,罗丹明B的去除率在36 h内达到了98.9%,MFC的最大功率密度达到210 mW·m-2,罗丹明B的去除速率及MFC能量的输出得到了明显提高。     

表面活性剂强化球形节杆菌修复DDTs污染农田土壤的现场实验

通过田间实验,研究了不同浓度的表面活性剂（SDBS-TW80和RL）对球形节杆菌Arthrobacter globiformis DC-1降解设施农业土壤中DDTs效果的影响。结果表明,SDBS-TW80和RL 均能不同程度地促进球形节杆菌降解农田土壤中DDTs。当SDBS-TW80和RL浓度分别为200和5 mg·kg-1土时,DDTs的降解率达到最高,均为64%左右。DDTs组分分析表明：SDBS-TW80和RL对p,p'-DDE、p,p'-DDT、p,p'-DDD和o,p'-DDT 4种组分均有不同程度的降解,其中毒性最强的p,p'-DDE降解效果最好,最高达75%左右。实验结果证实了利用表面活性剂强化球形节杆菌现场修复DDTs污染土壤的可能性。考虑到修复效率和成本,实际应用中优先选择SDBS-TW80的组合。     

磺胺类制药废水中苯系物的快速同步检测

磺胺类制药废水是一类难降解有机废水,其中含有苯磺酰胺、苯磺酸、苯酚等苯系物,对这些物质的快速检测十分必要,针对这3种物质建立了基于高效液相色谱的快速同步检测方法。采用C₁₈柱为分离柱,比较了乙腈/水、甲醇/水和甲醇/缓冲盐3种流动相体系的分离效果,优化了230、240、250和260 nm 4种检测波长等条件。结果表明,V_甲醇∶V_{磷酸二氢铵溶液}(0.5%,pH=3.5)=50∶50作为流动相时,基线稳定,峰形较好,3种目标物在11 min内即可实现有效分离,且浓度为5~100 mg·L⁻¹时,3种目标物峰面积与质量浓度的线性关系良好(R²>0.999),检出限为15.0~29.4 μg·L⁻¹,相对偏差为0.05%~1.56%(n=5),该方法能同时检测苯磺酸、苯酚和苯磺酰胺,具有简便、灵敏、准确等优点,可为制药废水的快速检测和磺胺类药物降解机理的分析提供便利。     

氯自由基介导的BDD电极选择性氧化脱氮

为实现氨氮的高效选择性转化,设计了一个氯自由基介导的电化学体系。该电化学体系以稳定性好、氧化能力强的掺硼金刚石(BDD)电极为阳极,以Pd-Cu修饰的泡沫镍材料(Pd-Cu/NF)为阴极,以氯化钠为电解质,对BDD电极选择性电催化氧化性能与机理进行了研究。结果表明：在4.0 V电压下,体系中的Cl⁻原位可转化成氯自由基(Cl·),Cl·可选择性地将氨氮转化为N₂和少量$ {\rm{NO}}_3^ - $,副产物$ {\rm{NO}}_3^ - $在Pd-Cu/NF阴极被高效还原为N₂;分别探究了阴极材料、电场强度、电极间距、溶液pH和电解质种类对氨氮转化性能的影响。通过电子顺磁共振和自由基捕获实验,证实了Cl·在氨氮转化过程中发挥了重要作用。在最优条件下,可实现40 min内100%的氨氮转化率和25 mg·L⁻¹的N₂生成量,以上研究结果可为解决水体中氨氮的污染问题提供参考。     

基于硫酸盐还原菌的气提内循环反应器处理酸性矿山废水

针对硫酸盐还原菌(SRB)处理酸性矿山废水(AMD)易受酸、重金属、代谢产物硫离子等多重毒性抑制的问题,采用气提内循环反应器对AMD进行处理,研究了反应器内涉硫组分的演变、产碱效率、微生物群落结构、重金属的去除效果。结果表明:气体内循环反应器可有效解除多重毒性抑制,体系中硫酸盐去除率由36.5%提升至91.24%;且其产碱效率提升了3倍,明显优于传统反应器,脱硫弧菌属的相对丰度也由48%提升至73%;硫化氢与重金属反应得到金属硫化物纯度可达98.12%,出水中Cu~(2+)和Zn~(2+)浓度分别为0和2 mg·L~(-1),可达到《污水综合排放标准》二级标准。以上结果可为SRB生物技术处理AMD的高效控制提供参考。