河道藻源胞内有机质光化学-生物降解机制

藻细胞破裂后会向水体释放大量的胞内有机质 (intracellular dissolved organic matter, I-DOM) 。I-DOM在河道中将经历复杂的光降解和生物降解过程,影响其在河道中的迁移转化和环境效应。为了探明光照和微生物对I-DOM的降解机制,开展了光降解、生物降解和光-生物降解实验。结果表明,I-DOM经7 d光降解和生物降解后,溶解性有机碳 (dissolved organic carbon, DOC) 的去除率分别为70%和81%;虽然光照1 d能去除38%的DOC,但后续生物降解 (光-生物降解) 与无光照生物降解对DOC的去除效率一致。进一步的研究表明,生物降解过程中的呼吸商 (respiratory quotient, RQ) 低于光-生物降解过程,说明相比于生物降解过程,光-生物降解过程中经光照后生物呼吸时所利用I-DOM的性质发生了改变,进而影响了生物呼吸时O₂的消耗和CO₂的产生。生物降解过程中微生物主要利用原始的I-DOM分子;而在光-生物降解过程中,生物降解过程的微生物主要利用经光降解转化后的I-DOM分子。光-生物降解过程中,光照消耗了I-DOM中可生物降解的脂质、蛋白质和木质素类组分,导致I-DOM的生物降解效率降低;同时,光照将I-DOM中的大分子物质分解成高O/C的小分子物质,使微生物代谢需要的O₂减少,小分子物质则更易被生物降解矿化生成CO₂,导致RQ升高。本研究结果可为河道水质调控提供参考。     

水洗联合固化处理电解锰渣

为减少电解锰渣中主要污染物锰离子和氨氮含量,降低其对环境的污染,采用水洗联合固化法处理电解锰渣,通过改变水渣比、洗涤次数、搅拌时间,固化剂添加比例,观察锰渣水洗及固化过程中锰离子、氨氮的质量浓度变化并确定最佳水洗固化条件。研究表明,水渣比为2,洗涤2次,搅拌时间30 min为最佳水洗条件,此时锰渣浸出液Mn²⁺、NH₃-N的质量浓度分别为106.65和40.05 mg·L⁻¹;向水洗后锰渣中添加0.15%的Na₃PO₄、1.00%的生石灰,0.75%的水泥和0.50%的粉煤灰为最佳固化剂添加比例,此时锰渣浸出液Mn²⁺、NH₃-N的质量浓度分别为0.141和1.260 μg·L⁻¹,满足污水综合排放标准。本研究结果表明,对水洗后的锰渣进行固化处理,可以有效降低浸出液中Mn²⁺和NH₃-N质量浓度,可为锰渣无害化处理提供参考。     

基于文献计量分析的场地化学氧化修复技术研究热点和趋势

化学氧化修复技术具有污染物去除效率高、修复周期短和成本低等优势,在污染场地修复领域具有广阔的应用前景。基于Web of Science数据库,通过文献计量可视化软件VOSviewer和CiteSpace,分析了1990—2022年场地污染土壤和地下水化学氧化修复领域的研究热点及趋势。结果表明,1990—2022年年度发文量呈增长趋势,中国和美国是发文量排名前二的国家,2010年后中国年发文量快速增加并位居第一,中国科学院在发文量及被引频次方面均高居榜首。基于关键词分析,总结归纳了化学氧化修复技术适用污染物类型、氧化剂种类和催化/活化方法以及化学氧化联合修复技术。当前研究热点集中在催化/活化方法研发、污染物降解机理探究以及在土壤和地下水中修复应用等方面;未来研究重点将聚焦于研发新型氧化剂和靶向催化/活化材料,探究材料迁移扩散机制和活性氧化物质产生机理,发展协同化学氧化修复技术体系并推进工程化应用,以及建立化学氧化修复全过程风险监测和评价体系。     

负载Cr和Mo锰矿粉基催化剂的脱硝脱氨性能

氨选择性催化还原 (NH₃-SCR) 技术在焚烧烟气NO_x减排控制中广泛应用。然而,目前广泛商业化使用的SCR催化剂价格昂贵且低温活性差。以价格低廉的天然锰矿粉 (MOP) 为载体,采用浸渍法制备了Cr和Mo负载改性MOP,在温度范围150~400 ℃,对比研究了MOP和负载改性MOP的脱硝和脱氨催化效率,并基于NH₃-TPD-MS、FE-SEM-EDS、XRD和XPS对所制备的催化剂进行表征。结果表明：MOP具有较高的催化脱硝脱氨活性;Cr负载可大幅提升MOP的氨转化率,且对脱硝效率没有明显影响;Cr主要以无定形Cr₂O₃形式物理附着于MOP表面,Cr与Mn之间没有明显的相互作用。同时,Mo负载对MOP的氨催化转化也有明显促进作用,2%Mo负载仅轻微减少了MOP在150~250 ℃时的脱硝效率。在5%Mo改性MOP表面,酸性位点数量和NH₃吸附能力显著提高,但Mo与K反应生成钾钼盐结晶,导致Mn⁴⁺和O_α的相对含量降低。该研究结果可为低温低尘尾部布设SCR的同时脱硝脱氨提供参考。     

Mn-Ce复合金属氧化物催化氧化甲苯性能

通过等体积浸渍法制备了一系列Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化剂, 并考察不同CeO₂负载量对MnO₂/γ-Al₂O₃催化剂催化氧化甲苯性能的影响。利用XRD、N₂吸脱附曲线、TEM、H₂-TPR、XPS和O₂-TPD等方法表征催化剂比表面积、表面形貌及氧化还原性能。结果表明,CeO₂的负载一定程度上降低了MnO₂/γ-Al₂O₃催化剂的比表面积, 且催化剂仍保持介孔结构。CeO₂的存在增加了催化剂表面的化学吸附氧含量,其良好的储放氧能力促进了Mn³⁺向Mn⁴⁺的转化;Mn和Ce之间存在较强的协同作用, 与MnO_x相邻的CeO₂更容易打开Ce—O键释放活性氧, 加速氧化还原进程,Mn_0.6Ce_0.4/γ-Al₂O₃催化剂T₁₀和T₉₀与MnO₂/γ-Al₂O₃催化剂相比分别降低20和40 ℃。本研究可为VOCs催化氧化技术中低成本金属催化剂的开发提供参考。     

臭氧预处理制备PVDF接枝SSS离子交换膜

为了降低离子交换膜的制膜费用,同时为后期微生物燃料电池中的应用提供依据和参考,实验研究了用臭氧预处理过氧化苯甲酰（BPO）引发条件制备聚偏氟乙烯（PVDF）接枝对苯乙烯磺酸钠（SSS）聚合物（PVDF-g-SSS）。傅里叶红外分光光度计（FT-IR）确认了产物的化学组成,用溶剂挥发法制得离子交换膜（PS膜）。通过X射线衍射仪（XRD）和X射线光电子能谱仪（XPS）分析了膜的结晶形态及膜面元素组成,并考察SSS单体用量对膜的离子交换容量、电导率及亲水性等性质的影响。结果表明：接枝反应对PVDF晶型影响较小,PS膜表面有S元素生成;臭氧处理后PVDF易与SSS发生接枝聚合反应,且离子交换容量与SSS单体用量成较好的线性关系,当PVDF/SSS的配比为1：5,PVDF-g-SSS占铸膜液含量的5%时,PS膜的最高离子交换容量可达2.5 mmol·g-1,电导率可达0.046 s·cm-1。     

采用可再生胺法脱除烟气中SO2

为加快可再生胺法脱硫工艺的工业化进程,开发了一套撬装式脱硫再生中试装置,通过SO2连续吸收解吸实验验证装置性能。分别考察吸收剂质量分数、pH、液气比（L/G）、解吸温度、SO2进口含量对吸收和解吸效率的影响,结果表明：随吸收剂质量分数、pH、液气比的增大吸收率升高,而解吸率下降;解吸温度升高,吸收率变化不大,解吸率增速较快;SO2进口浓度增大,吸收率和解吸率迅速降低。确定适宜工艺条件为：吸收剂质量分数30%,pH=6~8,吸收温度30℃,解吸温度（90±5）℃,液气比L/G=5.0 L·m-3。通过微分法导出体积总传质系数KGa的计算公式,并与相关工艺参数进行关联拟合,回归出填料吸收塔KGa经验模型：KGa=0.081（L/G）0.232 0（8.91 w0.107 3pH0.248e-0.32yA-1）。     

活性污泥中细微沙浓度的预测模型

悬浮在污泥混合液中的细微沙会导致活性污泥混合液挥发性悬浮固体与混合液悬浮固体比值（ratio of mixed liquor volatile suspended solids to mixed liquor suspended solids,MLVSS/MLSS）降低。通过向生化池进水中连续投加体积平均粒径分别为14、33、50、66和107 μm的石英砂,研究不同粒径细微沙对活性污泥MLVSS/MLSS的影响,探讨不同粒径细微沙的悬浮特性,构建活性污泥中细微沙浓度的预测模型,以为污水厂运行调控提供理论基础。研究结果表明,细微沙粒径越小,悬浮比（悬浮在污泥混合液中的细微沙占生化池进水中细微沙总量的比例）越大,悬浮比与细微沙粒径呈显著的相关关系。通过预测模型得到的细微沙浓度的预测值与实测值差异较小,说明构建的活性污泥中细微沙浓度的预测模型是合理的。污水厂可在维持活性污泥MLVSS稳定的条件下,结合活性污泥中细微沙的浓度,调控污泥MLSS,保证污水处理系统的稳定运行。     

中试规模下蜂窝式Mn-Ce/Al2O3脱硝催化剂的低温性能

采用自行设计的反应装置,研究中试规模条件下关键参数对蜂窝堇青石Mn-Ce/Al2O3催化剂脱硝效率的影响以及抗硫抗水性能,并通过扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）和比表面积测试仪（BET）研究催化剂的理化性质。结果表明,反应温度、空速、氨氮比对催化活性均有明显影响,同时,催化剂对氮氧化物浓度有较强适应性,NO浓度在134~469 mg·m-3区间内脱硝效率均可保持在75%以上。催化剂在100 oC,空速3 336 h-1,[NH3]/[NO]为0.9,烟气量20 m3·h-1条件下连续反应168 h,其催化效率可以稳定保持在75%~80%,说明蜂窝式Mn-Ce/Al2O3具有良好的稳定性。催化剂在含5%H2O气氛中催化效率由80%减少至60%,在去除H2O后抑制作用消失。反应气中通入143 mg·m-3 SO2后催化效率由80%降低至62%,停止通入SO2后活性不能恢复。同时通入143 mg·m-3 SO2和5%H2O,催化效率下降并维持在53%左右,停止通入后活性恢复至67%。通过对SO2中毒前后的催化剂表征分析可得,SO2存在条件下生成的硫酸铵盐堵塞了20 nm孔径以下的部分孔道,覆盖了催化剂表面活性位点,是引起效率下降的主要原因。     

粉煤灰、电石渣及其配合物碳酸化特性

为了促进粉煤灰和电石渣建材化高效利用和协同矿化CO2减排,研究了粉煤灰、电石渣及其配合物的碳酸化特性。实验采用pH在线测试方法分别对粉煤灰、电石渣以及两者配合物的碳酸化过程的pH进行在线测试,并对原料和产物进行XRD、TGA和SEM表征。结果表明：相同条件下,粉煤灰碳酸化浆液pH降到7.0的平均速度约为电石渣的51倍;与等量电石渣单独碳酸化相比,粉煤灰与电石渣按照4:1（质量比）复配碳酸化pH降低到7.0的速度较纯电石渣提高了近5.6倍,且在相同电石渣配量的条件下,粉煤灰-电石渣复配料比碳酸钙-电石渣复配料的碳酸化反应完成时间缩短了31.6%,说明电石渣与粉煤灰复配后进行碳酸化反应具有明显协同促进作用。TGA分析表明,纯粉煤灰和纯电石渣的固碳率分别约为2%和61.3%,粉煤灰与电石渣复配料的固碳率较等量单一电石渣和粉煤灰的固碳率之和的计算值提高了19.6%。SEM分析表明,粉煤灰与电石渣复配料碳酸化产物碳酸钙颗粒在粉煤灰表面呈现异位分散附着形态,而单一电石渣碳酸化产物碳酸钙则在电石渣颗粒表面呈现原位聚集附着形态。这可能是复配料固碳率提高的主要原因。