磁性污泥基生物炭对Pb2+的吸附性能

为克服湿法制备磁性生物炭颗粒时团聚严重、固液分离困难、热解前需消耗大量能源脱水干化的问题,本研究以市政污泥为原料,通过无溶剂法热解制备了磁性污泥基生物炭(MSBC-2),并利用SEM、FTIR、XPS、VMS和Raman等方法对产物的表面结构与特征进行了表征。基于序批实验,分析了pH、温度、背景离子强度、生物炭投加量对该吸附材料的Pb²⁺吸附性能的影响,并进行了吸附动力学、吸附等温线及吸附热力学研究。结果表明：MSBC-2的Pb²⁺去除率随pH及温度的升高而升高,pH>4后去除率基本不变,离子强度对Pb²⁺去除率基本无影响。MSBC-2对Pb²⁺的吸附行为符合准二级动力学模型及Langmuir模型,表明吸附过程的限速步骤为化学反应,吸附为单分子层吸附;MSBC-2的反应速率常数k₂是未改性生物炭的4.1倍,25 ℃时最大理论吸附容量为113.36 mg·g⁻¹,高于大多数湿法制备的磁性生物炭;该吸附过程非自发、吸热且熵增过程;MSBC-2对Pb²⁺的吸附机理主要包括表面络合、离子交换和物理吸附。     

倒极长寿命的Ti/RuO2-IrO2-RhOx电极对氨氮废水的处理效能

在电化学处理高硬度氨氮废水过程中,Ca²⁺、Mg²⁺等会在电场作用下富集并沉积在电极表面,引起电极结垢,最终影响氨氮去除效率。倒极除垢操作简单、脱垢效果佳,但会折损电极寿命。为了解决这一问题,研制了一种可在倒极操作下保持长寿命的Ti/RuO₂-IrO₂-RhO_x新型电极,以用于处理上述高硬度氨氮废水。结果表明,在倒极操作下,Ti/RuO₂-IrO₂-RhO_x电极加速寿命高达1 400 h,分别是Ti/RuO₂-TiO₂与Ti/IrO₂-Ta₂O₅电极的47倍与23倍。物理化学表征结果表明,RuO₂-IrO₂-RhO_x涂层为致密均匀固溶体,表面有簇状晶粒析出。将研制的Ti/RuO₂-IrO₂-RhO_x新型电极用于电解氨氮废水,发现其在析氯与氨氮去除方面均优于Ti/RuO₂-TiO₂和Ti/IrO₂-Ta₂O₅。此外,氨氮浓度、电流密度以及初始氯离子浓度对氨氮去除效率均有明显影响。以上研究结果可为Ti/RuO₂-IrO₂-RhO_x新型电极在氨氮废水的处理中的应用提供参考。     

微纳米气泡/UV/K2S2O8协同处理模拟垃圾渗沥液

以垃圾渗沥液中的主要污染物冰乙酸、正丁酸、正己酸和氨组成的混合物为处理对象,采用微纳米气泡联合紫外灯活化过硫酸盐法处理模拟垃圾渗沥液,考察了反应时间、过硫酸钾投加量、pH、紫外灯功率、微纳米气泡进气量对污染物去除效果的影响。结果表明：微纳米气泡对紫外灯活化过硫酸盐法有显著的协同作用。当反应时间为180 min、过硫酸钾投加量为4 g·L⁻¹、pH=6、紫外灯功率为10 W、微纳米气泡进气量为30 mL·min⁻¹时,污染物的去除效果最佳,COD去除率为60.68%,TOC去除率为48.05%,氨氮去除率为42.1%。自由基淬灭实验结合EPR表征结果表明,羟基自由基和硫酸根自由基为降解过程中主要的活性物质。溶液中无机碳含量增加,说明废水中有机物分解为二氧化碳和水。     

羟胺/EDTA协同强化芬顿反应的机理与动力学

经典芬顿反应(Fe²⁺/H₂O₂)在实际水处理中存在pH响应范围窄、亚铁盐投加量大和铁泥产量高等技术瓶颈问题。改用乙二胺四乙酸(EDTA)络合的亚铁离子(Fe²⁺-EDTA)做引发剂后,pH响应范围明显扩大,然而也引入了有机二次污染,同时提高了溶解铁的去除难度。在Fe²⁺-EDTA/H₂O₂体系中投加还原性的羟胺(HA),可将失活的Fe³⁺-EDTA转化成具有活性的Fe²⁺-EDTA,从而实现低铁投加量/低EDTA投加量条件下有机污染物的消除。结果表明：以伊文思蓝为模型污染物,HA/EDTA/芬顿体系的pH范围可扩大至7.0~9.0;铁离子和EDTA的最佳投料比为1∶1,H₂O₂的最佳投加量为0.5 mmol∙L⁻¹,HA的最佳投加量为0.1 mmol∙L⁻¹; HA/EDTA/芬顿体系中主要的活性物质为羟基自由基(·OH);苯基甲基亚砜(PMSO)的降解路径分析则证明了新体系中高价铁(Fe^IV)几乎不起任何作用。以上结果表明,将羟胺引入EDTA/芬顿体系后可同步降低铁离子与络合剂的使用量,故此体系改变了络合剂强化的芬顿反应中药剂投加量过大与后续铁离子不好处置的问题,可为进一步拓展芬顿反应的应用范围提供参考。     

基于氨氮实测结果的水质自动监测系统数据质量分析

为提高水质自动监测数据质量,在地表水水质自动监测系统实际监测运行环境中,基于统计分析方法,探讨水质自动监测日常运行维护质控手段对运行维护质量监督考核结果的影响,探索提高水质自动监测质控考核结果合格率的运行维护质控技术要求。结果表明：零点漂移检查、量程/跨度漂移检查对水质自动监测质控考核结果虽无显著影响,但却是保障水质自动监测数据质量的基础;水质自动监测仪标准物质核查结果相对误差的合格判定标准由±10%加严至±6%时,水质自动监测仪标准物质核查、实际水体样品比对测试、实际水体样品加标回收率测试及盲样考核结果的合格率均显著提升;标准物质核查合格率由74.6%~77.9%提升为98.4%~100%,实际水体样品比对测试的合格率由62.5%提升为75.9%,实际水体样品加标回收率测试的合格率由75.0%提升为87.5%~100%,盲样考核合格率由75.0%提升为100%;标准物质核查及实际水体样品比对测试相对误差均不服从正态分布,且数据分布为正偏态分布;实验所用水质自动监测仪器可能存在负偏离的系统误差,手工比对实验环节对实际水体样品比对测试结果也可能存在一定干扰。综合上述结果,在进行水质自动监测仪器设计和选型时,应消除可能的系统偏差;在开展实际水体样品比对测试过程中,应加强对比对实验相关环节的质量监督和检查;在水质自动监测系统运行维护时,应采用更严格的标准物质核查结果相对误差合格判定标准,以提高和保障自动监测数据质量。相关研究成果可为水质自动监测系统运行维护采取的质量控制措施和评价标准的制定提供技术支持。     

通过屋顶暴露方法模拟聚碳酸酯微塑料在长江水样的长期老化行为

由于较低的自然老化速率,微塑料在实际水体长期户外暴露过程中老化行为的数据仍较缺乏.通过聚碳酸酯（Polycarbonate,PC）微塑料在长江表层水样的18个月户外暴露试验以揭示自然老化过程对微塑料表面特征及对金属离子(Cr⁶⁺和Co²⁺)吸附行为的重要影响.结果显示,户外暴露改变了PC微塑料的理化性质,包括表面开裂、粒径降低、亲水性和熔点增加以及表面氧化（产生羰基和羟基）.同时,户外老化过程明显影响微塑料对金属离子的吸附行为.原始和低老化程度PC对金属离子的吸附主要通过物理作用控制,而高老化程度微塑料由于产生含氧功能团对金属离子的吸附主要由化学过程如络合和共价键等作用控制.并且,不同老化程度PC微塑料对Cr⁶⁺和Co²⁺的吸附性能不同.对于Cr⁶⁺,PC的吸附性能随其老化程度增加呈先升高后降低的趋势,然而对于Co²⁺,平衡吸附性能随老化程度增加呈增加的趋势.户外老化过程产生含氧官能团、破碎和开裂以及生物膜可能是影响吸附性能的主要因素.本研究证实了长期户外...     

生态足迹分析方法及其在国内的应用

生态足迹分析方法是90年代提出的可以定量的反映一个国家、地区、城市的可持续发展程度分析的计算模型。本文介绍了生态足迹模型的理论依据和计算方法,分析了生态足迹分析方法在我国的应用,并且指出了生态足迹分析方法的优缺点及其改进。     

基于卫星观测及水质动力模型的感潮河流水质监测分析

综合高分辨率卫星观测具有时空连续覆盖和水质动力模型具有高时间分辨率的优势,对感潮河段的水质进行监测。通过Lansat8/OLI卫星数据定量反演了感潮河段-黄浦江的叶绿素a质量浓度,反演结果与地面实测数据的均方根误差为4.82 mg·m⁻³,决定系数R²为0.68。通过水质动力模型Delft3D,模拟了黄浦江水质参数(溶解氧(DO)、氨氮(NH₃-N)和高锰酸钾指数(COD_Mn))。结果表明：模拟水位与实测水位的均方根误差为0.22 m;水质参数DO、NH₃-N、COD_Mn的验证均方根误差分别为0.53、0.16、0.27 mg·L⁻¹。进一步分析后发现,2013年8月—2014年7月随着黄浦江叶绿素a质量浓度的增大,DO与NH₃-N也相应增大,COD_Mn则相应减小。通过叶绿素a质量浓度与水质参数所构建的关系式,利用Lansat8/OLI卫星数据反演了不同时期的黄浦江DO、NH₃-N、COD_Mn,发现感潮河段水质参数存在季节性变化。卫星观测与水质动力模型相结合的方法可为海岸带感潮河流时空快速变化的水质监测提供参考。     

水面舰船风浪环境适应性内涵及综合评估方法研究

首先对水面舰船风浪环境适应性的内涵进行了分析,重点研究了风浪环境对舰船综合航行性能及作战使用效能的影响.考虑到实际风浪环境中舰船各项总体性能指标是一个复杂的体系,各指标之间既具有矛盾性又具有一致性,是一个多目标、多变量的复杂系统.提取了跟风浪环境相关性较强的船体性能指标,建立了水面舰船风浪环境适应性多级综合评价指标体系...     

沉积物原位物理洗脱技术对苦草萌发生长的影响

原位物理洗脱技术是一种应用于修复受污染的沉积物的新兴技术,但沉积物洗脱处理后对沉水植物萌发生长的影响尚不明确。通过模拟原位空气洗脱与原位水力洗脱2种典型原位物理洗脱技术,处理富含有机质的沉积物,研究洗脱对苦草萌发和生长指标的影响,以及洗脱后沉积物的理化性质的变化。结果表明:2种方式洗脱后沉积物中苦草种子的萌发率、萌发速度以及幼苗的株高、鲜质量、根数、叶数等指标均优于未洗组,其中水力洗脱后沉积物中苦草的萌发生长状况最好,萌发率是未洗组的2.9倍,株高和根数分别是未洗组的2.29和4.76倍;物理洗脱后,沉积物中氨氮($NH_{4}^{-}$-N)与酸可挥发性硫化物(AVS)等还原性物质浓度分别下降34.15%~35.19%和7.67%~44.89%,有机质浓度下降70.04%~77.90%,表层(0~5 cm)沉积物由强还原状态(ORP<-350 mV)改善至弱还原状态(ORP为-200~-100 mV);此外,沉积物中大粒径(50~2 000 μm)颗粒占比增至89.02%~92.84%,有利于上覆水中的O₂向沉积物中扩散,促进苦草的萌发生长。原位物理洗脱尤其是水力洗脱后,沉积物的理化条件更有利于苦草的萌发生长。