巯基改性壳聚糖复合材料的制备及其用于高容量去除水中Hg(Ⅱ)

摘  要  壳聚糖(CS)因其无毒害、可降解性、成本低等特点而在众多高分子材料中脱颖而出,但稳定性和选择性较差,从而限制了其在重金属吸附中的应用。以巯基丙酸 (MPA) 为改性剂,以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺(EDC) 为活化剂,制备了CS-MPA复合材料,使用单一变量法优化制备条件。结果表明,最优制备参数为：改性时间6 h,温度20 ℃,pH=6,m_(CS:MPA:EDC)为1∶0.8∶1,制备得到的 CS-MPA在酸性条件下对Hg(II)依旧保持较高去除效率。在复合材料表面引入巯基后出现了多层堆叠的不规则形态,比表面积增大。CS-MPA对Hg(II)的吸附在 360 min 内可达到平衡,以单层吸热的化学反应为主,25 ℃时理论最大吸附容量推测为 833.3 mg·g⁻¹。吸附机理主要是材料上的软碱(—SH和—NH₂)与软酸 Hg(II)之间发生的螯合反应,其次为酰胺基的结合作用。CS-MPA对 Hg(II)有较高的吸附选择性;且经过5次的吸附-解吸循环后,去除率仍保持在较高水平。以上研究结果表明 CS-MPA对Hg(II)的去除效果较好,可为废水中Hg(II)的去除与回收提供参考。     

新型破碎压榨联合生物工艺处理餐厨垃圾中试研究

采用新型破碎压榨预处理、油液渣三相分离的联合生物工艺(CBP)处理广州市餐厨垃圾,研究该工艺对餐厨垃圾减量率、产乙醇量、回收油脂和高蛋白酒糟的效能。结果表明:1)新型破碎压榨预处理后,餐厨垃圾减量率达90%以上,且压榨渣的干基低位燃烧值为4 885 kJ/kg,达到GB/T 18750—2008《生活垃圾焚烧炉及余热锅炉》的垃圾焚烧标准。2)在偏酸性(pH为3.62)和含盐量较高(盐分浓度为8.03 g/L)的环境下,酵母代谢工程菌(噬污酵母)在24 h内对餐厨垃圾总糖转化为乙醇的效率高达91.78%,说明酵母代谢工程菌具有耐盐耐酸性及糖醇转化的高效性。3)联合生物加工工艺对餐厨垃圾的油脂回收率为89.78%,对高蛋白酒糟的回收率为98.39%,且产品特性达到GB/T 25866—2010《玉米干全酒糟(玉米DDGS)》高脂型一级标准;对乙醇回收率为94.99%,且产品特性达到GB/T 394.1—2008《工业酒精》一级标准。联合生物加工工艺对餐厨垃圾处理具有减量化程度高、发酵周期短、产品回收率高且品质好的优势。     

微波预处理对剩余污泥生化处理的影响

采用微波对污泥进行预处理,考察处理功率和处理时间对污泥破解效果的影响;通过生化处理考察处理后污泥的降解效果。结果表明：适当提高微波处理功率,延长微波处理时间,可有效提高污泥破解效果,提高污泥中溶解性有机物含量。在最佳条件 500?W、10?min下,污泥破解率（ω）、溶解性总氮（TDN）和溶解性总磷（TDP）分别为31.0%、179.6?mg·L-1和31.3?mg·L-1。红外光谱分析表明,经微波处理后,污泥中的基团性质有所增强。预处理后污泥的日产甲烷量高于未处理污泥,累积产甲烷量提高了45.3%,表明污泥得到有效降解。经生化处理后,化学需氧量（COD）去除率达到98%以上,TDP去除率达到80%~85%,出水的TDN高于进泥。因此,对剩余污泥采用微波预处理进行生化处理的技术路线是可行的。     

垃圾填埋场污泥坑原位修复工程实践

垃圾填埋场内污泥坑的存在严重影响填埋场竖向扩建和填埋堆高。对某垃圾填埋场内污泥坑进行现场勘察取样、原位测试与室内实验,获得污泥的分层及沿深度变化的物理、力学特性,并针对不同分层的污泥,提出表层垃圾清除、污水抽排、泥水混合污泥土工管袋脱水、流塑、软塑污泥原位固化综合处理方法。对污泥坑抽排污水过程中垃圾堆体边坡进行渗流稳定分析,发现渗滤液水位快速下降将导致污泥坑垃圾边坡滑移失稳,在污泥坑治理过程中应采取相应措施。根据污泥坑上覆80~120 m垃圾堆体沿原位固化污泥滑移稳定分析,获得污泥坑原位固化处理强度指标,不排水抗剪强度Cu为40 kPa。     

微波耦合氯化铁调理对活性污泥脱水性能及热值的影响

为实现活性污泥高效脱水和资源化利用,研究了微波耦合氯化铁调理活性污泥。主要考察微波耦合氯化铁对活性污泥脱水性能和热值的影响。微波辐射能够改善活性污泥的脱水性能,优化参数为功率700 W、时间100 s。微波耦合氯化铁调理进一步增强了活性污泥的脱水性能,先投加氯化铁后微波辐射的调理（氯化铁+微波）效果优于先微波辐射后投加氯化铁的调理（微波+氯化铁）效果,脱水效果的改善得益于活性污泥絮体的增大以及EPS的减少。微波调理后的活性污泥（干基）热值随着微波辐射时间的增长逐渐降低,而微波耦合氯化铁调理后的活性污泥（干基）热值随着氯化铁投加量的增加先增加后减少。     

改性伊利石对活性艳蓝K-GR的吸附

采用十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）对伊利石进行改性,利用红外光谱、扫描电镜、X射线衍射及热重分析对吸附剂进行结构表征。研究了改性吸附剂对活性艳蓝K-GR的吸附性能。结果表明,最佳吸附条件为：pH 3,吸附剂用量0.3 g,CTMAB/伊利石质量比0.125。吸附过程符合准二级动力学方程,吸附等温线可以很好地用Langmuir模型描述。在热力学研究中,ΔG0H0>0,ΔS0>0,说明吸附过程是自发、吸热和熵增加的过程。     

再生水臭氧氧化处理工艺对水质生物稳定性的影响

为了保障再生水水质生物稳定性,控制再生水在储存、输配和利用过程中微生物生长,对再生水臭氧氧化处理工艺水质生物稳定性进行了研究。研究发现,臭氧氧化对再生水厂二级出水的溶解性有机碳（DOC）去除效果有限,对UV254和荧光强度有较好的去除效果,但可导致水样AOC水平升高,水质生物稳定性降低。分析臭氧氧化后不同有机物组分的变化情况,发现臭氧氧化对分子量为0.5~20 kDa有机物有较好的去除效果,而分子量小于0.5 kDa有机物没有明显变化。     

废弃除铜吸附剂的除磷性能

为了更高效率利用除铜吸附剂,降低除磷成本,提出了一种有效、经济的废弃吸附剂的处理方式。将吸附了铜离子的磁性壳聚糖修饰氧化石墨烯（MNPs@CS@GO）,不经过洗脱,直接利用附着的铜离子用于吸附水溶液中磷酸根离子。利用红外光谱对吸附前后吸附剂的结构进行表征,并考察了溶液pH、吸附剂用量、振荡时间对吸附剂吸附磷酸根离子的影响,得出了最佳的吸附条件。结果表明：吸附剂饱和吸附容量为11.4 mg·g-1;吸附剂除磷的再生性良好;吸附过程能用准二级动力学模型很好地进行拟合。     

Fe3O4/纤维素纳米复合材料的制备及其对亚甲基蓝的吸附

采用化学沉淀法与液相复合方法联合制备磁性无机-有机Fe3O4/纤维素复合材料。采用扫描电镜及红外光谱对其进行结构表征,以亚甲基蓝溶液为模拟废水,考察了接触时间、溶液初始pH及反应温度等因素对其吸附性能的影响,分别用准一级动力学和准二级动力学方程对数据进行拟合。结果表明,温度为22℃,溶液初始pH为7.55,Fe3O4/纤维素纳米复合材料加量为0.67 g·L-1,接触时间2 h,30 mg·L-1亚甲基蓝脱色率达99.20%,准二级动力学模型能更好地描述Fe3O4/纤维素复合材料对亚甲基蓝的吸附行为。同时,Fe3O4/纤维素纳米复合材料具有较强的磁性,可通过简单的磁铁吸引作用进行分离。     

暂存库填埋调质污泥的压缩与固结特性

污泥暂存库区面临减量增容的严峻问题。由于暂存库中的污泥已经发生了较大程度的降解,其固结性质与新鲜污泥相比已发生了较大的变化,可直接影响到原位处理效果,故选用FeCl_3和芬顿试剂对上海某污泥暂存库区的长期填埋污泥进行了调质改性,并对调质后污泥的固结压缩特性进行了研究。结果表明:经药剂调质后污泥的排水固结时间大大缩短,在初始低固结应力水平时压缩量较大,在后期高固结应力水平下沉降量较小;在初始低固结应力水平下,调质污泥的固结系数在10~(-3) cm~2·s~(-1)数量级范围内变化;添加FeCl_3的实验组对应的C_(v,max)=2.91×10~3 cm~2·s~(-1),芬顿调质实验组对应的C_(v,max)=9.88×10~(-3) cm~2·s~(-1)。渗透系数受固结应力影响较大,当FeCl_3的掺量为40%时,初级固结应力下样品的渗透系数k=4.439×10~(-6) cm·s~(-1);在400 kPa固结应力作用下,渗透系数减小为3.796×10~(-8) cm·s~(-1);经芬顿试剂调质的污泥在初级固结应力下,渗透系数k=6.48×10~(-6) cm·s~(-1);在400 kPa下,渗透系数k=9.94×10~(-8) cm·s~(-1)。以上结果对现场污泥真空固结法处理有一定的指导意义。