Optimized photocatalytic regeneration of adsorption-photocatalysis bifunctional composite saturated with Methyl Orange

Photo-responsive adsorption-photocatalysis nanocomposites are generally used in water and wastewater decontamination; however, the prolonged adsorption capacity of composites and the role of adsorption in concomitant photocatalysis are typically neglected. These composites can be regenerated under light irradiation as their adsorption capacity decreases. Herein, a novel adsorption-photocatalysis bifunctional nanocomposite, Bi-doped TiO₂ supported on powdered activated carbon (Bi₂O₃/TiO₂/PAC), was prepared using the sol-impregnation-hydrothermal procedure. Bi₂O₃/TiO₂/PAC with a secondary calcination temperature of 700°C under a nitrogen atmosphere was selected for maximum adsorption capacity on Methyl Orange (MO). The composite displayed an excellent adsorption capacity and was easily separated and recycled. The results demonstrate that 71.2% photocatalytic regeneration efficiency could be attained under visible light irradiation for 1 hr at an intensity of 750?W/m² and pH 7. Characterization of the as-prepared Bi₂O₃/TiO₂/PAC nanocomposite (700°C) indicates that it possesses a highly specific surface area and great optical properties, showing bifunctional adsorption-photocatalysis characteristics. The p-n heterojunction of the composite played a dominant role in the photocatalytic regeneration process, and effective degradation of MO could be achieved along with composite regeneration.     

亚铁氧化反硝化生物膜反应器中铁矿物的多样性及其对重金属Cd的吸附

亚铁氧化反硝化过程,是指亚铁氧化和NO₃--N还原相结合的生物矿化过程,该过程不仅可以实现水中NO₃--N脱除,还可以得到对多种污染物有较强吸附去除能力的铁矿物。构建了亚铁氧化反硝化过程的连续流式生物膜反应器,分析了反应器运行3个月后内部生成的颗粒物特性及其对重金属镉(Cd)的吸附效果。结果表明:反应器内不同位置会生成颗粒成分不同的铁矿物,下部和中部以菱铁矿为主,上部以针铁矿为主。这些颗粒均具有较大的比表面积和多种有利于吸附的有机官能团,对于水中Cd2+具有较强的吸附能力,不同位置形成的颗粒物的吸附去除率从大到小依次为出水>上部>中部>下部,去除率均可达到84%以上,吸附动力学和热力学方程更符合准二级动力学方程和Freundlich模型。     

低浓度煤层气双塔真空变压吸附实验

我国低浓度煤层气资源丰富,但利用率低,且大部分直接排放到环境中,不仅造成了资源浪费,也加重了大气温室效应,因此,对低浓度煤层气进行变压吸附富集分离研究具有节能和环保的双重意义。采用双塔真空变压吸附装置进行低浓度煤层气变压吸附富集分离的研究,实验采用活性炭和碳分子筛混合吸附剂,考察了吸附压力、半周期、吸附塔高径比和混合吸附剂配比等参数对CH₄分离效果的影响,并确定了最优工艺条件分别为180 kPa、90 s、7和2。该研究结果可为低浓度煤层气资源化利用提供参考。     

无机态氮素转化机制及水土体氮源识别方法

氮素在生物生命活动中起着至关重要的作用,是有机分子的基本组成元素,也是土壤的主要养分.对于氮污染的研究首先要明确各种氮形态转化机制,这是解决各种氮科学问题的基础,也是研究者容易忽略的重点.本文论述了氮素在生态系统中的转化过程及作用机制的基础,归纳总结了近年来国内外有关水土中氮源分析的研究方法及氮同位素分馏作用,重点综述了地表水及地下水体中氮源识别方法与应用,包括定性识别和模型识别方法.指出利用水化学方法与多种同位素方法相结合能够有效识别水土氮污染来源.针对传统亚硝化反应中氧原子来源识别中的问题,提出了反应过程的现代观点,解释了二次氧化反应过程中δ~(18)O-NO~-_3的富集原理.提出盆地含水层中原生铵态氮对地下水污染具有重要贡献,并给出了新的研究设想.     

南昌市PM2.5中铵盐及其气态前体物的分布特征与转化机制

在南昌市三种类型环境区域(混合区、道路区域以及郊区)开展PM_(2.5)中NH_4~+和空气中NH_3的同步采样监测,分析PM_(2.5)中铵盐及其气态前体物的分布特征,探讨氨气的转化与细粒子铵盐的形成机制,结果显示:2014-2015年采样期间南昌不同区域空气中NH_3浓度和PM_(2.5)中NH_4~+浓度较高;NH_3浓度存在空间分布差异,反映了不同环境区域NH_3源强的差异;NH_4~+浓度的空间分布表现为道路区域、郊区高于混合区,源于道路区域和郊区的气态前体物浓度高;NH_3/NH_4~+比值郊区道路区混合区,反映NH_4~+的形成受前体物(SO_2、NO_x)影响大;NH_3浓度春秋冬夏,说明NH_3源强受各季气象条件的影响大;NH_4~+浓度呈现秋冬高、春夏低的特征,反映不同季节的气象条件对铵盐的生成、清除和分解的影响不同;然而,NH_3/NH_4~+比值春夏秋冬,NH_3/NH_4~+比值季节分布与NH_4~+浓度季节分布呈相反的趋势;NH_3浓度昼、夜分布有差异,受昼夜间温差、太阳辐射、源强、逆温等多种因素的影响;NH_4~+浓度日变化各季节有差异;NH_3/NH_4~+比值日分布与NH_3浓度日分布相似;不同季节PM_(2.5)中铵盐形成的受控因素有差异,主要影响因素是气态前体物和温度、湿度;NH_4~+/SO_4~(2-)的比值(1.5),表明铵盐充足;铵盐形式主要为硫酸铵、硝酸铵,硫酸氢铵较少。     

包埋活性污泥反硝化性能的快速提高及群落分析

为了快速提高以污水厂反硝化池污泥为菌源的反硝化包埋填料的活性,实现包埋固定化的工程化应用,探究包埋填料的微生物群落特性,采用批次实验研究不同碳氮比、温度、pH对包埋填料活性的影响,并采用高通量测序研究包埋填料的生物群落特性.结果表明,C/N为10、温度为30℃、pH为7.5±0.3时,经过7 d即可恢复5.37 mg·(g·h)~(-1)的初始活性.在C/N为10,温度为25℃,pH为8.0的最优培养条件下,15 d后比反硝化速率即增大15倍至80.17 mg·(g·h)~(-1)并实现稳定运行.SEM结果显示包埋填料内部存在大量利于传质的通道,内部的细菌呈团簇状生长良好.高通量测序表明,包埋填料中具有反硝化功能的Thauera和Thermomonas为优势菌属,所占比例分别为24.27%和8.23%,保证了反硝化填料脱氮的高效性.Thauera优势菌属和Thermomonas菌属在最优培养条件下快速增殖是填料活性快速提高的主要原因.     

室内运动抵抗雾霾危害健康的有效性研究

人体长期保持运动能提高免疫力,在雾霾环境下坚持室内运动能有效预防疾病,增强身体机能,促进健康,避免雾霾对身体带来的危害。分析室内运动抵抗雾霾危害健康的有效性,以反应人体健康功能的心肺机能摄氧量水平、心率以及氧脉搏水平等指标为约束条件,采用内源控制和外源统计性分析相结合方法进行雾霾环境下室内运动的机能改善性分析,实现对人体免疫能力改善的定量评估,并结合评估结果给出相应的室内运动建议,有效抵抗雾霾对健康的危害。     

土壤冻融对溶解性有机质与菲结合的影响

以沈阳市公园土壤和道路边土壤中的溶解性有机质(DOM)为研究对象,利用荧光淬灭法测定DOM与菲的结合常数(K),考察了冷冻温度、融化温度、冷冻时间和冻融次数对其光谱学特性及其与菲的结合常数(K)的影响,并结合相关性矩阵分析K与其他参数的关系.结果表明:冻融处理条件下,K值与溶解性有机碳含量(DOC)显著负相关(p0.01),与254 nm处的紫外吸光系数(a_(254))和单位浓度DOC的254 nm的紫外吸光值(SUVA)显著正相关(p0.01).城市公园土壤DOM和城市道路边土壤DOM的K值都是3.5×10~4L·kg~(-1),经过冷冻温度、冷冻时间和冻融次数相同的冻融处理后,城市公园土壤DOM的K值始终高于城市道路边土壤DOM,这是由于冻融导致城市土壤DOM的芳香性高于城市道路边土壤DOM,而分子量小于城市道路边土壤DOM.经过冻融作用二者的K值变化范围分别为1.6×10~5～8.4×10~5L·kg~(-1)和1.5×10~5～3.7×10~5L·kg~(-1),冻融作用使二者的K值都增大一个数量级.这一方面会增强固相土壤中多环芳烃的溶出和迁移,另一方面也会降低多环芳烃的生物可利用性.     

微生物发酵菌和生物质炭及蘑菇渣对污泥堆肥效果的影响

为解决污泥的处理处置难题,实现污泥减量化、无害化和资源化,在污泥中添加蘑菇渣、微生物发酵菌和生物质炭等辅料,进行共堆肥试验,设置T1（不添加辅料）、T2（添加30%的园林枯枝）、T3（添加20%的园林枯枝、9.9%的蘑菇渣和0.1%的微生物发酵菌）、T4（添加20%的园林枯枝和10%的生物质炭）,以及T5（添加20%的园林枯枝、4.9%的蘑菇渣、0.1%的微生物发酵菌和5%的酸化生物质炭）5个好氧堆肥处理,考察各处理堆肥过程中温度变化、肥料的理化特性以及GI（发芽指数）.结果显示:①T5处理的效果最好,堆肥至第3天,堆体温度达到70.5℃,并且温度不低于50℃的时间达到19 d. ②T5处理肥料的w（TKN）（TKN为总凯氏氮）、w（TP）和w（TK）均最高,分别达到3.88、0.64和1.10 g/kg,远高于其他4个处理;产品的GI随堆肥时间的延长逐渐增长,达到183%. ③T5处理的NH₃排放最少,氮元素流失最低,能最大程度的转化成固化无机氮;残渣态重金属含量最高,不易浸出到环境中进入生态系统,生物毒性低.研究显示,蘑菇渣、微生物发酵菌和生物质炭能够促进污泥的腐熟,减少二次污染的产生,产品质量较好.      

腐殖酸影响剩余污泥厌氧消化过程实验研究

以实验室培养、几乎不含腐殖质和金属离子的剩余污泥作为研究对象,选择与市政污泥中腐殖酸特征相近的市售腐殖酸为外加填充物,实验研究污泥中所含腐殖质对污泥厌氧消化过程的抑制作用.通过设置腐殖酸不同投加比例(0、5%、10%、15%和20%,以VSS计),探究腐殖酸对厌氧消化不同过程的影响.实验结果表明,腐殖酸抑制厌氧消化生物气产气量.填加15%腐殖酸时对厌氧消化产气量抑制作用最为明显,较未添加腐殖酸对照组产气量下降了35%;但并未对生物气中CH_4体积比产生太大影响,说明抑制影响是对生物气整体性的.腐殖酸亦可抑制厌氧水解过程,投加20%腐殖酸实验组实验结束时残留于上清液中的溶解性多糖、蛋白质浓度分别是对照组的2.2和1.6倍.然而,腐殖酸作为外源电子受体,可以在一定程度上促进酸化过程,其程度在填加20%腐殖酸实验组表现最高,较对照组VFAs提高了11.3%.腐殖酸投加未对系统pH产生明显影响,各实验组pH值均在7.09~7.54间变化.