污水特质(水征)评价及其在污水再生处理工艺研究中的应用

近年来,在污水高标准处理研究和工程实践中,发现和遇到越来越多的现有常规水质指标、工艺理论和技术知识等难以解释的新现象和难以解决的新问题.以逐步建立水质复杂体系研究理论和方法体系,构筑科学、有效的污水处理风险管理和安全保障管理系统为目标,介绍了污水的复杂体系特征,阐述了污水高标准处理中工艺设计、运行和诊断面临系统理论方法缺失的问题及其根源,提出了可有效支撑污水工艺研究的污水特质,即"水征（water feature）"的概念.通过分析污水中污染物的浓度水平、组分特征、安全性和稳定性及其时空变化,定义了水征"四维度"内涵,即污染物污染程度、组分特征、毒害效应和转化潜势等4个维度.研究和实践案例表明,水征能有效支撑水质安全评价、处理特性预测、处理工艺设计和工艺诊断优化等.在以水环境质量改善和环境风险控制为目标的污水高标准处理新阶段,基于水征研究,发展高效处理工艺、构筑科学有效的风险管理和安全保障体系尤为重要.今后需深入、持续开展污水处理中水征指标评价方法与理论体系、水征与污染物处理关键技术开发与工艺优化、水征与风险评价管理等方面的研究.      

天然菱铁矿去除水中磷的性能研究

采用批次试验研究菱铁矿对水溶液中磷的吸附特性,考察了初始磷浓度、p H值、菱铁矿投加量、粒径、共存离子对吸附的影响,并探讨了吸附动力学和吸附热力学特征.结果表明,当磷溶液初始浓度为20 mg·L-1,初始p H为6.0时,菱铁矿对磷的吸附效果较好,吸附平衡时间为48h.菱铁矿投加量为0.5~10 g时,随着投加量的增加,菱铁矿对磷的吸附效能逐渐提高.相对于NO-3、Cl-而言,SO2-4、HCO-3对菱铁矿去除磷有微弱的抑制作用.动力学研究发现,菱铁矿对磷的吸附过程更符合准二级动力学模型,吸附平衡可由Freundlich等温线方程描述,饱和吸附量为83.5μg·g-1.最后分别计算了288、303和318 K下的吸附热力学参数,发现吉布斯自由能(ΔG)均为负,焓变(ΔH)及熵变(ΔS)为正,表明该吸附过程为自发的吸热反应.     

有机物对紫外光照下亚硝氮生成的影响

通过静态间歇试验,对紫外光照下水中无机氮的转化进行了研究,重点考察了有机物在反应过程中对亚硝氮生成的促进作用,分类比较了不同有机物的作用效果.结果表明:在紫外光照下,氨氮不能转化为亚硝氮,硝氮可以转化为亚硝氮;有机物的投加可以促进亚硝氮的生成;不同有机物对亚硝氮形成的促进作用大小与有机物的还原性有关,还原性愈强,促进作用愈大;有机物促进作用大小的顺序如下:相同碳链醇>醛>酸>酮、官能团愈多促进作用愈大,相同官能团碳链愈长促进作用愈大.     

液态水氢键结构的拉曼光谱研究进展

总结了近年来将拉曼光谱应用于液态水氢键结构的研究进展,分析了温度、压强和电解质对于水团簇氢键网络结构的影响。改变水的温度和压强或加入不同电解质,将会对水的氢键作用产生影响,并改变水分子团簇结构。通过拉曼光谱可以观察到水分子间振动频率的变化,从而推断液态水氢键结构的变化。     

化学改性对碳纳米管催化剂结构和活性的影响

采用经过臭氧、空气和混酸（HNO3-H2SO4）化学改性的多壁碳纳米管（MWNTs）作为催化剂,用扫描电子显微镜（SEM）、FT—IR、Raman、XPS分析方法对MWNTs进行结构表征。在间歇式高压反应釜中,以改性后的MWNTs作为催化剂,开展了催化湿式氧化苯酚的活性研究。结果表明：经改性的MWNTs具有较高的催化活性。在155℃和总压2．5MPa,苯酚初始浓度为1000mg／L,催化剂投加量为0．4g／L的条件下,液相臭氧改性方法处理的MWNTs表现出了良好的催化活性,反应120min后苯酚的去除率为100％,溶液的矿化率为72％。改性的催化剂表面生成的含氧官能团是MWNTs在催化湿式氧化反应中具有高活性的重要原因。     

纳米颗粒原位植入法制备改性超滤膜及其抗生物污染性能研究

选取氧化铝分散体(Al2O3)、Linde A型沸石(LTA)、Linde L型沸石(LTL)和X型八面沸石(FAU-X)4种纳米颗粒,采用原位植入的方法对超滤膜进行表面改性,以提高聚砜超滤膜的抗生物污染性能.通过扫描电子显微镜、接触角测定、抗生物污染性能测试等方法来表征改性前后膜结构和性能的变化.结果表明,纳米颗粒在膜表面的原位植入具有其可行性,该方法只改变超滤膜的表面形貌,对断面和底面的结构没有影响;纳米颗粒原位植入法改性后,超滤膜的亲水性有显著提高.就抗生物污染性能而言,纳米颗粒的植入提高了膜的抗粘附性能,在纳米颗粒覆盖的区域没有大肠杆菌粘附生长;在这4种膜中,UF-LTA和UF-LTL膜的抗粘附性能优于UF-Al2O3和UF-FAU-X膜.相较而言,LTA型沸石在膜表面分散效果良好,原位植入后显著改善了膜的亲水性并且表现出较好的抗粘附性能,可作为理想的材料用于下一步研究.但LTA型沸石的抗水流剪切的能力较弱,要想提高该种纳米颗粒在膜表面的结合牢固性,应考虑减小颗粒的粒径.     

电助光催化氧化过程中羟基自由基(OH·)的定量分析

电助光催化氧化技术是一种增强型的光催化氧化技术,应用前景广阔.对电助光催化氧化过程中产生的羟基自由基(OH·)进行定量分析对进一步探讨电场辅助作用机理十分重要.以对氯苯甲酸为探针化合物对电助光催化氧化过程中的OH·进行定量分析,发现电助光催化氧化过程中的OH·浓度是普通光催化氧化过程的2倍.对苯甲酰胺进行电助光催化氧化降解试验,求得了苯甲酰胺与羟基自由基的二级反应动力学常数.研究还对电场辅助作用机理进行了分析.     

凝胶层析-荧光分光光度法联用分析饮用水中铝的形态

将凝胶层析与荧光分光光度法相结合进行饮用水中铝形态的分析.结果表明,凝胶层析对胶体态铝和溶解态铝有较好的分离效果.依据衍生试剂8-羟基喹啉(8-HQ)和铬蓝黑R(EBBR)与不同铝形态结合强度的差异,通过荧光分光光度法可分析饮用水中的单核铝、无机单核铝,再结合硝酸消解可测定饮用水中的总铝、溶胶态铝和胶体态铝.对饮用水中铝形态的分析表明:清华大学地区的地下水和北京市给水管网末端水的总铝含量均在50μg·l-1以下,无机单核铝为饮用水中铝的主要存在形态.     

利用凝胶层析分离测定胶体态铝和溶解态铝的研究

利用凝胶层析柱分别对高浓度(5.4g·L-1)和低浓度(0.27mg·L-1)的聚合氯化铝溶液和氯化铝溶液进行了层析分离,测定了洗脱流出液的电导率和pH值,并采用Al-Ferron逐时络合比色分析了洗脱流出液中的铝形态分布.结果表明,高浓度和低浓度铝水样中的胶体态铝和溶解态铝浓度均可采用凝胶层析法进行分离测定.利用凝胶层析装置对2.5mL铝水样以1mL·min-1的速度进行洗脱,40～60mL间的洗脱流出液即为胶体态铝,剩余部分为溶解态铝.     

颗粒物吸附乐果的动力学特征

研究了乐果在颗粒物表面上吸附的动力学特征,观察了颗粒物的性质对吸附行为的影响.结果表明,乐果在3种颗粒物上的吸附过程均符合一级动力学规律,其相关系数在0.986 2～0.990 5,达到极显著水平.颗粒物的性质与吸附量相关分析发现,不同颗粒物对乐果的吸附程度是由颗粒物的有机质、粘粒、阳离子交换容量(CEC)和pH等理化特征综合作用的结果.pH对吸附行为影响的实验结果指出,随着体系的pH逐渐增大,颗粒物对乐果的吸附能力增强.