铁氧体法处理锂电池废液及其产物臭氧催化性能

利用共沉淀法将锂电池废液中的有价金属(Me:Co、Ni、Mn)固定在铁氧体晶格中,得到一种掺杂钴镍锰的铁氧体,不仅可以去除废液中的金属污染物,还可作为理想的臭氧氧化催化剂。研究表明,在T=90 ℃,Fe/Me(摩尔比)=20的条件下,掺杂钴、镍的铁氧体最佳pH为9,掺杂锰的铁氧体最佳pH为11。进一步分析了在不同pH条件下,铁氧体形成α-Fe2O3、γ-Fe2O3、Fe3O4 3种晶型的原因并探讨钴镍锰掺杂的铁氧体对臭氧催化降解苯酚效率的影响。     

应用籽粒苋修复镉污染农田土壤的潜力

针对农田土壤镉污染问题,采用超富集植物籽粒苋并配施不同组合的外源活化剂进行盆栽实验和田间实验,并测定籽粒苋及根系土壤中镉含量并计算富集系数。结果表明,在盆栽实验的不同处理组中,施加磷酸二氢钾(0.74 mmol·kg^-1)、EDTA(2 mmol·kg^-1)和柠檬酸(4 mmol·kg^-1)最有助于提高籽粒苋对Cd的提取修复效率。田间实验中添加活化剂(EDTA和柠檬酸)后籽粒苋的根、茎和叶组织对Cd的富集能力分别是不添加活化剂处理组的2.10、1.84和2.76倍;与对照组相比,籽粒苋的根、茎和叶部分的Cd含量都显著提高(P < 0.05),这说明外源活化剂促进了籽粒苋对土壤中Cd的吸收,提高了修复效率。每年种植两茬籽粒苋并添加活化剂,Cd的去除率可达4%~10%。种植超富集植物并配施活化剂既可以提高修复效率,又可以节约修复成本。     

工业化规模超声波预处理对不同固体浓度污泥厌氧消化性能的影响

针对活性污泥厌氧消化水解速率慢的问题,通过工业化规模超声波反应器对不同固体浓度污泥开展了破解研究。采用粒径分析及溶解性COD、蛋白质和多糖浓度监测的方法研究了超声波破解前后污泥物理化学特性的变化;评估了超声波破解对污泥厌氧消化产甲烷潜力及有机物降解规律的影响。结果表明：工业化规模超声波破解不同固体浓度污泥后,污泥粒径均有所降低,而溶解性COD、蛋白质和多糖的浓度均有增加;超声波对污泥的破解程度与破解时间和固体浓度有关,其随破解时间增加而增加,随污泥固体浓度增加而减弱;超声波破解固体浓度2%和4%的污泥30 min后,累积甲烷产率分别提升41.2%和30.2%,当破解时间和固体浓度进一步增加时,污泥甲烷产率无明显变化。本研究结果可为超声波破解污泥技术的工业化应用提供参考。     

膜蒸馏处理页岩气井压裂返排液

页岩气压裂返排液的有效处理是页岩气开发急需解决的关键环保问题之一。针对新页HF-1井页岩气压裂返排液经预氧化结合湿式氧化（PO-WAO）工艺处理的出水COD不达标、含盐量高等技术难题,采用膜蒸馏处理技术对工艺的出水进行深度处理。通过膜蒸馏单因素和正交实验表明料液温度和冷凝温度对膜蒸馏处理效果影响较大,在料液温度、冷凝液温度、真空度、运行时间分别为80℃、8℃、0.090 MPa和60 min的最佳工艺条件下,膜通量可达1.750 L·（m2·h）-1,出水COD浓度为95.8 mg·L-1,出水水质可满足《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中一级排放的要求。膜蒸馏出水中电导率为63 μS·cm-1,氯化钠的质量浓度为1.168 0 mg·L-1,可有效降低处理后的压裂废液对周围土壤的盐碱化伤害。     

Fe3O4/ZrO2-H2O2非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的降解

以浸渍法制备的新型纳米Fe3O4/ZrO2为催化剂,3,4-二氯三氟甲苯(3,4-DCBTE)为目标污染物,用Fe3O4/ZrO2-H2O2非均相类Fenton体系对目标污染物进行降解,考察催化剂的催化效果和温度、pH、H2O2投加量和掺杂比等因素对催化剂催化效果的影响。结果表明,以纳米Fe3O4/ZrO2作为催化剂的非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的处理效果极佳;随着温度的升高,纳米Fe3O4/ZrO2的催化效果不断提高;当pH降低时,催化剂的催化效果有明显提升,原始pH(pH=5.7)时反应去除效果最佳,去除率可达88.6%;催化剂用量的增加同样可以提高3,4-二氯三氟甲苯的降解效率;催化剂中Fe3O4:ZrO2的物质的量比为1:2时效果较其他掺杂比的催化剂效果更好,去除率最终可以达到96.82%;当H2O2投加量增加时,3,4-二氯三氟甲苯的降解效率先提高后降低,投加量为0.3 mL时去除效果最好,几乎可以完全去除目标有机物。以Fe3O4/ZrO2-H2O2非均相类Fenton体系处理3,4-二氯三氟甲苯时,目标污染物的降解符合一级反应动力学。     

纳米四氧化三铁作为助凝剂去除水中藻类

在实验室内对使用纳米四氧化三铁(Fe3O4)和纳米γ-三氧化二铁(γ-Fe2O3)作为聚合氯化铝(PACl)的助凝剂去除水体中铜绿微囊藻的效果进行了研究.结果表明,以纳米Fe3O4或纳米γ-Fe2O3为助凝剂,能够降低PACl的投加量,提高沉降速率,进而缩短沉降时间,且对铜绿微囊藻的去除效果明显优于单独使用PACl.在藻浓度为106个/mL的条件下,为了达到相同的除藻效果,单独使用PACl的投量要比同时投加纳米Fe3O4或纳米γ-Fe2O3时多出1倍左右;在不加磁场条件下,要达到同样的处理效果,用纳米Fe3O4或纳米γ-Fe2O3做助凝剂比单独投加PACl节约一半以上的时间;而在加磁场的条件下,用纳米Fe3O4或纳米γ-Fe2O3做助凝剂甚至只需要10 min就能达到比单独投加PACl沉降60 min更高的处理效率.该方法对不同浓度级的铜绿微囊藻都有较好的去除效果,具有一定的实际应用价值.     

呼伦湖水体溶解性有机物荧光特征及来源分析

呼伦湖是我国北方生态安全屏障的重要组成部分,为探究呼伦湖水体中有机物的组成及来源,利用三维荧光光谱（EEMs）结合平行因子（PARAFAC）分析技术进行溶解性有机物（DOM）荧光特征及来源研究。结果表明：呼伦湖DOM中含有3种荧光组分,分别为类色氨酸（C1）、类腐殖酸（C2）和类富里酸（C3）;平水期、丰水期和枯水期的C2和C3荧光强度占比约70%,表明呼伦湖水体DOM以腐殖质类物质为主,其中不同水期生态补水工程入湖口的C2和C3荧光强度均高于其他区域;平水期、丰水期和枯水期的荧光指数、生物指数和腐殖化指数平均值分别为1.50~1.54、0.85~1.00和4.12~4.68,表明呼伦湖DOM由陆源和自生源混合组成,具有明显的自生源特征;水质监测数据表明,2021年呼伦湖平水期、丰水期和枯水期水质均为GB 3838—2002《地表水环境质量标准》劣Ⅴ类,其中平水期和丰水期的BOD₅平均值高于枯水期,而平水期总有机碳平均浓度高于丰水期和枯水期;不同水期C2和C3的荧光强度均呈显著正相关,表明DOM中组分C2和C3的产生及来源具有一致性。

     

实现我国煤矸石“无废”化目标的路径研究

为解决煤矸石大量堆积造成的环境污染问题,基于“无废城市”建设理念和经验提出了煤矸石“无废”化目标。在分析我国煤矸石产生、分布及理化性质的基础上,从煤炭清洁高效利用和减污降碳2个方面论述实现煤矸石“无废”化的必要性,阐述实现我国煤矸石“无废”化的政策基础、技术现状和存在的问题。建议我国在建设绿色生态煤矿、提高煤矸石综合利用水平、研发煤矸石综合利用技术、制定煤矸石综合利用产品标准4个方面开展工作;加快实现以井下采选充一体化、矿井充填、采坑以及塌陷区回填生态修复为核心的煤矸石综合利用技术工业化应用;构建“发电—有用（价）组分回收或利用—高性能建材或农业应用或矿井充填”的资源化利用产业链,实现煤矸石中多组分梯级分质高值化利用,以保障我国煤矸石“无废”化目标顺利实现。

     

光催化功能材料及其提升湖库水环境质量的验证研究

为验证石墨烯基氧化钛光催化功能材料在实际工况条件下的适用性及其对污染水体的净化效果,分别选择云南省大理州西湖（ST-1）及浙江省舟山市嵊泗县的长弄塘水库（ST-2）进行为期105~107 d的野外原位围隔试验验证研究。结果表明：光催化功能材料与土著生物耦合（光催化耦合生态净化技术）对2种类型水体中污染物降解具有较好的效果,试验期间ST-1和ST-2水体中的氨氮、总磷浓度和COD分别下降71.8%、45.5%和27.3%以及3.8%、62.1%和33.3%;该技术实施后水体溶解氧浓度较稳定,分别为6.05~9.50和6.60~10.60 mg/L,水体透明度分别提升109.0%和185.7%;另外,该技术对藻类具有抑制作用,ST-1、ST-2试验组与对照组相比,藻类总生物量分别下降了30.3%和64.6%。     

地冲击荷载作用下双层结构磁流变阻尼器隔震效果的数值模拟

在抗爆结构中,一般采用单层隔震系统进行隔震,目前单层隔震系统的最大隔震率可以达到90%以上,但在加速度峰值很高的冲击荷载作用下,隔震后的结构响应加速度仍然很大。鉴于这种情况,本文对加入磁流变阻尼器(MRD)的双层隔震系统进行了研究。针对抗爆结构的两种典型荷载,采用改进Bouc-Wen模型和模糊控制方法,利用Matlab Simulink对双层隔震系统进行了数值模拟,计算了不同荷载作用下,不同隔震系统的加速度、位移及结构的振动剂量值(VDV)的响应,并与结构采用单层隔震系统的结果进行了对比。结果表明,与单层隔震系统相比,带有磁流变阻尼器的双层隔震系统没有太多的优越性。