碳纳米管预沉积改性膜的污染机理研究

为探究碳纳米管(Carbon Nanotubes,CNTs)预沉积改性膜的污染机理,本研究使用正压过滤法将CNTs预沉积在3种孔径的有机膜(20 kDa聚醚砜膜、0.01 μm和0.1 μm聚偏二氟乙烯膜)表面,研究了CNTs预沉积改性膜过滤3种典型污染物(牛血清蛋白、腐殖酸、海藻酸钠)过程中的膜污染情况.根据比通量、Hermia模型和传统滤饼过滤模型,对恒压死端过滤3种典型污染物过程中的污染机理进行了系统评价.结果表明,20 kDa PES膜和0.01 μm PVDF膜表面预沉积CNTs改性后,过滤3种典型膜污染物质时的膜污染情况都得到了一定程度的缓解.20 kDa PES膜表面预沉积CNTs后过滤HA初期为完全孔堵塞与滤饼过滤相结合的复合污染机理,最终转变为滤饼过滤;过滤SA的污染机理为完全孔堵塞与滤饼过滤相结合的复合污染机理.0.01 μm PVDF膜表面沉积CNTs改性后过滤HA初期的污染机理为膜孔堵塞与滤饼过滤相结合的复合污染机理,然后经过向滤饼过滤转变的过渡阶段,最终形成滤饼过滤,且随着CNTs沉积量的增加,过渡阶段持续时间延长.0.1 μm PVDF膜表面预沉积CNTs后过滤3种污染物,均未能缓解膜污染,膜污染机理不受CNTs沉积改性的影响,其过滤BSA和HA的污染机理为膜孔堵塞,过滤SA过程的污染机理符合滤饼过滤.     

黄河中下游表层沉积物磷的赋存形态及生物有效性

利用磷的连续分级提取方法,研究了黄河中下游16个沉积物样品中磷的赋存形态分布特征,并探讨了沉积物中磷的生物有效性.结果表明,黄河沉积物中总磷的含量为83.79～132.35 μg·g~(-1),其中主要以无机磷的形式存在,而无机麟中以钙结合态磷为主.线性回归分析结果表明,NaOH-P的含量与活性态Fe、BD-P,NaOH-P含量的总和与活性态Fe、BD-P,NH_4Cl-P含量的总和与活性态Fe、Al含量总和,均有一定的线性关系;沉积物中的总无机磷含量与沉积物的总有机质含量呈正相关关系.磷的生物有效性分析结果显示,潜在的生物有效性磷主要包括弱结合态磷、氧化还原敏感态磷、金属(水台)氧化物结合态磷3种赋存形态,黄河沉积物中潜在的生物有效性磷含量在9.02～37.20 μg·g~(-1)范围内,平均值为24.47 μg·g~(-1),平均占沉积物总磷的22.43%、占总无机磷的35.59%.     

污泥生物反应器填埋场中PAHs、PCBs含量变化及其影响因素

为了解生物反应器填埋场各填埋时期污泥中PAHs、PCBs的含量变化情况,探索影响PAHs、PCBs含量变化的主要因素,为矿化污泥的农用资源化提供科学依据,对生物反应器填埋场填埋400d污泥中PAHs、PCBs含量变化及其影响因素进行了系统研究.研究发现,各填埋时期PAHs的浓度范围为6.645～10.008:mg·kg1-,且随填埋时间增加呈现减小的趋势.PAHs化合物主要以4个苯环以上的化合物为主,而小于3个苯环的:PAHs化合物含量相对较低.各填埋时期污泥中的PCBs含量随填埋时间增加呈现减小的趋势,浓度范围为15.655～2 5.569 μg·kg1-,远低于国家规定的0.2 mg·kg-1的污泥农用标准.填埋初期污泥中PCBs主要以3-Cl和5-Cl化合物为主,填埋后期,2-Cl化合物大大增加,占总的PCBs含量的大部分.影响PAHs、PCBs含量变化的主要因素是生物对PAHs的降解转化.根据污泥中各污染物的含量对污染物进行源解析表明,污泥中PAHs主要来源于炼油厂、炼焦厂、煤气厂、冶炼厂和沥青厂等排放的废水.化工、木材加工、电器等工业污水是污泥中PCBs有机污染物的主要来源.     

逐级分离法提取河流表层沉积物中的粘土矿物

采用选择性化学萃取剂对河流表层沉积物中的有机质、铁/锰氧化物进行逐级分离,并依据斯托克斯(Stokes)法则提取其中的粘土矿物,以达到逐级分离的效果.利用TOC测定法和火焰原子吸收法(FAAS)定最分析并验证沉积物中碳酸盐、有机质和铁、锰氧化物的去除效果;利用X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)考察粘土矿物的主要成分和提取效果.结果表明,有机质的去除率可达到90%以上,铁、锰氧化物的去除率分别达到98.90%和77.92%,占可萃取态铁、锰的绝大部分;沉积物中粘土矿物的主要成分为伊利石、伊利石/蒙脱石混层和高岭石,非粘土矿物的主要成分是石英和正长石,沉积物提取粘土矿物前后的XRD以及ESEM谱图的变化进一步验证了粘土矿物的提取效果.     

2,5-二氟硝基苯的厌氧降解特性

考察了2,5-二氟硝基苯(2,5-DFNB)的厌氧降解特性及F~-对其厌氧降解过程的影响。实验结果表明:当初始2,5-DFNB质量浓度为5~100 mg/L时,随着降解时间的延长,2,5-DFNB对厌氧消化产甲烷的抑制效应逐渐减弱直至消失;在厌氧降解过程中,2,5-DFNB的降解基本无延滞期,但仅发生了硝基转化,并未实现还原脱氟;2,5-DFNB的厌氧降解动力学符合Andrews模型,最大比降解速率、底物饱和常数、底物抑制常数分别为5.9 mg/(g·h),67.7 mg/L,1 299.6 mg/L;质量浓度为10~80 mg/L的F~-对2,5-DFNB厌氧降解过程影响甚小,而质量浓度大于100 mg/L时则产生了较严重的抑制作用。     

基于局域等离子体纳米材料的水环境中重金属离子可视化监测

重金属污染是重要的水污染问题之一.建立快速、灵敏准确的重金属离子监测新方法,对于水环境保护与水质评估具有重要意义.具有局域表面等离子体共振(LSPR)效应的等离子体纳米材料,在可见光波段具有较强的吸收峰.纳米粒子的聚集或分散,能引起肉眼可辨的颜色变化,由此发展出了纳米材料比色检测技术.本文主要综述了基于等离子体纳米粒子的比色技术在水体中重金属离子检测方面的最新进展,指出了重金属可视化监测技术在实际应用中可能面临的问题,并对未来的发展前景进行了展望.     

木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料对Cr(Ⅵ)吸附性能研究

利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)方法,对木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料的结构进行表征,并研究了溶液pH、Cr(Ⅵ)初始浓度、吸附时间和吸附温度对木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料吸附Cr(Ⅵ)的影响.结果表明:(1)木质纤维素和蒙脱土复合后形成了插层一剥离型的纳米复合材料;(2)在溶液pH为2、Cr(Ⅵ)初始质量浓度为100mg/L、吸附温度为30℃、吸附时间为180 min的条件下,木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附量达5.72mg/g;(3)木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附符合伪二级动力学模型和Freundlich吸附等温式.     

响应面法优化聚磷硫酸铁的制备及其应用

采用单因素实验方法,针对制备聚磷硫酸铁(PPFS)的主要影响因素加以分析,包括酸度(nH2SO4/nFe2+、碱化度和nPO34-/nFe2+等。以生活污水中总磷(TP)的去除率为考察对象,采用Box-Behnken中心组合实验和响应面分析方法对主要影响因素加以优化,得到了二次响应曲面模型以及优化的水平值。结果表明,当把PPFS用于生活污水中TP的去除时,其最佳制备参数如下所列:酸度为0.1017,碱化度为12.21%,nPO34-/nFe2+为0.0560。通过回归分析,模型拟合性良好,在优化制备条件下得到的TP去除率预测值与实验值接近,误差为1.26%。