有机蒸气-空气分子扩散系数测定的影响因素分析

利用自行研发的气体扩散系数测试装置及测定方法,分别测定和分析了常温常压下,不同扩散管径、扩散距离、体系温度、气体进气方式及其流量、扩散时间等对气体扩散系数测定的影响情况。基于拟稳态扩散模型,得出气体扩散系数测定的合理条件：扩散距离为9~14 cm;吹气流量为0.22~0.33 m3·h-1;体系温度应低于液体沸点且不要太接近沸点;扩散时间根据液体挥发性情况,一般不小于12 h,具体以能够明显观测到测定前后液面高度差为基准;扩散管管径应在保证扩散管截面积较小、液面以上气体以单向自然扩散为主、液体蒸发速度相对较慢的范围内选取。研究结果确定了气体扩散系数测定的合理条件,对加深油气空间传质机理的认识以及确保扩散系数测定的准确度具有重要指导意义。     

微量肼对厌氧氨氧化生物膜长期运行效果的影响

为探究微量肼(N₂H₄)对厌氧氨氧化生物膜的长期影响,采用3个移动床生物膜反应器(moving bed biofilm reactor, MBBR)处理低浓度氨氮(50.9±3.6) mg·L⁻¹废水,分别加入0 mg·L⁻¹ (对照组,R1)、5 mg·L⁻¹ (R2)和10 mg·L⁻¹(R3)的微量N₂H₄后连续运行35 d,考察N₂H₄对MBBR系统中总氮去除速率(total nitrogen removal rate, TNRR)、生物量、胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)、血红素和微生物群落的影响。结果显示,运行末期相对于R1,R2和R3的NRR分别下降了53%和 64%。N₂H₄ 质量浓度为5 mg·L⁻¹时,生物膜的EPS分泌量提高,触发了生物膜保护机制;当N₂H₄ 质量浓度为10 mg·L⁻¹时,生物膜的EPS和血红素含量均明显下降,N₂H₄对生物膜产生抑制作用。长期添加微量N₂H₄导致门水平中Planctomycetes和Candidatus_Kuenenia的相对丰度降低,可见,N₂H₄的加入可以使NRR短暂增长,但长期加入会对厌氧氨氧化生物膜产生生物毒性,抑制厌氧氨氧化菌(AnAOB)的活性。整体而言,5 mg·L⁻¹和10 mg·L⁻¹的N₂H₄的加入都难以维持MBBR长期稳定高效运行,其对厌氧氨氧化生物膜的负面影响更为明显。     

电动增强技术修复镉污染土壤及其修复机理

选择小分子有机酸——酒石酸、草酸作为增强试剂,研究在不同浓度小分子有机酸作用下,电动修复土壤重金属镉Cd（Ⅱ）的迁移和去除机制。实验中以胡敏素为吸附剂并将其以包裹的形式添加在在电动装置中,以乙酸-乙酸钠为电解液,同时在两极室之间循环电解液以控制土壤pH值变化。结果表明,电动修复技术促进了重金属的去除。小分子有机酸的加入使弱酸提取态的重金属镉Cd（Ⅱ）的去除率大大提高,可达67.07%。不同浓度的小分子有机酸对电动修复的促进效果不同,随着浓度的持续增加,电动修复效果降低。     

响应面中心组合设计法优化制备载磁活性炭

采用浸渍-碱性微波法制备载磁粉末活性炭。基于单因素实验,选定制备过程影响较显著的3个因素∶铁盐比例（n（Fe3+）∶n（Fe2+））、微波功率、微波时间,分别以碘吸附值和饱和磁化强度为响应值,通过中心组合设计及响应面分析优化制备条件。利用Design-Expert软件联合分析2个响应值的回归模型,优化得出载磁活性炭制备条件：铁盐比为1.4,微波时间为2 min,微波功率为625 W。通过对比测试不同优化条件下载磁活性炭的孔结构和磁性能,验证了优化过程的可靠性。     

磁性BiOI/Fe3O4的合成及光催化降解水中的双酚S

利用简单的共沉淀法在室温条件下制备了磁性空心蜂窝状的BiOI/Fe3O4光催化剂,采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见光漫反射谱仪（UV-vis）、N2吸附-解析BET技术和振动磁强计（VSM）等仪器对其进行表征,并在可见光下催化降解双酚S（BPS）。结果表明,催化剂量为1.0 g·L-1、pH为9.0时,对BPS的去除率最高,可见光照90 min,BiOI/Fe3O4复合光催化剂对BPS的去除率可达90.6%。反应结束后,复合光催化剂在外加磁场作用下从反应体系中分离,循环实验5次后,其光催化效率仍保持在85.0%以上,表现出良好的稳定性。降解过程主要包含羟基自由基和光生空穴的氧化作用。沉淀法制备BiOI/Fe3O4简单可靠,条件可控,所制备的BiOI/Fe3O4具有良好的应用前景。     

不同pH条件下剩余污泥厌氧发酵过程中溶出物的释放

对剩余污泥进行厌氧发酵处理可实现污泥中有机质和磷的释放并最终回收利用,而pH是影响厌氧发酵过程的重要因子。为研究pH对厌氧发酵中磷与有机物释放的影响,采用批次实验研究了pH分别为3、5、7、9、10、11时剩余污泥厌氧发酵过程中磷和有机物的释放与转化规律。结果表明,在不同pH下,剩余污泥厌氧发酵过程中发生着有机物与不同形态磷的迁移与转化,酸性和碱性环境下的厌氧发酵液成分的三维荧光结构不同。剩余污泥厌氧发酵过程中,泥相钙结合态磷(AP)在酸性条件下转化为液相磷,有机磷(OP)和大部分铁/铝结合态磷(NAIP)在碱性条件下转化为液相磷;其中, pH为11时,污泥发酵液中磷含量最高。污泥发酵类型为丁酸型发酵,发酵产物以异丁酸为主,其次是正戊酸和乙酸。pH为10时,发酵液中的蛋白质与多糖的总量、挥发性有机酸(VFAs)浓度最高,两者呈现正相关关系;类蛋白和类腐殖酸降解,利于VFAs的积累。     

NO2--N和盐度对反硝化除磷及N2O释放的影响

以驯化好的反硝化除磷污泥为研究对象,通过批式实验考察了NO2--N和NaCl浓度对反硝化除磷率及N2O释放的影响。当进水亚硝酸盐的浓度由15 mg·L-1升高至25和40 mg·L-1时,除磷率由68.81%±0.5%降至66.25%±1%和62.88%±0.8%,TN的去除率由90.6%±0.7%降至74.55%±1.5%和51.65%±2%,N2O释放量分别为4.82、13.83和17.06 mg。当NaCl质量分数为0%、0.5%、1%和2%时,TN的去除率由74.55%±1%降至68%±2%、64.2%±1%和54.3%±2.5%,除磷率由66.37%±1.5%降至61.29%±1%、50.47%±2%和36.7%±0.5%,N2O-N转化率为41.1%±2%、41.4%±2.5%、48.94%±0.6%和51.03%±2%。因此,NO2--N和NaCl质量分数的升高均会降低脱氮除磷效率,但增加了N2O释放量;兼顾脱氮除磷效率前提下,NO2--N为25 mg·L-1、NaCl质量分数为1%是N2O释放量增加的优化条件。     

浮盘和气窗位置对内浮顶罐正己烷蒸发损耗的影响

在环境保护日趋严格和受到重视的大环境下,内浮顶罐的蒸发损耗机理和减排降耗规律尚有进一步研究的空间。使用自制的1 000 m3内浮顶罐缩比模型,研究了不同气窗和浮盘位置对罐内气体空间气流分布、罐内风速、储液蒸气浓度以及损耗速率的影响。结果表明:罐壁通气孔储罐和罐顶边缘通气孔储罐的气孔流向均呈现两进两出的特点;壁面通气孔储罐内风速大于顶盖边缘通气孔储罐,而浓度小于后者;浮盘位置越高,蒸发损耗速率越大,顶孔罐相比于壁孔罐的减排效果就越明显,其原因是贯穿整个壁孔罐内气体空间的大旋涡对边圈密封处的影响造成的。通过分析,建议将罐壁通气孔改造成罐顶边缘通气孔,建议在API内浮顶罐损耗公式的修订中考虑气窗和浮盘位置的影响。     

Au@Ag致密单层膜的组装及对农药残留的SERS检测

采用聚合物溶液组装法构筑致密Au@Ag核壳单层膜结构,用作SERS基底检测有机磷农药具有高灵敏性和重现性。Au@Ag核壳纳米立方体首先通过种子生长法合成,然后用功能化的配体聚乙二醇巯基（mPEG–SH）进行修饰获得有序的致密单层膜结构。该结构的形成归因于适量mPEG–SH的加入可以精确调节颗粒间以及颗粒与基底间的相互作用力,使得基底表面的纳米粒子重新排列。这种有序的单层膜结构用作SERS基底具有稳定和高重现的SERS信号,用于检测乙基对氧磷农药残留时检测限低至10-8 mol·L-1（2.75 μg·mL-1）。该聚合物组装方法为构建高灵敏和高重现性的SERS基底提供了一个有效的途径,为SERS技术在农药残留检测领域的推广应用打下了基础。     

阳极COD对榨菜生产废水MDC产电、脱盐的影响及氨氮去除的微生物群落分析

构建了3室榨菜生产废水微生物脱盐燃料电池系统(microbial desalination cell,MDC),探讨了其阳极COD对榨菜废水MDC产电、脱盐的影响;通过微生物群落分析,探查了脱盐室${{\rm{NH}}_4^ + }$-N的去除途径。结果表明：在产电性能方面,MDC阳极COD为900 mg·L⁻¹时较400 mg·L⁻¹与1 400 mg·L⁻¹时更优,在1 000 Ω的外电阻负载下,其输出电压、最大功率密度、库仑效率分别为550 mV、2.91 W·m⁻³、(15.7±0.5)%;在脱盐方面,阳极COD为400 mg·L⁻¹时,较其他2种情况更优,MDC的脱盐时间、脱盐速率、电子利用效率分别为910.5 h、5.15 mg·h⁻¹、111%。阳极COD不同的MDC脱盐室,其${{\rm{NH}}_4^ + }$-N的去除途径基本相同。脱盐室部分${{\rm{NH}}_4^ + }$-N转化为${{\rm{NO}}_3^ - }$-N后,通过自身的反硝化或以NO₃形式迁移至阳极得以去除,剩余的大部分${{\rm{NH}}_4^ +} $-N以${{\rm{NH}}_4^ + }$形式迁移至阴极,在碱性环境下转化为NH₃并排出。高通量测序分析结果表明,水解发酵菌属(总丰度为33.21%)为MDC阳极的核心微生物群落。阳极生物膜中的电化学活性菌(总丰度为11.78%)可实现电池的产电功能,反硝化菌属(总丰度为14.61%)的存在证明,脱盐室盐室${{\rm{NO}}_3^ - }$-N迁移至阳极室后进行了反硝化并得以去除。在脱盐室水体中检测到了氨氧化菌属(总丰度为6.93%)及反硝化菌属(总丰度为15.82%),这也是脱盐室中${{\rm{NO}}_3^ - }$-N快速产生和随后浓度陡降的原因。