多孔性Mn3O4的制备及其对水中镉的吸附

采用硫酸锰水解-氧化两步法制备了多孔性四氧化三锰,以X射线衍射、扫描电镜和氮吸附比表面仪对其进行了表征,研究了该多孔性Mn3O4在不同的溶液pH值、吸附时间、投加量和温度下对水中Cd(Ⅱ)的吸附行为,并测定了吸附过程的动力学和热力学参数。实验结果表明,该法合成的四氧化三锰属四方体心结构,一次晶粒尺寸为45.8 nm,颗粒间存在大量的孔洞,BET法比表面积为40.27 m2/g。在293 K,pH 5.5,吸附12 h时达到平衡,饱和吸附量为12.8 mg/g。该吸附过程符合准二级反应动力学模型,其反应的吸附活化能为2.743 kJ/mol,吸附等温线较好地符合Langmuir等温方程,吸附焓变和熵变均为正值,自由能变为负值,说明该吸附过程为自发的吸热过程。     

不同粒径泥沙理化特性对磷吸附过程的影响

以北京大兴南海子湖表层沉积物为研究对象,测试分析了0.147～0.246 mm(细砂)、0.074～0.147 mm(极细砂)、0.0385～0.0740 mm(粉粒)和<0.0385 mm(粉粒粘粒混合物)4种粒径泥沙对磷的吸附行为,并采用相关分析及逐步回归分析探讨不同粒径沉积物中有机质(OM)、Fe、Al、Ca、Mn和TP含量对磷吸附过程的影响。结果表明,二级动力学方程和Langmuir模型能较好地描述南海子不同粒径泥沙的吸附动力学及等温吸附过程(R2>0.90)。粒径对单位质量泥沙吸附磷量具有明显影响,粉粒粘粒混合物>粉粒>细砂>极细砂。总体上,泥沙有机质(OM)、TP、Fe、Al、Ca和Mn含量随粒径的减小而增大,且粘粒对其影响较大。不同粒径泥沙(OM)、Fe、Al、Ca和Mn含量之间存在极显著正相关关系(P<0.01),且均对单位质量泥沙最大吸附量(Xm)和饱和吸附量(Cse)具有正效应,其中Al含量对该参数的影响更为显著。这说明泥沙对磷的吸附行为可能受到粒径和化学成分的共同影响。     

利用CRT屏玻璃制备板状泡沫玻璃

以废旧阴极射线管(CRT屏)为主要原料,混合碳粉作为发泡剂,硼砂为助熔剂、稳泡剂,利用烧结法制备出的板状泡沫玻璃是一种高性能无机建筑保温材料。利用TG-DSC-MS研究分析了CRT屏玻璃的热性能与发泡剂协同作用的关系。配合料被预先压制成板块状,然后在发泡温度下进行烧成。研究了发泡剂碳粉的含量、发泡温度和发泡时间与其结构、性能的关系。研究分析表明,以废CRT屏玻璃为主要原料、碳粉为发泡剂,将混合料压制成块,烧制出板状泡沫玻璃。其较佳的发泡温度为850℃、碳粉的最佳用量范围为0.3%～0.5%,较好的发泡时间为30 min。烧制的板状泡沫玻璃的密度为0.292 g/cm3。在相同的制备条件下,随着发泡温度的升高,气泡孔径也呈现增大趋势,孔壁也逐渐变薄。随着发泡时间逐渐增加,气孔的直径迅速增大,并有形成连通孔。     

利用污泥熟肥作为高含水率污泥堆肥调理剂

采用静态强制通风好氧堆肥的方法,以木屑作为对比,考察了利用污泥熟肥作为调理剂对污泥堆肥过程的影响。结果表明,与以木屑作为调理剂的污泥堆体(对照组)相比,以污泥熟肥作为调理剂的污泥堆体(实验组)升温快,高温阶段(>50℃)持续时间长达10 d,满足粪便无害化卫生标准的要求,而对照组仅持续了2 d;实验组腐熟的堆肥含水率从60%降到39%,下降了21%,pH维持在7.5～8.5范围内,微生物活性较强,而对照组含水率仅下降15%,pH始终低于7.5;实验组种子发芽指数(GI)在第14天就回升到80%以上,基本上去除了植物毒性,而对照组GI在第22天才回升到50%。总体而言,污泥熟肥能显著改善堆肥中微生物的微环境,促进有机物的降解,缩短堆肥腐熟时间,是一种优质的调理剂。     

利用沉水植物生长期收割进行富营养化水体生态管理的实地研究

在以再生水为补水水源的圆明园玉玲珑水域进行沉水植物收割实验,自2011年4—12月间每隔半个月监测一次水质。结果表明,通过在生长期收割沉水植物,玉玲珑水体TP、SRP、TN、NH4+-N、NO3--N和COD的平均浓度可维持在0.1、0.04、0.86、0.1、0.32和18 mg/L左右,水质保持在Ⅲ类至Ⅳ类地表水之间;与之对照的不收割沉水植物的玉玲珑进水口水域,9月沉水植物开始死亡腐烂,TP、SRP、TN、NH4+-N最高分别可达0.5、0.1、2.4和0.60 mg/L;作为对照的另一以挺水植物为主的水域,水质普遍劣于有大量沉水植物生长的水域,TP、SRP、TN、NH4+-N最高分别可达1.2、0.60、6.1和0.61mg/L。圆明园的实地实验表明,沉水植物有很强的净化水质作用,通过生长期收割,能够进一步强化其水质净化作用,可以作为一项对富营养化水体进行生态管理的有效措施进行推广。     

Fenton氧化-序批式膜生物反应器耦合处理干法腈纶废水

采用Fenton氧化-序批式膜生物反应器(SBMBR)组合工艺处理干法腈纶废水。结果表明,在废水初始pH值为3.0,H2O2投加量为90.0 mmol/L,Fe2+投加量为20.0 mmol/L,反应时间为2.0 h的条件下,Fenton氧化预处理对腈纶生产废水的COD去除率达到47.0%以上,COD由1 091 mg/L降至560 mg/L,废水的BOD5/COD由0.32升至0.69,废水的可生化性得到显著提高。Fenton处理出水与丙烯腈废水等比例混合后,采用SBMBR进行生化处理,在水力停留时间为24 h,90 min缺氧/150 min好氧交替运行的条件下,COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别为71.7%、97.2%和47.4%,碳源不足是限制TN去除效果的主要影响因素。在无外加碳源的条件下,组合工艺处理后出水COD和NH4+-N浓度分别为117 mg/L和1.7 mg/L,出水水质可以稳定达到国家一级排放标准(GB8978-1996)。     

响应面法优化聚丙烯酸/腐殖酸/累托石吸附剂的制备条件

以累托石、丙烯酸及腐殖酸为原料制备出能同时吸附重金属和多环芳烃的吸附剂聚丙烯酸/腐殖酸/累托石,采用响应面试验设计法优化吸附剂的制备条件。利用Design Expert软件,建立了预测吸附剂对Cd2+、菲吸附量的二次回归模型,对回归模型进行了方差分析,并确定了吸附剂的最佳制备条件。结果表明,二次回归模型能较好地模拟Cd2+、菲的吸附量与影响因子丙烯酸中和度、引发剂量和交联剂量之间的关系。各因子对Cd2+吸附量的影响次序为:交联剂量>引发剂量>丙烯酸中和度;对菲吸附量的影响次序为引发剂量>交联剂量>丙烯酸中和度。吸附剂的最佳制备条件为:累托石、丙烯酸和腐殖酸三者的质量比为65∶30∶5,丙烯酸中和度、引发剂量和交联剂量分别为75.16%、2.57%和0.44%。在此优化条件下制备的吸附剂对Cd2+和菲的吸附量分别为170.19 mg/g和7.36 mg/g。     

利用废弃物衍生燃料的热化学处理法制富含氢气合成气

为了探讨利用热化学方式从城市垃圾中制取富含氢气合成气过程的要素影响,解析氢气发生特性及其与主要影响要素之间的关系。在分析了城市生活垃圾组分特性的基础上,将其加工成组分均一的废弃物衍生燃料(refuse de-rived fuel,RDF),并在700、800和900℃等3个温度条件下,分别开展了RDF的热解、气化及水蒸汽气化等实验。研究表明,RDF的加工不但可有效降低垃圾含水率,还可将垃圾热值提高近1倍。温度和添加水蒸汽是从RDF中制取富含氢气合成气过程中的关键影响要素。其中,温度对氢气生成起到至关重要的决定作用,温度的提高对促进H2浓度的提高有利,同时,在气化过程中添加水蒸汽,可有效促进CO和H2等有价气体组分生成。在900℃的高温水蒸汽气化处理过程中,可获得H2浓度最高为34.13%的合成气。另外,800℃热解过程所产生的合成气热值最高,达到14 509 kJ/Nm3。     

铁屑粉煤灰组合处理含磷废水

实验研究了铁屑粉煤灰组合处理含磷废水的除磷效果.通过单因素实验,考查了铁屑粉煤灰质量比、反应时间、pH值和投加量对除磷效果的影响.实验结果表明,该法除磷的最优条件为铁屑和粉煤灰的质量比为2∶1,反应时间为20 min,pH值为6,投加量为20 g/L.在最优实验条件下磷的去除率达到了97.5％.对比了该法和粉煤灰吸附法与传统铁屑法的除磷效果.与单一粉煤灰吸附法和传统铁屑法除磷的结果相比较,铁屑粉煤灰组合除磷的方法具有明显优势.     

ABR处理硫酸盐有机废水的BP神经网络建模

通过厌氧折流板反应器(ABR)处理硫酸盐有机废水的实验数据对BP神经网络进行训练,建立了ABR处理硫酸盐有机废水的BPNN模型,通过测试对比,找出了较优训练函数为traingda,较优训练次数为1 900.利用分割连接权值法(PCW)对影响出水SO42-和COD的主要因素进行分析,结果显示进水COD、SO42-、pH、COD/SO42-和HRT对出水SO42-和COD均产生一定影响,其中进水pH对出水SO42-和COD的影响最大,相对重要性(RI)指数分别为30.79％和23.44％;并通过样本试验数据分别建立了对SO42-和COD去除率的限制因子仿真模型,为预测硫酸盐有机废水的厌氧处理过程提供指导.