新型重金属絮凝剂巯基乙酰化羟甲基聚丙烯酰胺的优化制备

为提高含铜废水的处理效果及简化处理流程,以聚丙烯酰胺(PAM)、甲醛、氢氧化钠、巯基乙酸(TGA)为原料,先经羟甲基化反应制备中间产物羟甲基聚丙烯酰胺(MPAM),再通过酰胺化反应将巯基接枝到MPAM分子链上,制备出新型重金属絮凝剂巯基乙酰化羟甲基聚丙烯酰胺(MAMPAM).以水样中Cu(Ⅱ)的去除率为考察目标,采用Plackett-Burman实验、最陡爬坡实验和响应面法中CCD实验优化MAMPAM的制备条件.结果表明,MAMPAM最优制备条件为:MPAM浓度0.31%、MPAM与TGA物质的量比为1∶3.2、反应介质p H值为4.76、反应温度为25℃、反应时间为2 h,在此条件下制备的MAMPAM对Cu(Ⅱ)的去除率为95.30%,与模型的理论预测值94.47%接近,相对偏差仅为0.83%,模型合理可靠.红外分析表明MPAM分子链上成功接上了巯基.MAMPAM对不同初始浓度的含Cu(Ⅱ)水样具有很好的去除效果,Cu(Ⅱ)去除率均能达到90%以上.MAMPAM有望成为一种有效的含铜废水处理剂,具有一定的应用前景.     

凹凸棒黏土对水体和底泥中Cr (Ⅵ)的吸附

为考察凹凸棒黏土对水体和底泥中Cr（Ⅵ）污染治理与修复效果,通过实验室模拟试验,运用Langmuir和Frundlich等温吸附模型及准一级和准二级动力学模型,研究了天然凹凸棒黏土对水体中Cr（Ⅵ）的吸附特性,并研究了pH对吸附过程的影响及凹凸棒黏土对底泥中Cr（Ⅵ）金属形态的影响,通过XRF（X-射线荧光光谱仪）和SEM（扫描电镜）确定凹凸棒黏土的化学组成和微观形貌结构.结果表明:天然凹凸棒黏土内部呈纤维状且多孔隙,成分中含有铁、铝、钙等元素,吸附后的材料中发现了Cr元素;Langmuir-Frundlich吸附等温模型（R2=0.996）和准一级动力学模型（R2=0.993）较好地拟合了凹凸棒黏土对Cr（Ⅵ）的吸附热力学与动力学过程,动力学模拟的Cr（Ⅳ）平衡吸附量及实测值分别为1.38和1.37 mg/g.溶液pH对Cr（Ⅵ）的吸附具有影响,其最佳pH为3,此时吸附率最高,为85.80%.研究显示,向底泥中添加凹凸棒黏土能促使Cr形态由不稳定态（酸溶态和铁铝还原态之和）向稳定态（可氧化态和残渣态之和）转化,从而达到修复底泥中Cr（Ⅵ）污染的目的.      

重大事故根源分析的周易社会层级模型研究

重大事故的发生有着多重的致因因素,目前国内流行的事故调查与分析主要是针对企业或者组织内部的人因与管理失误,缺乏对事故社会原因的分析与探讨。将国际上流行的事故致因理论与中国的传统文化周易相结合,提出了重大事故根源分析的"周易社会层级模型"假设,将重大生产安全事故的致因调查与根源分析划分为六个社会层级因素与防护屏障,包括直接原因(危险监控层)、间接原因(作业控制层)、系统原因(管理体系层)以及社会原因(公司治理层、标准规范层和法律法规层),并以此为基础开发出周易社会层级模型的重大事故根源分析工具。通过该模型在重大事故调查与根源分析实际案例中的应用,结果表明该模型不仅可以分析时间事件链中每个关键事件或状态的直接原因、间接原因和系统原因,还能找到公司治理、标准规范和法律规范等方面的社会原因,可为重大事故的调查与根源分析提供参考思路、方法和工具。     

重庆市突发环境事件时空格局及影响研究

基于2009年-2015年重庆市突发环境事件统计数据,研究了重庆市近7年突发环境事件的动态变化趋势、空间分布格局及污染影响特征,讨论了引发突发环境事件内外部因素之间的关系.结果表明:重庆市7年内共发生突发环境事件134起,且呈波动下降趋势,春季和夏季为交通事故和自然灾害高发期;突发环境事件空间上主要集中在主城九区及相邻的区县,渝西、渝东南及渝东北各区县发生次数较少.道路交通事故、设备故障和操作不当是导致突发环境事件的主要因素,主要发生形式为泄漏.污染类型主要为水污染和水气复合污染,污染物出现频率大小为:油类>酸碱类>液氨>苯及其化合物>减水剂>其他各种污染物.     

酸性水储罐安全性研究

为预防酸性水储罐气相空间闪爆事故的发生,取样分析了某炼厂酸性水罐气相空间组成,根据气相组成配制了3种混合可燃气体,利用5 L爆炸极限测试仪测定了混合可燃气体在不同氧含量条件下的爆炸极限,根据爆炸极限数据计算出3种混合可燃气体的极限氧含量。结果表明:随着体系中氧含量增加,爆炸上限明显升高,爆炸下限无明显变化;烃类物质含量高时,混合可燃气体的爆炸上下限均降低,爆炸极限宽度变小;硫化氢和氢气含量高时,混合可燃气体爆炸上下限均升高,爆炸极限宽度变大;3种气相组成的极限氧含量分别为:8.1%、9.9%和10.3%,为防止罐顶气相组成发生闪爆,建议氧含量浓度控制在4%以内,当氧含量浓度到达5%时建议启动氮气联锁进行惰化和稀释。     

镧-铅复合污染下AM真菌对玉米生长和镧、铅吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,模拟不同程度的镧-铅复合污染土壤(50、200、800 mg·kg~(-1)),研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)、真菌Claroideoglomus etunicatum(CE)和Rhizophagus intraradices(RI)对玉米(Zea mays L.)菌根侵染率、生物量、矿质营养元素吸收、C∶N∶P生态化学计量比、稀土镧(La)和重金属铅(Pb)吸收、转运的影响,旨在为稀土-重金属复合污染土壤的治理和修复提供科学依据.结果表明,AM真菌CE和RI均与玉米建立了共生关系,平均菌根侵染率为26.7%~95.8%;随着La-Pb复合污染含量的增加,玉米植株菌根侵染率、地上部和根部生物量以及N、P、K、Ca、Mg这5种矿质营养元素含量显著降低,而玉米植株C∶P和N∶P以及地上部和根部La、Pb含量显著增加.接种2种AM真菌使玉米植株生物量显著提高了17.8%~158.9%,地上部和根部P含量显著提高了24.5%~153.8%,降低了C∶P和N∶P,符合生长速率假设.在3种程度La-Pb复合污染含量土壤上,AM真菌使玉米植株根部Pb含量显著增加了51.3%~67.7%,地上部Pb含量显著降低了16.0%~67.7%,Pb从玉米根部向地上部的转运率降低了31.5%~54.7%;同时,接种AM真菌显著增加了轻度LaPb复合污染土壤上玉米植株的La含量,在中度La-Pb复合污染土壤上却显著减少了玉米地上部的La含量,增加了玉米根部的La含量,抑制了La从根部向地上部的转运,重度La-Pb复合污染土壤上均没有显著影响.试验结果初步证明,AM真菌具有促进稀土-重金属复合污染土壤植物修复的潜力,对于稀土-重金属复合污染土壤生态系统的植被恢复具有潜在应用价值.     

TiO2/PS/Fe3O4 光催化剂的低温制备及其光催化和磁回收性能

以聚苯乙烯(PS)包覆油酸修饰过的纳米Fe3O4为磁核,在低温(90℃)、中性(pH=7左右)条件下,制备了以PS为惰性隔离层的磁载TiO2光催化剂.用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外分光光度计(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)对催化剂的物相组成、形貌、表面性质、磁学性质进行了表征.以苯酚为模拟污染物,考察了其光催化活性,以自制的磁回收装置,考察其回收特性.结果表明,低温制备的TiO2为锐钛矿结构,平均粒径为2～5 nm,催化剂TiO2/PS/Fe3O4[其中物质的量比为n(TiO2)∶n(St)∶n(Fe3O4)=60∶2.5∶1]具有结构完整的壳/壳/核结构,TiO2在PS/Fe3O4表面负载牢固;光催化降解苯酚遵循一级反应动力学方程,TiO2/PS/Fe3O4[n(TiO2)∶n(St)∶n(Fe3O4)=60∶2.5∶1]的反应速率常数K=0.025 8,与纯TiO2的活性接近(K=0.026 2);循环使用5次后,反应速率常数仅降低0.003 4.所制催化剂具有较强的磁感应强度,平均回收率可达到92%以上.该低温水解法制备的磁载TiO2光催化剂具有良好的应用前景.     

电子供体对地下水中高氯酸盐生物去除的影响研究

通过静态实验,考察了电子供体类型及用量对厌氧条件下微生物去除地下水中高氯酸盐的影响.结果表明,电子供体醋酸盐和H₂的加入,可以明显提高ClO₄^-的去除率,驯化后的微生物去除ClO₄^-的速率比未加入电子供体时提高约1.4~3倍.Monod动态模型能很好地拟合两种电子供体环境下ClO₄^-的微生物去除过程,分别以醋酸盐和H₂作为电子供体时,基质半饱和常数K_s为12.6 mg·L^-1和2.2 mg·L^-1,最大比基质消耗速率V_m为0.45 d^-1和0.08 d^-1.动力学参数表明,本实验条件下,异养型混合菌去除ClO₄^-的效果明显优于自养型混合菌;在少数受高浓度ClO₄^-污染的地下水环境中,为了提高ClO₄^-的去除速率只有通过增加菌体浓度或提高微生物酶的活性来实现.随着电子供体醋酸盐用量增加,ClO₄^-的(比)消耗速率逐渐增大.当初始CH₃COO^-与ClO₄^-的比例为3.80 mg(COD)/mg(ClO₄^-)时,比消耗速率v最大(0.27 d^-1).     

Adsorption of lead on multi-walled carbon nanotubes with different outer diameters and oxygen contents: Kinetics, isotherms and thermodynamics

The effects of different outer diameters and surface oxygen contents on the adsorption of heavy metals onto six types of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were investigated in an aqueous solution and lead was chosen as a model metal ion. The results indicated that the percentage removal and adsorption capacity of lead remarkably increased with decreasing outer diameter due to larger specific surface area (SSA). The SSA-normalized maximum adsorption capacity (qm /SSA) and SSA-normalized adsorption coefficient (Kd /SSA) were strongly positively correlated with surface oxygen content, implying that lead adsorption onto MWCNTs significantly increases with the rise of oxygen content and decreases with decreasing SSA. The calculated thermodynamic parameters indicated that adsorption of lead on MWCNTs was endothermic and spontaneous. When the oxygen content of MWCNTs increased from 2.0% to 5.9%, the standard free energy (△ G0 ) became more negative, which implied that the oxygenated functional groups increased the adsorption affinity of MWCNTs for lead. Through calculation of enthalpy (△ H0 ), G0 and free energy of adsorption (Ea ), lead adsorption onto MWCNTs was recognized as a chemisorption process. The chemical interaction between lead and the phenolic groups of MWCNTs could be one of the main adsorption mechanisms due to highly positive correlations between the phenolic groups and K d /SSA or q m /SSA.     

胶东半岛农村地区地下水重金属健康风险评价——以山东省莱阳市为例

重金属健康风险评价对居民身体健康具有重要意义。使用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定了莱阳市农村的31个地下水体中重金属Cu、Fe、Zn、Mn、Cd和Cr的含量水平,阐明了该地区重金属的空间分布特征、来源及其迁移规律,并运用美国环保局推荐的健康风险评价模型对其引起的健康风险进行了评价。结果表明,该地区地下水中Cr未检出,Cu、Fe、Zn、Mn和Cd的浓度范围分别是0～59、23～905、29～50 700、3～2 999、0～1μg/L。根据我国饮用水质量标准,所有样点中Cu和Cd的浓度未超标,Zn、Mn和Fe的超标率分别为22.58%、16.13%和6.45%,个别样点超标倍数甚高。健康风险评价结果表明,Cu、Fe、Zn、Mn通过饮用水途径产生的健康风险平均值分别为3.49×10-10、1.91×10-10、100.50×10-10、37.40×10-10a-1,均远低于ICRP(5×10-5a-1)和USEPA(1×10-4a-1)的最大可接受风险水平。但是Zn和Mn对人体健康危害的平均个人年风险明显高于其他地区,因此,该研究区非致癌物Zn和Mn的污染来源及其环境行为应该引起重视。该研究为该区域水质污染状况研究及治理监管工作提供理论依据,为其他地区重金属的监测和质量控制提供参考。