基于长光程差分吸收光谱原理的污染物监测系统在化工区的应用

应用一种基于长光程差分吸收光谱(LP-DOAS)原理的仪器,对上海市典型化学工业区进行了长期自动监测。该测量系统搭建于化工区西北方向边界上,一旦污染物浓度超标就会报警,起到边界围栏的作用。选取同站点GC-FID系统测量的甲苯数据与LP-DOAS系统测量的甲苯数据进行了比对分析,2台仪器日均浓度值的拟合系数R²为0.87,验证了长光程测量系统数据的有效性。结合西北边界监测站点的气象数据对测量的HCl数据进行日均、月度平均分析,发现HCl的浓度变化主要与化工区的排放有关。采用基于拉格朗日传输、扩散模式的HYSPLIT_4模式分别对2017—2019年中每年6月份和2017年全年进行污染物追迹分析,发现2017—2019年中每年6月份有95%左右的污染物扩散时会经过上海城区,对上海地区造成影响。进一步分析表明,2017年,夏季化工区排放的污染物对上海城区的影响最大,秋季对上海城区的影响最小。上述研究结果可为上海市大气环境监测及治理提供参考。     

沈阳市黑臭水体表层水DOM紫外光谱特征分析

为识别黑臭水体中DOM组成、结构及腐殖化水平,运用UV-vis(紫外-可见吸收光谱)与多元统计相结合的方式,对沈阳市5条黑臭水体的27个表层水样中DOM的UV-vis特征及9个紫外光谱指数进行研究。研究表明：27个表层水样中DOM的UV-vis吸收系数的变异系数在30%~80%之间,轻度黑臭水体相对于重度黑臭水体的紫外吸收峰在356、487、657 nm处分别发生了1、2、2 nm的蓝移;轻度黑臭水体紫外光谱指数SUVA254、S275~295、S350~400、A2/A1、A3/A1、A3/A2均高于重度黑臭水体,而E2/E3、E4/E6、E2/E4低于重度黑臭水体,轻度黑臭水体的腐殖化水平与腐殖化趋势高于重度黑臭水体。进一步分析得出：苯酚基(木质素和奎宁基团)决定了黑臭水体中DOM腐殖化进程,不同黑臭水体DOM的组分存在明显差异;轻度黑臭水体中DOM的腐殖化水平、芳香化程度、木质素与其他物质在腐殖化开始的比例、分子质量等均高于重度黑臭水体。多元统计与UV-vis技术对黑臭水体中DOM的组成及结构进行了定性,为黑臭水体的溯源和整治工作提供理论基础。     

3种环保型淋洗剂对重金属污染土壤的淋洗效果

采用振荡淋洗法研究衣康酸(IA)、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)和衣康酸-丙烯酸共聚物(IA-AA)在不同因素影响下对污染土壤Cd、Pb和Zn的淋洗效率。结果表明：3种淋洗剂对土壤Cd、Pb和Zn的去除率随其浓度增加而快速上升,随pH增加呈迅速下降和先升高后降低2种趋势,随淋洗时间总体呈上升趋势;3种淋洗剂在浓度为0.15 mol·L-1且pH为3时,对Cd和Zn去除率最高（39.34%~65.65%）;在相同浓度和pH为5条件下对Pb的去除率最高（22.05%~50.62%）。其中IA-AA对Cd、Pb和Zn的去除率分别可达65.65%、50.62%和44.92%。它们去除的主要重金属组分为酸溶态、可还原态和部分可氧化态,且经IA和IA-AA淋洗的土壤养分损失相对较小。因此,IA-AA是修复Cd、Pb和Zn复合污染土壤有工程应用前景的淋洗剂。     

血粉对废水中镉离子的高效去除效应

以屠宰场废弃动物血液为原料,经高温干燥、粉碎为血粉,以此血粉为吸附剂,研究血粉添加量、溶液初始浓度、吸附温度、溶液pH、吸附时间对废水中Cd2+吸附量与去除率的影响。结果表明,在25℃、pH=5时,4 g血粉对初始浓度为20 mg·L-1的镉离子溶液（100 mL）振荡吸附2 h后,溶液中剩余镉离子浓度为0.1 mg·L-1,Cd2+的去除率为99.38%,达到污水综合排放标准（GB 8978-1996）中镉排放限值0.1 mg·L-1;血粉对镉离子的吸附反应符合Langmuir等温吸附方程,可决系数为0.999 7,Cd2+的理论饱和吸附量为10.24 mg·g-1。为了使剩余Cd2+浓度达到更低（电镀废水排放标准）,在吸附工艺上设计出2步吸附法,即第1次吸附后的混合液进行过滤,再将滤液加1 g血粉进行第2次吸附。结果表明,2步吸附法大大降低了溶液中剩余Cd2+离子浓度,即经过第1步、第2步吸附后,溶液中剩余Cd2+离子浓度降至0.006 mg·L-1,达到或低于电镀污染物排放标准（GB 21900-2008）对Cd2+的排放限值（0.05 mg·L-1）。这是常规吸附剂活性炭、石英砂、高岭土等所不能达到的技术指标,为废水去除Cd2+提供了一种可能的新技术。     

碳氮比对低温投加介体生物反硝化脱氮的影响

污水的生物脱氮效果受低温抑制,投加氧化还原介体有利于反硝化过程。采用规格相同的序批式反应器,使用人工配制硝酸盐废水和经过驯化的活性污泥,考察了不同碳源浓度(碳氮比)对低温(10 ℃)投加氧化还原介体1, 2-萘醌-4-磺酸(NQS)污水生物反硝化脱氮过程的影响。结果表明：当碳源浓度(以COD计)为150~400 mg·L⁻¹ (碳氮比为1.8~4.7)时,脱氮效率随碳氮比的升高而升高;当碳源浓度为400~550 mg·L⁻¹ (碳氮比为4.7~6.5)时,脱氮效率随着碳氮比的升高而降低;当碳源浓度为400 mg·L⁻¹ (碳氮比为4.7)左右时效果最好,总氮去除率最高为64.7%。对于脱氮速率,介体强化脱氮速率随着碳氮比的升高而升高。同时,探讨了投加介体污水生物反硝化脱氮的机理,发现投加介体降低了体系的氧化还原电位(ORP),有利于反硝化脱氮反应的进行。     

用于农村厕所黑水处理的铱钽涂层电极的优化制备及其对析氯性能的影响

农村厕所黑水通常采用生物法进行处理,存在处理效果不稳定、运行管理复杂等问题。通过对传统钛铱电极进行优化制备,成功构筑了铱钽涂层系列电极 (Tx) 和铱钽锡锑钴涂层系列电极 (Cx) 。利用电化学原位产氯,实现了有机物的氧化降解并同步去除氨氮。优化电极复合氧化物涂层的配方,发现喷涂T3电极 (IrTa氧化物涂层0.6 mg·cm⁻²,Ti氧化物涂层0.75 mg·cm⁻²) 在2.4 V的工作电压下表现了最高效的净水效能,60 min内去除了厕所黑臭水生化处理出水50%的COD。系统研究了表面清洁工艺和烧结工艺对电极析氯效能的影响,发现喷砂结合酸洗的表面清洁过程、滚涂的涂层固定过程、500 °C的烧结过程构筑的T3电极具有最高的析氯效能和强化寿命。本研究为分散式污水排放存在的富营养化问题提供了可行的解决思路。     

生物炭/铁酸镧磁性复合材料的制备及对亚甲基蓝的吸附性能

为获得吸附性能良好、便于回收利用的新型吸附剂以处理染料废水,采用超声辅助溶胶-凝胶法将铁酸镧(LaFeO_3)经过一步热解负载于生物炭制得生物炭/LaFeO_3磁性复合材料(BC/FL)。其表面形态、结构和组成分析表明:BC/FL的比表面积、总孔容及平均孔径分别为34.67m2/g、0.041cm3/g和7.82nm,磁饱和强度达到40.283A/m,表面含有C=O、C=C=N、C≡C等官能团。批量吸附实验表明,25℃下,当亚甲基蓝(MB)的初始质量浓度为30mg/L时,BC/FL的最佳投加量为1.5g/L,吸附反应在120min达到平衡,去除率可达92.3%,且吸附效果基本不受pH影响。BC/FL对MB的吸附符合准二级动力学模型,Langmuir模型可描述其等温吸附过程。化学吸附占主导地位,主要机理为静电吸附、氢键和π-π共轭作用。吸附反应为单分子层吸附且为自发的吸热过程。     

木屑对铁尾矿磁化焙烧磁选工艺的影响

由于我国铁尾矿堆存量大、铁品位低,导致其资源化利用率低,因此,以木屑生物质作还原剂回收铁尾矿中的铁元素,考察不同焙烧温度、焙烧时间、木屑添加量等对铁尾矿磁化焙烧的影响。结果表明：木屑磁化焙烧提高铁尾矿磁性性能的最佳焙烧条件为焙烧温度750 ℃、木屑添加量15%及焙烧时间40 min;在该条件下,铁精矿品位为62.84%,且铁回收率为94.58%。经物相分析发现,原铁尾矿中,含铁矿物主要为赤铁矿,而焙烧后主要以磁铁矿为主。振动样品磁强计分析表明,铁矿石的饱和磁化强度从0.04 emu·g⁻¹提高到了46.01 emu·g⁻¹。以木屑生物质作为还原剂进行铁尾矿磁化焙烧,可较好地提高其中铁的品位和磁化强度,从而实现铁矿石的低强度磁选分离。     

泡膜式介质阻挡放电等离子体去除模拟生产废水中的四溴双酚S

为了有效的降解生产废水中的四溴双酚S(TBBPS),采用泡膜式介质阻挡放电等离子体处理装置,研究了放电等离子体对TBBPS降解的影响。分别探讨了放电电压、空气流量、液体流量、活性物质抑制剂对TBBPS降解效果的影响;考察了降解过程中pH、电导率、COD和生物毒性的变化。结果表明,在放电电压为12.5 kV、空气流量为1.8 L·min⁻¹、液体流量为150 mL·min⁻¹时,处理9 min后其TBBPS去除率达到95 %以上;活性物质抑制剂对TBBPS的降解有一定的抑制作用,活性物质$ \cdot {\rm{O}}_2^ - $是反应体系中的主要活性物质;在降解过程中,pH不断下降,电导率不断上升,COD先升高后降低,生物毒性呈下降趋势。紫外-可见分光光度计全波扫描结果表明,TBBPS对应的特征吸收峰随处理时间变小,表明等离子体处理会破坏TBBPS的结构。以上研究结果可为TBBPS的有效降解提供参考。     

培养基特性对三七渣发酵产红曲色素的影响

考察了蛋白胨添加量、磷酸二氢钾添加量、含水率、培养基初始pH值、基质粒径对紫色红曲霉固态发酵三七渣产红曲色素的影响。结果表明：三七渣固态发酵生产的红曲色素中黄色素的色价显著高于红色素;培养基特性对红色素和黄色素产量的影响规律相似;适宜的发酵培养基特性为：采用过60或80 目筛的三七渣,蛋白胨添加量5%~6%,磷酸二氢钾添加量1%,培养基含水率60%~70%,初始pH=5。