复合式膜生物反应器对船舶生活污水中有机物的降解

研究了复合式膜生物反应器(HMBR)中生化反应及膜自身对船舶生活污水中浓度较高的有机物的去除作用。当进水COD浓度为1 000 mg/L左右,反应器容积负荷为2.4 kg COD/(m3·d)时,HMBR曝气池内生化反应对COD的去除率平均可达91.63%,膜本身去除率平均为5.09%。可见,曝气池内生化反应对有机物的去除起到了主要作用,而膜则维持了系统出水水质的稳定。对曝气池内有机物降解动力学模型进行了研究,曝气池内有机物降解遵循一级反应,其相应动力学参数为vmax=2.79 d-1,Ks=395 mg/L,所得动力学方程可用于指导船用膜生物反应器的设计及运行维护。     

高铁酸钾辅助土壤吸附Cu2+的性能及影响因素

研究了汾河边砂壤土(A土)和细砂土(B土)在不同影响因素下对Cu2+的吸附特性,对比2种原土和加入高铁酸钾后对水相中Cu2+的吸附动力学和热力学参数。结果表明,B土有机质含量比A土高,其对Cu2+的吸附量大于A土。高铁酸钾的加入对土壤吸附Cu2+有显著效果,最佳吸附条件为A土和B土加入K2FeO4的Fe/Cu质量比分别为20:1和5:1,pH=8~10,T=35 ℃,此时A土、B土、加入K2FeO4的A土、加入K2FeO4的B土的最大吸附量分别为0.36、0.41、0.41和0.46 mg/g。A土和B土对Cu2+的吸附过程满足Freundlich方程,吸附能力大小为:加入K2FeO4的B土 >加入K2FeO4的A土 >B土 >A土。吸附热力学表明,该吸附是自发吸热过程,吸附动力学满足准二级动力学模型,表明土壤A和B对Cu2+吸附是以多层吸附为主,同时存在物理和化学吸附过程。     

磁性复合有机海泡石吸附双酚A特性及动力学

通过对天然海泡石进行磁改性与有机改性,制得新型水质净化功能材料——磁性复合有机海泡石(MCOS),采用振动样品磁强计对其进行了表征,考察了其在不同pH、投加量、初始浓度、时间和温度下对水中双酚A(BPA)的吸附效果,并研究了其对BPA的吸附动力学。结果表明:MCOS具有超顺磁性,饱和磁化率为14.1 emu·g-1;MCOS对BPA的最佳吸附pH为10.0;当BPA的初始浓度为30 mg·L-1时,MCOS的适宜投加量为1.0 g·L-1;MCOS对BPA的平衡吸附时间为90 min;随着反应温度的升高,MCOS对BPA的吸附量减小。准二级反应动力学模型可以很好地描述MCOS对BPA的吸附动力学行为。颗粒内扩散模型表明,在BPA的吸附初始阶段发生了颗粒内扩散。吸附活化能为11.7 kJ·mol-1,表明吸附过程可能由化学吸附控制。     

改性陶粒对水中卡马西平去除的动态吸附实验及模型

用CTMAB(十六烷三甲基溴化铵)对陶粒进行改性,以卡马西平(CBZ)为目标污染物,研究了吸附去除饮用水中CBZ的性能并探讨了其应用的可行性。通过滤料吸附去除CBZ的动态实验,发现改性陶粒的去除效果优于陶粒。进水CBZ浓度为2 μg·L-1时,改性陶粒对CBZ的去除率最高为50%,陶粒最高的去除率为40%。研究了滤料再生对吸附性能的影响,发现陶粒和改性陶粒对CBZ的去除均随再生次数的增加而降低,改性陶粒的去除效果仍优于陶粒,改性陶粒的使用期限更长久。讨论了修正前后的Thomas模型,推导得到能更准确描述穿透曲线的Thomas模型取值范围。滤料穿透曲线用原始Thomas模型能很好地计算的速率常数kTh和平衡吸附量q0。利用原始Thomas模型也能较为准确地预测滤柱的穿透时间。     

蚯蚓粪生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附性能

为寻求蚯蚓粪便(EM)新型的资源化利用途径,以 EM 为原料制备生物炭(EMBC),用于吸附废水中 Cu(Ⅱ)。在探讨 EMBC 基本性质的基础上,研究了 Cu(Ⅱ)初始浓度、时间、 pH 、温度、离子强度、 EMBC 投加量等因素对吸附效果的影响,并分析了潜在的吸附机理。结果表明:EMBC 对 Cu(Ⅱ)吸附量随初始浓度和温度的增加而增加;EMBC 对 Cu(Ⅱ)的吸附在 24 h 内可达到平衡;单位质量 EMBC 对 Cu(Ⅱ)的吸附量随 EMBC 投加量的增加而减小,EMBC 对 Cu(Ⅱ)吸附量随 pH 和离子强度的增加先降后升。Freundlich 等温吸附模型能更好地拟合 EMBC 对 Cu(Ⅱ)的吸附行为(R2=1),且二级吸附动力学可以更好地描述吸附过程(R2=0.99),结合傅立叶红外光谱分析,表明 EMBC 对 Cu(Ⅱ)的吸附机制可能是化学吸附作用为主。     

东湖通道工程沙滩浴场围堰施工对水中胞外碱性磷酸酶动力学行为的影响

城镇化过程常伴随市政建设面积与强度的大幅度增加,但其与湖泊富营养化的关系尚未得到充分的研究。2014年3-5月在武汉东湖通道工程沙滩浴场围堰施工区与相关湖区（郭郑湖、汤菱湖、团湖）的19个位点分5次采集水样,分析了水中胞外碱性磷酸酶的动力学参数及其与溶解有机磷和溶解反应性磷比值的关系。结果表明,施工致使酶的最大反应速度与底物亲和力均显著降低,有机磷酶促再生为生物可利用性无机磷的周转时间明显延长。这一结果指示施工区磷营养的相对充足,施工干扰可能有效促进了沉积物磷向水柱的补给。     

稻壳沸石的合成及其对氨氮的吸附/脱附动力学

以稻壳为原料采用水热合成法制备了沸石,运用XRD、SEM和BET技术表征了合成沸石的结构特性。通过静态实验,研究了合成沸石对氨氮的吸附和脱附机理。结果表明：延长水热合成的晶化时间有利于合成沸石晶核的形成,合成沸石比表面积为28.418 m2·g-1,平均孔径为31.1 nm,孔体积为0.22 m3·g-1,属NaP型微介孔吸附材料。伪二级吸附动力学模型更适合描述合成沸石对氨氮的吸附过程,由伪二级吸附动力学模型拟合得到的平衡吸附量与实测值相差在1.0%以内。颗粒内扩散速率是由膜扩散和内扩散共同控制,颗粒内扩散速率常数kp随初始浓度的增加而提高。MNaOH/ANMNaOH/AN的增大,温度对脱附的促进作用变得越来越小,当MNaOH/AN>1.21时,氨氮的脱附率可达92.1%。伪二级脱附动力学模型的拟合结果优于伪一级,碱当量高于临界值之后对提高合成沸石脱附氨氮的效果不大。     

微波蔗渣中孔生物质炭对水中对氯苯酚的吸附特性

通过微波快速热解活化技术制备并探究了中孔蔗渣生物质炭对水中对氯苯酚的吸附性能、影响因素及等温吸附行为与动力学特性。结果表明,微波活化蔗渣炭富含微中孔结构,主要分布在2~5 nm,对水中对氯苯酚的吸附值高达165 mg·g-1,5 min内完成饱和吸附量的75%,表明中孔蔗渣炭是去除对氯苯酚的良好吸附材料。值得注意的是,蔗渣中孔炭对对氯苯酚吸附性能与效率均高于以微孔为主的市售炭粉与炭纤维,说明介孔结构的存在可缩短被吸附物质到达吸附活性点的路径,增大多孔炭对水中有机物的捕捉机率,增强多孔炭对水中对氯苯酚的吸附效率。降低溶液pH和温度有利于中孔蔗渣炭对水中对氯苯酚的吸附,吸附行为符合弗兰德里希和雷德利克·彼得森模型,表明吸附呈多分子层的指数分布。     

蚓粪生物炭制备温度对甲基橙吸附性能的影响

为了寻求蚯蚓粪的资源化途径,采用慢速热解制备蚓粪生物炭（VMBC）,在探讨热解温度对生物炭（VMBC）基本理化性质影响的基础上,深入研究VMBC吸附甲基橙的性能。结果表明,提高热解温度,炭产率与C、H、O、N含量下降,灰分和比表面积则增大。高温有利于生物炭芳香性和疏水性形成。提高热解温度可以改善VMBC对甲基橙的吸附能力。此外,较高的甲基橙初始浓度可促进VMBC对甲基橙的吸附。较低的pH和较高的吸附温度有利于甲基橙的吸附。Freundlich模型可以较好的拟合VMBC对甲基橙的吸附,表明VMBC对甲基橙的吸附为多层非均相吸附,且较容易进行。二级动力学模型能够较好的拟合吸附过程,表明VMBC对甲基橙的吸附受化学作用的主导,且VMBC表面官能团在吸附过程中起到重要的作用。     

膨胀石墨对U(VI)的吸附特性

高温加热可膨胀石墨制得膨胀石墨,用于去除溶液中的U(VI)。通过静态吸附实验,研究了初始pH、吸附剂投加量、U(VI)初始浓度、温度以及吸附时间对膨胀石墨吸附U(VI)效果的影响。实验结果表明,膨胀石墨吸附U(VI)的最佳pH为6.5,在温度为30℃,投加量为2.0 g/L,U(VI)初始质量浓度为10 mg/L时,对U(VI)的去除率达到98.08%,反应在4 h达到平衡。Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型较好地拟合了吸附过程,30℃时饱和吸附量为27.03 mg/g;热力学分析表明,膨胀石墨对U(VI)的吸附是自发的放热反应。比表面积测试、扫描电镜、X射线能谱与傅里叶红外光谱分析结果表明,膨胀石墨对U(VI)的吸附以物理吸附为主,表面官能团起辅助作用。解吸实验证明,膨胀石墨是可重复利用的吸附剂。