基于响应曲面法优化的臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺对结晶紫的降解

为有效去除水中结晶紫,利用臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺对结晶紫的氧化效果进行研究,设计单因素实验探索臭氧流量、过硫酸盐浓度、四氧化三铁浓度和pH对结晶紫降解的影响,依据响应曲面法的Box-Behnken Design(BBD)实验设计原理,探究臭氧流量、过硫酸盐浓度、四氧化三铁浓度和反应时间对降解效果的影响,并优化工艺参数;使用SEM-EDS、FT-IR和Raman表征了反应前后的四氧化三铁,并用EPR技术直接鉴定出工艺过程中的活性氧。结果表明：此工艺在较宽的pH区间(3~11)都具有较高的结晶紫降解能力,臭氧流量、过硫酸盐浓度和四氧化三铁浓度与结晶紫的降解率成正比;臭氧流量1.000 L·min⁻¹,过硫酸盐浓度0.968 mmol·L⁻¹,四氧化三铁浓度2.158 mmol·L⁻¹,反应时间41.702 min为预测的最佳工艺条件;在最佳工艺条件下得到的实际降解率与预测降解率相对偏差仅为−1.12%;催化反应后Fe₃O₄粒径减小,表面变得更加光滑;反应后的Fe₃O₄的铁元素质量分数由48.24％降至35.31%,而氧和硫元素质量分数由34.05%和0.39%分别增至37.59%和1.09%;臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺过程中存在SO₄^·–和·OH。由此可知,BBD优化模型预测与实际处理效果基本一致。该研究成果为可为难降解的结晶紫废水的深度处理提供参考。     

基于响应曲面法优化烧结烟气脱硫灰改性工艺

采用BOX-Behnken的中心组合实验设计及响应面分析方法对半干法烧结烟气脱硫灰进行改性研究,得到脱硫灰转化率的预测模型。结果表明:通过该预测模型可以很好地描述脱硫灰的转化率与反应温度、反应时间和气固比等重要操作参数之间的关系,R2=0.9903。因素分析表明,反应温度对脱硫灰的转化率影响最大,同时反应温度和气固比的交互作用与反应温度和时间的交互作用对脱硫灰的转化率的影响作用相同。利用得到的改进预测模型可以计算脱硫灰的转化率。     

中心组合设计优化S-Cr-TiO2催化剂光降解工艺条件

在确定的温度和光照条件下,采用中心组合设计法研究了固相反应法合成的硫与铬共掺杂二氧化钛(S-Cr-TiO2)光催化剂与水溶苯胺蓝(ANB)可见光降解过程中的三个作用因子:催化剂的浓度、水溶苯胺蓝水溶液的pH值及其初始浓度之间的相互作用关系,得到了影响因子与降解速率之间的回归方程及因素之间相互作用的响应面图.结果表明,S...     

Modeling assessment for ammonium nitrogen recovery from wastewater by chemical precipitation

Chemical precipitation to form magnesium ammonium phosphate (MAP) is an effective technology for recovering ammonium nitrogen (NH4 +-N). In the present research, we investigated the thermodynamic modeling of the PHREEQC program for NH4 +-N recovery to evaluate the effect of reaction factors on MAP precipitation. The case study of NH4 +-N recovery from coking wastewater was conducted to provide a comparison. Response surface methodology (RSM) was applied to assist in understanding the relative significance of reaction factors and the interactive effects of solution conditions. Thermodynamic modeling indicated that the saturation index (SI) of MAP followed a polynomial function of pH. The SI of MAP increased logarithmically with the Mg2+/NH4 + molar ratio (Mg/N) and the initial NH4 +-N concentration (CN), respectively, while it decreased with an increase in Ca2+/NH4 + and CO3 2??/NH4 + molar ratios (Ca/N and CO3 2??/N), respectively. The trends for NH4 +-N removal at different pH and Mg/N levels were similar to the thermodynamic modeling predictions. The RSM analysis indicated that the factors including pH, Mg/N, CN, Ca/N, (Mg/N) (CO3 2??/N), (pH)2, (Mg/N)2, and (CN)2 were significant. Response surface plots were useful for understanding the interaction effects on NH4 +-N recovery.     

基于计算模拟与响应面分析漆酶对己烯雌酚的降解作用

己烯雌酚(Diethylstilbestrol,DES)作为水环境中最具雌激素活性的合成化合物之一,其给生物体和环境带来的危害已经引起人们的关注.本研究首先通过分子对接与分子动力学模拟从理论上分析漆酶与DES的相互作用;其次通过实验分析其降解动力学模型及不同反应条件和介质对漆酶催化转化DES的影响;最后使用响应面分析方法优化漆酶-ABTS系统催化转化DES的最佳条件.计算结果表明,漆酶与DES的反应能够自发进行且它们之间主要存在氢键和疏水作用力.实验结果表明,反应6 h左右,50 mg·L^-1的DES的降解率达到93%以上;根据Michaelis-Menten模型得到的动力学参数K_m和V_max分别为36.18 mg·L^-1和45.98 mg·L^-1·h^-1,模型的R²为0.99.漆酶催化降解DES的最佳pH为6,最佳温度为55℃.几种介质中,ABTS对漆酶催化降解DES的作用最强.通过响应面分析发现,在pH=5.5、55.98℃、1....     

汉江中下游水质时空特征与土地利用类型响应识别研究

人类活动干扰下的水环境过程演变是当前全球水安全面临的难点问题.汉江作为南水北调中线工程的重要影响区和水源区,在气候变化和人类活动双重影响下近十几年来水华频繁暴发,科学辨析土地利用类型影响下的汉江水环境质量演变特征,对于政府制定和实施水污染防治政策具有重要的现实意义.基于2011—2018年汉江中下游8个监测站点的7个主要水质指标〔pH、ρ(DO)、ρ(COD_Mn)、ρ(BOD₅)、ρ(NH₃-N)、ρ(TP)、ρ(TN)〕448组连续野外监测数据,利用季节性曼肯达尔检验法、相关分析和冗余分析等多种数学统计分析方法,分析了汉江中下游的水质时空演变特征,分析了土地利用类型与水质变化的相关关系.结果表明:①时间特征上,2011—2018年汉江中下游总体水质呈好转趋势,丰水期污染物浓度高于枯水期,2013—2014年出现峰值,2015年以后水质逐渐变好.②空间特征上,水质从汉江中游至下游呈逐渐变差的趋势,由于2014年引江济汉工程的开通,水质在罗汉闸站点及下游有好转趋势.③总体上,农田和城镇用地与污染物浓度均呈显著正相关,最大解释度为0.27;林地、草地与污染物浓度均呈显著负相关,最大解释度为0.31.研究显示,汉江中下游水质有所改善,农田与城镇用地对于汉江中下游水质恶化影响较大,林地、草地等植被覆盖等由于存在一定的水源涵养功能和天然净化能力,可以对水污染起到一定的缓解作用.      

一株异养硝化菌胞内羟胺氧化酶提取条件的优化

采用超声波细胞破碎法从一株异养硝化菌胞内提取硝化过程的关键酶羟胺氧化酶(HAO)。利用响应面分析法对影响超声波破碎效果的工作条件进行优化,然后采用硫酸铵分级沉淀法对HAO进行部分纯化,得到目标酶HAO提取的最佳超声波工作条件为:超声功率310 W、总辐射时间400 s、单次辐射时间5 s、菌液浓度OD600=1.930,硫酸铵分级沉淀的最佳饱和度为50%~65%。在最佳工作条件下所得粗酶液中HAO活性为28 m U/mg,粗酶液经过2次硫酸铵分级沉淀处理后,HAO的纯化倍数达1.907,比活力达到53 m U/mg。     

UV/Fenton处理头孢美唑酸废水的响应曲面优化研究

采用UV/Fenton联合技术处理头孢美唑酸生产废水,基于Box-Behnken响应曲面法,研究初始p H值、H2O2/Fe2+摩尔比及紫外光照射时间各自变量的单独作用及交互作用对废水COD去除率的影响,并通过对回归方程求解和响应面分析,建立数学预测模型。结果表明,p H值、H2O2/Fe2+摩尔比、紫外光照射时间及p H值与紫外光照射时间的交互作用对COD去除率存在显著影响。得到联合处理的最佳工艺参数:紫外光照射时间90.00 min,p H值3.94,H2O2/Fe2+摩尔比3.94。在此条件下,预测废水的COD去除率为88.74%。进行验证试验,实际值与模型预测值具有良好一致性,偏差为0.10%。     

黄浦江上游水源地环境管理方案研究

鉴于黄浦江上游水源地对整个上海市饮用水的重要性,本文提出了该水源地的环境综合管理体系,即构建管理层、操作层和协调监督层,通过三者间的协调合作来优化水源地的综合环境管理.并以此为基础,针对黄浦江水源地在常规状态,提出基于流域协定的常规管理、企业经营市场化、转换政府管理职能三项措施;针对突发性水源污染事故情况,提出建立事故防御体系、快速响应体系,以期为水源地的发展与保护提供参与综合决策的科学依据.