上海新港河道耗氧特性研究及其综合整治措施

通过实验室试验测定,得出了上海市新港河道水体和底泥的耗氧特性曲线,分析了水体和底泥耗氧的阶段历时、阶段耗氧特性及动力学过程.在缺乏河道水质模型的情况下,利用耗氧特性曲线可以估算各个阶段的耗氧量和河道的总耗氧量,为河道充氧设备的选择提供一定的理论指导.通过计算,上海新港河道的总耗氧量约为75.7kg/d.上海宏成实业发展有限公司采用充氧曝气、投加微生物、种植水生植物等措施对河道进行了治理,实践表明,这些措施可以使新港河道的水质有明显的改善.     

曝气生物滤池去除有机物与反应常数及膜厚的关系

推导了BAF前置反硝化工艺简化动力学模型,揭示了BAF去除有机物与反应速率常数与膜厚的关系。同时以生物膜中活性物质与非活性物质增长生物数学模型体系为基础,从理论上推导了BAF最佳膜厚的范围。     

膨润土对Pb2+、Cu2+、Cr3+的吸附动力学及等温线研究

研究所用膨润土的主要成分为SiO2和Al2O3,属于Ca基膨润土,BET表面积为50.83 m2/g.在恒温及恒定pH条件下,用静态吸附法研究了膨润土对Pb2 、Cu2 、Cr3 的吸附特性,结果表明其较好地符合Lagergten二级吸附速率方程,对这3种离子的吸附速率为Pb2 ＞Cu2 ＞Cr3 .利用3种等温线方程对吸附过程进行拟合,发现利用Langmuir吸附等温方程计算的值与膨润土吸附Pb2 、Cu2 、Cr3 试验数据最为吻合.膨润土对3种金属离子的平衡吸附量为Cr3 ＞Cu2 ＞Pb2 .     

紫外活化甲酸产二氧化碳阴离子自由基还原Cr (VI)的研究

研究高效还原技术是去除废水中Cr（VI）的有效手段,本研究提出了一种新颖有前景的基于紫外（UV）活化甲酸（HCOOH）产还原性二氧化碳阴离子自由基（CO₂^•;-）去除Cr（VI）的方法.通过对比UV、HCOOH、UV/HCOOH三种体系对Cr（VI）还原效率和电子自旋共振（EPR）对体系中自由基的检测研究了其活化原理和还原机制.结果表明UV能显著活化HCOOH产生CO₂^•-（α_H=19.08G,α_N=15.86G,g=2.0036）.此外,试验考察了主要影响因素对Cr（VI）去除效果的影响,包括初始Cr（VI）浓度、甲酸投加量、初始pH值、反应温度、有机污染物以及水中常见阴离子.结果显示当甲酸浓度为40mmol/L,Cr（VI）初始浓度为10mg/L,反应时间在60min内,UV/HCOOH体系对Cr（VI）的去除率能达到100%.在酸性条件下（pH≤3.5）能显著促进Cr（VI）的还原,且Cr（VI）去除效率随着初始HCOOH浓度和反应温度升高而增加.进一步研究表明,该体系下NO₃^-对Cr（VI）的还原有着显著的促进作用,而Cl^-、HCO₃^-和对硝基苯酚（pNP）则有抑制作用.不同温度下Cr（VI）去除率与时间关系的拟合结果表明,当反应时间t³;40min,UV/HCOOH体系去除Cr（VI）过程遵循准一级反应动力学,根据不同温度下对应的反应速率常数k,结合阿伦尼乌斯方程,计算求得准一级反应的活化能为15.9kJ/mol.     

采用大涡PIV研究Taylor-Couette流及其对混凝过程的影响

采用大涡PIV方法对Taylor-Couette流场的湍动能及湍动能耗散率进行了估算,并利用数值模拟对其进行验证,结合絮凝实验,综合对比速度矢量、湍动能分布、湍动能耗散率分布及对应流场中混凝过程的絮体图像,探究了湍动能与湍动能耗散率对絮凝效能的影响.结果表明,大涡PIV法与数值模拟在雷诺数较高的情况下有较好的一致性,且雷诺数越大一致性越好.在Taylor-Couette涡流场中,随着雷诺数的增大,湍动能与湍动能耗散率数值不断增大,且在流场中的分布由规律有序到紊乱最终趋于各向均匀一致.而混凝过程中湍动能与湍动能耗散率的数值大小及其在流场中的空间分布情况,均对产生絮体的大小和浊度去除率有较大影响.     

Fenton去除废水中甲基多巴的机制及动力学

采用Fenton试剂处理甲基多巴废水的实验结果表明, Fenton试剂能有效地去除甲基多巴及其降解产物引起的COD.不同的Fe2 ﹕H2O2,(摩尔比)下甲基多巴的Fenton反应机理有显著的差异,在高Fe 2﹕H2O2(≥2)时,反应机制是H2O2促进Fe2 的絮凝作用;在中Fe2 ﹕H2O2(=1)时,反应机制是兼有氧化和絮凝沉淀作用;在低Fe2 ﹕H2O2(≤0.2)时,反应机制是氧化作用,包括Fe2 催化H2O2氧化和Fe4 aq高价水合铁直接络合去除.针对低Fe2 ﹕H2O2(≤0.2)时甲基多巴的Fenton反应机制,建立了相应的动力学模型.模型值与实验值吻合良好,误差<10%,说明该反应动力学模型能较好地描述甲基多巴的Fenton去除过程.     

紫外光降解反应器去除氯苯气体模型的建立与应用

从光化学反应过程出发,基于线性光源球面辐射能量分布（LSSE）,以反应器内部空间的辐射能吸收密度、空塔停留时间、进口浓度等为主要参数,建立了气相环境中紫外光化学反应器去除氯苯的数学模型.结果表明,建立的模型能很好地模拟和预测紫外光化学反应器对氯苯气体的去除性能.氯苯气体的紫外光化学反应表现出一级反应动力学的特征.该模型包含了紫外光降解反应器设计的主要参数,同时被用于预测了反应器在不同进口浓度和不同空塔停留时间条件下的出口氯苯浓度,进而获得不同进口浓度达标排放所需要的最小空塔停留时间,为气相污染物的紫外光降解反应器的设计与运行提供了重要的理论指导.     

反相流动注射催化动力学分光光度法测定海水中的痕量Cu

在弱碱性的介质中,Cu能够对H2O2氧化对苯二酚的反应起到明显的催化作用,反应产物在500 nm波长处有最大吸收峰.据此,发展了一种反相流动注射催化动力学分光光度法测定海水痕量Cu的新方法.在最佳条件下,Cu2+的浓度在0～40 μg/L具有良好的线性关系,相关系数0.9993,检出限为0.2 μg/L,回收率为98.7%～104.2%,用5 μg/L标准溶液进样的相对标准偏差为1.03%(n=10).     

黄绵土N2O排放的水分效应及动力学特征

通过室内模拟试验,研究湿度对西北地区黄绵土N2O排放的影响.结果表明:在试验温度下,随着土壤湿度增加,土壤N2O捧放量增加;但土壤孔隙含水量(WFPS)为20.67%时例外.此时黄绵土对空气中N2O有吸附现象,即在低含水量时,黄绵土有可能是N2O的汇.在试验设计的土壤湿度范围内,15℃条件下土壤N2O排放的最大水分效应区间在49.18%～57.86%(WFPS)之间,20℃条件下在38.14%～49.18%(WFPS)之间,25℃、30℃和35℃时累积量湿区在20.67%～38.14%(WFPS)之间,即随着温度的升高,N2O的最大水分效应区间提前.土壤N2O累积排放量(y)动力学曲线符合修正的Elovich方程(P<0.01),随着湿度的增加,表观排放速率(b)增大,25℃、300C和35℃时,N2O初始排放量(a)也随着湿度增加而增大;15℃、20℃和25℃时,土壤湿度(20.67%～57.86%WFPS)对农田土样N2O排放总量的作用表现为线性关系,30℃和35℃时表现为对数关系.     

利用天然磁黄铁矿去除水中As (V)的研究

考察了时间、pH、温度、吸附剂投加量、无机阴离子等因素对磁黄铁矿去除As(V)过程的影响.同时,对去除过程的动力学和等温线进行分析,并探究了动态去除的效果.结果显示:磁黄铁矿对As(V)的去除在24 h达到平衡;在pH值3~9范围内去除率都达到80%以上;温度升高和吸附剂用量增加都对As(V)去除具有促进作用;PO_4~(3-)、SiO_3~(2-)、CO_3~(2-)对吸附有较强的抑制作用;在As(V)初始浓度为2 mg·L~(-1)时动态吸附出水浓度在150个吸附床体积(BV)内能达到国家饮用水标准;吸附去除过程符合拟二级动力学方程和Langmuir等温方程.能谱仪和X射线电子能谱分析表明,去除过程是一个自发吸热的配位离子交换反应.本实验表明,天然磁黄铁矿是一种有潜力的除砷吸附剂.