基于三角随机模拟和ArcGIS的河流水环境健康风险评价模型

基于河流水环境系统中随机性、模糊性等多种不确定性共存或交叉存在的特性,将三角模糊数与随机模拟方法相耦合,构建了三角随机模拟模型,并将其应用到湘江(长沙段)的健康风险评价中。通过将各参数浓度进行三角模糊化和随机模拟,结果表明,各断面污染物造成的健康风险的变化趋势,总体沿湘江上游至下游逐步降低,表现为昭山 > 猴子石 > 五一桥 > 橘子洲 > 乔口 > 三汊矶,且昭山、三汊矶断面和乔口断面均有恶化趋势。相对于常规的确定性方法,本模型能够得出评价区域健康风险的可能值区间及其相应的概率水平等定量信息,更加客观、全面地表征评价区域的风险状态及其空间分布差异,为决策者提供更多有用的信息。     

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。     

废弃混凝土的水热固化与力学强度

为实现废弃混凝土的资源化规模利用,将废弃混凝土回收、粉碎后,掺入适量氢氧化钙(Ca(OH)2)、碱性激发剂(NaOH)和水,经均匀混合、模压成型后,在高温饱和水蒸气环境中转化为具有较高机械强度的块状制品。实验系统考察了原料配比以及反应温度和时间等因素对水热固化样品劈裂抗拉强度(简称劈拉强度)和微观结构的影响。研究结果表明:Ca(OH)2掺量为20%时对于结晶性水化硅酸钙(托勃莫来石相)的形成最为有利,水化产物彼此交织成密实结构,实现了最高的样品力学强度;NaOH的引入可激发废弃混凝土的水热反应活性,但掺量不宜过高;水热反应条件下,样品的劈拉强度随环境温度的升高或反应时间的延长而明显增大,但温度过高、时间过长,会因晶型转变及内部结晶应力等原因而导致样品力学强度降低。     

聚乙烯醇包埋奥奈达希瓦氏菌MR-1还原U(Ⅵ)

实验用聚乙烯醇包埋奥奈达希瓦氏菌MR-1制备了包埋微球,并用其对U（Ⅵ）进行还原实验。实验结果表明,当pH=7.0,不同聚乙烯醇浓度对包埋微球的成球性、稳定性和传质性均有影响,制备包埋微球的聚乙烯醇的最优浓度为10%;当U（Ⅵ）浓度为15 mg·L-1,奥奈达希瓦氏菌投加量为6 mL,且奥奈达希瓦氏菌与聚乙烯醇按1∶2的比例进行包埋后,包埋微球对U（Ⅵ）的去除率最高达96.22%。Cu2+、Mn2+、Ca2+等共存离子对包埋微球还原U（Ⅵ）产生影响,2.0 mmol·L-1的Ca2+对包埋微球还原U（Ⅵ）存在微弱的促进作用;2.0 mmol·L-1 Cu2+、Mn2+对包埋微球还原U（Ⅵ）存在不同程度的抑制作用,去除率分别仅为8.14%和65.99%。扫描电镜和电子能谱分析结果表明,铀被微球还原沉积在包埋微球中。     

碳氮共掺杂污泥基吸附剂去除水中Cr(Ⅵ)

以城市污水厂脱水污泥为原料,通过添加尿素等辅助材料碳化制备污泥基吸附剂。采用比表面积孔隙分布测定仪、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）对吸附剂表面组成及其结构进行表征,对比研究了掺入添加剂前后碳化污泥吸附剂对Cr（Ⅵ）的吸附行为。结果表明,C/N共掺杂碳化污泥吸附剂对Cr（Ⅵ）的吸附性能较直接碳化污泥吸附剂明显提高,2种吸附剂的最佳吸附时间分别为2 h和4 h,pH是影响污泥基吸附剂吸附去除Cr（Ⅵ）的关键因素,其最适pH值均在1.0~2.5范围内。室温下C/N共掺杂污泥吸附剂吸附Cr（Ⅵ）符合Langmuir吸附模型,准二级动力学模型能很好地描述2种碳化污泥基吸附剂的吸附行为。热力学研究表明,C/N共掺杂污泥吸附剂对Cr（Ⅵ）的吸附是一个自发的吸热过程。     

基于静电纺丝膜的Fenton法降解双氯芬酸钠

通过浸渍法将铁盐负载于静电纺丝纤维膜制备了类Fenton催化剂,并通过扫描电子显微镜（SEM）对静电纺丝膜进行了表征,研究了该催化剂降解双氯芬酸钠的特性及其重复利用率。结果表明,静电纺丝纤维膜反应前后膜结构良好,反应过程中铁离子几乎无溶出;膜对双氯芬酸钠有一定的吸附能力,去除率约为6.96%。当双氯芬酸钠初始浓度为20 mg·L-1,按0.310 g·（100 mL）-1比例加入催化剂时,H2O2最佳用量为340 mg·L-1。溶液的初始pH值对实验结果影响较大,酸性条件更利于双氯芬酸钠的降解,最佳pH值为3.14,但该催化剂所适用的pH值范围较之传统Fenton法有明显拓展。所制备的催化剂重复利用率高,循环使用4次后,催化活性无明显改变,4 h的去除率依然高达95%以上。反应中双氯芬酸钠主要生成乙酸等小分子化合物,最终可氧化为CO2和H2O。     

TiO2/壳聚糖/氧化石墨烯复合微粒的制备及吸附As(Ⅲ)

用化学混合法将采用Hummer方法制备的氧化石墨烯加载到了二氧化钛/壳聚糖基复合微粒中,并用于水中As（Ⅲ）的去除。通过扫描电镜、Zeta电位仪和BET比表面积分析仪对微粒进行了表征。结果表明,经改性后的二氧化钛/壳聚糖/氧化石墨烯复合微粒在紫外光照下最大吸附容量可达12.43 mg·g-1,而二氧化钛/壳聚糖微粒的最大吸附量仅为4.97 mg·g-1。吸附动力学符合拟二级动力学模型,吸附等温线可用Langmuir模型描述。随pH值的增加,吸附剂对As（Ⅲ）的吸附量逐渐减小。该新型复合微粒吸附剂制备方式、合成条件简单,具有吸附容量较高和易于固液分离再生的优点,因此对水中除As（Ⅲ）有较好的应用前景。     

臭氧预处理制备PVDF接枝SSS离子交换膜

为了降低离子交换膜的制膜费用,同时为后期微生物燃料电池中的应用提供依据和参考,实验研究了用臭氧预处理过氧化苯甲酰（BPO）引发条件制备聚偏氟乙烯（PVDF）接枝对苯乙烯磺酸钠（SSS）聚合物（PVDF-g-SSS）。傅里叶红外分光光度计（FT-IR）确认了产物的化学组成,用溶剂挥发法制得离子交换膜（PS膜）。通过X射线衍射仪（XRD）和X射线光电子能谱仪（XPS）分析了膜的结晶形态及膜面元素组成,并考察SSS单体用量对膜的离子交换容量、电导率及亲水性等性质的影响。结果表明：接枝反应对PVDF晶型影响较小,PS膜表面有S元素生成;臭氧处理后PVDF易与SSS发生接枝聚合反应,且离子交换容量与SSS单体用量成较好的线性关系,当PVDF/SSS的配比为1：5,PVDF-g-SSS占铸膜液含量的5%时,PS膜的最高离子交换容量可达2.5 mmol·g-1,电导率可达0.046 s·cm-1。     

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。     

SMAD-BBR组合工艺在高浓度洗涤废水处理中的应用

针对当前化工行业洗涤废水COD高、毒性强、表面活性剂多导致难处理难降解的问题,以青岛市某化工厂生产车间的设备清洗废水为对象,在实验室小试的基础上,设计并建立了处理规模为2.0 m³·d⁻¹的SMAD-BBR组合工艺系统用于处理该洗涤废水。经过4个月的现场调试运行,研究了SMAD-BBR组合工艺对洗涤废水的处理效果。结果表明：SMAD-BBR组合工艺能够有效地降解该化工厂的清洗废水,其中COD去除率为99.1%、NH₃-N去除率为95.6%、TP去除率为82.5%;在稳定运行期间水质波动较大时,出水仍能稳定达标,表明组合工艺具有较强的抗冲击负荷能力;通过增加BBR曝气区中的MLSS,从而提高了生物量,使洗涤废水在曝气处理时泡沫严重的情况得到了有效的解决;经计算,SMAD-BBR组合工艺处理洗涤废水,每年可为该化工厂节约140×10⁴元。通过分析可知,SMAD-BBR组合工艺在处理洗涤废水方面有良好的应用前景。