Optimized photocatalytic regeneration of adsorption-photocatalysis bifunctional composite saturated with Methyl Orange

Photo-responsive adsorption-photocatalysis nanocomposites are generally used in water and wastewater decontamination; however, the prolonged adsorption capacity of composites and the role of adsorption in concomitant photocatalysis are typically neglected. These composites can be regenerated under light irradiation as their adsorption capacity decreases. Herein, a novel adsorption-photocatalysis bifunctional nanocomposite, Bi-doped TiO₂ supported on powdered activated carbon (Bi₂O₃/TiO₂/PAC), was prepared using the sol-impregnation-hydrothermal procedure. Bi₂O₃/TiO₂/PAC with a secondary calcination temperature of 700°C under a nitrogen atmosphere was selected for maximum adsorption capacity on Methyl Orange (MO). The composite displayed an excellent adsorption capacity and was easily separated and recycled. The results demonstrate that 71.2% photocatalytic regeneration efficiency could be attained under visible light irradiation for 1 hr at an intensity of 750?W/m² and pH 7. Characterization of the as-prepared Bi₂O₃/TiO₂/PAC nanocomposite (700°C) indicates that it possesses a highly specific surface area and great optical properties, showing bifunctional adsorption-photocatalysis characteristics. The p-n heterojunction of the composite played a dominant role in the photocatalytic regeneration process, and effective degradation of MO could be achieved along with composite regeneration.     

改性活性炭对内分泌干扰物的吸附效能与机制

为提高活性炭对内分泌干扰物的吸附效率,分别采用混合酸溶液,氨水,KMnO₄溶液和表面活性剂溶液对活性炭进行改性.采用比表面积及孔隙度分析仪、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）和Boehm滴定法对改性后活性炭表面化学性质及孔隙特征的变化进行评价.通过静态吸附实验确定活性炭的最佳改性方法,并对改性后活性炭吸附机理进行探讨.实验结果表明,KMnO₄改性活性炭（AC-K）表现出最佳的污染物吸附性能,其对邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、阿特拉津（Atrazine）和磺胺甲恶唑（SMZ）的去除率分别可达到94.5%、93.8%和95.5%,且吸附过程符合二级动力学方程和D-R模型.由模型计算结果可知,AC-K对目标污染物的吸附速率明显加快,其中对Atrazine的二级吸附速率常数是AC的1.75倍.AC-K对DBP、Atrazine和SMZ的理论饱和吸附量也分别比改性前分别提高了42.2%、629%和122%.经KMnO₄改性后,活性炭的吸附机制由物理吸附占主导,转化为离子交换吸附.     

活性炭强化热活化过硫酸盐降解对硝基苯酚

热活化过硫酸盐（PS）可降解有机污染物,但通常需要较高的反应温度,成为制约降解效率的关键因素之一.为提高热活化PS效率,向反应体系中加入活性炭（AC）并以对硝基苯酚（PNP）为目标污染物,考察AC强化热活化PS降解PNP的效率,分析pH值、PS浓度和AC投加量等因素对PNP降解的影响,确定最佳反应条件.结果表明,AC可以明显强化热活化PS降解PNP,在AC=1.0g/L,PS=2.0mmol/L,PNP=10.0mg/L,T=50℃和pH=3.5条件下,120min时AC/PS体系对PNP降解率可达100.00%,而PS体系对PNP降解率仅为31.69%.自由基猝灭实验表明,AC/PS/PNP体系为自由基反应,SO₄·^-和·OH共同参与PNP降解且以SO₄·^-为主导.机制分析阐明AC上的表面缺陷为活性位点,其与PS中O—O键作用导致O—O键键能降低,进而O—O在热活化下均裂形成SO₄·^-.PNP降解中间产物分析表明AC仅提高了热活化PS降解PNP反应速率,未改变PNP的降解路径.     

滤池滤料上细菌数的预处理方法优化

为优化生物活性炭滤池活性炭上细菌数的流式细胞术定量分析的预处理方法,本研究考察了4种物理预处理方式（机械振荡、低能量超声、高能量超声、机械振荡耦合高能量超声）以及4种化学预处理方式（含10%的柠檬酸（Citric Acid,CA）和2.5%的羟基乙酸（Glycolic acid,GA）混合液（CA+GA）、溶菌酶、吐温20、乙二胺四乙酸）对流式细胞术测定活性炭滤料上细菌数的影响,结果表明,在无菌超纯水为提取液时,机械振荡耦合高能量超声预处理后测定的细菌数最高（9.7（±1.2）×10⁷ cells·g^-1（以WW活性炭计,下同））,是最佳的物理预处理方式.0.1% CA+GA为最优的化学分散剂,耦合机械振荡与1次高能量超声预处理后细胞累积回收率较空白组（无菌超纯水）提高了21%±17%,其活细菌数也最高（约1.0×10⁷ cells·g^-1）;耦合机械振荡与3次高能量超声预处理后,分离的生物膜细菌量最高（1.5（±0.2）×10⁸ cells·g^-1）,证明0.1% CA+GA耦合机械振荡与3次高能量超声是利用流式细胞术测定活性炭生物膜的细菌数的最佳预处理方式.     

基于氮稳定同位素分馏原理的活性污泥脱氮性能评价

基于氮稳定同位素分馏原理,运用瑞利分馏方程,论文构建了活性污泥脱氮性能评价模型,以分析城市污水的微生物脱氮效率与活性.实验通过对城市污水处理厂的长期监测,确定了模型的主要参数.为验证模型在不同出水无机氮组成情况下的适用性,本研究监测了反硝化限制作用、硝化限制作用、氨化限制作用3种情况下的脱氮效能.结果表明,这3种情况下的脱氮效能均可以通过测定活性污泥的δ15N值,利用该评价模型预测.为验证该模型在不同脱氮能力下的适应性,本研究设置了3种典型工况,测得的3种工况下活性污泥的δ15N值分别为13.97‰、8.33‰和4.47‰,利用评价模型得出的脱氮效率分别为96%、71%和22%,与实际脱氮效率吻合度高,污泥脱氮活性也呈现递减趋势.说明该模型对于具有不同脱氮能力的水处理系统均适用.该模型可避免复杂的布点监测等过程,仅通过污泥的δ15N值即可了解整个系统的脱氮能力及污泥脱氮活性,对污水处理厂的强化脱氮具有指导意义;为评价污水处理过程中氮的去除效果提供了更为便捷、准确的途径.     

臭氧-粉末炭联用作为预处理缓解膜污染的效果与机制

研究臭氧、粉末炭以及它们的组合作为超滤膜的预处理,控制膜污染以及去除有机物的效果和机制.结果表明,臭氧主要氧化强疏组分的大分子有机物,将其转化为中分子和亲水性的小分子.臭氧可有效控制膜污染,表明大分子的疏水有机物是主要的污染因素.粉末炭可吸附小分子有机物,也可缓解膜污染,说明小分子有机物也对膜污染有所贡献.臭氧与粉末炭的组合不仅有效控制膜污染,还可强化有机物的去除,它们之间存在协同作用.     

SimuLink模拟活性污泥工艺的研究

以数学软件matlab内嵌的SimuLink工具箱为研究工具,结合国际水协( IWA)提出的活性污泥一号模型(ASM1)对欧盟科学技术合作计划(COST)提供的AO标准工艺流程建立数学模型并加以模拟,将模拟结果和COST提供的标准模拟结果进行比较,在各级反应器内的两者结果基本匹配,认为模型的建立、模拟结果合理可靠,基于该工艺模型的拓展模型和变型可进一步为实际工艺的设计与运行提供参考。     

中国市政污泥末端处置技术的发展及存在问题

随着中国污水处理行业的高速发展,城市污水处理量显著提高,污水处理的二次产物污泥的产量亦随之剧增.市政污泥是市政废水处理的剩余固态物质,性质复杂,处理难度较大,是当今需要解决的重要问题之一.文章围绕当前主流的市政污泥的产生工艺、末端处置技术加以探讨,介绍了活性污泥法的产生和发展、剩余污泥的危害和主要的末端处置技术,分析了市政污泥处置领域中研究和应用的关键问题,对进一步了解中国当前市政污泥处置领域的发展具有一定借鉴意义.     

活性炭吸附二硫化碳解析气相色谱法测定废气中乙酸乙酯和乙酸丁酯研究

采用活性炭管吸附废气中的乙酸乙酯和乙酸丁酯,经二硫化碳萃取解析,使用DM-1色谱柱分离后FID检测.实验结果表明:(1)采用活性炭管吸附废气中的目标组份,富集效率良好,二硫化碳解析率可达92％以上;(2)当乙酸乙酯和乙酸丁酯的含量为6.8～102 ng时,测定结果的相对标准偏差分别在1.8％ ～4.2％和3.2％ ～6.1％之间(n=6);(3)当样品采集量为30 L时,方法检出限分别为0.02 mg·m-3和0.02 mg·m-3.因此,方法能满足实验对空气废气中的乙酸乙酯和乙酸丁酯的检测要求.     

一种活性污泥-沉淀池动态模型及其仿真应用

耦合两步硝化-反硝化活性污泥法数学模型和对流-扩散标准形式二沉池分布式参数模型,建立了一个新的活性污泥-沉淀池动态模型。基于MATLAB/Simulink仿真平台,组态完成了某常规完全混合式AO工艺系统的仿真模型。经过模拟进行调控优化预演,所建模型能完整体现系统的状态变量随各操作变量变化而呈现出的时变性、非线性、耦合性、大滞后性等特征;所建模型可以作为工艺智能分析、挖掘、优化、预测的基本仿真备选工具。