土壤中砷的污染控制技术研究

土壤砷污染修复是世界性的难题,日益受到人们的密切关注。本文阐述了土壤砷污染的现状、危害及其来源,探讨土壤砷污染的传统物理化学和生物修复技术的研究现状及特点的同时,重点阐述了纳米材料修复技术,尤其是纳米铁技术,并对土壤砷污染修复研究方向进行了展望。     

弱磁场强化零价铁对水中偶氮染料脱色降解的作用初探

本文以橙黄Ⅰ、橙黄Ⅱ、橙黄Ⅳ和日落黄4种偶氮染料为目标染料,首次尝试利用外加弱磁场(~20 mT)的方法来强化零价铁脱色降解偶氮染料。结果表明加磁或不加磁时反应过程均符合一级反应动力学。在磁场的存在下,4种偶氮染料的降解速率都较不加磁场时有很大的提高,提高倍数分别为110.67、111.97、59.51和94.00。弱磁场对零价铁降解偶氮染料的促进作用可能是由于外加磁场所产生的洛伦兹力以及零价铁表面产生的感应磁场所产生的磁场梯度力促进了Fe2+的释放,加快了零价铁的腐蚀,促进零价铁释放更多电子和新生态氢,加速了—N=N—键的断裂,从而强化了染料的脱色降解。     

Suwannee河黄腐酸光化学生成溶解无机碳的研究

用模拟太阳光照射Suwannee河黄腐酸以模拟光氧化过程,研究了溶解氧浓度、模拟太阳光波长范围和铁浓度对溶解无机碳产量的影响.结果表明,氧气饱和样品的溶解无机碳生成速率比空气饱和条件下(3.32 μmol/(L·h))增加了40.1%(以照射过程中线性回归的生成速率计算); 实验以Mylar-D、有机玻璃UF-3和有机玻璃UF-4为滤光片研究了波长范围对溶解无机碳产量的影响,近似计算的结果表明UV-B、UV-A 和可见光部分分别占全波段模拟太阳光光化学生成无机碳产量的43%、42% 和 15%; 当样品铁浓度达到10 μmol/L时,其溶解无机碳的生成速率约为初始样品(Suwannee河黄腐酸铁浓度为1.90 μmol/L)的2.8倍,证实了铁在光化学氧化过程中的催化作用.     

中性条件下超声波/零价铁协同降解活性艳红X-3B

考察了中性条件下超声波降解、零价铁还原及超声波-零价铁联用对活性艳红X-3B模拟废水的降解效果,通过对比降解过程中UV-Vis光谱的变化,探讨了超声波-零价铁协同处理活性艳红X-3B的可行性.结果表明,在中性条件下超声波对活性艳红X-3B降解缓慢,经过25min辐射后,活性艳红X-3B的分解率不足7.5%;零价铁直接还原速率较慢,反应25min后,活性艳红X-3B的分解率仅为48.82%;"超声波/零价铁"对降解活性艳红X-3B有明显的协同效应,25min后分解率达99.42%(600W),反应符合准一级动力学过程.与零价铁直接还原相比,在200W,400W和600W超声波的协同作用下,X-3B降解的表观反应速率常数分别提高了2.12,2.76和4.00倍,半衰期相应缩短.另外,添加H2O2会抑制协同效应.     

钢铁企业无组织排放特征污染物的监测分析

东部老工业区是济南市大气污染重点防控区域。工业区大型企业的无组织排放废气对区域及周边大气环境质量产生的影响,一直没有引起人们的足够重视,因对其排放量大小和污染物种类不清楚,难以进行监管。本文以济南东部老工业区一家大型钢铁企业为例,选取五项有代表性的特征污染物(苯、甲苯、二甲苯、非甲烷总烃和氨)进行布点监测,在不同气象条件下,分析特征污染物的浓度变化,了解钢铁企业无组织排放特征。经对监测数据的分析得出:与上风向相比,下风向各污染物监测的小时浓度和日均浓度均有不同程度的增加,表明该厂区污染源对周边环境空气质量有一定影响。最后,提出防范或改进措施,如应加严相应的无组织排放标准,增加大气在线监测点位及监测项目,建议企业加强对生产工艺环节无组织排放废气的收集和处理。     

Bio-SR工艺去除硫化氢气体的研究

采用Bio-SR工艺,利用铁盐吸收与氧化亚铁硫杆菌的联合作用对H2S进行脱除实验。通过改进微生物的培养条件,减少了83.9%的沉淀量,一定程度上解决了挂膜后生物填料塔易堵塞的问题,保证了填料塔的连续运行。在实验选取工况下,硫化氢脱除率可达到98.4%以上,当吸收液中Fe3+浓度为5.5～6 g/L、H2S进气浓度为1 g/m3、通气量为0.08～0.12 m3/h时效果最佳,反应器可持续高效地运行。此外,对进气浓度、通气量与硫化氢去除率之间的相关性进行了进一步研究,其结果有利于反应器及运行参数的优化设计。     

Channel flow and trichloroethylene treatment in a partly iron-filled fracture: experimental and model results

Technical developments have now made it possible to emplace granular zero-valent iron (Fe(0)) in fractured media to create a Fe(0) fracture reactive barrier (Fe(0) FRB) for the treatment of contaminated groundwater. To evaluate this concept, we conducted a laboratory experiment in which trichloroethylene (TCE) contaminated water was flushed through a single uniform fracture created between two sandstone blocks. This fracture was partly filled with what was intended to be a uniform thickness of iron. Partial treatment of TCE by iron demonstrated that the concept of a Fe(0) FRB is practical, but was less than anticipated for an iron layer of uniform thickness. When the experiment was disassembled, evidence of discrete channelised flow was noted and attributed to imperfect placement of the iron. To evaluate the effect of the channel flow, an explicit Channel Model was developed that simplifies this complex flow regime into a conceptualised set of uniform and parallel channels. The mathematical representation of this conceptualisation directly accounts for (i) flow channels and immobile fluid arising from the non-uniform iron placement, (ii) mass transfer from the open fracture to iron and immobile fluid regions, and (iii) degradation in the iron regions. A favourable comparison between laboratory data and the results from the developed mathematical model suggests that the model is capable of representing TCE degradation in fractures with non-uniform iron placement. In order to apply this Channel Model concept to a Fe(0) FRB system, a simplified, or implicit, Lumped Channel Model was developed where the physical and chemical processes in the iron layer and immobile fluid regions are captured by a first-order lumped rate parameter. The performance of this Lumped Channel Model was compared to laboratory data, and benchmarked against the Channel Model. The advantages of the Lumped Channel Model are that the degradation of TCE in the system is represented by a first-order parameter that can be used directly in readily available numerical simulators.     

响应曲面法优化电化学氧化技术处理染料废水

采用IR和XRD等手段对自制磷钼酸铁(FePMo12)杂多酸进行表征,表明杂多阴离子具有Keggin结构。将FePMo12负载于修饰后的分子筛上制备FePMo12/APTES-4A催化剂填充于电化学反应器中,考察电化学氧化体系对酸性大红3R染料废水的脱色效果,其脱色率高于二维电化学反应器。利用Box-Behnken中心组合实验设计及响应面(RSM)分析,以pH值,板间距,槽电压,曝气量为实验因素,建立了以酸性大红3R的脱色率为响应值的二次多项式回归模型。研究表明,当电解时间为60 min时,曝气量0.05 m3/h、pH为2、板间距3.0 cm、槽电压11.0 V,在此条件下色度去除率可达69.4%,模型预测值与实验值能很好地吻合。方差分析结果表明,槽电压和pH、pH和曝气量的交互作用对响应值具有显著性影响。     

催化铁与生物法耦合除磷工艺特性

为了研究催化铁与生物耦合后对生物除磷特性的影响,实验采用人工配水用厌氧／好氧间歇流式富集培养聚磷微生物。对比发现,催化铁与生物耦合组中厌氧末段ORP降低了约60mV,pH值小幅度的上升（≤0．3）,整个培养过程中铁离子的浓度开始快速增加,之后趋于稳定（约40mgFe／gMLSS）。对好氧末段污泥SVI值比较发现,耦合工艺污泥沉降性能得到改善。除磷曲线比较发现,耦合组中厌氧末段磷的释放量下降,而好氧阶段磷的吸收速率增加;胞内聚合物提取表明,耦合组厌氧末段聚磷菌细胞内PHA含量有提高,好氧末段糖原含量有下降。磷形态提取分析表明,耦合组好氧末段污泥中无机态PO3 4-- P含量更高。低浓度铁离子可以起到与生物耦合同步除磷的目的,本工艺长期运行未发现耦合体系中催化铁对除磷的抑制作用。     

零价铁与甲醇支持的生物-化学法去除富氧水中的硝酸盐氮

针对富氧水中硝酸盐氮（NO3--N）,采用零价铁（ZVI）和甲醇支持的生物-化学联合法开展了批实验研究,探讨了ZVI类型、CH3OH：N比、初始溶解氧（DO）浓度、初始NO3--N浓度和水温等5个因素对联合法除氧脱氮效果的影响。结果表明,ZVI的除氧能力由高至低依次为：ZVI-C（0.124 d）>ZVI-A（0.141 d）>ZVI-B（0.179 d）。ZVI支持的联合法NO3--N去除率由高至低依次为：ZVI-A（99.6%）>ZVI-C（95.3%）>ZVI-B（92.2%）。CH3OH：N≤3.5：1时,联合法去除3--N;CH3OH：N=10：1时,去除100%的NO3--N;CH3OH：N=200：1时,去除70.2%的NO3--N。当初始DO浓度介于3.6~5.3 mg/L之间时,联合法的NO3--N去除率介于98.8%~99.6%之间。在任意时刻,低底物浓度（5.2 mg/L）时的NO3--N去除率低于高浓度（21.1 mg/L）时的去除率;低底物浓度下完全脱氮所需时间比高浓度下长2 d。15.0℃时联合法需要7 d可以达到完全脱氮,然而在27.5℃时则需要5 d。低温时亚硝酸盐氮浓度最大值（4.4 mg/L）显著高于高温时的最大值（1.1 mg/L）。ZVI类型、CH3OH：N、初始NO3--N浓度和水温显著影响联合法的脱氮效果,而初始DO浓度对联合法的影响不大。