某焦化企业挥发性有机物排放特征及反应活性探究

研究选取某典型焦化企业,针对活性挥发性有机物(VOCs)组分较多的4套生产装置,酚精制、古马隆、沥青焦和焦油萘,开展装置VOCs排放特征探究。使用苏玛罐对装置VOCs废气进行采集,并通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对106种VOCs组分进行定性定量分析,采用最大增量反应活性(MIR)计算各装置VOCs排放对大气中O₃生成的贡献。结果表明：1)芳香烃、卤代烃和含氧VOCs(OVOCs)是4套装置的主要特征组分,质量分数之和为92.33%～95.38%。2)4套装置排名前10位的VOCs物种质量分数之和为90.45%～93.46%。其中,苯、丙酮、二氯甲烷、乙醇和甲苯等是焦化企业VOCs排放特征物种。3)4套装置臭氧生成潜势(OFP)值为278.73～426.95μg/m³,顺序为焦油萘装置(426.95μg/m³)>酚精制装置(410.43μg/m³)>沥青焦装置(294.36μg/m³)>古马隆装置(278.73μg/m³)。4)4...     

北京市黑臭水体治理的动态遥感监测及影响因素分析

为及时、准确掌握黑臭水体治理进展,基于“北京二号”影像数据和同期的野外综合水体实测数据,采用深度学习算法对黑臭水体进行识别,并引入地理探测器对黑臭水体影响因素进行定量分析。结果表明：基于Faster R-CNN算法的黑臭水体遥感识别,总准确率达到90%左右,短时间内(5~33 h)即可完成北京市建成区黑臭水体的筛查工作;在空间维度上,黑臭水体主要分布在中心城区以外,并在通州区、朝阳区和大兴区较为集中;在时间维度上,专项治理期间(2015—2018年)内,黑臭水体的数量和长度总体趋势都是递减的,但偶尔也有反黑现象;2018年底,在全市建成区范围内,已全面消除黑臭现象;在一年内,第1季度水体环境最好,第2季度次之,第3季度最差,从第4季度开始好转;在北京市大兴区,土壤全氮量(贡献率为32.07%)和周边养殖场排污(贡献率为27.04%)是黑臭水体形成的主要影响因素,高程(贡献率为8%)、土壤类型(贡献率为7.6%)和土地利用类型(贡献率为6.1%)的贡献率较弱。由此可以看出,基于Faster R-CNN算法识别影像中的黑臭水体识别准确率高,可及时、准确地监测城市黑臭水体治理情况,使用地理探测器可定量分析并确定各影响因素的贡献率。本研究成果可为城市黑臭水体的动态监测和治理提供有力的技术支撑。     

磁絮凝-吸附技术对黑臭水体中浊度、氨氮和总磷的去除效果及机理

采用磁絮凝-吸附技术开展了同步去除黑臭水体浊度、氨氮和总磷(TP)实验。在磁絮凝阶段,通过聚合硫酸铁(PFS)、磁粉(MPs)和聚丙烯酰胺(PAM)复配使用,利用电荷中和作用去除浊度和TP;同时,利用化学吸附沉淀去除TP;在此阶段中,当PFS、MPs、PAM的投加量分别为16.00、100.00、2.20 mg·L⁻¹且以PFS+MPs在快速阶段先投加,PAM在慢速阶段后投加的顺序投配时,絮凝效果达到最佳。在吸附阶段,吸附剂质化壳聚糖-沸石(PCZ)主要通过离子交换作用去除氨氮以及通过静电吸附作用去除TP;当PCZ的投加量为1.25 g·L⁻¹时吸附效果达到最佳。利用所研究的磁絮凝-吸附技术对实际黑臭水体进行处理,其出水浊度能达到城镇污水处理厂污染物排放一级标准(≤10.00 NTU),TP和氨氮也分别能满足地表水环境质量Ⅲ类标准(≤0.20 mg·L⁻¹)和Ⅴ类标准(≤2.00 mg·L⁻¹)要求。     

改性伊利石对活性艳蓝K-GR的吸附

采用十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）对伊利石进行改性,利用红外光谱、扫描电镜、X射线衍射及热重分析对吸附剂进行结构表征。研究了改性吸附剂对活性艳蓝K-GR的吸附性能。结果表明,最佳吸附条件为：pH 3,吸附剂用量0.3 g,CTMAB/伊利石质量比0.125。吸附过程符合准二级动力学方程,吸附等温线可以很好地用Langmuir模型描述。在热力学研究中,ΔG0H0>0,ΔS0>0,说明吸附过程是自发、吸热和熵增加的过程。     

Fenton-like/TiO2催化介质阻挡放电体系对活性艳蓝的降解

为了提高等离子放电对染料的降解效率,研究了Fenton-like/TiO2耦合催化介质阻挡放电体系对活性艳蓝(X-BR)的脱色效果及降解机理。结果表明,投加Fe2+ 或Fe3+与TiO2组成的耦合催化体系可以显著提高X-BR的脱色率。反应10 min后,紫外可见扫描光谱和阴离子(Cl-、NO3-、SO42-)产量分析表明,介质阻挡放电体系可以有效破环蒽醌发色基团,耦合催化体系不仅强化了蒽醌结构的破坏,同时更加有效地破坏了苯环和萘环结构从而提高了TOC降解率。最后,比较研究了投加Mn2+ 和Cu2+对X-BR的脱色效果,在投加浓度均为0.5 mmol/L条件下,两者对X-BR的脱色起到抑制作用,因此,两者不适合作为耦合催化介质阻挡放电体系的添加离子。     

酸碱改性对活性焦烧结烟气脱硫性能的影响

选取一定目数范围的活性焦,用3种酸(HCl、H2SO4和HNO3)、3种碱(KOH、NaOH和NH3·H2O)和酸碱两步(HNO3和KOH)对其进行改性处理,对比这几种方法改性的活性焦对烧结烟气的脱硫性能,实验结果表明,20~40目范围的活性焦脱硫性能最好;HCl改性活性焦的脱硫性能基本无变化,HNO3改性后有促进作用但作用不大,H2SO4改性反而降低了活性焦的脱硫活性;KOH和NaOH溶液改性活性焦对其脱硫性能有很大的提升作用,其中KOH改性效果更好,NH3·H2O改性基本无影响;先KOH后HNO3两步改性的活性焦效果最佳,并且能维持一定时间100%的脱硫效率。     

稻壳灰在陶粒烧制中的应用

针对目前每年产生的大量稻壳灰废弃物,本研究提出了利用稻壳灰作为发泡剂来制备多孔陶粒的利用途径。实验表明,对于粘土、建筑垃圾、粉煤灰等陶粒原料,稻壳灰都有很好的发泡效果。利用SEM、XRD等检测分析手段对稻壳灰的发泡机理进行了探讨,并证明了稻壳灰中残余碳化合物和活性硅组分是发泡能力的关键因素。本研究为稻壳灰找到了一种高价值的资源利用方式,同时也为陶粒制备提供了一种高效的发泡剂。     

提高硅钙渣胶凝活性的热活化实验

硅钙渣作为高铝粉煤灰碱-石灰烧结法提取氧化铝后产生的二次固废,为了使其能够大量地应用于建材领域,研究了热活化温度对硅钙渣水化胶凝性活性的影响,并采用TG-DSC和XRD对机理进行了分析。 结果表明,硅钙渣中方解石的分解是硅钙渣活性得以提高的主要因素,在煅烧温度在600~700℃时,其胶凝活性最佳。     

改性SCAC催化臭氧氧化去除布洛芬效能与反应活性位点研究

采用不同的表面改性方法(去矿化处理、氧化改性、碱改性和还原改性)对污泥基活性炭(SCAC)进行处理,分别获得了表面金属含量低、碱位低、碱性官能团含量高及Lewis碱含量高的4种改性SCAC(SCAC-D、SCAC-S、SCAC-OH和SCAC-N),对比考察了改性前后SCAC催化臭氧氧化去除布洛芬(IBP)的效能,并探讨了SCAC催化臭氧氧化反应的主要活性位点。结果表明,5种SCAC催化活性顺序为:SCAC-N > SCAC-OH > SCAC > SCAC-S > SCAC-D;金属组分减少会直接影响SCAC的催化活性,碱位减少对其催化活性的影响相对较弱,说明SCAC表面较为丰富的金属组分是其催化臭氧氧化反应的主要活性位点;增加SCAC表面碱位(Lewis碱和碱性官能团),减少表面酸性官能团有助于提高其催化活性。     

大气压等离子体射流对水中铜绿微囊藻的灭活作用

以铜绿微囊藻为研究对象,将空气源大气压等离子体射流(APPJ)引入到液相,构建新型的大气压等离子体射流液相反应体系,考察了不同APPJ处理方式对铜绿微囊藻的灭活效率,观察了放电处理的藻细胞形态,分析了培养基pH的变化和液相产生的主要活性物质(H2O2和O3)对藻灭活的作用,并探讨了APPJ灭活铜绿微囊藻的作用机理。研究结果表明,当电压为7 kV,空气气体流速为4 L/min,藻液吸光度约为0.200,铜绿微囊藻的灭活率达到99.16%;处理后的藻发生细胞变形和破裂;处理后的藻液中产生H2O2和O3等活性物质,同时产生大量的NO3-和NO2-离子,导致液相pH迅速下降。通过考察主要活性物质(H2O2和O3)及藻液pH因素发现,单一因素灭活效果不佳,主要活性物质(H2O2和O3)和pH的组合因素是APPJ灭活水中铜绿微囊藻的主要原因。