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.     

活性炭吸附乙酸乙酯的动态吸附和动力学研究

该研究以商业活性炭为固定床填充剂,研究了活性炭固定床对乙酸乙酯的吸附脱附行为。使用的商业活性炭具有极高的比表面积,达到1 099.74 m2/g,对乙酸乙酯的最大吸附量达到443.7 mg/g。对活性炭吸附乙酸乙酯的实验数据进行了动态吸附模型拟合和动力学拟合,包括Boltzmann和Yoon-Nelson 2种动态吸附模型,伪一级动力学、伪二级动力学、Banham吸附率方程和Elovich方程4种动力学模型。结果表明Boltzmann模型和Banham吸附率方程具有更好的拟合效果,说明活性炭固定床的传质阻力小,传质效率高,并且发现通过Banham吸附率方程计算出来的的最大吸附量与实际最大吸附量高度吻合,可以利用该模型预测其他VOCs的吸附曲线,具有一定实际意义。     

重金属Ni(Ⅱ)对厌氧氨氧化脱氮性能的影响及其动力学特征变化

厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺因其经济环保等优点而广泛用于处理高氨氮污废水,但该工艺对环境条件十分敏感,尤其对重金属.利用批次实验和连续流实验分别研究了Ni(Ⅱ)对ANAMMOX的短期和长期影响.短期作用下,Ni(Ⅱ)对ANAMMOX存在"低促高抑"作用.与不投加Ni(Ⅱ)对比,投加1 mg·L~(-1) Ni(Ⅱ)时ANAMMOX的比厌氧氨氧化活性(SAA)提高了11.14%;投加100 mg·L~(-1) Ni(Ⅱ)时SAA降低了49.55%,Ni(Ⅱ)的半抑制浓度IC_(50)为83.86 mg·L~(-1).而Ni(Ⅱ)对ANAMMOX的长期抑制阈值为15 mg·L~(-1).不投加Ni(Ⅱ)时,用Monod方程模拟ANAMMOX动力学,得到q_(max0)(以TN/VSS计)和K_(S0)分别为12.25 mg·(g·h)~(-1)和405.36 mg·L~(-1);投加50 mg·L~(-1) Ni(Ⅱ)时,用修正后的Haldane模型模拟ANAMMOX动力学,得到q_(max)(以TN/VSS计)、K_S和K_i分别为6.78 mg·(g·h)~(-1)、 313.28 mg·L~(-1)和1.32.Ni(Ⅱ)对ANAMMOX动力学的抑制是反竞争性抑制.另外,Ni(Ⅱ)对ANAMMOX脱氮性能的抑制主要与摄入胞内的Ni(Ⅱ)有关,胞内Ni(Ⅱ)对ANAMMOX的IC_(50(胞内))(以VSS计)为0.072mg·g~(-1).     

黄河兰州段沉积物对水体中萘的吸附行为及影响

为研究典型有机污染物在黄河兰州段沉积物的吸附规律及影响,以黄河兰州段的沉积物为供试样品,选择萘（naphthalene）为代表性有机污染物,采用批量试验法研究了污染物萘在黄河沉积物上的吸附动力学、吸附热力学、初始质量浓度、pH、离子强度、粒径等影响因素以及解吸动力学.结果表明:黄河沉积物对萘的吸附动力学更符合准二级动力学模型,且吸附过程主要分为快吸附（0~4 h）和慢吸附（4~8 h）两个阶段,在8 h左右达到平衡;Freundlich模型能较好地拟合热力学吸附特征.在25~45℃的温度范围内,E（吸附平均自由能）为0.288~0.316 kJ/mol（< 8 kJ/mol）,吸附过程中,ΔGθ（吉布斯自由能）小于0,ΔSθ（熵变）与ΔHθ（焓变）均大于0,说明萘在黄河沉积物上的吸附是一个自发的混乱度增大的吸热过程,且以物理吸附为主.影响因素分析结果显示,随着沉积物粒径的增大,萘在其上的吸附量逐渐减小;增大吸附体系中的离子强度时,萘在沉积物上的吸附过程受到抑制;当萘初始浓度增大时,吸附量增加;酸性条件抑制吸附过程,碱性环境促进吸附过程;黄河沉积物对萘的解吸量远小于吸附量,存在解吸滞后现象.研究显示,萘在黄河沉积物中的吸附速率受内部扩散、表面吸附和液膜扩散的共同影响,并且吸附过程同时受到沉积物粒径和溶液的pH和离子强度的影响.      

包装废弃物添加脱氯半焦制备SRF的热解及动力学特性

利用热重红外分析仪(TG-FTIR)对包装废弃物添加了4种不同比例脱氯半焦制备而成的固体衍生燃料(SRF)的热解特性及热反应动力学进行了研究分析.研究发现,4种燃料热解过程主要包括4个阶段,其中300~400℃和400~500℃为两个主要失重阶段.前一阶段,SRF-1失重显著高于SRF-2、SRF-3和SRF-4,而后一阶段失重分别呈2、3、4倍增加.4种燃料热解残余量的顺序为SRF-4SRF-3SRF-2SRF-1,即添加了脱氯半焦的燃料热解程度越高.FTIR分析表明,添加了脱氯半焦的SRF燃料第三失重峰处不产生氯代烃.随脱氯半焦添加量的增加,第二失重峰CO2产生的浓度减少;第三失重峰CH4析出浓度增加;第四失重峰CO2析出的浓度增加.采用DEAM分布活化能法得到,转化率α0.3时,SRF-2和SRF-3的活化能均高于SRF-1的活化能,0.3α0.9时(α为0.6时除外),SRF-2、SRF-3和SRF-4 3种燃料的活化能低于SRF-1,且SRF-1的活化能呈升高的趋势,而其他3种燃料呈相反趋势.脱氯半焦的添加有利于SRF燃料的热解.     

海藻糖强化厌氧氨氧化耦合反硝化工艺处理高盐废水的脱氮除碳效能

采用SBR反应器研究海藻糖强化厌氧氨氧化耦合反硝化工艺(SAD)处理高盐水的脱氮除碳效能及其动力学特性.当海藻糖为0.25 mmol·L~(-1)时反应器具有最佳的脱氮效能,NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N和COD均可以被完全去除,与没有添加海藻糖相比,NH_4~+-N、NO_2~--N和总氮去除率分别提高了50%、43%和46%,氨氮去除速率(ARR)和亚硝氮去除速率(NRR)分别提高了81.25%和75%.当海藻糖浓度进一步提升至0.5 mmol·L~(-1)时,NH_4~+-N去除率(ARE)仅为58.82%,出水NH_4~+-N浓度下降为33.25 mg·L~(-1).相比于Haldane模型和Aiba模型,Luong模型更适合拟合海藻糖添加条件下SAD的脱氮性能.由其得到的NRRmax、KS、Sm和n分别为0.954 kg·(m3·d)-1、0 mg·L~(-1)、184.785 mg·L~(-1)和0.718.与修正的Logistic模型和修正的Boltzman模型相比,修正的Gompertz模型得到的预测值与实验值最为贴近,修正的Gompertz模型更适合描述海藻糖添加条件下单周期内基质的降解过程.     

我国西南四省(区)大气煤基PAHs排放系统动力学分析

由于未来相当长时期内煤炭在我国的主体能源地位不会改变,全国许多地区均可能面临持续的大气煤基PAHs污染.为此,本文选取PAHs污染相对严重但缺乏足够关注的广西、四川、贵州与云南4个西南省份作为研究对象,基于煤基PAHs排放、能源消耗与经济发展之间的相互作用关系,利用系统动力学方法构建了一套综合评估模型,并将其应用于分析不同情景下西南四省(区)煤基PAHs排放的动态变化.结果表明,在维持情景下,未来10年煤基PAHs排放相对增长率的省份次序为:广西(44.54%)贵州(29.44%)云南(26.37%)四川(-2.19%).经过产业与能耗结构的调整,四川和云南在规划情景下的相对增长率分别比维持情景减少了27.17%和20.88%,这两个省的减排效果最大.同样的情况,贵州与广西仅分别减少了7.32%和5.52%,仍保持较快的增长趋势.要实现煤基PAHs的有效减排,各省份需实施有针对性的调控政策.云南应同时考虑工业源与生活源控制政策,四川应减少工业源排放量,广西和贵州应在进一步优化产业与能耗结构的基础上分别采取工业源和生活源控制政策.总体而言,系统动力学方法适用于分析非常规大气污染物的复杂动态变化,可为当地政府提供科学调控区域经济-能源结构-环境质量之间发展关系的政策参考.     

7种改性水稻秸秆对溶液中Cd2+的吸附

为实现废弃水稻秸秆资源化利用及其治理水环境中Cd²⁺的污染问题,用KMnO₄、KOH、H₂O₂、KOH+H₂O₂、酒石酸、柠檬酸、TiO₂对水稻秸秆进行改性,制成不同的水稻秸秆吸附剂来吸附溶液中的Cd²⁺,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱仪、比表面积及孔径分析仪和Zeta电位仪对改性前后的水稻秸秆进行表征分析,吸附过程采用准一级动力学方程、修正一级动力学方程、准二级动力学方程和颗粒内扩散模型进行拟合.结果表明：在Cd²⁺初始浓度100mg/L,pH7,水稻秸秆添加量为10g/L,25℃条件下,7种改性水稻秸秆吸附Cd²⁺的效果不同,其中经KMnO₄改性的水稻秸秆对Cd²⁺的吸附效果最好,吸附量达10.024mg/g,对Cd²⁺的去除率达到99.24%,比未改性水稻秸秆提高了99.44%,其次是KOH和KOH+H₂O₂改性处理的水稻秸秆,吸附量分别达到了9.302和9.189mg/g,对Cd²⁺的去除率分别达92.62%和90.82%,比未改性水稻秸秆分别提高了85.07%和82.83%.改性处理水稻秸秆吸附Cd²⁺的效果顺序为：KMnO₄ > KOH > KOH+H₂O₂ > TiO₂ > H₂O₂ > 柠檬酸 > 酒石酸.对于Cd²⁺的吸附过程,准一级速率方程只能较好地描述吸附初始阶段,准二级动力学方程则能很好地描述吸附的整个过程.经KMnO₄,KOH和KOH+H₂O₂改性的水稻秸秆是具有潜在利用价值的废水中Cd²⁺吸附剂.     

基于系统动力学的建筑机械设备事故演变模型研究

为研究建筑机械设备在突发事故情景下的事故演变趋势和差异、定量评估建筑机械设备的事故风险,基于系统动力学原理及方法的系统论、信息论、结构论、控制论和协同论特点及Vensim软件的仿真模拟功能,以建筑布局、作业环境与操作、设备自身和安全管理为核心状态变量,以多个影响因素指标为辅助变量来进一步补充和完善,构建了系统图并模拟了3种不同事故的后期变化。仿真模拟结果表明:建筑机械的设备成本和设备更新速率及监控预警是保障机械设备安全性的重要影响因素,这三者直接决定建筑机械设备的后期状态;事故危险性在事故前期非常大,在后期大致分为3类情况,即超额恢复、基本恢复和完全报废。灵敏度分析表明,建筑机械设备成本、监控预警和安全管理水平及应急处置能力与建筑机械设备的综合状态正相关,设备更新速率与建筑机械设备的综合状态负相关,正负相关的影响效果都非常明显。     

水中Cu~(2+)、Ni~(2+)与腐殖酸、膨润土的相互作用研究

研究了Cu2+、Ni2+与腐殖酸以及膨润土与腐殖酸的共存吸附剂的相互作用,考察了相互作用时间、初始pH、温度对相互作用的影响.结果表明,金属离子的去除率随时间增加而增大,吸附量随温度升高而增大.初始pH对Cu2+、Ni2+的去除率影响很大,pH在中性范围附近Cu2+、Ni2+的去除率可以达到最大.吸附动力学实验表明,Cu2+、Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附符合伪二级吸附速率模型,并得到Cu2+在腐殖酸及共存吸附剂上吸附的活化能Ea分别为17.01和38.49 kJ.mol-1,Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上吸附的活化能Ea分别为15.15和13.35 kJ.mol-1,表明吸附过程以物理吸附为主.Cu2+、Ni2+在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附符合Langmuir等温线模型.得到的ΔH0、ΔS0和ΔG0表明金属离子在腐殖酸及共存吸附剂上的吸附是一个吸热、熵增、自发的过程.