三维多孔碳海绵催化臭氧氧化有机染料

针对目前催化臭氧氧化催化剂效率较低、易损失等缺点,通过高温煅烧制备了三聚氰胺碳海绵,以廉价易得的三聚氰胺泡沫直接碳化制备出柔性碳海绵,探讨其在催化臭氧氧化降解印染废水反应中的应用潜力;采用SEM观察、比表面积测定、傅里叶红外光谱和X-射线光电子能谱对碳化前后泡沫进行了表征,探讨了碳化前后泡沫微观结构的变化与催化降解印染废水性能与机理。结果表明:氮气氛围下高温煅烧获得了兼具微孔/介孔结构的三维碳骨架,为催化反应提供充分暴露的活性位点和高效的传质通道;在催化臭氧氧化染料的过程中,973 K下制备的碳泡沫呈现出最为优异的催化活性,显著高于均相臭氧氧化和常规活性炭催化臭氧氧化;自由基捕获实验表明催化过程由羟基自由基(·OH)所主导,超氧自由基(·O_2~-)则发挥了次要作用;富含多孔结构的碳海绵对于活性自由基的生成起到了积极贡献,从而在实际印染废水处理中具有良好的降解性能。研究为开发低成本的三维碳材料用于催化臭氧降解有机污染废水提供了新思路。     

氯化铜改性石墨相氮化碳吸附剂的脱汞性能

针对燃煤电厂汞污染物排放控制的问题,以尿素为前驱体,通过直接热聚合法制得绒毛状石墨相氮化碳(gC_3N_4),并用于低温条件下吸附脱除单质汞(Hg~0)。利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)等手段对吸附剂进行表征。结果表明:未改性g-C_3N_4具有良好的低温脱汞活性,在120°C时其脱汞效率可达84.7%;CuCl_2改性可以有效提高g-C_3N_4的脱汞性能,其脱汞效率在40～200°C范围内均可达到97%以上;温度对吸附剂脱汞效率的影响较小。XPS表征测试结果表明,铜离子和共价态氯原子均参与了单质汞的吸附脱除反应,Hg~0被Cu~(2+)离子和共价态Cl原子氧化成了Hg~(2+)离子,再吸附于g-C_3N_4表面而脱除。CO_2、SO_2和水蒸气对吸附剂脱汞效率影响较小,但水蒸气可提高汞吸附量。     

海藻酸钠基多孔碳气凝胶的制备及其对水中四环素去除

采用脱硫废水中的重金属污染物原位交联使海藻酸钠形成水凝胶,再将该水凝胶在800℃的条件下制备为海藻酸钠基多孔碳气凝胶,利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对该气凝胶进行了表征分析,并考察了该气凝胶对溶液中四环素的吸附行为。结果表明,该碳气凝胶具有丰富的孔隙结构,比表面积可以达到52.37 m²/g。随着溶液初始pH值的增大,碳气凝胶对四环素的吸附量逐渐降低。碳气凝胶对四环素的吸附行为更符合准二级动力学方程(R²=0.825 7),最大吸附量可以达到112 mg/g,等温吸附过程对Freundlich等温吸附模型比对Langmuir等温吸附模型拟合度更高,说明利用处理脱硫废水的凝胶废弃物制备的海藻酸钠基多孔碳气凝胶在去除水环境中的抗生素方面有较好的应用前景,实现了脱硫废水凝胶废弃物的资源化利用。     

煤气脱硫废料综合利用新工艺

针对煤气脱硫废料（简称废料）的成分（硫、碳、萘及少量其他有机物）,提出了一种处理废料的新工艺,先用乙酸乙酯提取废料中的萘和少量其他有机物,再用复合溶剂B加热溶解废料,热过滤得碳粉,最后将溶液冷却结晶分离出硫。实验结果表明：在乙酸乙酯与废料的质量比（R1）为3.75,提取温度为60℃,提取时间为4h的条件下,萘回收率为98%,纯度大于等于70%,在复合溶剂B与提取剩余物的质量比（R2）为2.69,过滤温度为100℃的条件下,硫回收率接近100%,纯度大于等于99%,碳回收率和纯度为100%。     

退耕弃荒洼地土壤有机碳在生态系统转化过程中的动态变化

在贵州喀斯特区域一块典型的退耕弃荒洼地中央和周边坡面采集了4个土壤剖面,研究土壤有机碳（SOC）含量和δ¹³C_org值的变化.结果表明,坡面不同土壤层次SOC的变化范围为6.0～92.3 mg·kg^-1,并沿着土壤层次的加深迅速降低,变化幅度远远大于洼地土壤剖面（6.3～26.7 mg·kg^-1）.坡面土壤δ¹³C_org 介于-25.103‰和-23.666‰之间,但各剖面土层内部δ¹³C_org变化趋势不一致.洼地土壤δ¹³C_org 介于-23.495‰和- 20.809‰之间,并随着土壤层次的加深δ¹³C_org逐渐增加.洼地土壤剖面层次内C₄-C占SOC的比例随土壤层次的加深逐渐增加,与林-农生态系统转变过程中的变化趋势相反;土壤δ¹³C_org与C₃-C之间呈显著相关性（R²=0.7806,n=7）,对δ¹³C_org起到主要影响作用的是退耕弃荒后新加入的C₃-C.     

反硝化条件下有机碳低丰度河床沉积层中的苯胺降解

采集渭河河床沉积物,研究了反硝化条件下有机碳低丰度的河床沉积层中苯胺降解.结果表明,反硝化条件下,苯胺在有机碳低丰度的河床沉积层中可生物降解.使该环境中苯胺(约50 mg/L)降解近95%,当硝酸盐为30.69、184.16、245.54 mg/L时,降解时间分别约为20、45、70 d.在上述环境中另加35.98 mg/L乙酸盐后,苯胺降解速度在硝酸盐为184.16 mg/L时最大,硝酸盐为30.69 mg/L时最小.当硝酸盐为30.69 mg/L,不加乙酸盐,27 d苯胺降解约95%;添加35.98 mg/L乙酸盐后,实验进行了47 d还仍有近13 mg/L苯胺残留,说明外加碳源(乙酸盐)对苯胺降解具有抑制作用.但当硝酸盐为184.16、245.54 mg/L时,外加碳源(乙酸盐)则强化苯胺降解.水合金属氧化物对苯胺降解具有促进作用.     

液体旋流分离器分离效率的研究

液体旋流分离器是水环境污染治理的主要设备之一.分离效率是衡量液体旋流分离器分离过程进行完善程度的最重要的技术指标,它能从质与量两方面反映出设备性能的优劣.当前液体旋流分离器设计过程还缺少具体量化的理论依据,为了给液体旋流分离器的设计提供理论依据,通过液体旋流分离器从水中分离固体粒子的性能实验,得出了液体旋流分离器各部结构尺寸、形状、相对比例对分离效率的不同影响程度,提出了结构参数的最佳取值范围.按照本研究提出的设计原则和方法,可以制造出性能优良的液体旋流分离器.     

基于生态压力视角的长三角地区生态安全格局构建与优化

人类经济活动对生态环境造成的压力,是威胁区域生态安全的重要因素,基于生态压力视角构建生态安全格局对维持区域生态安全具有重要意义。以长三角为研究区,在形态学空间格局分析(MSPA)基础上采用景观连通性指数识别生态源地,基于能值生态足迹模型并结合夜间灯光数据识别生态压力热点区,通过最小累积阻力模型(MCR)提取生态源间廊道和生态压力需求廊道,从而构建生态安全格局。结果表明:(1)研究区生态源地总面积为25 581.47 km²,占研究区总面积的24.20%,主要分布在太湖流域和浙西浙东等地;生态压力热点区集中在上海、苏州等城市化水平较高的地区;生态源地与生态压力热点区在空间上并无重叠,生态供需存在一定程度的空间失耦。(2)生态廊道网络由生态源间廊道和生态压力需求廊道组成,生态源间廊道总长度为2 459.13 km,呈现"两纵一横"的空间格局,适宜修建宽度为1 200 m;生态压力需求廊道总长度为1 186.71 km,呈现以生态源地为核心的空间组团特征,一般、较高、高压力需求廊道的适宜修建宽度分别为750、550和100～200 m。(3)划分了生态保育区、生态控制区...     

哈密市土地利用变化对生态系统碳储量的影响研究

基于InVEST模型评估1990—2020年哈密市碳储量变化及其对土地利用变化的响应,运用最优参数地理探测器模型分析碳储量空间驱动因素,并采用PLUS模型预测2040年生态系统碳储量。结果表明,1990—2020年哈密市耕地、草地、建设用地面积增加,未利用地、林地、水域面积减少,生态系统碳储量共增加3855.93×104t,呈现中间高、四周低的空间分布特征,土地利用与人为干扰指数是主要驱动因素。未利用地向草地转移是碳储量增加的主要原因,生态用地向建设用地和未利用地转移是碳储量减少的主导因素。2040年哈密市生态系统碳储量预测值为50 525.62×104t,伊州区和巴里坤县为未来碳储量主要增加区     

饱和砂土不排水单调剪切特性试验研究——考虑剪切过程中变化的总主应力方向的影响

利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,针对相对密度Dr=30%的福建标准砂,进行了不排水条件下的单调剪切试验。在剪切过程中,控制平均固结应力和中主应力系数保持不变,而总主应力方向不固定。与剪切过程中总主应力方向固定不变条件下的单调剪切试验进行了对比分析。试验研究表明,当饱和砂土试样具有水平沉积面时,初始固结主应力方向与剪切方向的不同组合,导致单调剪切过程中总的主应力方向的不断变化,从而显著地影响着饱和砂土不排水单调剪切特性。总的主应力方向是影响饱和砂土不排水单调剪切特性的最根本原因。