微波预处理污泥水解产酸特性研究

以进泥不经微波预处理为对照,研究了在进泥浓度为20 g/L、温度为20℃、HRT为6 d、pH为6.0的条件下,污泥经微波预处理(功率280 W,时间480 s)后加入序批式反应器中的水解产酸效果。结果表明:微波预处理后,污泥发酵液中挥发性脂肪酸(VFAs)、溶解性总糖、SCOD、氨氮浓度最大提高率分别为33%、11%、9%、25%,溶解性蛋白质浓度最多降低46%,微波预处理有助于污泥底物释出及产酸量的提高。     

单偶氮染料AY17的光催化降解动力学及机制

为了研究水体环境中单偶氮染料酸性黄17(AY17)有效地去除方式及其可能的降解途径、转化和归趋等,实验首先探索了AY17在不同深度氧化体系中降解的可行性,研究发现其去除效率的大小按照UV/H_2O_2UV/Na_2S_2O_8≈UV/FeSO_4·7H_2OUV/KHSO_5UV/TiO_2排列.然后选取UV/TiO_2体系,研究了催化剂用量,反应温度,底物浓度以及溶液初始p H值等因素对其光催化降解动力学的影响,结果表明AY17的光催化降解遵循假一级动力学,其降解速率常数为0.011 2 min~(-1);当催化剂TiO_2用量为3 g·L~(-1)时其降解效果最好;高温有利于AY17的光催化降解,而随着底物浓度和溶液初始p H值的升高,其降解速率常数显著下降.最后利用GC/MS对AY17光催化降解中间产物进行了初步鉴定,研究发现在·OH等活性氧物种的作用下偶氮键的断裂、羟基自由基对芳香环上基团的取代以及吡唑环的裂解是其主要降解途径.     

不同Cu负载量Cu-ZSM-5催化剂上正丁胺的选择催化氧化性能

采用等体积浸渍法制备不同Cu负载量(1%、2%、5%和10%)的系列Cu-ZSM-5催化剂,并考察了Cu负载量对催化剂的正丁胺催化氧化性能的影响。通过XRD、N₂吸脱附、EPR、H₂-TPR、NH₃-TPD表征方法对催化剂的晶相结构和物化性质进行表征并研究构效关系。结果表明:Cu负载量为10%的催化剂催化活性最高,在300℃下实现了正丁胺的完全转化;而Cu负载量为5%的催化剂N₂选择性最佳,低温时N₂选择性明显高于其他催化剂。表征结果表明,催化剂的氧化还原性能主要影响正丁胺的转化率,Cu负载量影响催化材料的氧化还原性能,Cu负载量高的催化剂氧化还原性能优异。高N₂选择性主要归属于催化剂孤立态Cu2+物种和弱酸性位,催化剂的弱酸性位有利于正丁胺的吸附活化和深度氧化。     

大型废弃石墨矿坑酸性含氟废水污染治理研究:以山东省莱西市南墅镇岳石矿坑为例

针对历史遗留的大型废弃石墨矿坑酸性含氟废水存在体量大、深层水加药困难、反应效率低、污染严重、治理经验罕见等问题,为探索其污染治理模式,以莱西市南墅镇岳石矿坑废水治理为例进行了分析与研究。基于实验室废水处理实验,进行修复药剂优选;基于实地调研,通过构建三维矿坑模型及水动力模型计算,模拟不同运行工况下的水体置换和治理效果,提出"复配修复药剂+原位水体交换"方案,治理后,矿坑废水pH值达到7左右,氟化物浓度降至30 mg/L以下,达到废水治理目标。在治理过程中建立的系统性水污染修复技术体系,对其他地区大规模的酸性含氟废水污染治理具有重要的参考意义。     

Fe0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同降解酸性红B

以海藻酸钠为固定基质制备了Fe~0/海藻酸钙微球,探讨基于Fe~0/海藻酸钙微球对染料还原-Fenton氧化协同降解转化的特性及机制.通过FT-IR、SEM、BET、XPS等方法对材料进行了表征,考察了不同还原氧化体系、Fe~0/海藻酸钙微球投加量、溶液p H等因素对酸性红B(ARB)降解效果的影响,以及Fe~0/海藻酸钙微球还原-氧化过程中Fe~0的稳定性和海藻酸钙微球重复催化性能.结果表明,Fe~0/海藻酸钙微球的多级孔道结构对染料有一定的吸附作用.在Fe~0/海藻酸钙微球还原染料阶段中,Fe~0投加量为0. 24 g·L-1,溶液初始p H为2. 96时,180 min后ARB的色度去除率可达到96. 8%.在后续的Fenton氧化阶段,加入10. 75 mmol·L-1H2O2后,ARB色度去除率达到99%,矿化程度提高至64. 7%.与Fe~0/海藻酸钙微球还原体系和Fe3+/海藻酸钙微球Fenton氧化体系相比,Fe~0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同体系能够实现ARB的有效脱色和矿化.由于海藻酸钙中羧基对Fe2+/Fe3+的配位作用,Fe离子从微球中转移到溶液中的量为微球中总铁量的3. 9%左右.由于Fe离子能够较好地固定在海藻酸钙微球中,在p H较高条件下,减少了Fe氢氧化物的生成,Fenton反应能够在较宽p H范围内进行,含有Fe2+/Fe3+的海藻酸钙微球表现出较好的重复催化氧化性能.因此,Fe~0/海藻酸钙微球还原-Fenton氧化协同技术为染料废水的处理提供了一种较好的解决方案.     

UV增强Fe2+活化过硫酸氢钾降解罗丹明B

文章研究了紫外光(UV)辐射对微量Fe~(2+)活化过硫酸氢钾(PMS)降解罗丹明B(RhB)的增强作用以及其反应机理。考察了初始pH值、Fe~(2+)投加量、PMS初始浓度和RhB初始浓度等参数对UV/Fe~(2+)/PMS体系降解RhB的影响。对反应体系中的活性自由基、水中常见离子和腐殖酸对反应体系的影响以及RhB的矿化情况进行了探究。结果表明,在溶液体系pH值为3、Fe~(2+)投加量为50μmol/L、PMS浓度为500μmol/L的最佳条件下,10 mg/L RhB在体系反应10 min时降解率达到99%。自由基猝灭实验表明了硫酸根自由基和羟基自由基是攻击RhB分子的活性自由基,硫酸根自由基起到主要作用。水体中常见的碳酸氢根离子和腐殖酸在低浓度会促进降解而高浓度则抑制降解,氯离子则抑制降解反应。对TOC进行分析,60 min时RhB的矿化度达到48%。通过评估UV/Fe~(2+)/PMS体系降解RhB,验证了UV辐射对降解反应的增强作用,表明了UV/Fe~(2+)/PMS体系降解RhB的有效性。     

α-FeOOH/Ag2O复合光催化剂的制备与研究

以硝酸铁和硝酸银为原料,采用水热法和沉淀法制备了α-FeOOH/Ag_2O纳米光催化剂。通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),场发射透射电子显微镜(TEM)等手段对材料予以表征,结果表明成功构建了一种α-FeOOH/Ag_2O异质结构的纳米颗粒催化剂。以罗丹明B(RhB)水溶液作为模拟污水,采用LED白光灯作为光源,通过光降解实验评估其光催化性能。实验结果表明,当α-FeOOH和Ag_2O的质量比为1∶10,反应时间为60 min时,α-FeOOH/Ag_2O复合催化剂的光催化效果最优,RhB降解率达到了89.9%,而单一的α-FeOOH或是Ag_2O的降解率分别只有26.1%和58.9%。     

基于MiSeq测序分析酸性农作物土壤细菌群落结构与多样性

为分析酸性农田土壤中微生物群落结构,探寻酸化土壤的综合治理途径,以湖北恩施土家族苗族自治州利川市酸性农作物土壤为研究对象,应用Illumina MiSeq高通量测序技术,测定酸性土壤中总细菌和经驯化的可培养细菌的16S rRNA基因V3~V4变异区序列,确定不同农作物土壤中总细菌和可培养细菌的群落结构,并探讨土壤理化因子对土壤总细菌群落结构的影响.结果表明:白菜地、烟草地、山药地、草莓地、玉米地及莴苣地这6种农作物土壤中总细菌和可培养细菌在97%的相似水平下得到的OTUs（operational taxonomic units,操作分类单元）数量分别为4 008和97个.在门水平上,土壤总细菌中有12个门类的细菌相对丰度大于1%,Proteobacteria、Acidobacteria和Chloroflexi为优势菌门细菌;可培养细菌中仅有3个门类细菌相对丰度高于1%,即Firmicutes、Proteobacteria和Bacteroidetes.在OTU水平上,土壤总细菌沿pH梯度将6种土壤样品分为2类,即pH < 5.5的玉米地、山药地和莴苣地和pH>5.5的烟草地、白菜地和草莓地.此外,冗余分析（RDA）结果显示,Acidobacteria的相对丰度与pH呈正相关,Firmicutes和Roteobacter的相对丰度均与w（TN）、w（TP）、w（TC）呈正相关.系统进化树分析表明,相对丰度位于前30位的细菌与亚洲地区发现细菌的16S rRNA基因序列同源性较高.研究显示,Illumina MiSeq测序能够较为全面地解析酸性土壤中总细菌和可培养细菌的多样性,驯化过程极大地减少了细菌的种类;同时,发现细菌群落结构的相似性可能因样本来源的地理距离的增加而衰减.      

活性炭纤维负载柠檬酸铁活化过硫酸氢钾降解罗丹明B的研究

以ACF（活性炭纤维）为载体,制备出一种新的非均相催化剂ACF@Cit-Fe/S〔将Cit-Fe（柠檬酸铁）负载在ACF表面并引入S元素〕,并采用SEM-EDS（电镜-能谱）、XPS（X射线光电子能谱）对其进行表征,研究其活化PMS（过硫酸氢钾）降解染料RhB（罗丹明B）的降解效果.结果表明:①ACF表面成功负载了Cit-Fe和S元素,Cit-Fe和S元素的掺杂增强了ACF催化PMS的性能,能有效降解染料RhB,反应120 min时RhB的脱色率达98%.②ρ（ACF@Cit-Fe/S）、c（PMS）对RhB降解有一定的影响,ρ（ACF@Cit-Fe/S）为0.5 g/L、c（PMS）为6 mmol/L是降解RhB（10 mg/L）的最佳投加量.③温度对RhB降解速率的影响符合阿伦尼乌斯模型,通过计算得出活化能为39.47 kJ/mol,降解过程是一个表面反应控制过程.④以叔丁醇、甲醇、苯酚为分子探针的自由基清除试验显示,SO₄-·（硫酸根自由基）和HO·（羟基自由基）是降解反应过程中主要的自由基,其主要存在于催化剂表面及其周围.研究显示,ACF@Cit-Fe/S能用于活化PMS的高级氧化体系中,ACF@Cit-Fe/S表面丰富的电子转移过程导致其活化PMS的能力增强,从而促进SO₄-·和HO·的产生,提高RhB的降解效率.      

响应面法优化水力空化强化二氧化氯降解罗丹明B研究

利用响应面法的中心组合设计方法对水力空化强化二氧化氯降解罗丹明B实验进行设计,建立了二次多项式模型,并且模型拟合性较好。对实验条件进行优化,结果表明最佳实验条件为:入口压力为0.44 MPa,反应时间为100 min,二氧化氯浓度为33.74 mg/L。在最佳条件下,罗丹明B的实际降解率为92.2%,与预测值仅差0.3%。