Floc structure and membrane fouling affected by sodium alginate interaction with Al species as model organic pollutants

Membrane filtration combined with pre-coagulation has advantages in advanced wastewater treatment. As a model of a microbial polysaccharide, research on the effect of sodium alginate(SA) on alum hydrolysis has been rare; therefore, it is necessary to gain insight into the interface interaction between SA molecules and Al species, and the role SA plays during floc formation. In this study, the interaction mechanism between SA and Al species has been investigated, by evaluating the effect of SA on floc characteristics and membrane fouling during coagulation–ultrafiltration with different Al species coagulants(AlCl3 and preformed Al13). Al 2 p X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) confirmed that the complexation of ligands and Al species strongly affects the reaction pathways for Al hydrolysis and the final nature of the flocs, as Al13 can be decomposed into octahedral precipitates when SA is added. The presence of SA can affect floc properties, which have important impacts on the characteristics of the cake layer and membrane fouling. Due to the bridging ability of SA, the floc strength increased by about 50% using Ala, which was much better than preformed Al13, with a percentage increase of only about 6%. Moreover,the recovery factor of HA-flocs was decreased from 96% to 43% with SA addition of 0.5 mg/L.It was concluded that SA can affect the characteristics of the cake layer and membrane fouling through participating in the formation of primary flocs and altering the Al hydrolysis pathway.     

天然腐殖酸对黄土吸附敌草隆的影响

为研究添加天然腐殖酸条件下黄土对有机农药的吸附过程及影响机制,以敌草隆为目标污染物,采用批量平衡试验法,分析黄土与黄土+HA（在黄土中添加腐殖酸）处理对敌草隆的吸附动力学、吸附热力学、解吸动力学过程及其主要影响因素（如pH、离子强度等）.结果表明:①与黄土相比,黄土+HA对敌草隆的吸附时间较短,且二者均符合颗粒内部扩散模型.②Freundlich等温吸附模型能够较好地拟合黄土及黄土+HA对敌草隆的吸附热力学过程.黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附自由能（ΔGθ）、熵变（ΔSθ）均小于0,表明反应是一个自发进行且混乱度逐渐减小的过程;添加HA使黄土对敌草隆的焓变（ΔHθ）由负值变为正值,即由放热过程转化为吸热过程,表明温度升高使HA表面的微孔数量增多,为敌草隆提供了更多的吸附位点.③随着pH的升高,黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附量均缓慢减小,当pH>7时吸附趋于平衡.④不同离子（Ca2+、Na+、Mg2+）及离子强度下,黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附量随着c（Ca2+）的减小而增大,与同浓度的Mg2+和Ca2+相比,Mg2+存在下黄土对敌草隆的吸附量较大;与同浓度的Ca2+和Na+相比,Na+存在下黄土对敌草隆的吸附量较大.⑤由解吸动力学过程可以看出,添加天然HA可延长敌草隆在黄土中的滞留时间.研究显示,HA的存在提高了敌草隆在黄土中的迁移能力,并使其吸附机制发生了改变.      

天山北麓黄土沉积粒度及磁化率的差异性研究

本文分析了天山北麓不同海拔高度的两个黄土剖面粒度、磁化率特征及其古气候意义的差异性。结果表明,位于海拔2074m的鹿角湾剖面与海拔527m处的大佛寺剖面黄土粒度特征比较相近,但鹿角湾剖面黄土整体细于大佛寺黄土,并且其细颗粒分布范围也大于大佛寺剖面,而粗颗粒的则相反。鹿角湾剖面中全新世以来地层磁化率与成壤作用相关,显示成壤增强模式,其下末次冰期地层磁化率及大佛寺剖面磁化率与粗颗粒沉积相关,显示风速论模式。造成两个剖面粒度及磁化率差异的原因主要是地形导致的沉积颗粒分选及降水量不同引发的成壤作用差异。全新世中期以来大佛寺剖面记录的气候整体处于干旱状态,而鹿角湾剖面同时期地层受地形影响则记录了相对湿润的气候。     

黄土高塬沟壑区不同坡位和植被下的土壤硝态氮特征研究

地形和植被会改变水分在土壤中的运移,进而影响土壤中硝态氮(NO_3~--N)的分布,并可能导致对水体污染的差异.在黄土高塬沟壑区黑河流域选取3个样点,采集刺槐林和草地在不同坡位(上、中和下坡位)的6 m深土样,分析了坡位和植被对NO_3~--N迁移的影响,并初步评估了其对地表水及地下水污染的潜在风险.不同坡位及植被条件下,土壤中硝态氮均没有出现累积,在表层土壤达到最大值后逐渐减小.2种植被下NO_3~--N达到稳定时的深度约为200 cm,稳定浓度均为下坡位上坡位中坡位,但在同一坡位的稳定浓度均有草地高于刺槐林的特点,说明坡位及植被覆盖类型均会影响NO_3~--N在土壤中的分布.整个流域地表水NO-3含量枯水期及汛期分别为(6.90±2.10)mg·L~(-1)和(5.84±2.86)mg·L~(-1),而坡地表层土壤(0~20 cm)中可移动态NO_3~-为(29.55±6.59)mg·L~(-1),明显大于地表水中的浓度,很有可能随径流流失造成地表水氮素污染.地下水枯水期和汛期的NO_3~-含量分别为(24.61±23.72)mg·L~(-1)和(15.70±10.78)mg·L~(-1),而坡地深层土壤(200 cm)中NO-3为(0.78±0.16)mg·L~(-1),由于浓度较低,对地下水造成污染的可能性较小.     

生物炭对西北黄土吸附壬基酚的影响

以壬基酚(nonylphenol,NP)为目标污染物,采用批量实验法研究其在添加不同温度制备的小麦秸秆生物炭的黄土中的吸附动力学、吸附热力学,以及粒径、pH等影响因素.结果表明,不添加生物炭黄土吸附NP的快反应时间为10 h,而加入生物炭后,黄土对NP吸附的快反应时间缩短,为6 h;且快反应阶段添加生物炭黄土明显比不添加生物炭黄土对NP的吸附量多,但碳化温度不同的生物炭在此阶段吸附量差别较小.黄土和添加生物炭黄土对NP的吸附平衡时间均为16 h且符合准二级动力学模型.无论是否添加生物炭,NP在黄土上的热力学吸附过程都较好地符合Freundlich等温吸附模型,符合L-型吸附等温模式;随着系统温度的升高,黄土和添加生物炭的黄土对NP的饱和吸附量都呈增大趋势;NP的吸附自由能ΔGθ0,焓变ΔHθ0,熵变ΔSθ0,表明此吸附是一个自发吸热且混乱程度增大的吸附过程.在同一温度下,随着生物炭碳化温度的升高,NP在添加生物炭黄土中的吸附量逐渐增大.添加生物炭黄土的粒径越小,对NP的吸附量越大.pH值为4~7时,添加生物炭黄土吸附量随pH值的增大而增加;pH为7~10时,吸附量又随pH值增大而减小;表明添加生物炭黄土在中性范围内对NP的吸附效果最好,酸性和碱性都不利于NP的吸附.     

黄土丘陵区土地利用与土壤水分的时空关系

论文根据连续两年土壤水分的定点和观测数据,对黄土丘陵区不同土地利用类型及其结构与土壤水分的时空关系进行了分析。结果表明:①在欠水年,土地利用间土壤水分的差异显著,而在丰水年,土地利用间土壤水分的差异不显著;②在丰水年,土壤水分的年内变化只有灌木地为消耗型,间作地、果园、林地、草地、撂荒地和农地等6种土地利用类型为平衡型或增长型,欠水年所有土地利用均为消耗型;③从丰水年到欠水年,土壤水分的剖面结构类型降低型向波动型转化,波动型向增长型转化;④单一土地利用结构的土壤水分从坡顶到坡脚具有增长的趋势,而土地利用结构复杂的土壤水分沿坡面分布复杂。     

237Np和238Pu在黄土地下水中迁移的数值模拟

为了探索超铀核素在多孔介质中的迁移规律,为低中放固体废物近地表处置库的工程设计提供科学依据,在野外黄土试验场对237Np和238Pu进行了现场示踪试验,采用非平衡吸附模式的NESOR程序模拟了试验数据.结果表明,在含水层厚度6m以上更新世(Q3)马兰黄土中,土壤颗粒矿物以长石和石英为主,化学成分主要为SiO2,土壤颗粒以0.2~0.02mm为主的砂质黏壤土,干容重1.623t/m3,pH=8左右,总孔隙度0.42,阳离子交换容量12.17~28.26meq/100g的条件下,获得试验场黄土的纵向弥散度aL值为0.20~27.5cm,横向弥散度aT为0.05~1.0cm; 237Np的分配系数Kd值为198~451mL/g,238Pu的Kd值为450~1198mL/g;非平衡速率参数a范围为0.014~0.35d-1.     

包气带中85Sr迁移的浓度双峰分布数值模拟研究

为了深入研究核素在地质介质中的迁移规律，为低中放废物近地表处置环境安全评价提供依据，开展了在黄土包气带人工喷淋条件下，８５Ｓｒ、６０Ｃｏ和１３４Ｃｓ的加速迁移试验经过两年多的示踪试验，发现８５Ｓｒ在迁移过程中，出现了浓度双峰分布．用单一对流弥散数值模型无法解释这一现象．基于“８５Ｓｒ以两种化学形态迁移”的假设，采用两种不同的吸附参数进行数值计算．结果表明，数值模拟与试验结果拟合得较好，得出８５Ｓｒ的两种化学形态的分配系数分别介于４００－８００ｍＬ／ｇ和３０－６０ｍＬ／ｇ．     

85Sr

为了深入研究核素在地质介质中的迁移规律     

饱和黄土中3H和Br-迁移的延迟特征

饱和黄土核素迁移实验表明 ,Br-的迁移速度比3 H快 ,这种现象对核素的迁移研究具有重要意义 ,但常用的模拟方法显然无法模拟出这种现象 .利用实验参数并以水流流速为已知参数 ,对实验数据进行了流速反推模拟 ,结果显示 ,3 H和Br-在饱和黄土的迁移中均存在延迟现象 ,且3 H的延迟大于Br-,模拟获得3 H的延迟因子为 1 95～ 2 0 5 ,Br-为 1 6 0～ 1 90 .对常用模拟法和流速反推法计算结果进行了比较 ,结果显示 ,采用常用模拟法获得的水流流速存在较大误差 .延迟因子的灵敏度分析结果显示 ,延迟因子对3 H和Br-在饱和黄土中的迁移具有较大影响