两种体系去除水体中的砷

砷是人类发现的毒性最强的环境污染物质之一.铁及其化合物已经被广泛应用于水体中重金属的去除并取得了一定效果,但存在去除效率低、材料成本高的缺点.为了更好地利用铁及其化合物高效去除水中重金属砷（As）,本文通过加入氧化剂构建了两种反应体系,实现了对废水中砷的高效去除：分别利用零价铁（Zero valent iron,ZVI）活化过硫酸钠（sodium persulfate,PS）和亚铁离子（Fe2+）活化高锰酸钾（KMnO4）两种工艺去除了水体中的砷.通过批试验控制过硫酸钠、零价铁及高锰酸钾和亚铁的投加量,研究了各变量对As的去除效果和动力学影响.利用环境扫描电镜（SEM）对反应前后的物质的结构进行表征对比分析.研究结果表明：As溶液浓度为20 mg·L-1时,两种体系下的反应物最佳配比方案分别为0.5 g ZVI、0.1 g PS和KMnO4 0.01 g、Fe2+ 0.02 g.两种体系中As的去除率都大于99%,且反应均符合准二级动力学方程,其中,ZVI活化PS反应中产生的SO4-·对砷的去除有着至关重要的作用.两种方法对As的去除机理均包括吸附、沉淀和共沉淀作用.通过经济成本对比分析,PS-ZVI在高效去除毒性略低的As（Ⅴ）的时有明显的经济优势.     

合成纳米材料对神经系统的影响

合成纳米材料具有独特的物理化学特性,在能源、电子、食品、农业、环境科学、化妆品和医药等领域都得到广泛应用,与此同时其安全性也受到了广泛关注。体内和体外模型研究已报道合成纳米材料能够穿过或绕过血脑屏障,进入中枢神经系统,造成神经损伤。本文总结了合成纳米材料产生毒性的影响因素,进入中枢神经系统的途径以及诱导神经毒性的分子机制,包括氧化应激、DNA损伤、炎症、自噬和凋亡的诱导以及DNA甲基化等。通过系统地综述合成纳米材料神经毒性研究进展,并对该研究方向进行展望,为进一步深入研究合成纳米材料神经毒性提供参考。     

大气光化学烟雾反应机理比较(Ⅰ)O3和NOx的比较

在相同初始和排放条件下,对四种应用较广的光化学烟雾反应机理(CB4-99,RADM2,RACM,SAPRC99)进行了比较。研究发现：对于O3,在低VOCs/NOx时,四种机理模拟结果相关较小,平均相对标准偏差为7%,在高VOCs/NOx时,平均相对标准偏差为26%,差距较大;对于NOx,多数情况下RACM和RADM2的模拟结果较高,CB4-99和SAPRC99的模拟值偏低,其原因主要来源于不同机理中O3的生成对NOx及VOCs的敏感性不同而造成的。在用模式模拟O3和NOx时,应特别注意机理不同而带来的模拟结果差异。     

过渡金属羰基化合物脱有机硫研究进展

硫化物的排放不仅会对环境造成严重的危害还会影响人的身体健康.因此,对于硫化物的净化处理和脱除引起了人们的广泛关注.相关研究表明,过渡金属羰基化合物可以高效、绿色环保地脱除汽油、天然气、煤等化石燃料里面的有机硫,避免传统脱硫的二次污染.此外,其脱硫产物还是有机功能材料和金属有机材料的先驱体,具有极高的应用价值.本文总结了过渡金属羰基化合物脱硫的原理,综述了国内外过渡金属羰基化合物脱有机硫的反应机理和研究进展,并对目前存在的问题和潜在的研究方向进行了讨论和展望.     

污泥生物炭的催化机理及应用研究进展

污泥衍生的生物炭材料具有丰富的含氮结构和金属元素,可催化过硫酸盐、芬顿、臭氧等体系,实现水体中污染物的有效去除. 系统总结了污泥生物炭的原料种类、制备过程、安全性评价和催化应用,通过探究污泥生物炭作为催化材料的天然性质优势,详细讨论了其在不同体系中的催化机理. 最后,展望了污泥生物炭应用于多种污染物共存体系和真实水环境的未来研究方向,并指出污泥生物炭的稳定性和再生性是制约其发展的重要因素,以期为污泥的资源化利用提供新思路.     

改性淀粉絮凝剂链结构形态对石材废水絮凝性能的影响

石材废水具有高浊度特征,混凝/絮凝工艺是降浊净水的有效手段. 本研究以绿色环保且价格低廉的天然高分子材料淀粉为原材,分别通过醚化和接枝共聚技术,合成了两种电荷密度相近,但链结构形态与电荷分布不同的阳离子改性淀粉絮凝剂：3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵改性淀粉（St-CTA,直链型）和淀粉接枝共聚丙烯酰胺-聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（St-g-PAM-co-PDMC,接枝型）. 以泉州某石材加工厂废水为研究对象,详细考察并比较了两种阳离子改性淀粉絮凝剂对石材废水的絮凝性能,同时结合絮凝后上清液zeta电位、絮体结构的动态监测结果以及扩展DLVO理论等,探究其絮凝机理. 研究结果表明,两种改性淀粉絮凝剂均表现出优于传统无机混凝剂聚合氯化铝的絮凝性能;除高效降低水体浊度,其对COD、氨氮、总磷及总氮均具有一定去除效果;改性淀粉絮凝剂絮凝过程主要是电中和与黏结架桥作用协同作用的结果. 此外,St-g-PAM-co-PDMC由于具有丰富的接枝链结构,且阳离子基团随机分布在接枝链上,具有较高的阳离子基团利用效率及电中和混凝效果,表现出优于直链型St-CTA的除浊效果,具有较低的絮凝剂投加量、较大的絮体尺寸、较快的絮体生长速度、较高的絮体强度及更佳的破碎后絮体恢复性能. 扩展DLVO理论结果也表明,St-g-PAM-co-PDMC的总相互作用低于St-CTA,有着更为高效的电中和混凝作用及降浊效果. 两种电荷密度相近的改性淀粉絮凝剂絮凝性能的差异主要是由于其不同的链结构与电荷分布造成的,但其均具有优良的降浊净水效果及绿色环保等显著特征,其在石材废水等行业废水处理中应有着良好的应用前景.     

生物炭的土壤环境效应及其机制研究

近年来,随着土壤污染的逐渐加重以及食品安全问题的频出,生物炭作为重要的土壤改良剂以及对污染土壤修复表现出的巨大潜力引起人们的广泛关注.本文首先对国内外生物炭的土壤环境效应方面的研究以及成果进行分析总结.生物炭具有疏松多孔的性质以及巨大的表面积和阳离子交换量(CEC),可以改善土壤理化性质,能强烈吸附土壤中的污染物,降低其生物有效性和迁移转化能力;生物炭的碱性对于改良酸性土壤降低土壤中污染物的生物毒性具有很大的潜力;生物炭还可以为微生物提供生长繁殖的场所,有利于微生物对污染物的降解,但同时又可以保护被吸附的有机物免受微生物的降解,对不同的微生物影响不同;生物炭可以对蚯蚓等土壤动物的生存产生影响.在此基础上,依据生物炭的基本理化性质,对其土壤环境效应机制进行了分析.最后,从当前工作中存在的不足对今后的研究重点和方向进行了展望.     

核桃壳生物炭小球对雌激素污染物的吸附机制

为探究生物炭小球对雌激素污染物的吸附机制,以农业废弃物核桃壳为原材料,在400 ℃下热解碳化制备生物炭,与黏土、碳酸氢钠、硅酸钠混合制备生物炭小球。采用ESEM观察、比表面积测定、红外光谱对其表面结构和组成进行表征,并将其用于对雌酮(E1)、雌二醇(E2)和雌三醇(E3)的吸附去除研究。分别考察了吸附时间、溶液pH、生物炭小球投加量以及雌激素初始浓度对吸附效果的影响,并通过颗粒内扩散、等温吸附、吸附动力学探讨其吸附机制。结果表明：生物炭小球对雌激素的吸附平衡时间为15 min;投加量为1 g、pH为5、初始浓度为2 500 μg·L-1时平衡吸附量最大;颗粒内扩散模型研究结果表明吸附机制包括分配作用和表面吸附;准二级动力学可较好地描述生物炭小球对雌激素的吸附过程;生物炭小球对雌激素的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型。所制备的生物炭小球对雌激素污染物具有较好的去除效果,在环境治理方面具有一定的应用前景。     

Fenton及Photo-Fenton反应研究进展

Fenton反应自发现以来一直广泛用于不同的氧化反应.近年来,Fenton及Photo-Fenton作为一种新的有效的高级氧化技术应用于环境污染的处理领域.本文简要介绍了Fenton及Photo-Fenton反应的机理和应用在催化氧化领域中的研究进展.     

用于煤矿安全切割的前混合磨料射流加速机理研究

前混合磨料射流具有切割各种材料无火花、所需设备压力低以及操作简单等优点,具有广泛应用井下安全切割的功能.笔者根据建立的磨料粒子运动方程,推导出具有普遍意义的匀速流场内粒子路程函数以及用数值分析法求解出粒子在喷嘴内的速度;通过理论分析和具体的数值计算,磨料最主要的加速过程是在收缩段内完成,磨料粒子从喷嘴喷出时已能高达水流速度的95%以上,磨料粒子在离开喷嘴在射流的核心段内仍将继续得到加速;同时发现,在条件允许的情况下,喷嘴的收缩段应适当长些,喷嘴圆柱段长度为喷嘴出口直径的2.5～3.0倍最合适.