Fenton氧化联合氧化钙调理对污泥脱水的机理研究

探讨了使用Fenton氧化联合氧化钙全过程(第一阶段:使用硫酸调节污泥p H值;第二阶段:投加Fe2+;第三阶段:投加H2O2;第四阶段:投加氧化钙)对污泥脱水效果及物理化学性质的影响.结果表明,酸化处理可以改变絮体的大小,降低Zeta电位,分散絮体,同时去除部分胞外聚合物(EPS),进而改善了污泥脱水性能.此外,在Fenton氧化的过程中,污泥颗粒、Zeta电位、EPS和比阻(SRF)均呈现逐渐减少的趋势,同时生成氢氧化铁胶体会覆盖在污泥颗粒表面,形成保护性的硬壳,进而使污泥的脱水性能大幅提高.当加入氧化钙时,形成稳定的刚性的结构使污泥颗粒重新聚合,促使生成多孔的脱水通道.中试结果阐明,Fenton氧化过程是实现污泥的深度脱水的关键,并表明各个阶段污泥脱水过程中产生的滤液水质状况.总的来说,本研究提供了在高压下实现污泥深度脱水的新思路,包括:絮体酸溶分散与重聚-保护性氧化-骨架构建.由此看来,Fenton氧化联合氧化钙是一种相对温和且有效的污泥调理方法.     

曲堤油田结垢机理研究与防治

目的解决曲堤油田的结垢问题。方法采用离子色谱仪,对水样理化性质进行测试分析,采用X射线衍射仪对现场垢样进行成分分析,通过室内静态结垢实验结合滴定法,研究油井采出液及联合站注入水混合的配伍性,并对阻垢剂进行筛选及评价。结果曲堤油田水样水型均为CaCl_2型,含有较多的结垢性阳离子Mg~(2+),Sr~(2+)和Ba~(2+)的含量相对较少。对于结垢性阴离子,主要为HCO_3~-,CO_3~(2-)和SO_4~(2-)含量较少。曲堤油田结垢主要是由于Ca~(2+)、Mg~(2+)与HCO3-反应,生成白云石晶体造成的。各油井采出液在低温下混输,配伍性较好;随着温度的升高,会出现一定程度的结垢,但结垢率均小于5%。除Q10-X16油井采出液以外,其余各油井采出液与联合站注入水均不配伍,混合后结垢率达10%以上。选择7#阻垢剂,加注浓度50 mg/L作为曲堤油田的阻垢剂类型及加药制度。结论现场调研的7#缓蚀剂对于曲堤油田的环境具有适用性,阻垢率高,能够有效减缓曲堤油田的结垢问题。     

新型铈钨钛复合氧化物催化还原脱硝机理

利用水热共沉淀法制备了铈钨钛复合氧化物催化剂,考察了H₂O₂络合修饰对其催化脱硝转化频率（TOF）的影响;并借助傅里叶原位红外光谱仪研究了H₂O₂络合修饰后铈钨钛复合氧化物的催化脱硝机理.结果表明：H₂O₂络合修饰可增强铈钨钛复合氧化物表面Brønsted酸位强度,提高其表面NH₃低温吸附和中低温NH₃-SCR脱硝性能,400℃时其NO_x催化脱除频率TOF高达0.658s^-1;NH₃和NO_x在H₂O₂络合修饰后铈钨钛复合氧化物表面存在竞争吸附,其表面催化脱硝反应主要为吸附态NH₃、NH₂和NH₄⁺与气态NO+O₂的反应,其低温NH₃-SCR反应机理遵循Eley-Rideal（E-R）机理.     

Al改性柠条生物炭对P的吸附特性及其机制

为高效利用生物质能源,以常见农林废弃物柠条为原料,在650℃、3h条件下,采用限氧热裂解法制备生物炭,通过直接修饰法用Al改性柠条生物炭,进行批量吸附P实验.利用4种等温吸附模型（Langmuir、Freundlich模型、Temkim、D-R模型）和4种吸附动力学模型（准一级动力学、准二级动力学、Elovich模型、颗粒内扩散模型）以及pH值、添加量影响试验,探讨Al改性生物炭对P的吸附特性.同时,使用FTIR红外、元素分析、SEM和比表面积及孔径分析等技术表征了生物炭的理化性质,揭示了Al改性生物炭对P的吸附机理,并对比了多种改性生物炭对P的吸附效果.结果表明：柠条生物炭（NB）对P的吸附量很低,Al改性柠条生物炭（Al-NB）最佳改性比例为0.2：1,对P的吸附量是NB的8.35倍.Langmuir模型能够很好的描述Al-NB对P的等温吸附过程;Al-NB对P的吸附动力学符合准一级动力学模型,说明其吸附通过边界扩散完成的单层吸附.Al-NB对P的理论最大吸附量为19.97mg/g,平衡时间为24h.随着添加量的增大,Al-NB对P的吸附量不断减小,去除率逐渐增加,2.5g/L为最佳添加量;最适pH为4～10,当pH=7时,达到最大;吸附P后,溶液的pH值向中性范围倾靠,有一定缓冲作用.吸附机理包括：静电吸附作用,配体交换（羟基）,P与阴离子（NO₃^-）交换,颗粒内表面络合作用等.以期为水体富营养化治理提供科学依据.     

基于结构方程模型的陕北退耕区农业产业-资源系统耦合机制分析——以吴起县为例

农业产业-资源耦合机制通过改变农业资源利用方向和强度调控农业产业-资源系统耦合路径,影响系统耦合效果。利用结构方程模型,通过对典型退耕区域——陕北吴起县2016年497户农户调研资料的分析,验证了政策、信息（技术、市场）、农业资源、农业产业是系统耦合机制的基本构成和重要驱动要素,该县域已形成了相对稳定的多维链型耦合机制。在这一机制作用下,农业产业有所发展,但仅停留在资源显性利用上,农业产业-资源系统局部相悖,系统对经济效益总的标准化路径系数为0.112,且产业对经济效益的路径系数仅为-0.047;从各驱动要素间相互作用来看,农业产业与农业资源单向作用,系统部分链网缺失,说明目前的耦合机制不能有效支撑农业产业-资源系统的良性运行,具体表现为：未充分挖掘林草生态系统的经济功能,资源未达到最优配置。因而,下一步需通过对政策、信息（技术、市场）、农业资源、农业产业等要素的优化组合,构建新的良性耦合机制,进而实现吴起县农业产业-资源系统的优化耦合,促进退耕区生态文明建设。     

Theoretical study on the formation mechanism of polychlorinated dibenzothiophenes/thianthrenes from 2-chlorothiophenol molecules

Homogeneous formation of polychlorinated dibenzothiophenes/thianthrenes(PCDT/TAs),sulfurated compounds analogous to polychlorinated dibenzo-p-dioxin/dibenzofurans(PCDD/Fs), has been well-documented to occur via radical–radical coupling reactions from chlorinated thiophenol precursors. However, the current understanding of the formation mechanism of PCDT/TAs is exclusively limited to the inherent point of view that chlorothiophenoxy radicals act as the only required intermediates for PCDT/TAs. This study investigates reaction pathways for the formation of PCDT/TAs involving two new types of radical species, i.e., substituted phenyl radicals and substituted thiophenoxyl diradicals. Taking 2-chlorothiophenol(2-CTP) as a model compound for chlorothiophenols,we found that apart from the mostly discussed chlorothiophenoxy radicals, substituted phenyl radicals and substituted thiophenoxyl diradicals could also be readily formed via the reaction of 2-CTP with H radicals. Furthermore, direct self-and cross-coupling of these radicals can result in the formation of PCDT/TAs, including 1-monochlorothianthrene(1-MCTA), 1,6-dichlorothianthrene(1,6-DCTA), 4,6-dichlorodibenzothiophene(4,6-DCDT)and 1,6-dichlorodibenzothiophene(1,6-DCDT). The pathways proposed in this work are proven to be both thermodynamically and kinetically favorable. Particularly, comparisons were made between the formation mechanisms of sulfurated and oxygenated dioxin systems from an energetic point view, showing that replacing oxygen with sulfur atoms greatly reduces the activation barriers of the rate-controlling steps involved in the PCDT/TA formation processes compared with those involved for PCDD/Fs. The calculated results in this work may improve our understanding of the formation mechanism of PCDT/TAs from chlorothiophenol precursors and should be informative to environmental scientists.     

基于能量理论的煤与瓦斯突出机理探讨

为研究煤与瓦斯突出的力学机理和能量来源,根据理想气体状态方程,推导了采场围岩瓦斯突出过程中的瓦斯压力、瓦斯含量与对外做功的关系,基于弹塑性力学,阐明了岩体弹塑性状态转化前后应变能释放机理。研究结果表明:煤与瓦斯突出是瓦斯势能与煤岩体弹性能共同作用并转化为煤岩体动能的结果;瓦斯势能释放值与释放路径无关,而与瓦斯压力和瓦斯含量相关,与煤壁前方塑性区扩展规模相关;将其应用至1次特大型煤与瓦斯突出事故中,核算的突出煤量、瓦斯含量和煤体抛出速度基本吻合于实际结果;基于理论分析提出了煤与瓦斯突出的3项防治措施,一是通过钻孔卸压或瓦斯抽放减小瓦斯压力,二是增加极限平衡区距离或减小截深,三是避免高瓦斯巷道或工作面出现蝶形塑性破坏。     

黄水为碳源的颗粒污泥除磷机理研究

颗粒污泥作为近年来备受关注的一种生物处理技术,具有结构密实、沉降性好、生物相丰富且活性高等优点。为了了解好氧颗粒污泥除磷机理,以黄水为碳源的同步脱氮除磷颗粒污泥为研究对象,研究颗粒污泥的物理特性、除磷特性,重点研究颗粒污泥中磷的形态及含量,同时研究不同方法对颗粒污泥胞外聚合物(EPS)的提取效果及其对磷去除的影响,揭示该颗粒污泥的除磷机理,为城市污水利用同步脱氮除磷颗粒污泥实现高效低耗除磷提供理论与技术支持。     

不同热解条件下合成生物炭对铜离子的吸附动力学研究

为了揭示生物质炭对铜离子的吸附动力学特性,研究了以不同条件下合成的生物质炭作为吸附剂吸附铜离子的动力学过程.用生活中常见的玉米芯和龙爪槐为原材料,以限氧升温炭化法制备生物炭.表征了其结构和表面特征,又通过一系列批实验,研究不同热解温度(300、400、500、600和700℃)和不同热解时间(1、2、4、6、8 h)的玉米芯与龙爪槐生物炭对Cu~(2+)的吸附动力学特征与机理.结果表明,生物炭对Cu~(2+)的吸附动力学数据随时间的变化能很好的用准二级动力学方程进行拟合,可见生物炭对Cu~(2+)的吸附是复杂的,不是单一的单层吸附.同时用颗粒内扩散模型、班厄姆方程和Boyd外扩散模型进行分析,结果表明颗粒内扩散不是两种生物炭吸附铜离子的唯一速率控制步骤,液膜扩散和颗粒内扩散均在吸附过程中起到重要影响,且液膜扩散是主要的限速因素.     

沉积物金属迁移-转化的影响因素及其规律

沉积物金属的迁移-转化行为和污染风险一直是研究热点。金属污染物在人为或自然因素下进入水体,绝大部分通过沉降作用成为沉积物固定相,如此,底泥也成了河流生态系统中重要的污染源(汇)。受外界条件干扰,沉积物和上覆水体环境条件随之变化,固定的金属污染物很可能会被释放到水体中,对生态环境造成危害。通过文献研究,对金属在水环境中的主要形态,影响沉积物-金属结合物迁移-转化的环境要素及影响机制,金属的生物可利用性和污染风险进行了综述。最后提出应加强对环境参数的变化程度和金属释放的量化关系,沉积物再悬浮-金属释放的预测模型,具有长期稳定性和可持续性的底泥污染修复和控制技术方面的研究。