Flocculating characteristic of activated sludge flocs: Interaction between Al3+ and extracellular polymeric substances

Aluminum flocculant can enhance the flocculating performance of activated sludge.However,the binding mechanism of aluminum ion(Al 3+) and extracellular polymeric substances(EPS) in activated sludge is unclear due to the complexity of EPS.In this work,threedimensional excitation emission matrix fluorescence spectroscopy(3DEEM),fluorescence quenching titration and Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR) were used to explore the binding behavior and mechanism between Al 3+ and EPS.The results showed that two fluorescence peaks of tyrosineand tryptophan-like substances were identified in the loosely bound-extracellular polymeric substances(LB-EPS),and three peaks of tyrosine-,tryptophanand humic-like substances were identified in the tightly boundextracellular polymeric substances(TB-EPS).It was found that these fluorescence peaks could be quenched with Al 3+ at the dosage of 3.0 mg/L,which demonstrated that strong interactions took place between the EPS and Al 3+.The conditional stability constants for Al 3+ and EPS were determined by the Stern-Volmer equation.As to the binding mechanism,the-OH,N-H,C=O,C-N groups and the sulfurand phosphorus-containing groups showed complexation action,although the groups in the LB-EPS and TB-EPS showed different behavior.The TB-EPS have stronger binding ability to Al 3+ than the LB-EPS,and TB-EPS play an important role in the interaction with Al 3+.     

pH和Ni2+对人工纳米氧化硅吸附菲的影响

为了揭示菲在人工纳米氧化硅上的吸附行为,采用批量平衡实验对比研究了灼烧前后纳米氧化硅对菲的吸附,考察了pH值和重金属离子(Ni2+)对吸附行为的影响,并应用位点能量分布模型分析了菲吸附行为的变化.结果表明,吸附数据可用Freundlich模型较好地拟合,高温灼烧后纳米氧化硅对菲的吸附增加,lgKF由1.48增加到2.43;吸附的非线性也增加,结合孔分布及表面积变化,说明纳米氧化硅对菲的吸附为孔填充与表面吸附共同作用,内部孔对菲的吸附起主要作用.pH值的变化没有显著改变原始纳米氧化硅对菲的吸附;但是显著影响灼烧后纳米氧化硅对菲的吸附,吸附随着pH值的增加而降低,pH值由4.0增加到8.0,lgKF减少了73.7%.主要因为提高pH值,可明显增加灼烧纳米氧化硅的表面电荷,降低孔的可及性.不同浓度的Ni2+对菲吸附的影响不同,在Ni2+低浓度时(<5 mmol.L-1),表现为吸附抑制;在Ni2+高浓度时,对低浓度菲(50μg.L-1)表现为促进吸附,对高浓度菲(500μg.L-1)吸附的抑制程度不再增加.这是多个机制共同作用的结果.     

雅鲁藏布江水化学演变规律

为探究1973～2020年雅鲁藏布江流域水化学演变规律,利用Piper图、 Gibbs图、离子比值和相关性分析研究水化学特征及离子来源,并采用钠吸附比(SAR)、钠百分比(Na⁺%)和渗透性指数(PI)评价雅江河水的灌溉适用性.结果表明,TDS均值为(208.30±58.26)mg·L^-1,随时间呈增加趋势;Ca²⁺是优势阳离子,占阳离子总量的(65.49±7.67)%,HCO^-₃和SO■是优势阴离子,分别占主要阴离子的(68.56±9.84)%和(26.85±9.82)%; Ca²⁺、 HCO^-₃和SO■的年代增幅率分别为2.07、 3.19和4.70 mg·(L·10 a)^-1;雅江水化学类型是HCO₃-Ca型,主要离子化学受碳酸盐岩化学风化控制,1973～1990年碳酸盐岩风化主要受碳酸作用,而2001～2020年间主要受碳酸和硫酸共同作用;雅江干流河水的主要离子...     

天然海水中铜离子的添加对EH40钢腐蚀的影响

目的 研究天然海水中添加1.5、15 mmol/L铜离子对EH40钢腐蚀速率、腐蚀产物形貌及成分的影响规律,并揭示其作用机制.方法 采用天然海水实验室挂片的方式进行4周的腐蚀实验,定期对试样进行表征,并检测海水环境参数.结果 在海水中添加1.5、15 mmol/L铜离子后,EH40钢的腐蚀速率加快,同时表面腐蚀产物出现特殊分层现象,并包含铜单质层.结论 海水中添加1.5、15 mmol/L铜离子,对EH40钢腐蚀的促进作用主要通过三种机制,铜离子水解形成酸性腐蚀环境、铁和铜离子的置换反应消耗试样基体、Fe-Cu电偶腐蚀池加速阳极铁的溶解.     

采煤驱动下神东矿区地下水化学特征及成因

为查明神东矿区地下水化学特征,使用Piper三线图、Gibbs图、主成分分析法、改进内梅罗指数法等对23个地下水水样进行分析.结果表明,研究区地下水呈弱碱性,化学类型从上游HCO₃^--Na⁺为主导型,逐渐过渡为下游HCO₃^-·SO₄^2--Na⁺·Ca²⁺主导、Cl^--K⁺·Na⁺、F^--K⁺·Na⁺等多种类型共同存在.地下水化学类型主要受蒸发浓缩和岩石风化控制,HCO₃^-主要来源于碳酸盐的溶解,Ca²⁺、Mg²⁺主要来源于硫酸盐岩的溶解,Cl^-来源于岩盐的溶解和生活用水的污染,SO₄²来源于岩盐溶解,NO₃^-主要来源于生活用水和人畜排便.整体水质良好,个别地区存在一定程度的离子富集现象.研究成果可为当地水资源的高效利用,生态环境的保护与恢复提供理论支撑与参考.     

Difference in calcium ion precipitation between free and immobilized Halovibrio mesolongii HMY2

Biomineralization has become a research focus in wastewater treatment due to its much lower costs compared to traditional methods. However, the low sodium chloride (NaCl)-tolerance of bacteria limits applications to only water with low NaCl concentrations. Here, calcium ions in hypersaline wastewater (10% NaCl) were precipitated by free and immobilized Halovibrio mesolongii HMY2 bacteria and the differences between them were determined. The results show that calcium ions can be transformed into several types of calcium carbonate with a range of morphologies, abundant organic functional groups (C-H, C-O-C, C=O, etc), protein secondary structures (β-sheet, α-helix, 3₁₀ helix, and β-turn), P=O and S-H indicated by P2p and S2p, and more negative δ¹³C_PDB (‰) values (-16.8‰ to -18.4‰). The optimal conditions for the immobilized bacteria were determined by doing experiments with six factors and five levels and using response surface method. Under the action of two groups of immobilized bacteria prepared under the optimal conditions, by the 10^th day, Ca²⁺ ion precipitation ratios had increased to 79%-89% and 80%-88% with changes in magnesium ion cencentrations. Magnesium ions can significantly inhibit the calcium ion precipitation, and this inhibitory effect can be decreased under the action of immobilized bacteria. Minerals induced by immobilized bacteria always aggregated together, had higher contents of Mg, P, and S, lower stable carbon isotope values and less well-developed protein secondary structures. This study demonstrates an economic and eco-friendly method for recycling calcium ions in hypersaline wastewater, providing an easy step in the process of desalination.     

碘离子对次氯酸氧化一价铊动力学影响及机理研究

铊(Tl)是一种在环境水体中广泛存在的痕量重金属,由于其对生物体毒性巨大,国家和地方高度重视铊污染防治,并将其作为优先监测的重金属污染物之一。氧化法是一种常用并且有效的除铊方法,该方法通过将一价铊(Tl (I))预氧化为更容易沉积的三价铊(Tl (Ⅲ))来实现总铊的去除,但容易受到水体中卤素离子的影响。本研究以水处理中常用的次氯酸钠(NaOCl)作为典型氧化剂,通过采用ABTS分光光度法检测生成Tl (Ⅲ)的浓度变化,考察了环境中常见的卤素碘离子对Tl (I)在这种典型氧化过程动力学中的影响,并结合动力学模型对其机理进行了探究。结果表明,在HOCl氧化过程中,碘离子的加入在pH为6.0、7.0和8.0时均表现出了促进Tl (I)氧化的现象,其中碘离子浓度在高于100 μmol/L时才有明显的催化氧化作用,且在100～1 000 μmol/L浓度范围内反应速率随着碘离子浓度升高氧化速率加快。在酸性和中性条件下500 μmol/L碘离子催化HOCl氧化Tl (I)符合假一级动力学过程,且随着pH的升高反应速率常数逐渐降低。推测碘离子的催化氧化作用为碘离子被次氯酸氧化后,产生具有更强氧化性的次碘酸进而继续氧化Tl (I)。本研究探究了在次氯酸氧化Tl (I)过程中,以碘离子为代表的卤素离子的存在对氧化过程的影响,突出了碘离子在影响Tl (I)氧化动力学中的关键作用。这对于完善铊的氧化还原性质以及评估含卤水中铊的去除策略,保障饮用水安全具有重要意义。     

电弧离子镀TiN涂层沉积工艺研究

目的优化电弧离子镀沉积TiN涂层的制备工艺,分析不同N_2/Ar条件对涂层微观结构和力学性能的影响机制,进一步强化和研究TiN涂层的优异性能。方法采用带有附加线圈磁场的电弧离子镀技术在不同N_2/Ar条件下制备TiN涂层,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、超景深显微镜、维氏硬度计、薄膜应力仪和高温摩擦机观察涂层微观结构、测试力学性能。结果随着N_2/Ar流量比的增加,涂层表面形貌得到改善,大颗粒的数量和尺寸明显减少,表面变得光滑致密。TiN涂层的生长取向由沿(110)晶面择优生长,逐渐转变为沿(111)晶面择优生长。涂层显微硬度呈上升趋势,硬度最高为2260HV;当N_2/Ar流量比为2:1时,摩擦系数最低为0.71,磨损率最低为1.5×10~(-2)μm~3/(N·μm),磨痕边界清晰,大颗粒和磨屑较少。结论当N_2/Ar流量比为2:1时,TiN涂层结构致密,且具有最佳的各项力学性能。     

炼焦过程及周边环境颗粒物中水溶性无机离子特征

为明确炼焦过程排放颗粒物及周边环境颗粒物中水溶性无机离子的污染特征,于2012年5月利用改良的标准大体积总悬浮颗粒采样器采集燃烧室废气烟囱排放、焦炉顶无组织排放及焦炉周边环境空气TSP（total suspended particulates,总悬浮颗粒物）样品,使用Staplex234大流量采样器采集焦炉顶无组织排放及焦炉周边环境空气PM_1.4样品,采用ICS-90离子色谱仪测试样品中SO₄2-、NH₄+、Ca2+、Cl-、NO₃-、F-、Mg2+、K+、Na+共9种水溶性无机离子.结果表明:SO₄2-为炼焦过程排放的特征离子.炼焦过程燃烧室废气烟囱排放的TSP中总水溶性无机离子质量浓度最高,为（5 493±901）μg/m3;其次为焦炉顶无组织排放的TSP,其总水溶性无机离子质量浓度为（902±222）μg/m3;焦炉周边环境空气的TSP中总水溶性无机离子质量浓度最低,为（712±288）μg/m3.SO₄2-为燃烧室废气烟囱排放TSP与燃煤锅炉烟气排放颗粒物中共有的主要特征离子,但与燃煤锅炉烟气相比,燃烧室废气烟囱排放的w（SO₄2-）略低,w（F-）则相反.NH₄+较易富集于焦炉顶无组织排放的细颗粒物中,而SO₄2-则较易富集于粗颗粒物中.研究显示,炼焦过程及焦炉周边环境空气颗粒物中9种水溶性无机离子分布特征不同,SO₄2-是燃烧室废气烟囱排放、焦炉顶无组织排放的TSP中质量浓度最高的水溶性无机离子.      

离子色谱同时测定脱硫脱硝副产物中SO_3~(2-)、SO_4~(2-)、NO_2~-、NO_3~-方法研究

使用离子色谱测脱硫脱硝副产物中的亚硫酸根、硫酸根、亚硝酸根、硝酸根4种离子,研究通过加甲醛抑制亚硫酸根的氧化,研究甲醛对4种离子,以及4种离子之间在测定时是否会相互影响。结果发现:硫酸根、亚硝酸根、硝酸根3种离子比较稳定,而SO_3~(2-)易被氧化。发现采用甲醛作为抗氧化剂可以较好地抑制SO_3~(2-)的氧化;用1 mmol/L的KOH作为淋洗液时,甲醛的质量分数可选为0.05%,若甲醛浓度过高,除影响色谱柱寿命外,SO_3~(2-)的出峰面积也会变小。甲醛的加入不影响亚硝酸根和硝酸根的出峰。亚硫酸根、硫酸根、亚硝酸根、硝酸根同时测定过程中相互干扰不大,4种离子的线性关系较好。采用甲醛做抗氧化剂时,不应采用Na_2CO_3等弱碱溶液作为淋洗液。总之,通过加入适量的甲醛,离子色谱法可以准确同时测定脱硫脱硝产物的亚硫酸根、硫酸根、亚硝酸根、硝酸根4种离子。