微波加热对活性炭表面基团及其对SO2吸附性能的影响

采用了微波加热技术,通过在不同微波功率和辐射时间条件下对不同粒径活性炭进行改性,研究了改性前后活性炭的表面化学基团、元素组成的变化,以及对SO2吸附性能的影响.结果表明,经过微波改性后活性炭的SO2吸附性能大为提高,微波功率是影响改性活性炭脱硫性能的主要因素.活性炭经微波热处理后,酸性基团发生分解,表面含氧量减少,碱性特征增强,是吸附性能增加的主要原因之一.     

纳米级铁粉脱氯降解四氯化碳

四氯化碳的生产和使用,给人类带来了较大危害.为此,采用纳米铁粉这一新方法对其进行脱氯处理.试验以纳米级铁粉对四氯化碳的脱氯率为考察指标,选用L25(56)正交试验方案,考察了降解介质的初始pH值、纳米铁粉的质量、降解温度、摇床转速和脱氯时间5个影响因素.结果表明,pH值这一因素有极显著影响;在得出的纳米铁粉对四氯化碳脱氯的最佳工艺条件下,获得了99.5%的脱氯率,为有机氯化物脱氯开辟了一条新途径.     

酰胺化/氧化碳纳米管-聚苯胺吸附三价砷

为探讨改性碳纳米管(CNTs)对砷的吸附特性,采用化学修饰对CNTs进行了改性。将CNTs先后进行氧化和酰胺化处理,并与聚苯胺反应,得到酰胺化/氧化碳纳米管-聚苯胺(NMCNTs-PANI),利用SEM观察、比表面积测定、含氧含氮官能团和分子结构分析对改性前后CNTs进行了表征;研究了NMCNTs-PANI在不同反应体系对As(Ⅲ)的吸附效果。结果表明：NMCNTs-PANI总孔容和平均孔径均有所增加;表面含氧含氮基团增加;初始pH对吸附量影响较显著;共存阴离子对吸附量影响可忽略不计;吸附过程符合准一级动力学和准二级动力学方程,证实该过程主要以化学吸附为主;吸附等温线符合Langmuir模型。NMCNTs-PANI通过表面吸附-化学诱导作用可较好地去除水中As(Ⅲ),是一种优良的含砷污染水的吸附剂。     

低碳排放的生物絮凝中试系统污染物去除特性及污泥EPS变化

用中试规模生物絮凝工艺处理含化学絮凝剂的生活污水,分别研究了HRT和进水SS对生物絮凝系统污染物去除特性、剩余污泥产量、污泥特性和温室气体排放的影响。结果表明：生物絮凝系统对COD、TN和TP有较好的去除效果,且污染物去除效果受进水SS影响较大;生物絮凝系统平均污泥产量和平均有机物产量最高可达 53.63 kg·d⁻¹和21.14 kg·d⁻¹;污泥胞外聚合物EPS浓度和PN/PS均与有机负荷呈反比;化学絮凝剂通过影响PN/PS和EPS浓度,可间接影响污泥的沉降性能;生物絮凝系统与AAO工艺相结合,可降低50.12 g·m⁻³温室气体的排放。因此,生物絮凝工艺可为污水处理厂节能降耗运行奠定基础,有望得到广泛应用。     

三维多孔碳海绵催化臭氧氧化有机染料

针对目前催化臭氧氧化催化剂效率较低、易损失等缺点,通过高温煅烧制备了三聚氰胺碳海绵,以廉价易得的三聚氰胺泡沫直接碳化制备出柔性碳海绵,探讨其在催化臭氧氧化降解印染废水反应中的应用潜力;采用SEM观察、比表面积测定、傅里叶红外光谱和X-射线光电子能谱对碳化前后泡沫进行了表征,探讨了碳化前后泡沫微观结构的变化与催化降解印染废水性能与机理。结果表明：氮气氛围下高温煅烧获得了兼具微孔/介孔结构的三维碳骨架,为催化反应提供充分暴露的活性位点和高效的传质通道;在催化臭氧氧化染料的过程中,973 K下制备的碳泡沫呈现出最为优异的催化活性,显著高于均相臭氧氧化和常规活性炭催化臭氧氧化;自由基捕获实验表明催化过程由羟基自由基(·OH)所主导,超氧自由基(·O₂^-)则发挥了次要作用;富含多孔结构的碳海绵对于活性自由基的生成起到了积极贡献,从而在实际印染废水处理中具有良好的降解性能。研究为开发低成本的三维碳材料用于催化臭氧降解有机污染废水提供了新思路。     

氯化铜改性石墨相氮化碳吸附剂的脱汞性能

针对燃煤电厂汞污染物排放控制的问题, 以尿素为前驱体, 通过直接热聚合法制得绒毛状石墨相氮化碳(g-C₃N₄), 并用于低温条件下吸附脱除单质汞(Hg⁰)。利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)等手段对吸附剂进行表征。结果表明:未改性g-C₃N₄具有良好的低温脱汞活性, 在120 ℃时其脱汞效率可达84.7%;CuCl₂改性可以有效提高g-C₃N₄的脱汞性能, 其脱汞效率在40~200 ℃范围内均可达到97%以上; 温度对吸附剂脱汞效率的影响较小。XPS表征测试结果表明, 铜离子和共价态氯原子均参与了单质汞的吸附脱除反应, Hg⁰被Cu²⁺离子和共价态Cl原子氧化成了Hg²⁺离子, 再吸附于g-C₃N₄表面而脱除。CO₂、SO₂和水蒸气对吸附剂脱汞效率影响较小, 但水蒸气可提高汞吸附量。     

浸渍改性活性碳纤维吸附氮氧化物性能

为实现新风在通过空调进入室内前已被优化的目的, 搭建了一套开式循环系统。通过对活性碳纤维进行浸渍改性, 采用比表面测定、SEM观察、XPS分析、傅里叶变换红外谱图分析对改性前后活性碳纤维进行了表征; 定量研究了室外氮氧化物初始浓度、温度和风速等环境因素对改性前后活性碳纤维吸附氮氧化物效率的影响。结果表明, 改性对活性碳纤维表面活性官能团种类、含氧官能团数量、表面微观结构及比表面积等特性均有显著影响, 提高了其对氮氧化物的吸附效率; 室外初始浓度、风速、温度对改性前后活性碳纤维吸附氮氧化物效率的变化趋势基本一致; 改性前后活性碳纤维对氮氧化物的吸附率随初始浓度的升高而逐渐降低, 随过滤器处风速增大先升高后降低, 随过滤器处温度的升高先升高后降低。改性后活性碳纤维对空气中氮氧化物的吸附率明显提高, 可以将其应用于空调系统中。     

BPAC-UF对二级出水中抗生素抗性基因的去除及膜污染缓解机制

采用生物粉末活性炭(BPAC)-超滤(UF)组合工艺去除控制二级出水中抗生素抗性基因(ARGs),并对ARGs的去除和BPAC缓解膜污染机制进行了探讨。结果表明：与直接超滤工艺相比,组合工艺对水中四环素类抗性基因(tetA、tetW)、磺胺类抗性基因(sul Ⅰ、sul Ⅱ)以及溶解性有机碳(DOC)的去除效果均有较大的改善,这主要是由于BPAC对ARGs的吸附降解作用所致;水中16S rDNA、int Ⅰ 1和DOC含量与不同种类ARGs浓度具有显著相关性,强化上述指标的去除可有效促进ARGs的削减;在BPAC投加量较低时,组合工艺的膜比通量较直接UF有所提高,膜污染状况明显改善;直接UF时,膜污染状况与滤饼层过滤模型的拟合度最好,而组合工艺的膜污染状况与标准膜孔堵塞模型和滤饼层过滤模型拟合度均较好。BPAC-UF组合工艺是一种较好的去除ARGs的工艺。     

不同比例乙酸和丙酸对活性污泥微生物合成聚羟基脂肪酸酯的影响

聚羟基脂肪酸酯（PHA）是一种生物可降解塑料,利用活性污泥合成PHA具有节约成本、操作方便的优点。研究选择污泥发酵液挥发性脂肪酸（VFAs）中比重相对较高的乙酸和丙酸作为碳源自配营养液,深入研究不同质量浓度比对PHA合成的影响。结果表明,乙酸为主要碳源时更有利于PHA的合成,最大合成量12.3%出现在乙酸作为唯一碳源的条件下。此外,PHA合成量随着底物中有机酸比重的增加而增加,充分展现了利用挥发性脂肪酸大量合成PHA的良好前景。     

酸碱改性活性炭吸附微污染水源水中的Ni2+

通过HNO3-KOH对活性炭进行改性,采用扫面电镜（SEM）、比表面积分析（BET）、红外光谱分析（FT-IR）和Boehm滴定法对改性前后的活性炭进行表征,研究了改性前后的活性炭在不同条件下对微污染水源水中Ni2+的吸附能力和动力学。结果表明：改性活性炭表面含氧酸性官能团数量增加,比表面积和总孔容均略有降低,孔径变化不明显。在Ni2+浓度为0.4 mg·L-1,改性活性炭投加量5.0 g·L-1,温度30 ℃时,反应1 h去除率可达95.55%,剩余Ni2+浓度为0.017 8 mg·L-1,达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中的要求。相同条件下,改性前活性炭对Ni2+的去除率仅为74.45%,剩余Ni2+浓度达不到标准要求。活性炭对Ni2+的等温吸附更符合Langmuir方程,吸附动力学数据符合准二级动力学方程。