甲苯、邻二甲苯和二氯甲烷混合气体降解菌群构建及其性能研究

挥发性有机物(VOCs)排放导致一系列环境问题,而生物法是一项绿色处理技术.本实验选取3种VOCs(甲苯、邻二甲苯、二氯甲烷)作为模型污染物,利用甲苯、邻二甲苯降解菌Zoogloea resiniphila HJ1(菌株HJ1)及二氯甲烷降解菌Methylobacterium rhodesianum H13(菌株H13)构建复合菌株,采用“专属菌+综合菌”模式以复合菌株和驯化污泥构建复合强化菌群.研究表明,复合菌株可完全降解400 mg·L^-1甲苯、256 mg·L^-1邻二甲苯、200 mg·L-1二氯甲烷,矿化率分别为74.3%、61.1%、82.7%.复合菌株可完全降解480 mg·L^-1混合污染物(3种污染物浓度比为1∶1∶1),降解速率依次为甲苯>邻二甲苯>二氯甲烷.经过优化,菌株HJ1和菌株H13最佳配比被确定为1∶5.复合强化菌群不仅大幅提高了邻二甲苯、二氯甲烷降解速率,还提高了混合污染物矿化率.甲苯、邻二甲苯的存在对二氯甲烷降解产生明显抑制效应,而低浓度二氯甲烷(<240 mg·L     

淮安某县农村饮用水源中优控污染物的筛选研究

在对淮安某县农村饮用水源中的污染物检测分析的基础上,采用潜在危害指数法与综合评分法对水源中检出的包括重金属在内的59种污染物进行优先排序.研究结果显示,潜在危害指数法与综合评分法各有利弊,可根据实际情况选择合适的筛选方法.综合两种方法的筛选结果,淮安某县农村饮用水源中优控污染物为Cd、Hg、Pb、Ni、Cr、As、Cu、苯并(a)芘、五氯联苯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、四氯化碳,研究结果为该地区农村饮用水源的管理提供了指导方向.     

电气石负载聚氨酯泡沫作为生物载体强化2,4,6-三氯酚还原

2,4,6-三氯酚在环境中广泛分布,是典型的持久性有机污染物.脱卤呼吸菌能还原分解氯酚,使其毒性大大降低,继而被其他微生物氧化分解并矿化.然而脱卤呼吸菌在自然环境中丰度较低,代谢速率慢,对电子利用能力较差,因此传统的生物添加或生物激活等原位修复方法往往导致效能受限,可应用性差.本研究驯化富集了具有稳定厌氧还原脱氯2,4,6-三氯酚能力的混合菌群,在添加乙酸钠（5 mmol·L^-1）和氢气（10 mL）的情况下,在6 d内将2,4,6-三氯酚还原脱卤为4-氯酚.研究采用聚氨酯泡沫作为生物载体材料,在聚氨酯泡沫表面负载电气石,发现在无氢气额外添加的情况下,2,4,6-三氯酚的还原脱氯速率提高了6倍,且脱卤性能稳定.对强化后混菌的群落结构及潜在核心脱氯功能菌属进行分析,16S rRNA测序鉴定结果表明假单胞菌属（Pseudomonas sp.）在混合菌群中的占比超过90%,为体系中的核心脱氯功能菌.本研究为地下水中还原脱卤菌群的应用提供了理论技术.     

污泥水热炭对亚甲基蓝的吸附特性

为了制备价廉高效的吸附材料,采用污水厂污泥为原料,以水热碳化法（hydrothermal carbonization,HTC）在不同温度（160、190、220和250℃）和不同反应时间（1、4、8和16 h）的条件下,制备出污泥水热炭（hydrochar）并应用于水中亚甲基蓝（methylene blue,MB）的吸附.通过BET、FT-IR和零电荷点等表征手段分析了水热炭的结构和理化性质,并结合批次实验、等温吸附和吸附动力学研究了水热炭对MB的吸附特性.结果表明,在190℃和4 h条件下制备的污泥吸附剂（SS190-4）,其比表面积最大（11.916 m²·g^-1）,对亚甲基蓝（MB）的去除率高达96.44%.当溶液pH趋于碱性时更有利于污泥水热炭对MB的吸附,水热炭投加浓度为0.5 g·L^-1时较为经济合理,当溶液中有共存离子时会抑制水热炭对MB的吸附能力.水热炭对MB的吸附更符合Langmuir等温方程,R²在0.966~0.988之间,在50℃下,水热炭对MB的最大模型吸附量为400 mg·g^-1.其吸附过程符合准二级动力学模型,是自发的放热反应.     

利用响应面法优化生物淋滤飞灰处理条件的研究

利用响应面法进行试验设计,选定蔗糖初始浓度、黑曲霉孢子浓度、投加的飞灰浓度以及飞灰投加时间作为影响因素,对生物淋滤城市生活垃圾焚烧飞灰的处理条件进行优化.通过响应面法,得到飞灰中Cd、Cr、Fe、Mn、Zn及重金属总量与4种因素之间的非线性回归方程,确定了生物淋滤的最适条件范围:蔗糖初始浓度为114~126g/L;黑曲霉孢子浓度为(1.6~2.1)×107个/mL;飞灰浓度为29~39g/L;飞灰投加时间为3.6~4.4d.在最适条件下,70g/L飞灰经20d生物淋滤后,溶出重金属总浓度降为901mg/L,占飞灰中重金属总量的41%,处理后飞灰的重金属浸出毒性远低于国家标准.     

核桃壳吸附剂对水中Pb2+的吸附

采用自制核桃壳吸附剂,利用静态吸附法,处理模拟含Pb²⁺废水。实验结果表明：当初始Pb²⁺的质量浓度20.00 mg/L、初始废水pH=5.5、吸附剂加入量12 g/L、吸附剂粒径1.60~2.50 mm、吸附时间120 min时,核桃壳吸附剂对Pb²⁺的去除率为91.7%;吸附剂对Pb²⁺的吸附行为满足拟二级吸附动力学方程,吸附等温线满足Langmuir等温方程,饱和吸附量达到3.903 mg/g;吸附饱和的吸附剂可用浓度 0.1 mol/L的硝酸解吸,经解吸后的吸附剂可重复利用3次。     

交联壳聚糖季铵盐吸附剂的制备及其对重金属离子的吸附

以壳聚糖为原料、二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）为接枝单体、甲醛为预交联剂、环氧氯丙烷为交联剂,通过反相乳液聚合制备出交联壳聚糖季铵盐吸附剂,并将其用于吸附Ni（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）。考察了吸附时间、溶液初始浓度、溶液pH等因素对吸附效果的影响。实验结果表明：该吸附剂对Ni（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）的吸附过程遵循拟二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir方程;在30 ℃条件下,Ni（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）的溶液初始浓度均为1 mmol/L时,该吸附剂吸附Ni（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）的最佳溶液pH分别为7和6,对应的平衡吸附量分别为1.18,1.99 mmol/g;该吸附剂可用盐酸再生,重复使用性能良好。     

无机-有机复合絮凝剂PACSAM的制备及其脱色性能

以聚合氯化铝（PAC）和淀粉-丙烯酰胺接枝聚合物（ST-AM）为原料,合成了一种新型的无机-有机复合絮凝剂（PACSAM）。考察了PACSAM对活性染料、直接染料模拟印染废水及实际印染废水的脱色效果,并初步探讨了絮凝机理。实验结果表明：在很宽的pH范围内,PACSAM均表现出了良好的脱色性能;在PACSAM加入量为25m g/L时,PACSAM对实际印染废水的脱色率、COD去除率、浊度去除率分别为96.4%,92.1%,98.5%,废水处理效果明显好于壳聚糖和PAC。PACSAM的絮凝机理包括化学反应、分子间氢键、电中和及架桥作用等。     

改性沸石对水体中硝酸盐的吸附机理及其残渣的资源化利用

利用HDTMA改性沸石制成吸附剂,研究对水体中硝酸盐的吸附能力和机理及吸附剂残渣的资源化应用前景。结果表明:HDTMA改性沸石可增强其对硝酸盐的吸附能力。通过红外光谱和差热分析它的吸附机理,表明:改性沸石HZ4吸附有十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)分子;吸附剂残渣NHZ4吸附有十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)分子和硝酸盐。盆栽实验结果表明:吸附剂残渣NHZ4能提高玉米生物量,最大增幅为30.4%。     

氮掺杂二氧化钛复合催化膜降解甲苯气体研究

采用溶胶-凝胶法以聚丙烯(PP)中空纤维膜为载体制备了N-Ti O2/PP复合催化膜,并考察了其催化降解甲苯有机废气的性能.结果发现,紫外光催化的甲苯降解率可达84%,去除负荷为89.8 g·m-3·h~(-1),自然光催化的甲苯降解率可达63.9%,去除负荷为69.25 g·m-3·h~(-1).同时,采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、X-射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征了N-Ti O2/PP复合催化膜,并采用GC-MS分析甲苯降解过程的中间产物并推测甲苯反应过程机理.采用GC-MS分析出口气样的研究结果表明,苯(C6H6)、苯甲醛(C7H6O)、苯乙酸(C8H8O2)、丙烯醛(C3H4O)、甲酸甲酯(C2H4O2)为甲苯光催化降解的中间产物.N-Ti O2/PP复合催化膜降解甲苯的机制为甲苯气体通过中空纤维膜传质到N-Ti O2/PP复合催化膜,光催化产生羟基自由基,甲苯气体被羟基自由基氧化成中间产物,并继续降解为最终产物二氧化碳和水.