纳米TiO_2光催化降解硝基酚类污染物动力学及机理的研究

采用纳米TiO2(P25)粉末作为催化剂,研究了几种典型硝基取代酚在TiO2/UV悬浮体系下的光催化降解.研究表明,这些化合物的降解过程符合Langmuir-Hinshelwood动力学方程,其表观速率常数(kapp)的大小为:2-氨基-4硝基酚(2-A,4-NP)>4-硝基酚(4-NP)>2-硝基酚(2-NP)>3-硝基酚(3-NP)>2,4-二硝基酚(2,4-DNP)>2,4,6-三硝基酚(2,4,6-TNP),而吸附平衡常数(KL)却与Kapp成反比.苯环上取代基的种类和数日对有机物光催化降解活性有很大的影响,硝基的加入降低了光催化活性,并且kapp与Hammett常数(σ)具有较好的线性关系.     

纳米铁去除水中硝酸盐的动力学研究

实验中采用了液相还原法制备新型吸附剂纳米铁。在纳米铁低投放量的条件下,采用间歇实验,分别从初始硝酸盐浓度、溶液pH值和温度的不同外界条件下研究了纳米铁对硝酸盐的去除情况。实验结果表明,硝酸盐初始浓度对反应速率有影响,但对去除率影响不大;溶液pH值为2.0时纳米铁对硝酸盐的去除效果最好;随着温度的升高,纳米铁对硝酸盐的去除率有所增加。以t时刻已反应掉的硝酸盐浓度为切入点,提出拟二级动力学方程。进而确定不同温度下的反应速率常数k。实验中k在50℃时最大,为0.014 mg/（L·min）。反应活化能Ea为17.18 kJ/mol,该反应以质量传递为控制因素。溶液中性条件下硝酸盐氮的还原产物为氨氮。     

周期循环静止沉淀工艺处理矿井水

已有的实验和实践表明,周期循环静止沉淀工艺与常规连续进、出水的单一沉淀工艺相比,其沉淀效率明显提高,其出水水质显著改善。为了进一步研究周期循环静止沉淀工艺的性能,进行了工业性试验研究。结果表明,周期循环静止沉淀池与常规沉淀池相比具有较高的处理能力和水质澄清效果,是常规沉淀池处理能力的1.2倍;在两池循环的周期循环静止沉淀工艺中,当反应池与静止沉淀池总处理能力比为1∶1时,周期循环的静止沉淀池清水层高度为2 m、周期内清水层形成速度为1.67 mm/s、体积负荷和表面负荷较常规沉淀池均提高了20%;受反应池进水流量的冲击影响,周期循环静止沉淀工艺的静止沉淀池设置数以2～3个为最佳;周期循环静止沉淀工艺中反应静止沉淀系统不会对后续过滤单元产生水力影响。     

高铁酸盐氧化降解水中苯酚的动力学及机理研究

以自制高铁酸钾(K₂FeO₄)为原料,探讨了影响高铁酸盐氧化降解苯酚的主要因素,并研究了苯酚降解的动力学特征和反应机理。结果表明,高铁酸盐加入量、pH值、持续搅拌、反应温度、反应时间都影响苯酚去除效果。其中高铁酸盐加入量是影响苯酚去除效果的关键因素,高铁酸盐氧化降解苯酚的最佳pH值范围为9～10,持续搅拌和提高反应温度只影响苯酚降解速率而不影响苯酚降解率。苯酚的降解过程遵循一级反应动力学模型。苯酚被高铁酸盐氧化生成CO₂、H₂O以及一部分难矿化的有机物。     

超声波-零价铁协同降解废水中活性深蓝M-2GE的研究

研究了超声波-零价铁对废水中活性深蓝M-2GE的协同降解,探讨了铁粉添加量、超声波功率、介质pH和染料的浓度等对活性深蓝M-2GE降解效率的影响。结果表明,零价铁的存在可显著提高废水中活性深蓝M-2GE的超声降解效率,其降解率随着铁粉添加量的增多而升高。介质pH对活性深蓝M-2GE的降解有显著影响,pH=3时降解率最高。另外增大超声功率有利于有机污染物的降解,有机染料的浓度越低,降解率越高。     

Two modelling approaches to water-quality simulation in a flooded iron-ore mine (Saizerais, Lorraine, France): a semi-distributed chemical reactor model and a physically based distributed reactive transport pipe network model

The flooding of abandoned mines in the Lorraine Iron Basin (LIB) over the past 25 years has degraded the quality of the groundwater tapped for drinking water. High concentrations of dissolved sulphate have made the water unsuitable for human consumption. This problematic issue has led to the development of numerical tools to support water-resource management in mining contexts. Here we examine two modelling approaches using different numerical tools that we tested on the Saizerais flooded iron-ore mine (Lorraine, France). A first approach considers the Saizerais Mine as a network of two chemical reactors (NCR). The second approach is based on a physically distributed pipe network model (PNM) built with EPANET 2 software. This approach considers the mine as a network of pipes defined by their geometric and chemical parameters. Each reactor in the NCR model includes a detailed chemical model built to simulate quality evolution in the flooded mine water. However, in order to obtain a robust PNM, we simplified the detailed chemical model into a specific sulphate dissolution-precipitation model that is included as sulphate source/sink in both a NCR model and a pipe network model. Both the NCR model and the PNM, based on different numerical techniques, give good post-calibration agreement between the simulated and measured sulphate concentrations in the drinking-water well and overflow drift. The NCR model incorporating the detailed chemical model is useful when a detailed chemical behaviour at the overflow is needed. The PNM incorporating the simplified sulphate dissolution-precipitation model provides better information of the physics controlling the effect of flow and low flow zones, and the time of solid sulphate removal whereas the NCR model will underestimate clean-up time due to the complete mixing assumption. In conclusion, the detailed NCR model will give a first assessment of chemical processes at overflow, and in a second time, the PNM model will provide more detailed information on flow and chemical behaviour (dissolved sulphate concentrations, remaining mass of solid sulphate) in the network. Nevertheless, both modelling methods require hydrological and chemical parameters (recharge flow rate, outflows, volume of mine voids, mass of solids, kinetic constants of the dissolution-precipitation reactions), which are commonly not available for a mine and therefore call for calibration data.     

镍、铬对活性污泥真实产率的影响

采用两个直流完全混合式反应器,研究了Ni(Ⅱ) 、Cr(Ⅵ) 对好氧活性污泥真实产率系数(YH)、COD去除率、MLSS和污泥呼吸作用的影响.结果表明,当Ni(Ⅱ) 、Cr(Ⅵ) 为3 mg/L时,YH(MMLSS/MCOD)从无重金属的0.388分别升高到Ni(Ⅱ) 的0.427和Cr(Ⅵ) 的0.408;COD的去除率不受影响,MLSS增加了7.5%;污泥呼吸作用增强了5%.随着Ni(Ⅱ) 、Cr(Ⅵ) 浓度的进一步增加,YH、COD去除率、MLSS和呼吸作用都迅速下降.当Ni(Ⅱ) 、Cr(Ⅵ) 为15 mg/L时,YH(MMLSS/MCOD)分别为0.289和0.218;而Ni(Ⅱ) 、Cr(Ⅵ) 为25 mg/L时,对污泥呼吸的抑制作用分别达43%和60%.总体来看,Cr(Ⅵ) 比Ni(Ⅱ) 对系统的毒性更大.     

Cu改性悬浮型光催化纳滤膜反应器处理阿特拉津溶液的降解效率及动力学研究

通过将Cu改性悬浮型光催化氧化过程与纳滤分离膜技术进行耦合构成悬浮型光催化纳滤膜反应器联合处理阿特拉津(Atrazine)溶液.在Atrazine初始浓度ρ0分别为5,15和25mg·l-1,光催化剂浓度ρTiO2为1500mg·l-1,废水pH值为5.5,UV强度为45mW·cm-2,膜分离压力和错流流速分别控制在1250kPa和3m·s-1,反应温度20±1℃的最佳实验条件下,35min之内目标污染物基本被彻底光催化降解,矿化率达到90%以上,出现显著耦合效应;当目标污染物浓度分别为5mg·l-1,15mg·l-1和25mg·l-1时,在ρ/ρ0≥0.6的范围内,光催化降解过程分别遵循一级、零级和一级的混合以及零级反应动力学模型.     

污水同步脱氮除磷技术及运行控制要点

以污水脱氮除磷机理为基础,从反应动力学和过程动力学角度对同步脱氮除磷的主要影响因素:溶解氧DO浓度、有机负荷、亚硝酸盐和硝酸盐浓度、污泥龄θC、流态和回流比进行了分析,指出通过模拟试验来确定运行控制参数并对其进行智能控制(IC),可保证系统稳定、高效、节能运行。     

铊在黄铁矿中的相态分布及碳酸盐在其释放过程中的作用

采用分级提取-电感耦合等离子体质谱法,对黄铁矿中铊的相态分布进行了考察.结果表明,黄铁矿中的铊主要以存在于硅酸盐相中和以酸可交换的形式存在于矿物结构中的铊为主,这部分铊分别占到58.3%和25.1%;以可氧化态形式结合在黄铁矿(FeS2)中的铊次之,占11.2%;以易还原态形式存在于铁氧化物相中的铊最少,为5.4%.自然条件下铊的释放主要是酸可交换态铊和可氧化态铊的释放迁移过程.漫反射红外光谱表征发现,黄铁矿在表面氧化过程中其表面羟基增多,表明存在表面溶解及表面酸化现象.进一步的释放机理探讨认为,铊在黄铁矿表面存在一种"溶解-吸附沉淀"平衡,这一平衡由碳酸盐中和作用和黄铁矿表面氧化共同控制,并决定了铊的释放迁移.