硝基苯类废水的全混态零价铁-芬顿组合预处理工艺优化与工程验证

针对企业硝基氯苯装置产生的高毒性、难降解的硝基苯类废水,开发出全混态零价铁-芬顿组合预处理工艺,并分别优化了零价铁还原和芬顿氧化的工艺条件。结果表明,pH为2.0、零价铁投加量为220 mg/L时,废水中硝基苯类物质的去除率可达98.5%以上。出水pH约为3.0,继续投加3000 mg/L的H₂O₂,Fe²⁺投加比按C(Fe²⁺,mg/L):C(H₂O₂,mg/L)=1:10,1 h内COD去除率可达90%以上,且B/C由0.08提高到0.45。可见该组合预处理工艺可大幅削减废水毒性、改善可生化性,且直接运行成本仅为26.28元/吨,具有良好的环境和经济效益。     

PRB技术对地下水中重金属离子的处理研究

实验模拟地下环境,以受重金属离子Pb(Ⅱ)、As(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)、Fe(Ⅱ)和总Mn污染的地下水为研究对象,利用还原铁粉、铸铁粉、铸铁粉与颗粒活性炭的混合物为可渗透反应墙(PRB)的主要介质,石英砂为辅助介质,设计了3种反应器.在有效孔隙率为60%～65%、水力停留时间为12.0～14.4 h的条件下,考察其对污染物的去除效果.结果表明:3种反应器对Pb(Ⅱ)、As(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)均有较高的去除效果,去除率达98%以上;总Mn的去除率分别达98%、89%和66%;Fe(Ⅱ)的去除率分别达83%、56%和49%.考察了3种反应器内pH、Eh、DO的关系及对重金属离子去除效果的影响,分析了污染物的去除机理.综合考虑处理效果与成本,笔者认为以铸铁粉与石英砂的混合物为PRB的反应介质,应用PRB技术原位处理受上述重金属离子污染的地下水是可行的.     

絮凝沉降法处理含Fe^3＋废水的研究

研究了在静态下的絮凝沉降法处理含铁废水，实验了不同操作条件对铁的处理效果的影响。结果表明，在适宜的操作条件下，可去除废水中的铁高达99．97％，处理后的残液中，铁含量小于0．5mg／L。研究成果可应用于铁矿废水的处理。     

镁铝水滑石衍生复合氧化物的COS水解性能

采用共沉淀的方法制备了系列镁铝水滑石衍生复合氧化物,分别考察了煅烧温度、反应温度、水蒸气体积分数以及碱金属添加对材料COS水解反应活性的影响.通过X射线衍射仪(XRD)、气体吸附仪(BET)、程序升温脱附(TPD)和X射线光电子能谱(XPS)等对复合氧化物的晶体结构、比表面积、孔结构和碱性位分布等进行表征.结果表明,水解反应活性随煅烧温度的增加先升高后减小,650℃煅烧制备的复合氧化物材料具有最佳的水解反应活性(COS完全转化的维持时间为180min).反应温度的升高有利于水解活性的提高,从70℃起水解反应就具有很高的活性和稳定性.此外,Cs的添加有利于水解反应活性的提高,掺杂后材料COS完全转化的维持时间达到了480 min.     

环境pH条件下Fe2+活化过二硫酸盐降解有机污染物的效能与影响因素

利用Fe²⁺活化过二硫酸盐（PDS）产生SO₄^-·等高活性氧化物种是去除有机污染物的重要方法.然而该方法通常只有在酸性条件下才能获得良好的污染物去除效果,限制了Fe²⁺/PDS体系的实际应用.为此,分别从不同pH条件下Fe²⁺活化PDS降解水中有机污染物的效能、活性氧化物的种类和氧气的影响等角度,系统分析了中碱性条件下Fe²⁺/PDS体系难以氧化有机污染物的影响因素.结果发现,不同pH条件下Fe²⁺/PDS体系中均有SO₄^-·和Fe （Ⅳ）的生成;中碱性条件下溶解氧可与PDS竞争Fe²⁺,但此时仍有可观的PDS （37.6%~100%）得到了活化且排除氧气并不能提高污染物的去除效果.通过改变Fe²⁺的投量发现,过量的Fe²⁺会显著降低Fe²⁺/PDS体系对卡马西平的去除率,这表明过量的Fe²⁺对活性氧化物种是无谓消耗,是导致中碱性条件下Fe²⁺/PDS体系除污效能降低的重要原因.鉴于此,进一步探讨了零价铁或硫化零价铁替代Fe²⁺活化PDS去除污染物的可行性,并利用同步辐射技术分析了零价铁的腐蚀情况.结果为中碱性条件下PDS的有效活化和实际应用提供了理论支撑.     

含氟废水安全保障技术研究

许多行业产生的废水中都含有大量氟离子,电子元件生产、电镀和金属冶炼等行业排放的废水中都含有高浓度氟化物。而目前缺乏经济性好且适用性强的除氟方法,针对氟化物去除难度大、达标困难这一典型问题,采用不同的制备方法,制备了羟基氧化铁和两种铈基吸附剂,研究了吸附等温模型、吸附动力学以及pH对吸附的影响。结果表明:3种吸附剂在吸附过程中化学吸附起主要作用,整个吸附过程符合准二级反应动力学模型。与另外两种吸附剂相比铈吸附剂B去除效果更好,且pH在2~10范围内,氟离子去除率稳定在80%以上。     

Sulfobacillus benefaciens强化中度嗜热菌群浸出铅锌硫化矿尾矿过程机制

针对铅锌硫化矿尾矿生物浸出周期长和效率低的问题,本研究采用Leptospirillum ferriphilum（L. ferriphilum）和Acidithiobacillus caldus（A. caldus）等比例混合构建了中度嗜热菌群,浸出铅锌硫化矿尾矿.引入一株兼性自养铁/硫氧化微生物Sulfobacillus benefaciens（S. benefaciens）,考察其对中度嗜热菌群浸出尾矿过程的影响.结果表明,中度嗜热菌群（L. ferriphilum+A. caldus）8 d Zn浸出率达到93.94%.随着S. benefaciens引入,浸出环境保持更高的氧化还原电位和微生物活性,浸出过程中Fe³⁺浓度以及总铁浓度增加,4 d内Zn浸出速率提升了13.63%,8 d内Zn浸出率达到96.08%,S. benefaciens的加入强化了中等嗜热菌群的浸出效率.相关性分析表明多糖、蛋白质以及溶解性有机碳（DOC）与浸出过程中的溶液介质参数变化具有统计学意义上显著性和强相关性.表面官能团以及胞外聚合物（EPS）结果证实,引入S. benefaciens在浸出过程中促进菌群产生更多的蛋白质和碳水化合物,有助于提高中度嗜热菌群的浸出效率,加快浸出铅锌硫化矿尾矿中有价金属,降低其环境毒性.     

氨氮和硫酸盐对谷氨酸厌氧生物降解性能的抑制及机理

采用连续运行1119d的上流式厌氧污泥床（UASB）反应器,研究了最佳有机负荷条件下氨氮和硫酸盐对模拟废水中谷氨酸降解性能的抑制作用.结果表明,有机负荷为8.0g COD/（L·d）时,COD去除率达到最高值为（97.94±0.28）%.逐步提高进水氨氮浓度,起初对谷氨酸降解性能的影响不大;但升到2000mg/L时COD去除率和甲烷产率明显降低,继续升至4000mg/L时即达到半抑制状态.逐步提高进水硫酸盐浓度至4000mg/L,甲烷产率和溶液中游离硫化氢（FS）浓度分别呈现一直下降和升高趋势,但COD去除率均能维持在90%以上.进水中的氨氮和硫酸盐分别因离解平衡和生物还原作用形成游离氨（FAN）和FS,进而抑制了产甲烷菌的活性;前者因FAN扩散到细胞内部破坏质子平衡从而过多消耗ATP,后者还因硫酸盐还原菌的增殖存在底物竞争抑制作用.     

含铁颗粒物的溶解动力学研究进展

气溶胶沉降是开放大洋可溶性铁的主要来源之一,对海洋初级生产力有重要影响.目前气溶胶可溶性铁的沉降通量仍存在很大的不确定性.主要原因包括：（1）不同来源的气溶胶中可溶性铁的含量差异较大;（2）发生在大气传输中的化学反应能够显著影响气溶胶中铁元素的可溶性.本文总结了过去20a国内外关于含铁颗粒物溶解动力学实验室研究的主要结果,以阐明液相反应对铁可溶性的增强作用.归纳了典型含铁颗粒物在质子促进溶解、配体促进溶解及光还原溶解机制作用下的溶解动力学特征,指出pH值、阴离子类型和光照决定了含铁颗粒物的溶解机制,以及铁的存在形式是决定颗粒物中铁潜在可溶性的最主要因素,最后简单展望该领域未来的发展方向.     

海相沉积岩铁同位素体系及其古环境指示

铁(Fe)作为主要造岩元素及生命必需元素,广泛参与地球表层圈层所涉及的物理、化学和生物作用,在调节海洋初级生产力和驱动海洋生物地球化学循环过程扮演重要角色.Fe同位素作为较早开发的非传统稳定同位素体系,目前已成为示踪生物地球化学循环过程及古海洋环境演变的有效手段.本文在对全球海洋Fe循环和表生地质过程Fe同位素分馏机理进行系统总结的基础上,统计了地质历史时期不同类型海相沉积岩的Fe同位素组成,并通过实例探讨了海相沉积岩Fe同位素体系在研究重大地质事件环境演变的潜力,最后对海相沉积岩Fe同位素体系的未来发展方向进行了展望.