油酸铵改性的高活性TiO2/V-TiO2复合光催化剂的制备及光催化降解甲基橙的研究

采用溶胶-凝胶法,将经过油酸铵改性的掺钒二氧化钛粉末投入到纯TiO2溶胶中,烘干、煅烧,制得带有n-n异质结半导体结构的复合型高活性掺钒二氧化钛光催化剂,并通过XRD、TEM、XPS等技术对样品进行了表征。通过对甲基橙溶液的光催化降解实验来考察TiO2/V-TiO2催化剂的光催化活性。结果表明：TiO2/V-TiO2复合催化剂拥有比纯TiO2更高的光催化活性。其中,V的掺杂摩尔分数为0.5%、TiO2：V-TiO2的质量比为10∶1的最佳复合催化剂,其光催化活性是纯TiO2的5.1倍。     

山西晋中焦化基地多环芳烃排放对周边大田卷心菜的影响

饮食摄入是多环芳烃(PAHs)人体暴露的主要途径之一,探究PAHs污染对农产品安全和人体健康的影响具有重要意义。山西晋中拥有大型焦化企业,也是北方重要的大田蔬菜种植基地,当地PAHs污染的特征和影响具有相当的典型性。研究选取修文工业基地周边的大田蔬菜基地作为研究区域,分别采集大气(含气相和颗粒相)、菜地表土和卷心菜菜心样品,确定各类样品中母体PAHs的浓度水平、组成比例和分布特征。结果表明,蔬菜基地周边大气中母体PAHs的平均浓度为301 ng·m-3。大气母体PAHs主要存在于气相,低环(2~3环)组分占据优势。利用同分异构体特征比值和主成分分析对大气PAHs进行初步源解析,炼焦、燃煤和生物质燃烧、以及交通尾气排放是当地PAHs的主要排放源。菜地表土母体PAHs的中位数浓度为236ng·g-1,范围为130~703 ng·g-1,以中、高环(4~6环)组分为主,菜地表土母体PAHs浓度与土壤总有机碳(TOC)分数呈现显著正相关关系。当地大田种植卷心菜菜心的PAHs中位数浓度为12.9 ng·g-1,范围为0.9~47.6 ng·g-1,低环组分所占比例最大,其组分谱分布与大气相似。偏相关分析显示周边大气PAHs对卷心菜菜心PAHs的传输贡献要大于表土PAHs。     

Photoelectrochemical treatment of ammonium using seawater as a natural supporting electrolyte

In the present study, a photoelectrochemical process containing seawater as a natural low-cost supporting electrolyte was used to remove ammonium from wastewater in a continuous flow mode. Based on central composite design (CCD), response surface methodology (RSM) was employed to evaluate the performance of the process in ammonia removal. The effect of four main independent parameters, including initial ammonium concentration, hydraulic retention time (HRT), current intensity and initial pH on the removal of ammonia was evaluated by the model. The optimal initial ammonium concentration, HRT, current intensity and initial pH were 917 mg NH ₄? N;·L ^?1, 108 min, 1.8 A and 8.4, respectively. The high coefficients (R ²=0.97 and adjusted R ²=0.94) obtained by the analysis of variance (ANOVA) demonstrated close correlation between predicted and experimental values. Also, treating the reject water from the sludge dewatering unit as an ammonium-rich wastewater showed the effectiveness of the process for treating real wastewaters (86% ammonium removal). The results revealed that the present process can be an efficient method for ammonium removal from polluted effluents in coastal areas based on the availability of seawater as a cost-efficient supporting electrolyte.     

锰氧化物-阳离子交换树脂复合材料的制备及其对水中重金属的吸附性能

采用原位沉淀-空气氧化法将锰氧化物负载于大孔强酸性阳离子交换树脂D001上,制备出一种新型锰氧化物-阳离子交换树脂复合材料Mn-D001,并对该材料吸附水中Pb2+、Cd2+、Cu2+的性能进行了深入研究.TEM、XRD以及XPS的分析结果表明,负载的锰氧化物以MnO2的形态存在.基于单一金属离子静态吸附的一元体系实验表明,Mn-D001比D001对Pb2+、Cd2+、Cu2+具有更高的吸附选择性,在高浓度竞争离子Ca2+、Mg2+、Na+共存的情况下,仍能保持较高的重金属去除率;Mn-D001对Pb2+、Cd2+、Cu2+的吸附行为符合准一级动力学模型(R2>0.99)和Langmuir吸附等温线模型(R2>0.99).在温度为303 K时,Mn-D001对3种重金属的饱和吸附容量可分别达到476.19 mg.g-1、243.90 mg.g-1及196.08 mg.g-1,优于原有树脂D001.基于复合重金属离子竞争吸附的二元、三元体系的实验表明,Mn-D001对3种重金属的吸附能力顺序为Pb2+>Cu2+>Cd2+,吸附能力由原有树脂D001以及负载的锰氧化物的性质共同决定.     

树脂D001负载纳米Pd/Fe双金属脱溴2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)的研究

采用大孔树脂D001交换吸附Pd2+、Fe2+并在厌氧条件下以硼氢化钠溶液还原吸附的钯铁离子制备成负载纳米Pd/Fe双金属树脂。利用该树脂对2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)进行脱溴反应,探讨了该法的可行性和特性。结果表明:当大孔树脂D001、氯化钯、硫酸亚铁用量分别为0.75 g、2μg和0.2 g时所制备的双金属树脂脱溴水-乙醇溶液中的BDE-47效果最佳,反应遵循准一级动力学,速率常数k约为0.161 d-1,半减期为1.21 d。负载Pd/Fe的D001连续3次脱溴反应都有较好的效果,水-乙醇溶液中超过90%以上的BDE-47在反应6 d后被降解。负载Pd/Fe双金属的树脂可以重复活化再生,但再生2次后其脱溴效率变差,反应6 d只有47.3%的BDE-47被降解。用气相色谱-质谱联用仪和离子色谱仪跟踪Pd/Fe双金属树脂脱溴BDE-47反应,可知产物包括溴离子、三溴联苯醚、二溴联苯醚、一溴联苯醚和联苯醚。     

Optimization of process parameters for mature landfill leachate pretreatment using MAP precipitation

Chemical precipitation is a useful technology as a pretreatment to treat mature landfill leachate with high concentrations of ammonium-nitrogen (NH4+-N) and refractory organic compounds. Orthogonal experiments and factorial experiments were carried out to determine the optimal conditions enhancing the magnesium ammonium phosphate (MAP) precipitation process, and the experimental results demonstrated that the removal rate of NH4+-N was more than 85% when MgO and NaH₂PO₄·2H₂O were applied as external sources of magnesium and phosphorous under the optimal conditions that molar ratio n(Mg)∶n(N)∶n(P) = 1.4∶1∶0.8, reaction time 60 min, original pH of leachate and settling time 30 min. In the precipitation process, pH could be maintained at the optimal range of 8–9.5 because MgO could release hydroxide ions to consume hydrogen ions. Calcium ions and carbonate ions existed in the leachate could affect the precipitation process, which resulted in the decrease of NH4+-N removal efficiency. The residues of MAP sediments decomposed by heating under alkaline conditions can be reused as the sources of phosphorous and magnesium for the removal of high concentrations of NH4+-N, and up to 90% of ammonium could be released under molar ratio of n[OH]∶n[MAP] = 2.5∶1, heating temperature 90°C and heating time 2h.     

生物活性炭法处理ABS树脂生产废水

采用负载经驯化后微生物的活性炭与未负载微生物的空白活性炭处理ABS凝聚干燥工段废水,研究生物活性炭系统中存在的生物再生作用.结果表明,生物活性炭能够高效分解转化ABS废水中的有机腈类及芳香类污染物,其处理出水的COD、TOC及Org-N的去除率均达到80%以上,并且废水中的有机氮主要分解转化为NH3-N,其NH3-N转化率高达65%.生物活性炭表面繁殖了大量的长杆菌、钟形虫及少量的球菌,活性炭能够为微生物生长提供适宜的环境,并保护微生物避免受有毒难降解污染物的抑制作用,同时活性炭表面生长的微生物能够对活性炭进行生物再生,使其长期保持高效的吸附能力.     

热固性树脂对芳纶复合材制防弹性能的影响

采用环氧树脂对酚醛树脂进行改性,树脂的粘结强度明显提高,当环氧树脂含量保持在6％时,防弹复合板的防弹性能最优,复合板的安全裕度更高。而当树脂固含量在15％-25％,复合板的最大粘结力为37．8-40．1N,其中,当树脂固含量为20％时,防弹复合板的防弹性能最优。同时研究了增塑剂对复合板防弹性能的影响,结果显示,当增塑剂含量为15％时,防弹复合板的防弹性能最优。     

WFSI处理低C/N比养猪废水的效果及脱氮机制

为有效处理高氨氮、低C/N比养猪废水,采用在土壤中布设木条形成木质框架的方法构建木质框架土壤渗滤系统(WFSI),并通过调控运行探讨其对化学需氧量(COD)、氨氮(NH₄⁺-N)、总氮(TN)的处理效果.研究表明,对于COD、NH₄⁺-N和TN分别为160-359、253-298和317-374mg/L的养猪废水,在(25±1)℃和表面水力负荷为0.2m³/m²·d条件下,系统可在30d启动成功并达到稳定运行,其COD、NH₄⁺-N和TN去除率分别达到61.7%、85%和36.3%左右.分析表明,WFSI中同时存在异养反硝化和厌氧氨氧化等多种生物脱氮机制,其中厌氧氨氧化的脱氮贡献可达去除总氮的42.3%以上.     

ABS树脂废水有机物反硝化潜势及降解特性

为优化ABS树脂废水的生物脱氮工艺,测定了废水的反硝化潜势,分析了废水反硝化阶段有机物的降解特性. 结果表明,ABS树脂废水的反硝化碳源充足,并且含有易降解有机物和慢速降解有机物等具有不同反硝化速率的有机物. 在废水ρ(SCOD)(SCOD为溶解性化学需氧量)为755.4~1 043.3 mg/L,ρ(TN)为86.1~111.1 mg/L的情况下,总反硝化潜势为95.4~144.6 mg/L (以NO₃--N计),其中易降解有机物的反硝化速率为3.4~4.6 mg/(g·h) (以NO₃--N计),反硝化潜势为33.2~49.7 mg/L;2类慢速降解有机物的反硝化速率分别为2.2~3.2和0.4~0.9 mg/(g·h),反硝化潜势之和为62.2~94.9 mg/L. 反硝化过程中,废水SCOD的去除率为48.9%~62.8%,ON(有机氮)去除率为81.5%~95.7%. 腈类物质得到明显降解,并生成大量NH₄+-N,是反硝化碳源的重要组成部分. 三维荧光光谱表明,废水中的芳香族有机物苯环结构在反硝化条件下未得到有效降解,但在好氧条件下得到快速降解.