K2FeO4氧化降解3,4－二甲基苯胺的机理研究

以3,4－二甲基苯胺为目标污染物,高铁酸钾（K₂FeO₄）为氧化剂,考察催化氧化过程中的表观动力学及反应机制,确定高铁酸钾降解3,4 －二甲基苯胺的表观动力学方程为：r=0.0043C_A^0.486C_B^1.2477,反应级数为1.7337,符合准二级动力学方程.同时通过GC/MS技术,分析降解过程的中间产物,推测在高铁酸钾的作用下,3,4－二甲基苯胺先转变成2,4－二甲基苯胺,然后苯环上的氨基及甲基先后被氧化,生成4－硝基间苯二甲酸,再发生脱羧反应,生成硝基苯,硝基苯被高铁酸钾进一步攻击,生成苯环正离子,其后开环生成一系列小分子烃类物质,这些物质继续被氧化,最终生成二氧化碳与水.推测该氧化还原过程的控制反应为两步：第一步,高铁酸钾攻击3,4－二甲基苯胺苯环上的侧链;第二步为苯环的开环反应.此降解过程主要包括表面络合催化与界面催化两种反应机制.     

秸秆焚烧物对黄土吸附五氯酚的影响研究

为研究添加秸秆焚烧物对黄土吸附环境激素的影响,以五氯酚（PCP）为目标污染物,采用批量实验法研究了PCP在黄土与添加秸秆焚烧物黄土上的吸附动力学、吸附热力学以及初始浓度、离子强度、粒径、pH值等影响因素.结果表明：添加秸秆焚烧物促进黄土对PCP的吸附,黄土与添加秸秆焚烧物黄土的动力学均较好的符合准二级动力学模型;其热力学吸附过程均更符合Freundlich吸附模型,且吸附等温线符合C-型;温度在25~45℃时,PCP在黄土与添加秸秆焚烧物黄土上的吸附平均自由能（E）小于8kJ/mol,说明其对PCP的吸附主要以物理吸附为主;PCP的吉布斯自由能ΔG^θ、焓变ΔH^θ和熵变ΔS^θ均小于0,表明该吸附属于自发放热且混乱度减小的过程;当pH值在3~7范围内时,PCP的吸附量随pH值升高而逐渐减小,而pH值在7~10范围内时,其吸附量逐渐增大;黄土对PCP的吸附量随其粒径的减小而增大;离子相同时,其浓度越高越有利于PCP的吸附;离子浓度相同时,黄土对PCP的吸附量随其价态的升高而增加.     

Fe-絮凝降阻法处理后的印染污泥燃烧特性

为明确印染污泥焚烧特性,提高其处理效率.以Fe-絮凝降阻法深度处理的印染污泥为研究对象,通过TG-DTG热重曲线法研究不同干燥时间（1.5、2.0、2.5、3.0、3.5和4.0 h）对深度处理的印染污泥燃烧特性的影响,并对深度处理的印染污泥燃烧过程的动力学和失重速率进行拟合.结果表明:不同干燥时间下,深度处理的印染污泥的焚烧过程均可分为4个阶段,阶段1为水蒸发阶段（15.9~106.9℃）,阶段2为低沸点有机物析出阶段（106.9~235.5℃）,阶段3为挥发分的析出和燃烧阶段（235.5~479.0℃）,阶段4为难挥发物质和碳酸盐分解阶段（479.0~852.2℃）,污泥最大失重率均在410.0℃左右,最大失重均出现在阶段3.最佳干燥时间为2.0 h（含水率为3.60%）,该条件下深度处理的印染污泥在阶段3失重峰值前、后分别为0.5级和2级反应,活化能分别为7.227和87.040 kJ/mol.失重峰值前、后的失重速率方程分别为y=9.003 18-0.099 68x（R2=0.998 1）和y=5.576+2.105/{1+exp[（x-18.076）/1.349]}（R2=0.997 8）.研究显示,深度处理的印染污泥主要在第3阶段燃烧,所得失重速率方程与其第3阶段燃烧的失重速率数据较好吻合.      

Toxicity evaluation of ZnO and TiO2 nanomaterials in hydroponic red bean (Vigna angularis) plant: Physiology, biochemistry and kinetic transport

The toxicity and kinetic uptake potential of zinc oxide(Zn O) and titanium dioxide(TiO_2)nanomaterials into the red bean(Vigna angularis) plant were investigated. The results obtained revealed that Zn O, due to its high dissolution and strong binding capacity, readily accumulated in the root tissues and significantly inhibited the physiological activity of the plant. However, TiO_2 had a positive effect on plant physiology, resulting in promoted growth. The results of biochemical experiments implied that Zn O, through the generation of oxidative stress, significantly reduced the chlorophyll content, carotenoids and activity of stress-controlling enzymes. On the contrary, no negative biochemical impact was observed in plants treated with TiO_2. For the kinetic uptake and transport study, we designed two exposure systems in which Zn O and TiO_2 were exposed to red bean seedlings individually or in a mixture approach. The results showed that in single metal oxide treatments, the uptake and transport increased with increasing exposure period from one week to three weeks.However, in the metal oxide co-exposure treatment, due to complexation and competition among the particles, the uptake and transport were remarkably decreased. This suggested that the kinetic transport pattern of the metal oxide mixtures varied compared to those of its individual constituents.     

降解长链烷烃菌株的选育及性能研究

以正十六烷无机盐培养基为选择培养基,从武汉石化输油管附近土壤中筛选出1株高效降解长链烷烃的菌株,命名C3,对其进行生理生化、16S r DNA鉴定,C3为不动杆菌属。在正十六烷浓度为1 000 mg/L的无机盐培养基中接入4%的种子液,放入35℃、125 r/min摇床中震荡60 h,C3对正十六烷的降解率可达100%,其降解动力学拟合结果符合Monod模型。将C3应用到柴蜡的降解,96 h后,1 000 mg/L的柴蜡混合溶液的降解率能达到91%。C3产生的生物表面活性剂经鉴定为磷脂类活性剂,排油圈直径为80 mm,CMC约为35 mg/L,能将水的表面张力降低到20.79 m N/m。该菌株对长链烷烃的降解提供了良好的菌源。     

三种萘系物在改性泥炭上的低温吸附与解吸特性

研究了柴油污染场地地下水中3种典型多环芳烃污染物萘、1-甲基萘、2-甲基萘在改性泥炭上的吸附与解吸行为。结果表明:10℃低温条件下,Freundlich模型能够较好的描述萘、1-甲基萘、2-甲基萘在改性泥炭上吸附与解吸行为,并呈现明显的非线性特征。萘系物Koc、Kf大小顺序为2-甲基萘>1-甲基萘>萘,且均随着污染物Kow增大而增大;萘系物在改性泥炭上均存在明显解吸滞后现象(HI>0.21),解吸滞后程度大小顺序为2-甲基萘>1-甲基萘>萘。研究结果表明:随着萘环上甲基数量增加或α、β碳位序变化,萘系物在泥炭上分配及吸附能力变大,相应,解吸速率降低,解吸滞后程度变大。     

不同热解条件下合成生物炭对铜离子的吸附动力学研究

为了揭示生物质炭对铜离子的吸附动力学特性,研究了以不同条件下合成的生物质炭作为吸附剂吸附铜离子的动力学过程.用生活中常见的玉米芯和龙爪槐为原材料,以限氧升温炭化法制备生物炭.表征了其结构和表面特征,又通过一系列批实验,研究不同热解温度(300、400、500、600和700℃)和不同热解时间(1、2、4、6、8 h)的玉米芯与龙爪槐生物炭对Cu~(2+)的吸附动力学特征与机理.结果表明,生物炭对Cu~(2+)的吸附动力学数据随时间的变化能很好的用准二级动力学方程进行拟合,可见生物炭对Cu~(2+)的吸附是复杂的,不是单一的单层吸附.同时用颗粒内扩散模型、班厄姆方程和Boyd外扩散模型进行分析,结果表明颗粒内扩散不是两种生物炭吸附铜离子的唯一速率控制步骤,液膜扩散和颗粒内扩散均在吸附过程中起到重要影响,且液膜扩散是主要的限速因素.     

节球藻毒素的紫外光降解研究

为优化节球藻毒素(NOD)光解处理的最佳光源及反应条件,利用自制光反应装置研究了NOD在暗反应、可见光、暗反应+TiO_2、可见光+TiO_2及单独紫外光(UVA、UVB、UVC)处理下的去除效果,继而选择UVC作为最佳光源进行后续实验,探讨NOD初始浓度、温度、p H和光强对NOD去除效果的影响及反应动力学.结果表明:暗反应、可见光、可见光+TiO_2的组合、UVA和UVB均对NOD无显著去除作用,最高去除率约为20%;UVC处理可以快速去除水中NOD,其去除过程符合二级动力学.UVC处理时,pH对NOD的去除无显著影响;温度升高,NOD去除率缓慢增大,但组间差异并不显著;初始浓度越大,NOD去除率越低;光强增大,NOD去除率快速升高,但到达一定临界值后保持稳定状态.3种因素对UVC去除NOD的影响程度由大到小分别为:光强时间温度.光强318μW·cm~(-2)、p H=7、温度30℃、反应时间4 h为最佳处理条件,此时NOD去除率最高,初始浓度为0.1μg·m L~(-1)的NOD几乎被完全去除,残留浓度低于WHO及我国规定的藻毒素含量限值.研究表明,UVC光解NOD安全高效,是一种非常理想的NOD去除方法.     

SBR实现选择性硝化过程及动力学研究

采用序批式生物反应器(SBR)处理模拟氨氮废水,考察了SBR体系中硝化过程中氮组分和溶解氧变化规律,并对硝化动力学进行了研究.结果表明,在低溶解氧下,体系出现亚硝态氮积累;在序批式反应体系中的硝化反应呈现三阶段,即零级反应段、混合反应段和一级反应段,其硝化特性符合Monod动力学方程;根据SBR实现选择性硝化过程控制方法,实现了SBR选择性亚硝化启动,该体系氨氮出水1 mg·L~(-1),氨氮负荷达0.45 kg·kg~(-1)·d~(-1)(以每kg MLSS中的NH_4~+-N量(kg)计),亚硝态氮累积率达95%左右.     

一株耐盐高效苯酚降解菌的筛选、鉴定、响应面法优化与降酚动力学研究

从海利(常德)有限公司污水处理池水样中分离得到1株耐盐高效苯酚降解菌,该菌可在盐度1%~8%、p H4.0~10.0、温度15~40℃条件下以苯酚为唯一碳源生长,命名为zht I.通过形态特征、生理生化反应、16S r DNA鉴定和BLAST序列比对构建系统发育树,确定菌株zht I为一株不动杆菌Acinetobacter guillouiae;利用Plackett-Burman实验确定葡萄糖浓度、苯酚浓度、p H值为影响菌株zht I降解苯酚的主要因素;采用中心组合实验设计,结合Box-Behnken实验设计及响应面法分析,确定菌株zht I在苯酚浓度801.6 mg·L~(-1)、葡萄糖浓度5.56%、p H值7.3、接种量6%、温度30℃、盐度3%条件下培养72 h,菌株zht I对苯酚的降解率达到93.23%.经降解动力学研究发现菌株zht I对苯酚的最大耐受浓度为1700 mg·L~(-1),菌株zht I降解苯酚的动力学模型符合典型的底物抑制模型,降酚动力学参数为:μmax=2.142 h~(-1),KS=126.952 mg·L~(-1),Ki=476.191 mg·L~(-1).