去除城市生活污泥中有机络合态金属强化其厌氧生物制气

为提高城市生活污泥厌氧消化沼气产率,本文考察了通过金属络合剂EDTA预处理污泥,以去除城市生活污泥中有机络合态金属,强化其厌氧生物制气的效果.结果表明,经EDTA预处理去除金属后的污泥(实验组)较未预处理的污泥(对照组)的有机络合态金属含量减少[(5.09±0.57)%~(1.37±0.20)%,以TS计],溶解性有机质显著提高(SCOD提升627%),暗示该预处理方法能够极大地去除有机络合态金属并强化污泥有机质的溶出.通过测定污泥有机质溶出表观活化能发现,实验组污泥有机质溶出表观活化能比对照组降低36%,表明预处理能够有效降低有机质溶出反应的能量壁垒.污泥厌氧发酵研究发现,在16d的污泥厌氧产酸实验中,实验组VFAs浓度高于对照组,较对照组最大提升42%;在22 d的污泥厌氧产甲烷测试实验(BMP)中,实验组单位有机质累积甲烷产量比对照组增加48%,表明EDTA预处理对提高污泥厌氧消化产沼气具有重要的作用.通过进一步产沼气动力学研究发现,实验组的产沼气限速步骤在产甲烷阶段,而对照组限制于水解阶段,表明经EDTA预处理能有效地破除城市生活污泥厌氧消化过程的水解限速.     

Enhanced activation of peroxymonosulfate by CNT-TiO2 under UV-light assistance for efficient degradation of organic pollutants

CNT-TiO₂ composite is used to activate PMS under UV-light assistance. Superior performance is due to the enhanced electron-transfer ability of CNT. SO₄•⁻, •OH and ¹O₂ play key roles in the degradation of organic pollutants. In this work, a UV-light assisted peroxymonosulfate (PMS) activation system was constructed with the composite catalyst of multi-walled carbon nanotubes (CNT) - titanium dioxide (TiO₂). Under the UV light irradiation, the photoinduced electrons generated from TiO₂ could be continuously transferred to CNT for the activation of PMS to improve the catalytic performance of organic pollutant degradation. Meanwhile, the separation of photoinduced electron-hole pairs could enhance the photocatalysis efficiency. The electron spin resonance spectroscopy (EPR) and quenching experiments confirmed the generation of sulfate radical (SO₄•⁻), hydroxyl radical (•OH) and singlet oxygen (¹O₂) in the UV/PMS/20%CNT-TiO₂ system. Almost 100% phenol degradation was observed within 20 min UV-light irradiation. The kinetic reaction rate constant of the UV/PMS/20%CNT-TiO₂ system (0.18 min⁻¹) was 23.7 times higher than that of the PMS/Co₃O₄ system (0.0076 min⁻¹). This higher catalytic performance was ascribed to the introduction of photoinduced electrons, which could enhance the activation of PMS by the transfer of electrons in the UV/PMS/CNT-TiO₂ system.     

用煤矸石合成4A沸石分子筛处理氨氮废水

以煤矸石为原料,采用碱熔-水热法合成4A沸石分子筛。由于煤矸石中铝、硅主要以高岭土形式存在,其活化过程是合成4A沸石分子筛关键环节。为提高4A沸石分子筛钙离子的交换能力,增加对模拟废水氨氮的去除率,实验考察了碳酸钠与煤矸石质量比、活化温度、活化时间、晶化温度和晶化时间对4A沸石分子筛钙离子交换能力的影响,同时也考察了模拟废水的pH、4A沸石分子筛加入量及吸附时间对氨氮去除率的影响。结果表明,最佳工艺条件为,碳酸钠与煤矸石质量比为0.9、活化温度为800℃、活化时间1.5 h、晶化温度90℃和晶化时间3 h。合成4A沸石分子筛的钙离子交换能力为310 mg/g,在pH为6的100 mL模拟氨氮废水中加入6 g 4A沸石分子筛吸附40 min后,废水中氨氮的去除率达到86%。通过最佳工艺条件合成4A沸石分子筛,在处理氨氮废水方面具有一定的应用前景。     

含油污泥薄层干燥特性及动力学模型分析

采用薄层干燥方式进行含油污泥热干燥的研究,引入薄层干燥模型对含油污泥干燥过程进行模拟,结果表明,Midilli模型比其他模型更适合含油污泥的薄层干燥分析。应用Fick扩散模型,得到80～140℃条件下含油污泥干燥的有效扩散系数变化范围为1.08×10-10～4.22×10-10 m2/s,其值随着温度升高而增大。根据Arrhenius经验公式建立温度与扩散系数的关系,得到含油污泥干燥时水分扩散的活化能为27.26kJ/mol。     

稠油热采系统综合能耗监测方法及评价

针对目前稠油热采系统节能措施和节能产品对某一环节单个节能产品的节能效果进行检测、评价的现状,提出了将稠油热采系统作为一个整体,采取组合节能措施及产品,给出了稠油热采系统的能耗监测流程、监测要求、程序与方法、数据分析评价方法等。形成了稠油热采系统综合能耗监测数据分析及效果评价方法。     

KOH活化小麦秸秆生物炭对废水中四环素的高效去除

活化是提高生物炭吸附性能的重要手段.以小麦秸秆为研究对象,KOH为活化剂,制备KOH活化生物炭（K-BC）,同时制备原状生物炭（BC）作为对照.对生物炭进行比表面积和孔径、元素分析、XPS、FTIR、Raman、XRD和pH_pzc等表征,考察KOH活化对生物炭理化性质的影响,并探究生物炭对水体中四环素的吸附性能和机制.结果表明,KOH活化之后生物炭的比表面积和孔体积可达996.4 m²·g^-1和0.45 cm³·g^-1.KOH活化会制造更多的碳结构缺陷,影响生物炭的官能团和表面电性.拟二级动力学和Langmuir模型可以较好地拟合生物炭吸附四环素的过程.环境温度升高能提高生物炭对四环素的吸附量.K-BC吸附四环素是自发、吸热和无序度增加的过程.K-BC对四环素的最大吸附量理论可达到491.19 mg·g^-1（实验温度为45℃）.结合吸附后生物炭的Raman、FTIR和XPS表征,发现孔隙填充和π-π作用是K-BC吸附四环素的主要机制,氢键和络合作用也发挥重要作用.此外,K-BC还具有良好的循环使用性能.综上所述,KOH活化小麦秸秆生物炭是有效和可行的,可用于废水中四环素的去除.     

大气气溶胶中元素种态研究

应用化学逐级提取流程对国际原子能机构（简称IAEA）气溶胶、室内和室外气溶胶、煤飞灰中元素的组成和种态进行了分析,应用仪器中子活化法测定了各种态中元素的含量,计算出元素在各种态中的分配比例。按照气溶胶中元素不同种态的环境和生物活性以及主要来源来分类,评述了元素在环境和生态系统中的吸收和转化能力,并对气溶胶中元素对环境的影响作出了初步的探讨。实验数据表明,气溶胶中的不同元素在各种态中的分布是有差异的。地壳来源元素中,Sc,Al,Fe和Ti主要分布在不溶物态中,稀土元素主要分布在氧化物态和不溶物态;不溶物态沉降到地表后不易进行迁移和转化,对环境的影响较小;氧化物态性质比较活泼,可以在大气中发生化学反应。Mn在气溶胶中主要分布在水可溶态和氧化物态,环境可交换性要比Al,Fe,Ti等大得多。人为来源元素的环境可交换态的比例都比较高,这说明它们通过干、湿清除过程沉降到地表后,水可溶态可以直接进入水循环;碳酸盐、氧化物和有机物态可以在适当的条件下与环境中的其他物质发生化学反应,生成易溶于水的化合物进入生态环境中,对环境影响较大。     

磺胺类兽药对土壤微生物数量的影响

采用室内培养的方法,研究磺胺类兽药(磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲噁唑)污染对土壤微生物数量(细菌、真菌、放线菌、固氮菌、兼气性固氮菌、硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌及氨化细菌)的影响.结果表明,磺胺类兽药对土壤细菌数量有一定的激活作用,其最大激活率在700%以上.兽药对土壤真菌数量的影响主要呈现抑制作用,其最高抑制率为92.9%.兽药对土壤放线菌数量有一定的抑制作用,对土壤固氮菌数量则有一定的激活作用.兽药对土壤兼气性固氮菌数量的影响表现为较低浓度时(10 mg.kg-1)抑制,而较高浓度时(50 mg.kg-1)则激活.兽药对土壤硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌及氨化细菌有一定的激活作用,其中对硝化细菌的最大激活率可达1000%以上.     

活化赤泥吸附除磷及其机理的研究

以铝矿工业赤泥为原材料,采用酸活化、焙烧活化、热酸活化方法进行活化处理,得到除磷吸附剂,考察了pH值、反应时间和磷初始浓度等因素对除磷吸附剂吸附效果的影响.结果表明,活化赤泥具有较好的除磷能力,酸活化赤泥和焙烧活化赤泥对磷的饱和吸附量分别为155.2、144.2 mg·g-1.热酸活化赤泥除磷能力更强,其对磷的饱和吸附量可达202.9 mg·g～,经过热酸活化后的赤泥即使在pH值波动较大时也能很好处理高浓度含磷废水.溶液pH显著影响磷去除效果,在pH为7时得到最大去除量.     

三峡库区典型流域水华暴发评价函数模型研究

藻类在光照充足时将无机磷酸和ADP转化为ATP以储备能量,外部条件改变时,则ATP可逆转换为ADP以释放能量.在此理论框架下根据三峡库区典型流域水华暴发时的现场监测数据研究了绿藻光合磷酸化的活化能ΔE、计算了库区流域中若干水系在不同水文条件下提供的有效能量Δe和综合营养指数TLI(Σ),并以ΔE、Δe和TLI(Σ)为参数构建了预测和判断不同水域环境中水华是否暴发的水华暴发评价函数F,在考虑外部因素和内部因素对水华暴发影响程度的大量计算和分析的基础上,确定了ΔE、Δe和TLI(Σ)的相关权重分别为a₁=0.3,a₂=0.3,a₃=0.4.模型计算和实地验证表明:F比单纯的TLI(Σ)作为水华暴发或者水体富营养化的判据更合理,更有说服力和更具普适性.