Multivariate Statistics of the Pyrolysis Products of High Molecular Components in Pulping Wastewaters to Explain Their Toxicity (6 pp)

Background, Aim and Scope At present, large-scale paper manufacture involves delignification and bleaching by elemental chlorine free (ECF) or totally chlorine free (TCF) processes. The wastewater is purified by secondary treatment (mechanical, chemical and biological) which removes most of the toxic substances from the discharge. However, we found residual toxicity in the high molecular (> 1000 D) matter (HMWM) of the discharge by test of the RET (reverse electronic transfer) inhibition. This fraction consists mainly of polydisperse lignin (LIG) and carbohydrate (CH) macromolecules. Structural units in these molecules are studied by pyrolysis gas chromatography / mass spectrometry (Pyr-GC/MS). In the present work, our aim was to find out those structural units which could explain the RET toxicity of LIG or CH molecules. We compared statistically RET toxicity values of the HMWM samples from treated wastewaters of pilot pulping experiments and intensity variation of the pyrolysis product gas chromatograms of these samples. This application is a novel study procedure. Methods Pyrolysis products (Py-GC/MS results) and inhibition of RET (reverse electronic transport toxicity) as TU50 and TU20 of HMWM (High Molecular Weight Material; Mw > 1000 D) were compared by multivariate statistics. The samples were from laboratory pilot stages of TCF (Totally Chlorine Free) and ECF (Elemental Chlorine Free) manufacture of softwood pulp. Py-GC/MS was done without and with addition of TMAH (Tetra Methyl Ammonium Hydroxide). The name and structure of each abundant fragment compound was identified from its retention time and mass spectrum compared to authentic reference compounds or literature. Four sets of Toxicity Units (TUs) and GC peak areas of the pyrolysis fragments were obtained. The data were normalized by division with LIG (lignin content of each sample). TU values were dependent and the fragment values independent (explanatory) variables in statistical treatments by SPSS system. Separate analyses of correlations, principal components (PCA) and stepwise multiple linear regression (SMLR) were performed from the four sample sets TCF and ECF with and without TMAH. Results and Discussion From the CH fragments, 2-furfural in TCF, and from the LIG fragments, styrene in ECF showed the highest probabilities to originate from source structures of toxicity. Other possible compounds in concern were indicated to be CH fragment 2-methyl-2-cyclopenten-1-one in ECF and LIG fragments 2-methoxy-4-methylphenol, 4,5-dimethoxy-2-methylphenol and 2-methylphenol in TCF.     

造纸中段废水强氧化深度处理技术原理及应用

针对造纸废水的特点,应用水解酸化＋氧化沟生物处理＋强氧化深度处理的治理工艺对造纸中段废水进行处理。对实际运行效果的检测表明,经处理后的中段废水可达标排放,实现中段水的循环利用,具有较大的环境效益、经济效益和社会效益。     

稻米品质温光潜势的估算及其在我国的地域分布

通过研究水稻灌浆结实期间温度、辐射和米质之间的关系,首先建立了米质温度函数。然后通过估算不同温度下由辐射引起的米质降解率,建立了米质辐射订正函数。将上述两函数结合,则可得估算一地米质气候资源潜力的米质温光潜势计算公式。利用该公式,估算了我国各稻区的米质温光潜势值。从潜势在全国的分布可以看出：我国米质气候资源对于米质优化具有普适性质；潜势因地域而异,具有空间分布上的不均衡性；潜势随季节有别,具有时间分布上的不均衡性；在地形复杂地区,潜势还呈现出多层次的垂直地带性结构特征。     

超滤技术处理造纸废水的研究与应用

介绍了超滤技术及其优点,其在制浆废液、漂白废水、纸机白水的处理中的研究应用进展;分析了超滤技术处理造纸废水中的膜污染;指出了影响超滤技术处理造纸废水应用的因素,最后提出了今后的研究方向。     

金银合金纳米颗粒的可控合成及其光催化性能

以果糖为还原剂和表面活性剂,可控合成了平均粒径小于14.6nm的金银（Au-Ag）合金纳米颗粒.基于一步法,改变合成时间（1~8min）,Au-Ag合金纳米颗粒的成分及其表面等离子共振（SPR）波长被连续调控.采用UV-Vis、EDX、ICP、XPS、TEM、HR-TEM和SAED等分析手段对Au-Ag合金纳米颗粒进行表征,发现制备的合金纳米颗粒具有均匀的成分和合金结构.由于Au、Ag两元素的协同作用,Au-Ag合金纳米颗粒在4-硝基苯酚的光催化降解反应中表现出了优异的光催化活性和稳定性.除了改变Au-Ag合金纳米颗粒的添加量,光催化反应的动力学速率常数还可通过改变合金成分来线性调节.基于可控合成,动力学速率常数甚至可通过Au-Ag合金纳米颗粒的合成时间来线性调控.上述控制动力学速率常数的方法可为其他的光催化反应提供参考.     

再生白土无污染生产技术的研究

用低浓度的废酸水对废白土进行活化,并采用洗涤水循环漂洗的方法,对再生白土无污染生产技术进行研究,以期循环利用废白土,保护环境,节约资源。结果表明：废酸水浓度为15％,固液比1：3,酸化时间3h时,再生白土脱色率为98．0％。     

不同环境因素下太湖中四环素的自然消减

四环素已经广泛应用于兽药生产和疾病治疗中,并通过禽畜粪便等途径进入环境中,基于四环素残留物的危害性,采用了模拟自然环境状态的实验方法,研究了四环素在不同环境状态(光照、底泥、重金属)下的自然消减过程.结果表明,四环素在自然光照下的消减不明显;未杀菌底泥水体中,四环素的消减速率大于杀菌底泥水体;实验初期,含硝酸铅水体中四环素消减缓慢,随着时间延长,消减速率加快,而在硝酸镉水体中四环素短时间内消减趋势已经十分明显,且消减速率大于硝酸铅水体;以0.08 mmol·L-1四环素为例,四环素在光照下各环境因素中的消减速率依次为:未杀菌底泥(87.2%)>杀菌底泥(70.37%)>硝酸镉水体(64.2%)>硝酸铅水体(32.3%)>空白组(6.6%),各环境因素均促进了四环素的消减.避光时,各环境因素中四环素的消减趋势与光照组相同,但消减速率较光照组小,表明光照对四环素的自然消减具有一定的促进作用.     

石英不同Ti-Li心电子自旋共振信号光晒退特征及其测年意义

为探讨石英不同Ti-Li心电子自旋共振（ESR）信号的光晒退特征及其测年意义,对典型花岗岩类基岩样品、河流现代表层沉积物样品及地质历史时期沉积物样品的石英Ti-Li心option A、Ti-Li心option B、Ti-Li心option C、Ti-Li心option D和Ti-Li心option E的ESR信号光晒退特征进行了系统研究。结果显示：（1）不同Ti-Li心ESR信号可在较短时间内（260 h）完全晒退,表明Ti-Li心是优良的石英ESR测年信号心;（2）石英的赋存环境对同一Ti-Li心ESR信号晒退“归零”所需的时间具有明显的影响作用。相比于基岩石英和地质历史时期沉积物石英,现代河流沉积物石英因其已经接受了一定时间的光晒退作用而具有更快的光晒退“归零”速率;（3）石英同一Ti-Li心的光敏感特性会因石英经历的地质循环过程的不同而改变,相比于基岩,沉积物因经历了更复杂的地质过程而具有了深陷阱电子,所以需要更长的光晒退归零时间;（4）同一样品的不同Ti-Li心表现出了相同的光晒退特征,说明不同类型的Ti-Li心具有相同的光敏特性;（5）Ti-Li心option B在某些自然样品中不易观察,Ti-Li心option D和Ti-Li心option E信号较为微弱,因此,Ti-Li心option A是进行沉积物石英ESR测年的最佳信号心。     

γ-FeOOH-草酸系统中橙黄I的光化学脱色

以8 W黑光灯为光源,γ-FeOOH为催化剂,加入草酸构成光化学Fenton体系,研究了这一体系中橙黄Ⅰ的光化学脱色动力学;考察了橙黄Ⅰ的初始浓度、初始pH值和草酸初始浓度对橙黄Ⅰ光化学脱色降解的影响.结果表明,草酸能显著促进橙黄Ⅰ的脱色与降解,橙黄Ⅰ光化学脱色一级动力学常数随草酸浓度的增大呈先升后降的趋势,最佳草酸初始浓度为1.8 mmol·L-1;溶液pH值的变化也显著影响橙黄Ⅰ的脱色.光化学反应过程中Fe2+和总Fe的浓度也随草酸浓度与反应时间的变化而变化.     

气体二氧化氯的光降解规律研究

为研究气体二氧化氯的光降解规律,利用自行设计的光降解装置,考察不同波长光源、温度和气体二氧化氯初始质量浓度对其降解速率的影响,同时以暗室降解作为参比试验。结果表明:分别在365 nm紫外光、日光、254 nm紫外光以及400～700 nm荧光照射下,相同初始质量浓度的气体二氧化氯的降解速率逐渐下降;当温度在15～25℃范围变化时,相同初始质量浓度的气体二氧化氯的日光降解速率基本相同;不同质量浓度的气体二氧化氯在日光照射下,降解速率随气体质量浓度的增加而增大。因此,对气体二氧化氯的光降解起主要作用的波长是在365 nm附近的紫外光;温度对其降解速率基本没有影响;在日光照射下,气体二氧化氯的降解速率与质量浓度的一次方成正比,属于一级反应,其半衰期与初始质量浓度无关,仅与反应速率常数k有关,半衰期约为63 min。