微涡旋絮凝-逆流气浮-纳滤集成工艺去除水中腐殖酸的研究之二——以聚合氯化铁(PFC)为絮凝剂

试验研究了微涡旋絮凝-逆流气浮-纳滤集成工艺去除水中腐殖酸的工艺特征和效果.试验结果表明,微涡旋絮凝-逆流气浮工艺去除水中腐殖酸时,在聚合氯化铁(PFC)的最佳投药点0.62 mmol·L-1(Fe3 )下,出水水质符合纳滤膜系统预处理单元的要求,而且该工艺需要PFC絮凝剂的量较低.该预处理系统与纳滤系统组合的集成工艺可以使水中的腐殖酸有机物浓度大大降低,且含TQ56-36FC型纳滤膜的流程1比含M-N1812A型纳滤膜的流程2效果好.前者出水的TOC值可达0.48 mg·L-1,CODMn值为0.64～0.69mg·L-1,UV254值为0,且有95%以上的脱盐率.后者出水的TOC值为0.61～1.00mg·L-1,CODMn值为0.72～0.97mg·L-1,UV254值为0～0.0109,脱盐率很低.另外,尽管保安过滤/活性炭预处理有利于纳滤膜出水水质的提高,但活性炭柱的存在也降低了纳滤膜对有机物的去除率.动态实验结果表明,该集成工艺在本试验中运行周期为72h.水中颗粒物粒度分布表明,原水、絮凝后和气浮出水中颗粒物粒度分布的中位直径(d50)分别为2～5 μm、21 μm和16μm;经过保安过滤器或保安过滤器/活性炭柱,水样中的颗粒物的d50为0到几个μm;经过纳滤膜后,出水基本无颗粒物.初步研究表明,微涡旋絮凝过程中投药量对絮体的分形维数有着显著影响.     

PAC与PDMDAAC复合絮凝剂中铝的形态分布

以具有不同碱化度(B)的聚合氯化铝(PAC)絮凝剂和具有不同黏度(h)的聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)絮凝剂为原料制备出了系列PAC-PDMDAAC复合絮凝剂,分别采用Al-Ferron逐时络合比色法和27Al-NMR法比较研究了PAC-PDMDAAC复合絮凝剂与PAC絮凝剂中铝的形态分布,探讨了PAC的B值、PDMDAAC的含量(P%)和h对复合絮凝剂中铝的形态分布的影响.结果表明,PDMDAAC与PAC之间发生了一定的相互作用,表现为PAC-PDMDAAC复合絮凝剂中铝的各种形态的含量与PAC中铝的各种形态含量的不同,且随PDMDAAC的P%、h和PAC的B值变化而发生变化,这种变化势必影响其絮凝效果.仅从具有良好净水效果的Alb组分和Al¹³组分的含量高低来判断,P=10%的复合絮凝剂应具有良好的絮凝效果.处理黄河水的絮凝效果初步证明了该推断的正确性.     

酚类化合物气相色谱保留指数的定量结构相关性研究

应用偏最小二乘回归技术建立了102种酚类化合物气相色谱保留指数与分子全息结构间的相关模型,在最佳建模条件下得到非交叉验证相关系数(r2)为0.965,交叉验证相关系数(q_LOO2)为0.963. 从102种酚类化合物中随机选出68种作为训练集,其余作为测试集,来验证分子全息QSRR模型的预测能力和稳健性. 在最佳建模条件对训练集进行偏最小二乘回归分析,r2为0.967,q_LOO2为0.927. 用训练集数据所建立的QSRR模型预测测试集中酚类化合物的色谱保留指数,结果表明,基于训练集所建立的QSRR模型具有很高的预测能力和稳健性,可以对测试集酚类化合物的气相色谱保留指数进行很好的预测. 此外,利用最佳全息定量结构保留关系(HQSRR)模型的色码图,探讨酚类化合物中的不同侧链基团对其色谱保留性质的影响,及其在固定相上的色谱保留机理.      

零价铁修复1,3-二氯苯污染底泥

通过序批试验研究了零价铁修复对底泥中1,3-二氯苯的去除效果,分析了零价铁修复过程中pH和铁离子质量浓度以及修复后底泥土壤酶的恢复情况. 结果表明:添加占底泥干质量2%的还原铁粉,1,3-二氯苯的去除率可达72.3%〔初始w(1,3-二氯苯)为500 　mg/kg,培养时间为20 d〕,较未添加零价铁修复处理高52.0%. 零价铁有效地促进了底泥中1,3-二氯苯的去除,土著微生物在自然恢复中起一定的作用. 在修复过程中零价铁并未使底泥pH发生明显变化,底泥水体中的总铁质量浓度(低于0.3 mg/L)始终符合地表水环境质量标准(GB3838—2002). 1,3-二氯苯污染使底泥过氧化氢酶、转化酶和蛋白酶的酶活性显著降低,使脲酶的酶活性显著升高. 零价铁修复使1,3-二氯苯抑制的底泥过氧化氢酶的酶活性恢复到未污染对照水平.      

取代芳烃对呆鲦鱼急性毒性的QSAR研究

应用密度泛函方法(DFT)在B3LYP/6-311G**水平上全优化计算25个取代芳烃的量子化学参数,结合疏水性参数与化合物对呆鲦鱼的急性毒性进行定量构效关系研究(QSAR)。经逐步回归筛选变量后,所建多元线性回归方程的相关系数R及去一法交互检验复相关系数R2cv分别为0.967和0.907。用预测集样本进行了外部预测,所得外部预测样本复相关系数R2ext和外部预测集交互检验Q2ext分别为0.881和0.836。模型结果显示:分子疏水性参数logP较大时具有较大的脂溶性,化合物的毒性较大;取代基的吸电子能力越强,苯环的正电性越大,化合物的毒性越大。     

光助非均相芬顿体系中羟基自由基的荧光光谱法测定与影响因素研究

以TiO2/Al2O3为载体制备了Fe2O3/TiO2/Al2O3催化剂,建立了三相流化床光助非均相芬顿反应体系.选取香豆素为羟基自由基捕获剂,采用荧光法检测光助非均相芬顿反应体系中产生的活性中间体,发现在体系中有高活性的羟基自由基生成.实验讨论了溶液的pH值、H2O2投加量、催化剂投加量、光强对光助非均相芬顿反应体系中羟基自由基生成量的影响.结果表明,以香豆素为羟基自由基捕获剂的实验方法可以较好地检测不同实验条件下光助非均相芬顿反应体系中产生的羟基自由基,且该光助非均相芬顿反应体系中羟基自由基的生成在30 min内符合零级反应动力学.溶液的pH值、H2O2投加量、催化剂投加量、光强均对反应体系中羟基自由基的生成存在一定的影响.     

土壤-植物系统中铬的环境行为及其毒性评价

由于铬及其化合物的使用和含铬废弃物的大量排放,空气、土壤、水和食品都不同程度地受到了铬污染.对于铬污染,尤其是与人体健康密切相关的土壤系统铬污染的研究,已成为国内外相关领域的热点.其中铬在土壤-植物系统中的迁移转化规律备受关注.本文详细介绍了铬的基础化学、土壤-植物系统中铬迁移转化的影响因素(土壤理化性质、铬的供给形态、浓度、植物种类等)以及该系统中铬的生态毒性,总结了通过综合分析土壤-植物系统中植物、土壤微生物、土壤动物的生态毒理数据来评估土壤-植物系统中铬生态风险的方法,并指出了这一领域研究工作的不足之处,对今后的研究重点进行了展望.     

3,4-二氯苯胺与取代芳烃联合毒性的定量构效关系研究

采用细菌生长抑制实验测定了取代芳烃及其混合物对长江水中混合细菌的急性毒性,得到17种单一化合物的半数抑制浓度(IC50)及22组混合物的半数抑制浓度(IC50mix).采用毒性单位法和混合毒性指数法对联合毒性效应进行了定性评价,3,4-二氯苯胺与胺类化合物的联合效应以简单相加或部分相加作用为主,而3,4-二氯苯胺与酚类化合物的联合效应则多表现为协同作用.以化合物的辛醇/水分配系数(lgP)和分子最低空轨道能(ELUMO)为结构描述符,分别建立了单一毒性和联合毒性的定量构效关系(QSAR)模型.所得模型对极性麻醉型化合物和反应性化合物的毒性都具有较强的预测能力,不仅能预测3,4-二氯苯胺与取代芳烃不同配比的二元混合物的联合毒性,也能预测三元和四元混合物的联合毒性.     

质粒pJP4水平转移介导生物膜系统强化降解2,4-D效应

以携带质粒pJP4[其上含编码2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)降解功能的基因簇(tfd)]的基因工程菌Pseudomonas putida SM1443::gfp2x(pJP4::dsRed)为供体菌,以生物膜系统为对象,通过半连续流实验研究了质粒pJP4水平转移介导基因强化降解2,4-D效应,考察了目标基因在系统中存在状况及基因强化对系统菌群结构的影响.结果表明,以2,4-D(初始浓度为170 mg/L±10 mg/L)为唯一碳源,向生物膜系统加入携pJP4质粒的基因工程菌对2,4-D的降解具有促进作用,运行初期,促进作用较弱,随着半连续流反应的进行,促进作用显著增强,基因强化系统较对照系统对2,4-D的平均降解速率之差达13.3 mg/(L.h).通过对基因强化系统功能基因片段tfdB基因及报告基因gfp的跟踪检测,证实了在pJP4质粒介导下生物膜系统基因水平转移的发生.PCR-DGGE结果表明基因强化的生物膜系统较对照系统在受到2,4-D冲击条件下保持了相对更加稳定的菌群结构.