生物炭负载铁锰双氧化物固化稳定化土壤中砷

砷(As)在土壤中的赋存形态复杂, 常规固化稳定化材料处理不同形态As时存在局限。针对该问题,通过整合生物炭(bio-char, BC)表面吸附-静电引力-络合螯合与铁锰双氧化物(ferric manganese binary oxides, FMBO)共沉淀-氧化还原作用, 制得负载了FMBO的BC新功能材料BC_FM, 并与硅酸盐水泥复配固化稳定化As, 利用响应面法探讨影响因素对处理效果的影响。结果表明:在BC_FM与硅酸盐水泥配比为9.88%和8.80%、养护20.53 d条件下, As浸出浓度最低为0.055 mg/L, 可交换态含量占比从4%降至0.5%, 残渣态含量占比从77%升至87%, 无侧限抗压强度>50 kPa。推测BC_FM固化稳定化机制为Fe-O(H)-As共沉淀、Mn-O(H)-As氧化和BC功能的联合作用。该研究结果可为长效固化稳定化As提供新的技术方案。     

响应面法优化重金属絮凝剂MAMPAM除Cu(Ⅱ)的絮凝条件

以聚丙烯酰胺(PAM)和巯基乙酸(TGA)为主要原料,经羟甲基化反应和酰胺化反应将巯基接枝到PAM分子链上,制备出具有重金属螯合能力的絮凝剂巯基乙酰化羟甲基聚丙烯酰胺(MAMPAM). 以含Cu(Ⅱ)水样为考察对象,采用响应面法中的CCD试验对MAMPAM除Cu(Ⅱ)的絮凝条件进行优化. 结果表明:①试验值与响应值的点基本呈线性,决定系数R2值为0.915 4,残差服从正态分布,说明模型的合理性和拟合性均较好;模型的F值为12.75,P值为0.000 2(<0.001),表明模型非常显著. ②水样初始pH(X₁)、Cu(Ⅱ)初始浓度(X₂)、MAMPAM投加量/Cu(Ⅱ)初始浓度(X₃)的P值分别为0.003 4、0.073 2、0.000 5,说明X₁、X₃为显著影响因素,X₂为不显著影响因素. 通过响应面分析,X₁X₃、X₂X₃之间的交互作用显著,X₁X₂之间的交互作用不显著. ③通过模型验证得到最佳絮凝条件为软件推荐的絮凝条件,即水样初始pH为5.8、Cu(Ⅱ)初始浓度为65.6 mg/L、MAMPAM投加量与Cu(Ⅱ)初始浓度的比值为3.7∶1,在此条件下试验测得的Cu(Ⅱ)去除率为95.05%,模型预测的Cu(Ⅱ)去除率为98.52%,相对偏差为?3.52%. 研究显示,利用响应面法优化MAMPAM除Cu(Ⅱ)的絮凝条件可行.      

潮间带原油污染对泥蚶(Tegillarca granosa)抗氧化酶活性影响与综合生物标志物响应研究

随着海洋石油开发及运输的不断发展,溢油事故时有发生,给潮间带生物带来不同程度的影响. 以泥蚶(Tegillarca granosa)为研究对象,采用潮间带原油污染生物暴露室内模拟试验及数据统计检验,结合综合生物标志物响应(IBR)星状图,探讨潮间带沉积物原油污染对泥蚶鳃和消化腺中不同抗氧化酶活性的影响,筛选最优生物标志物. 结果表明:①受低浓度原油污染时超氧化物歧化酶(SOD)活性总体表现为被诱导,受高浓度原油污染时总体表现为被抑制,且其在消化腺中的平均活性(132.29 U/mg)约为鳃中(69.34 U/mg)的2倍. ②过氧化氢酶(CAT)活性在时间-效应上与SOD活性变化规律相似,但其响应时间具有滞后性. ③鳃中谷胱甘肽转硫酶(GST)活性在受污染第1天总体表现为被抑制,而消化腺中GST活性在第3、12天时被抑制的效果更明显. ④鳃中谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性在污染第3天较早被激发,且消化腺中GPx活性最大诱导率和抑制率都出现在低浓度(500 mg/kg)原油污染时. ⑤泥蚶鳃和消化腺的IBR值均随暴露时间的增加呈先降低后升高的趋势,且与4种酶活性变化趋势基本相同. 研究显示,4种主要抗氧化酶在消除活性氧自由基(ROS)上具有协同作用,GST可作为原油污染短期监测的生物标志物,而IBR可作为综合生物毒性评价的指标.      

磁性壳聚糖改善污泥脱水性能的研究

采用天然壳聚糖为原料,戊二醛为交联剂,Fe₃O₄为磁核制备磁性壳聚糖,以改善污泥脱水性能.考察了磁性壳聚糖投加量、污泥pH值、调理时间对磁性壳聚糖改善污泥脱水性能的影响,探讨了磁性壳聚糖的作用机理,并通过响应面法研究了磁性壳聚糖和CPAM复配处理污泥对污泥脱水性能的影响.结果表明,保持污泥pH值为6.8时,经20mg/L的磁性壳聚糖调理30min后,污泥比阻（SRF）和含水率（MC）分别由原污泥的13.8×10¹²m/kg和98.7%降低至4.8×10¹²m/kg和75.5%,说明磁性壳聚糖明显改善了污泥脱水性能.响应面实验所拟合的响应值为污泥SRF的二次模型P（Prob>F）<0.05、R²=0.98>0.90,响应值为污泥MC的二次模型P（Prob>F）<0.05、R²=0.95>0.90,表明模型显著,且实验设定变量之间的相关性较好.根据响应值的分布情况,确定污泥脱水的最佳条件为磁性壳聚糖18mg/L、CPAM26mg/L、调理时间27min,相应SRF和MC分别为3.3×10¹²m/kg和59.5%,污泥脱水效果较单独采用磁性壳聚糖或CPAM时得到了明显的提高.     

CCD法优化铁碳微电解盐酸黄连素废水条件研究

文章采用CCD法对铁碳微电解盐酸黄连素废水条件进行优化,建立二次多项式预测模型,并对其进行动力学分析。实验结果表明,对初始浓度为100 mg/L的盐酸黄连素进行铁碳微电解的最佳条件是:曝气量3.78 L/min、固液比0.45、反应时间3.46 h、初始pH 2.90;在此条件下,盐酸黄连素去除率的响应面模型验证值为84.23%,实验值为82.93%,两者仅偏差1.3%。铁碳微电解降解盐酸黄连素动力学过程与表观二级反应动力学模型拟合程度最高,利用二级衰减方程模型C_t=a/(1+bt)在不同盐酸黄连素初始浓度下的反应进行拟合,其拟合相关系数均达到0.97以上,较好地反映了铁碳微电解盐酸黄连素的动力学过程,有助于分析不同反应时间下废水剩余浓度的变化。     

不同密度金鱼藻自然腐解时的水体氮素响应

研究沉水植物腐解过程中的氮素释放规律及其对上覆水的冲击影响,可以为沉水植物的科学管理提供技术支撑。为了研究季相交替时期不同密度金鱼藻(Ceratophyllum demersum L)腐解过程的氮素释放及其对上覆水中溶解氧、总氮、氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐含量的影响,作者通过实验室模拟的方法,在烧杯中进行金鱼藻的浸泡试验,以不同密度梯度的金鱼藻浸泡作对比,不放金鱼藻的烧杯做空白对照,测定水体中的各氮素含量以及水体相关的物理指标。结果表明,随时间的增加,实验组的上覆水总氮含量急剧上升,且上覆水总氮含量随着浸泡密度的升高而增高;同时,上覆水溶解氧含量在36 h后均迅速降低至0.04 mg/L左右。实验组中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量,均在8 h时达到峰值(分别为0.35、0.075 mg/L左右)后分别迅速下降至0.1、0.01 mg/L水平以下。各组上覆水氨氮和总氮含量则在4 h时就达到峰值(氨氮分别为3.83、8.78、13.40 mg/L,总氮分别为11.08、23.87、36.78 mg/L),氨氮随后持续降低至1.0 mg/L,总氮持续降低至1.5 mg/L,至实验结束时达到最小值。金鱼藻腐解的氮素释放量与其生物量密度呈现正相关关系,且金鱼藻腐解会使其上覆水的总氮和氨氮含量在4 h内达到最大,而硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量则在8 h达到最大值。因此,金鱼藻种植密度适宜控制在鲜重10 g/L以内,且季相交替时,应及时收割金鱼藻残体。     

椰子壳生物炭促进餐厨垃圾厌氧消化的响应面优化实验

主要研究了椰子壳生物炭添加对餐厨垃圾厌氧消化的影响,选取污泥接种量、初始pH值和生物炭添加量为主要影响因素,运用最陡爬坡实验确定参数水平,然后运用响应面法,以甲烷产率作为厌氧消化过程响应指标,优化椰子壳生物炭促进餐厨垃圾厌氧消化的工艺条件。结果表明:根据实验数据建立的二次多项式数学模型具有高度显著性(P<0.0001),决定系数R~2=0.9844,说明实验值和预测值之间具有很好的拟合度。通过数值优化得到最优条件分别为污泥接种20.98%,初始pH=7.05,生物炭添加量为22.14 g/L。在该条件下,餐厨垃圾甲烷产率的预测值为331.66 L/kg,实验值为326.15 L/kg,二者相对偏差为1.69%。     

VUV/HPW/BMMs体系对全氟辛酸（PFOA）的脱氟研究

采用真空紫外灯(VUV)和双模型介孔材料(BMMs)负载磷钨酸(HPW)催化剂构建光催化体系,探究该体系对水中全氟辛酸(PFOA)的脱氟效果.研究了PFOA初始浓度、HPW/BMMs投加量、初始p H值对体系脱氟的影响,并采用响应曲面法(Response Surface Method,RSM)分析了最佳边界反应条件.结果表明,体系对PFOA具有明显的脱氟效果:脱氟效率随PFOA初始浓度的增大而减小;催化剂投加量为0.2 g·L~(-1),脱氟效率最高达50.2%;体系p H为3~4时,体系脱氟效果显著.基于Box-Behnken响应曲面法,各影响因子对脱氟效率的显著性排序为:p HPFOA初始浓度HPW/BMMs投加量.p H值与HPW/BMMs投加量及初始PFOA浓度交互作用显著,模型回归性良好,最佳运行条件为:p H=3.82,HPW/BMMs投加量为0.3 g·L~(-1),PFOA初始浓度为20 mg·L~(-1),反应4 h的脱氟率达到52.6%,与预测值相比偏差为1.2%.本研究为高效降解全氟化合物提供了新思路.     

响应面法优化水力空化强化二氧化氯降解罗丹明B研究

利用响应面法的中心组合设计方法对水力空化强化二氧化氯降解罗丹明B实验进行设计,建立了二次多项式模型,并且模型拟合性较好。对实验条件进行优化,结果表明最佳实验条件为:入口压力为0.44 MPa,反应时间为100 min,二氧化氯浓度为33.74 mg/L。在最佳条件下,罗丹明B的实际降解率为92.2%,与预测值仅差0.3%。     

考虑艇身弹性的起落装置着陆仿真分析

目的研究软式飞艇着陆时,艇身弹性对起落装置的影响。方法建立软式飞艇艇身和起落装置的等效模型,并在LMS仿真平台中建立虚拟样机,仿真出考虑艇身弹性时起落装置着陆的动态响应。结果仿真结果显示出弹性艇身能够起到吸收和耗散能量的作用,减轻着陆时起落装置的过载和回弹次数。结论艇身弹性可以降低起落装置载荷,延长起落装置寿命,增加飞艇的安全性。