针铁矿/H_2O_2体系对染料橙黄Ⅱ光化学脱色的实验研究

以针铁矿(α-FeOOH)为光催化剂,在金属卤灯(λ≥365 nm)照射下,对α-FeOOH与H2O2组成的非均相Fenton体系内橙黄Ⅱ的脱色进行了研究。考察了初始pH值、α-FeOOH用量、H2O2浓度和反应时间对橙黄Ⅱ脱色过程的影响。结果表明,在α-FeOOH用量为0.3 g/L,H2O2浓度为6 mmol/L,pH 3.0时,橙黄Ⅱ的脱色效果最好,光照90 min后脱色率达到99.4%。橙黄Ⅱ的光降解反应动力学符合Langmuir-Hinshelwood(L-H)动力学方程。对不同时间溶液中的总有机碳(TOC)监测,结果表明体系中橙黄Ⅱ的矿化率较低,通过对溶液中铁(Fe2+和总铁)溶出的测定,说明可能的反应涉及针铁矿表面的铁循环。     

微生物絮凝剂去除废水中Cd（Ⅱ）的CCD优化及絮凝机制

应用CCD（中心复合设计）法研究了微生物絮凝剂去除废水中Cd（Ⅱ）的最佳条件组合,并根据傅里叶变换红外光谱与环境扫描电镜分析讨论了絮凝机制。CCD设计以Cd（Ⅱ）去除率为响应值,优化Cd（Ⅱ）初始浓度、MBFGA1投加量、溶液初始pH和反应时间4种因素。方差分析显示,模型F值为11.71,P〈0.0001,相关系数R=0.9154,拟合模型极显著,Cd（Ⅱ）初始浓度、pH和反应时间为显著性因素。在最优化条件下：Cd（Ⅱ）初始浓度23.60 mg/L,MBFGA1投加量27.74 mg/L,pH为9.5,反应时间15.97 min,检测实验Cd（Ⅱ）去除率高于99.5%。傅里叶变换红外光谱图表明,絮凝剂分子上羧基、羟基、磷酸基等官能团参与了絮凝过程,并形成了氢键。结合环境扫描电镜图分析得出,MBFGA1的絮凝机制包括化学反应、吸附架桥、氢键和范德华力结合等作用。     

壳聚糖/磁性生物碳对重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能

以丝瓜络为原料制备壳聚糖/磁性生物炭(CMLB),并研究了改性前后的生物炭对重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能。结果表明,改性后的生物炭包含γ-Fe2O3纳米颗粒,颗粒尺寸均匀,大小一致。CMLB对Cu(Ⅱ)的吸附量为54.68 mg·g-1,高于原始生物炭(LB)、磁性生物炭(MLB)的吸附量,且能够达到壳聚糖吸附量的86%。整个吸附过程在18 h达到平衡,在pH=5.8±0.1有较好的吸附效果。吸附反应动力学可采用准二级动力学方程拟合,吸附等温线符合Freundlich模型。CMLB吸附Cu(Ⅱ)的机制下包括离子交换、物理吸附和共沉淀。CMLB材料在处理废水后,利用磁铁可将材料从水中分离。CMLB可作为一种吸附剂有效去除水中的重金属,应用前景广阔。     

国际能值研究热点和前沿的可视化分析

能值用以表征一种流动或储存的能量所包含另一类别能量的数量,即产品或者劳务形成过程中消耗的总能量,常以太阳能为度量标准。能值作为生态经济学中的新概念,它的提出实现了物质流、能量流、经济流、人口流和信息流等的统一量化,架设了“环境与经济间的桥梁”,能值理论和应用目前已成为生态经济学研究的热点领域,能值分析方法正日益发展成为生态经济系统评价的基本工具。文章首先以Web of Science数据库中1998─2013年间收录主题为“emergy”的文献为基础数据,对能值研究的学科、时间、区域和机构等分布情况进行了统计分析,发现能值研究文献数量呈逐年上升趋势,主要分布在生态、环境及能源相关学科,中、美、意大利3国及锡耶纳大学、北京师范大学、北京大学、中国科学院和佛罗里达大学等研究机构表现出较强的研究实力。其次,利用CiteSpace软件绘制了能值研究文献的共被引知识图谱,对其知识基础及核心作者的影响力进行了探讨。图谱研究显示,Odum H T、Brown M T、Hau J L、Ulgiati S等学者及其代表作品对能值理论知识基础的构建及相关研究的推进奠定了坚实的基础。最后,通过对能值研究领域出现关键词及膨胀词的共词分析与词频分析,绘制出能值领域的研究热点演进脉络,并探测环境可持续性、可持续发展、生态系统服务、电力生产、能值核算、生命周期研究法等前沿命题,可见系统可持续发展及能值与其它理论方法的结合应用将成为能值研究的新热点。目前能值研究文献数量持续增长,但其理论研究速度落后于应用范围及领域的延伸速度,能值转换率及评价指标体系已无法满足小区域、微观小系统的研究需求,核心作者及代表作品较少,且欠缺与动态模型及仿真技术的结合应用。因此,未来能值研究     

不同热解温度生物炭对 Cd(Ⅱ)的吸附特性

以花生壳和中药渣为原料,分别于300、350、400、500、600℃下慢速热解制备生物炭,并表征其物理化学性质.研究不同p H、吸附时间和Cd(Ⅱ)浓度下生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附特征.结果表明,随着热解温度的升高,生物炭的碳化程度增加,比表面积增大,含氧官能团数量减少,π共轭芳香结构更加完备,Ca和Mg等无机元素不断富集,矿物溶解性降低,导致了Cd(Ⅱ)在不同热解温度生物炭上吸附能力及机制的差异.随溶液p H的升高(2.0~6.0),生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附量逐渐增加.吸附过程可分为快吸附和慢吸附两个阶段,吸附速度受膜扩散、颗粒内扩散和沉淀作用、离子交换等过程的控制.随热解温度的升高,快吸附在生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附中所占比例逐渐降低.高温生物炭(≥500℃)中含氧官能团的锐减及难溶晶体矿物的形成降低了其对Cd(Ⅱ)的快吸附速率.沉淀和离子交换可能是低温生物炭(≤400℃)吸附Cd(Ⅱ)的主要机制;高温生物炭(≥500℃)中更完备的π共轭芳香结构增加了Cd-π作用对吸附的贡献,而难溶磷酸盐和碳酸盐的形成则降低了沉淀作用对吸附的贡献.这些研究结果为筛选对Cd(Ⅱ)具有高效去除或固持能力的功能生物炭(designer biochar)提供了重要的理论数据.     

基于QUAL-Ⅱ模型的地热尾水溶质污染数值模拟

在东营地区广利河某段开展了地热尾水溶质弥散试验,获得监测断面的相关数值,采用河流水质综合模型(QUAL-Ⅱ)对尾水在河流中的弥散过程进行数值模拟和预测。求取弥散参数D为12 m2/s,模拟结果显示:单一点地热尾水排往河流中,对河流水质贡献不大,除排放口有影响外,尾水对整个河流的生态环境没有大的污染和破坏;预测多个尾水排放源排往同一河流时,尾水溶质的累积作用是明显的,相对影响较大区域在排放源0～40 m范围,距排放源大于200 m时,尾水的排入对河流水质影响已较轻微。建议在地热尾水排放点分散布设,降低尾水对河流水质的影响。     

Nitrobenzene attenuation process in subsurface environment by surface-Fe（ H ） based on iron oxides

通过静态实验研究了基于铁氧化物表面Fe（Ⅱ）对地下环境中硝基苯的衰减作用．结果表明,在硝基苯浓度为150mg·L^-1,Fe（Ⅱ）与硝基苯物质的量比为13．5时,反应60h内,离子态的Fe（Ⅱ）、Fe（Ⅱ）一正方针铁矿、Fe（Ⅱ）一赤铁矿、Fe（Ⅱ）一针铁矿对硝基苯的衰减属于一级反应动力学;Fe（Ⅱ）-正方针铁矿和Fe（Ⅱ）-针铁矿对硝基苯的衰减效果相近,且均比Fe（Ⅱ）．赤铁矿对硝基苯的衰减效果好;Fe（Ⅱ）与硝基苯的物质的量比对硝基苯的衰减也有一定的影响,在硝基苯浓度为150mg·L^-1,Fe（Ⅱ）与硝基苯物质的量比为13．5时,对硝基苯的衰减效果相对较好,对硝基苯的去除率均在25．18％以上．     

纳米四氧化三铁同步去除水中的Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅲ）离子

采用共沉淀方法制备纳米四氧化三铁颗粒（MNPs）,通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和光电子能谱分析（XPS）等表征手段对材料进行分析。同时考察了不同MNPs投加量、pH值、温度和初始浓度条件下对纳米四氧化三铁同步去除水中Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅲ）离子的影响。结果表明,在pH为6.0、温度为25℃、纳米四氧化三铁的投加量为4.0 g/L下,吸附3 h后,Pb（Ⅱ）-Cr（Ⅲ）复合溶液中Pb的去除率为70.5%,Cr的去除率可达77.4%。pH和温度对去除过程影响较大。SEM和XRD分析证实成功制备了纳米级四氧化三铁,XPS结果表明,复合溶液中Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅲ）离子的去除过程为同步吸附。吸附等温线研究说明,Pb（Ⅱ）的吸附是放热过程且为单相吸附;相反Cr（Ⅲ）的吸附是吸热过程且为多相吸附。重复利用实验表明,MNPs利用3次后对Pb和Cr的去除率几乎未受影响。因此,MNPs可用于实际工程中多种重金属离子共存废水的原位处理。     

富磷污泥生物炭去除水中Pb(Ⅱ)的特性研究

以城市污水厂富磷剩余污泥为研究对象,考察高温热解制备生物炭吸附剂对水中Pb(Ⅱ)的去除效果.研究表明,随着热解温度升高,制备的生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力增强;在相同热解温度下,生污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力比消化污泥生物炭大.采用700℃热解1 h制备生污泥生物炭以研究对Pb(Ⅱ)吸附的影响因素,结果显示:吸附180 min达到吸附平衡;富磷污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的去除率随pH增加而升高;生物炭投加量增加,对Pb(Ⅱ)去除率上升,而单位吸附容量迅速减小.污泥生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附符合准二级反应动力学,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地拟合等温吸附线.在pH 5.0、吸附时间3 h、生物炭投加量20 g.L-1条件下,对Pb(Ⅱ)的最大吸附量为34.5 mg.g-1,表明富磷污泥生物炭可以作为一种廉价的吸附剂.     

粉煤灰/氧化石墨烯复合材料吸附Hg (Ⅱ)

利用壳聚糖（CS）将氧化石墨烯（GO）交联到粉煤灰颗粒上,制备出粉煤灰/氧化石墨烯（FCGO）复合吸附材料。扫描电子显微镜（SEM）、漫反射红外光谱（DRIFT）和X射线电子光谱（XPS）对FCGO的研究表明GO被成功负载到粉煤灰上。静态吸附实验表明pH值接近中性时有利于FCGO对Hg（Ⅱ）的吸附,共存阴离子促进而阳离子抑制对Hg（Ⅱ）的吸附。动力学研究表明FCGO吸附Hg（Ⅱ）符合Elovich方程模型,饱和吸附量高达42.2 mg·g-1。非线性Redlich-Peterson模型比Langmuir和Freundlich模型更适合描述吸附过程。热力学参数ΔH0=12.20 kJ·mol-1,ΔS0=48.92 J·（mol·K）-1,ΔG0=-4.09 kJ·mol-1（333 K）表明吸附过程是吸热且自发进行的。分析吸附前后FCGO的DRIFT和XPS光谱,推测对Hg（Ⅱ）的吸附主要是静电吸引作用。