Reduction of hexavalent chromium with scrap iron in a fixed bed reactor

The reduction of hexavalent chromium by scrap iron was investigated in continuous long-term fixed bed system. The effects of pH, empty bed contact time (EBCT), and initial Cr(VI) concentration on Cr(VI) reduction were studied. The results showed that the pH, EBCT, and initial Cr(VI) concentration significantly affected the reduction capacity of scrap iron. The reduction capacity of scrap iron were 4.56, 1.51, and 0.57 mg Cr(VI)·g^-1 Fe⁰ at pH 3, 5, and 7 (initial Cr(VI) concentration 4 mg·L^-1, EBCT 2 min, and temperature 25°C), 0.51, 1.51, and 2.85 mg Cr(VI)·g^-1 Fe⁰ at EBCTs of 0.5, 2.0, and 6.0 min (initial Cr(VI) concentration 4 mg·L^-1, pH 5, and temperature 25°C), and 2.99, 1.51, and 1.01 mg Cr(VI)·g^-1 Fe⁰ at influent concentrations of 1, 4, and 8 mg·L^-1 (EBCT 2 min, pH 5, and temperature 25°C), respectively. Fe(total) concentration in the column effluent continuously decreased in time, due to a decrease in time of the iron corrosion rate. The fixed bed reactor can be readily used for the treatment of drinking water containing low amounts of Cr(VI) ions, although the hardness and humic acid in water may shorten the lifetime of the reactor, the reduction capacity of scrap iron still achieved 1.98 mg Cr⁶⁺·g^-1 Fe. Scanning electron microscope equipped with energy dispersion spectrometer and X-ray diffraction were conducted to examine the surface species of the scrap iron before and after its use. In addition to iron oxides and hydroxide species, iron-chromium complex was also observed on the reacted scrap iron.     

天然沸石对农田退水中氨氮的去除

利用静态吸附实验研究了沸石颗粒大小、氨氮初始浓度、接触时间及Na+离子浓度等因素对天然白银沸石去除模拟黄灌区农田退水中氨氮(NH4+-N)效果的影响,同时研究了吸附等温线特征,并考察了其吸附机理.研究结果表明,沸石颗粒大小、接触时间及NH4+和Na+初始浓度对NH4+-N交换容量都会产生一定影响;根据复相关系数(R2),NH4+-N的吸附等温线更符合三参数等温线模型;而对于两参数等温线模型,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述NH4+-N在天然沸石上的离子交换过程;NH4+-N吸附实验数据与Elovich模型拟合最好(R2≥0.9766).研究结果表明了天然白银沸石是一种适合NH4+-N去除的离子交换剂,可用于黄灌区农田退水中NH4+-N的去除.     

基于生态足迹的中国生态承载力供需平衡分析

以生态承载力供需关系为切入点,应用生态足迹模型,构建生态承载力供需平衡指数(ECCI),以分县为基本单元,系统评价了我国县域尺度生态承载力供需平衡状况。结果表明:①中国生态承载力供需平衡以生态赤字区为主,生态盈余区和生态平衡区为辅。不足1/5的人口分布在约2/3表现为生态平衡或盈余的国土面积上,而4/5的人口集中分布在不足1/3表现为生态赤字的国土面积上;②中国分县生态承载力空间分布呈较明显的不平衡性,大体由东南到西北呈现从严重超载到富富有余的分布态势。中国生态承载力供需已严重失衡,且人口密度大、 流动人口迁入较为集中的沿海城市地区表现尤为突出。随着城市化进程的不断加快,这些地区空间生态不平衡性将更加严重,生态环境问题需引起足够关注。从流域关系来看,应妥善处理上中下游间的关系,把对生态环境的影响以及生态环境的保护摆在重要位置。研究结果可为国家主体功能区规划、 人口发展功能区划提供科学依据和决策支持。     

新型环糊精聚合物对Zn2+的吸附研究

以β-环糊精(β-CD)和聚酰胺-胺(PAMAM)为原料,合成了新型环糊精聚合物(PAMAM-CD),并用元素分析、扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FT-IR)对其进行了表征.提出了PAMAM-CD与Zn2+最可能的5种配位方式,研究了PAMAM-CD对Zn2+的吸附动力学及等温吸附特性.结果表明:吸附平衡时间为300min,最佳pH值为5~6.5,吸附量达0.78mmol/g.吸附过程符合伪二级动力学模型,速率控制步骤为粒内扩散控制,吸附等温线符合Freundlich模型.在288,298,303,308K时,ΔG分别为-2.139,-2.417,-2.188和-2.218 kJ/mol,表明PAMAM-CD对Zn2+的吸附是一个自发过程.     

深圳水环境容量及其承载力评价

选取水资源、水环境和社会经济三大系统的19个指标,构建了区域水环境承载力评价指标体系,采用河道一维模型和多极关联评价模型分别对深圳水环境容量及其承载力进行评价. 结果表明:深圳水环境容量COD_Cr为195 405.3 t/a,NH₃-N为6 570.4 t/a;2008年NH₃-N排放量超过环境容量的57.2%. 尽管COD_Cr排放量低于环境容量上限水平,但由于近岸海域水环境容量大,而实际入河排放量远超河流水环境容量,河流污染较为严重,水环境问题突出. 2008年深圳水环境可持续承载度为0.4,水环境承载力处于预警状态,接近危机状态,总体上处于不可持续发展的轨迹上. 结合深圳水环境承载力实际提出的三大对策建议为调整产业结构、加大污染治理力度以及从境外引水.      

西辽河不同粒级沉积物的氨氮吸附-解吸特征

为估算辽河吸附态氨氮入海通量,采用平衡吸附-解吸法研究了西辽河不同粒级沉积物对氨氮的吸附-解吸特征. 结果表明:不同粒级沉积物对氨氮的吸附-解吸特征均符合Langmuir和Freundlich吸附-解吸等温式;黏粒级和粉粒级沉积物的氨氮饱和吸附量较大,分别为3 643.82和2 693.71 mg/kg,相当于粗砂的8.04和5.94倍;西辽河冲泻质泥沙黏粒和粉粒所携载的吸附态氨氮的入海通量分别为170.10和164.52 mg/kg. 占沉积物氨氮吸附总量的14.99%;黏粒级和粉粒级沉积物的氨氮解吸比例较小,分别为30.66%和42.04%,入海后可分别为上覆水提供氨氮52.15和69.16 mg/kg;黏粒级和粉粒级沉积物所吸附的氨氮是氮素循环的重要组成部分;黏粒和粉粒级沉积物的腐殖质含量远远高于粗沙,在其所形成的团聚体结构中存在的孔隙填充方式——氨氮吸附是导致黏粒和粉粒级沉积物饱和吸附量较大、解吸比例较低的根本原因.      

生物硫铁复合材料处理含铜废水及机理研究

利用Hungate分离出一株产生物硫铁复合材料(生物硫铁)的硫酸盐还原菌SRB2,考察了投加量、pH值、温度、搅拌速度对生物硫铁处理含铜废水的影响,并分别从化学置换、胞外聚合物(EPS)吸附等途径研究了生物硫铁去除Cu2+的机理.结果表明,生物硫铁投加量越大、温度越高对铜的去除效果最好,在pH4.0、35℃、0.6661g生物硫铁、搅拌速度100r/min时,2min即可使Cu2+去除率达到99.9%以上.化学置换途径在生物硫铁去除Cu2+时占主导地位,10min去除率达90.9%,EPS吸附途径在生物硫铁去除Cu2+过程中不占优势,24h去除率为38%.     

高分子树脂与介孔分子筛吸附-脱附VOCs性能对比

采用溶剂热法制备介孔聚二乙烯基苯(PDVB)树脂,并以介孔分子筛MCM-41、SBA-15为参照,从吸附-脱附甲苯、邻二甲苯、均三甲苯性能和高湿度下的疏水性能方面对其进行对比研究.结果表明,PDVB具有最大的比表面积1219.1m2/g,其对低浓度甲苯吸附量约为介孔分子筛的2倍,同时吸附性能几乎不受水汽影响.随着VOCs分子尺寸增加,3种吸附剂对VOCs的饱和吸附量均有所增加,但PDVB的穿透吸附量明显高于分子筛.热重分析表明,在200℃以下3种吸附剂上吸附的有机分子均能脱附完全,具有优良的脱附再生性能.     

2008年滇池流域水环境承载力评估

自20世纪70年代以来,随着经济迅猛发展以及人口的快速增长,滇池流域的水环境问题日益突出. 为深入了解造成当前水环境问题的根本原因,以水资源承载力和水环境承载力作为广义水环境承载力的基础进行综合分析,并且利用水资源供需平衡和水资源承载压力度反映水资源承载力,利用水环境承载率反映水环境承载力. 结果表明:滇池流域TN和TP的水环境承载率分别为0677和0355,处于超载状态,是导致滇池流域严重富营养化的主要原因;水资源承载压力度为145,远大于供需平衡,同样也处于超载状态,实际水资源盈亏为-59 037×104 m3,缺失严重. 因此,滇池流域水质型和资源型缺水问题共同存在.      

软、硬煤层残余瓦斯含量区域效果检验临界值研究

针对软、硬煤层瓦斯含量区域突出危险性效检指标临界值存在较大差异这一工程实际。建立软、硬煤样相关参数关系模型,对基于残余瓦斯含量的区域防突措施效果检验指标临界值进行研究。结果表明:同一煤质软煤和硬煤瓦斯吸附量差别不大,但随着煤的变质程度降低,软、硬煤瓦斯吸附量差值先减小后增大。对存在软、硬分层的煤层,建议采用0.74MPa时软、硬煤瓦斯含量测值的小值（取整）作为煤层残余瓦斯量指标的临界值。此研究因地制宜地确定符合矿井实际的突出预测指标临界值和区域措施效果检验指标临界值,对降低防突成本具有重要意义。