芬顿污泥制备磁性生物炭回用于对硝基苯酚的去除及机制

芬顿/絮凝组合工艺在处理难降解有机物废水时会产生大量的芬顿污泥,会提高废水处理成本,同时也会对环境构成威胁,迫切需要开发一种绿色可持续的方法实现芬顿污泥资源化利用.该研究通过将处理PNP(对硝基苯酚)废水产生的芬顿污泥和污水厂生化污泥共热解,原位制备具有高催化活性的MBC(磁性生物炭),并作为多相芬顿催化剂用于去除PNP,实现“以废治废”.结果表明：当芬顿污泥和生化污泥质量比为1∶1、热解温度为800℃时,制备得到的MBC-800-3催化性能最佳;合适的混合比例可有效避免颗粒聚集,高温形成缺陷结构和多种铁相,为MBC-800-3提供了丰富的反应活性位点;当废水初始pH为3、H₂O₂浓度为60 mmol/L、MBC-800-3投加量为0.4 g/L时,PNP和TOC(总有机碳)的去除率均最高,在催化反应100 min时分别达到98%和62%;酸性条件下,MBC活化H₂O₂产生·OH和·O₂-催化降解废水的有机物,其中,·OH作为主要活性物种,其来源包括均相芬顿反应和非均芬顿相反应...     

UV/O3/TiO2耦合工艺降解2,4,6-三氯苯酚

通过构建UV/O₃/TiO₂耦合工艺反应体系,打破了以臭氧为基础的高级氧化技术臭氧利用率低的技术瓶颈,使用电子自旋共振波谱仪和荧光探针法分析了UV/O₃/TiO₂耦合工艺的反应机理,明确了臭氧链式反应产生的O₂在反应体系内自循环利用是提高臭氧利用率的主要原因。以2,4,6-三氯苯酚为目标污染物,通过分析初始浓度、接触时间、pH、催化剂投加量等影响因素,对比UV/O₃、UV/TiO₂工艺的降解效果,显示出UV/O₃/TiO₂耦合工艺的技术优势。在相同条件下,单独UV/TiO₂光催化体系和UV/O₃体系对2,4,6-三氯苯酚模拟配水的TOC矿化率分别为12.65%和51.54%,反应速率常数分别为0.0058,0.1956 min-1,而UV/O₃/TiO₂耦合体系的矿化率达到82.97%,反应速率常数为0.2893 min-1,耦合工艺的臭氧利用率较UV/O₃工艺提高11.7百分点,并且在pH=3~11的较宽范围内有良好的适用性,证明了理论研究结论的正确性。     

苯酚溶液对好氧颗粒污泥储存稳定性的影响

针对好氧颗粒污泥在长期储存过程中易出现的颗粒解体和微生物失活等问题,设置了浓度分别为30,60,100,150,200,300mg/L的苯酚溶液储存好氧颗粒污泥,并以蒸馏水为对照组,在室温下储存150d.考察储存期间各储存溶液中的好氧颗粒污泥特性变化情况.结果表明,储存150d后,60mg/L苯酚溶液中的好氧颗粒污泥具有较好的颗粒状结构和密实性,且其向储存溶液中释放的污染物质较少;200和300mg/L苯酚溶液中的好氧颗粒污泥也具有一定的结构完整性,但其颗粒结构强度较差.好氧颗粒污泥中的优势菌纲（黄杆菌纲、变形菌纲和放线菌纲）丰富度降低,梭状芽孢杆菌纲丰富度增加.60mg/L苯酚溶液中的环二鸟苷酸（c-di-GMP）浓度为14.38μg/gMLSS,与储存前相比下降了36.68%,300mg/L苯酚溶液中的c-di-GMP浓度为1.24μg/gMLSS,下降了94.54%.60mg/L苯酚溶液有利于好氧颗粒污泥中的黄杆菌纲分泌c-di-GMP信号分子,增加颗粒污泥储存稳定性.短期（1~70d）和长期（70~150d）储存好氧颗粒污泥,分别选用30和60mg/L苯酚溶液为储存溶液有利于维持颗粒污泥的微生物活性.     

好氧与厌氧交替加速2,4,6-三氯酚的生物降解

2,4,6-trichlorophenol（TCP）是一种较难生物降解的有机化合物,而TCP还原脱氯是其生物降解的关键,该过程通常在厌氧条件下进行。TCP对位的氯离子比邻位难脱除,所形成的中间产物4-氯酚（4-CP）在厌氧条件下很难得到进一步降解。然而,此时将反应体系切换成好氧条件时4-CP则可得到有效降解。基于好氧和厌氧交替可共存的特点,采用垂直折流板式生物反应器降解TCP。相比单纯厌氧降解,厌氧和好氧交替模式可明显加速TCP的生物降解。对于初始浓度为50 μmol/L的TCP,完全去除的时间可从34 h缩短至12 h。该运行模式可缓解中间产物对TCP降解的抑制,4-CP的代谢产物苯酚在好氧条件下可得到迅速降解,缓解了其抑制作用,加速TCP在厌氧条件下的生物降解。     

氯代吡啶类污染物吸附与转化技术研究进展及挑战

氯代吡啶类除草剂的大量生产及在农业生产和生活中的广泛应用,使其在废水、饮用水等环境中被不断检出,对生态环境和人类健康造成潜在危害。氯代吡啶类农药残留及其高效去除与转化技术,是水环境污染控制研究的热点和难点。从结构上看,碳氯键断裂是实现氯代吡啶类化合物降解的关键所在。基于国内外研究进展,综述了此类污染物的去除转化技术,从污染物吸附、高级氧化处理、催化氢化及耦合联用技术等角度,系统阐述了污染物去除转化的关键因素、相关工艺作用机制及现存技术挑战。在现有技术中,吸附法仍面临新型吸附材料研发、吸附剂再生等问题;高级氧化技术污染物矿化率高,但氧化效率低、运营成本高;催化氢化法定向选择催化降解污染物,但存在污染物降解不完全的问题;生物处理技术经济有效,但对污染物的去除转化率仍有待提高。研究表明:由于氯代吡啶类污染物的难降解特性及各工艺的局限性,单一的处理技术难以实现污染物矿化,多种处理方法联用是实现污染物高效去除的可行策略。开展环境中氯代吡啶类污染物的转化技术与机制研究,可为实现风险性污染物高效脱毒、降解提供参考。     

海陆风环流中海盐气溶胶对大气影响的模拟

采用WRF-CMAQ模式对2013年9月9~13日珠江口一次典型海陆风过程进行数值模拟,并进一步探讨了在此类型环流系统下,海盐气溶胶及其对大气环境的影响.结果表明：珠江口附近海风环流一般在14：00左右开始形成,17：00左右发展最旺盛,且在珠江口沿岸形成扇形风系.在海陆风环流影响下,珠江三角洲地区陆地上Na⁺浓度从17：00开始增加,次日02：00左右达到最大,10：00以后开始下降.海盐气溶胶存在明显的氯亏损现象,其中白天的氯亏损情况远比晚上严重,细粒径的氯亏损情况比粗粒径严重.设置有无海盐气溶胶排放的敏感性试验进行对比研究发现：考虑海盐排放后,珠江口地区HCl,SO₄^2-,NO₃^-的浓度均有增加,其中,HCl和NO₃^-的增加较多,SO₄^2-较少.HCl浓度增加的高值在Cl^-高值之前;SO₄^2-浓度变化主要受海盐气溶胶排放中的硫酸盐组分影响;NO₃^-浓度变化则主要受氯亏损机制和NO₃^-干沉降过程共同影响.     

CMC改性纳米Fe/Cu双金属模拟PRB去除地下水中2,4-二氯苯酚

使用羧甲基纤维素钠（CMC）对纳米零价铁（NZVI）改性,并将铜（Cu）作为复合金属,制得改性纳米Fe/Cu双金属.同时采用模拟反应柱模拟可渗透反应墙（PRB）去除地下水中2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）的反应过程.改性前后材料的表征以及沉降实验结果表明,改性后的材料有更强分散性.通过考察污染物浓度、材料投加量、Cu的负载率、pH值、流量等因素对降解2,4-DCP的影响,结果表明：反应过程符合一级动力学模型,较低的pH值与较小的流速以及10%的Cu负载率有利于2,4-DCP脱氯,过多的材料投加量和过高的初始2,4-DCP浓度不利于其脱氯.     

Cu2O@ZnO复合光催化剂对难生物降解有机物的光降解

通过改进的浸渍-还原-空气氧化法成功制备了Cu₂O@ZnO复合光催化剂,考察Cu₂O@ZnO对对硝基苯酚（PNP）和聚丙烯酰胺（PAM）2种不同化学结构污染物的光催化效果,同时探究了催化剂的稳定性和降解机制.结果表明,在模拟太阳光照射下,当铜锌物质的量比为0.15时,Cu₂O@ZnO复合光催化剂具有最佳的光催化降解性能,其中对硝基苯酚的光催化降解率为98.2%,聚丙烯酰胺光催化降解率为99.7%.基于X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、光致发光（PL）光谱、紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱等表征手段可以推断,Cu₂O和ZnO形成Ⅱ型异质结,有效地抑制光生电子空穴对的复合.自由基捕获实验指出超氧自由基和空穴为主要活性物种,经过4次循环使用后光催化剂仍具有很高的光催化性能.     

氯改性活性炭吸附单质铅(Pb0)的机理

利用量子化学中密度泛函方法系统研究氯改性活性炭吸附单质铅（Pb⁰）的机理,明确了氯改性对活性炭吸附Pb⁰的影响,计算得到吸附过程中各个吸附构型的吸附能、重要键长、对应的Mayor键级和铅的Mulliken原子电荷.几何优化选用B3LYP方法结合def2-SVP基组,单点能任务选用PWPB95双杂化泛函结合def2-TZVP基组进行计算.结果表明：对于扶手椅型（armchair）活性炭,氯改性将使活性炭对Pb⁰的吸附能降低74.034kJ/mol;对于锯齿型（zigzag）活性炭,氯改性基本不会改变活性炭对Pb⁰的吸附能力,因此氯改性总体上会减弱活性炭对Pb⁰的吸附作用,但是吸附类型依然为强烈的化学吸附.分别应用电子密度分布和Mayor键级进一步验证纯活性炭和氯改性活性炭对Pb⁰吸附类型,结果与吸附能分析一致.Mayor键级分析表明氯原子通过改变周围碳原子活性影响Pb⁰的吸附,而不是与Pb⁰直接作用.Mulliken原子电荷分析表明铅的原子电荷正相关于活性炭对其的吸附能,铅的原子电荷越大,对应的吸附构型的吸附能越高.此外笔者发现Pb⁰的引入对氯改性活性炭继续吸附Pb⁰有抑制作用.     

生活垃圾渗滤液脱除垃圾焚烧飞灰中氯及重金属的实验

对比考察了纯水与城市生活垃圾渗滤液对生活垃圾焚烧飞灰洗涤脱氯脱毒效果。结果表明:纯水与渗滤液均可脱除飞灰中水可溶性氯盐(KCl、NaCl和CaClOH),对飞灰中水不可溶性氯盐(Friedel’s盐)去除效果较差。渗滤液脱氯残渣中氯含量比纯水脱氯残渣低。此外,与纯水洗涤相比,渗滤液可进一步脱除飞灰中重金属(Cu、Pb、Zn)。飞灰在洗涤过程中可吸附渗滤液中的有机物及部分重金属(Mn、As、Cr)。因此,以渗滤液替代纯水用于飞灰洗涤脱毒是一种可行的协同处置方式。