负载型TiO2/MCM-41催化剂在光催化-膜分离耦合工艺中的性能

采用溶胶-凝胶法制备了以介孔MCM-41分子筛为载体的TiO2/MCM-41催化剂,并通过光催化降解酸性红B废水对其在光催化-膜分离耦合工艺中的光催化降解性能和膜污染影响进行了研究。结果表明：TiO2/MCM-41催化剂的废水降解率随TiO2负载量增加、MCM-41分子筛粒径减小和TiO2/MCM-41催化剂粒径减小而呈现出先增大后降低的趋势,而膜通量衰减率在TiO2负载量为80%时最低、同时呈现出随MCM-41分子筛粒径减小而先降低后增大以及随TiO2/MCM-41催化剂粒径减小而不断增大的变化规律,适宜的MCM-41分子筛粒径、TiO2/MCM-41催化剂的TiO2负载量和TiO2/MCM-41催化剂粒径分别为0.61 μm、30%和11.26 μm;TiO2/MCM-41催化剂的光催化降解性能优于商业TiO2的,而膜污染则低于商业TiO2的。     

微孔分子筛的合成及其去除水中氨氮的实验研究

以廉价的天然矿物岩石作为主要原料,采用水热晶化法合成了微孔分子筛。分子筛有效孔径约为0.9 nm,BET比表面积583m2/g,阳离子交换容量(CEC)316 meq/100 g。将其用于水体中氨氮的去除,实验结果表明,分子筛对氨氮的吸附速率较快,吸附时间为20 min时,吸附基本达饱和;分子筛对氨氮的最大吸附量可达11.6 mg/g,其吸附规律很好地符合Fruendlich吸附等温式;在有干扰离子如Ca2+、Mg2+、Al3+和Fe3+等存在的情况下,仍能优先选择吸附NH4+,且吸附率几乎没有变化。动态吸附柱实验的效果好于静态实验,出水12 h内去除率均>85％;饱和了氨氮的分子筛,用氢氧化钠溶液洗脱再生,解吸率达92％,再生后的分子筛与原分子筛相比吸附率几乎没有降低。     

孔径调变对MCM-41分子筛吸附VOCs性能的影响

采用3种不同碳链长度的季铵盐表面活性剂C_nTAB(n=8,12,16)为模板剂,分别合成8-MCM-41、12-MCM-41和16-MCM-41介孔分子筛,并以甲苯、邻二甲苯、均三甲苯为吸附对象,考察了介孔分子筛动态吸附VOCs的性能.结果表明,通过减少表面活性剂的碳链长度,可以成功地把MCM-41分子筛的孔径调变为4.1、3.2和2.4 nm.吸附实验结果表明,当MCM-41孔径减小时,其对低浓度甲苯、邻二甲苯的吸附量大幅上升,均三甲苯存在孔道扩散效应,其吸附量增加不明显.吸附等温线表明,在2.4 nm孔道内,3种芳烃分子均属于典型的Langmuir单分子层吸附;当孔径大于2.4 nm时,芳烃分子出现明显的多层吸附和毛细凝聚现象.     

不同结构有机磷在(氢)氧化铝表面的吸附与解吸特征

研究了4种不同分子结构的有机磷[甘油磷酸(GP)、葡萄糖六磷酸(G6P)、三磷酸腺苷(ATP)和肌-肌醇六磷酸(植酸,IHP)]在无定形Al(OH)3、勃姆石和α-Al2O3等3种(氢)氧化铝表面的吸附解吸特征,并探讨了相关机制.结果表明,单位质量(氢)氧化铝对有机磷最大吸附量顺序为:无定形Al(OH)3>勃姆石>α-Al2O3,这与矿物的结晶度和表面异质性有关.除IHP在无定形Al(OH)3上的吸附外,有机磷在(氢)氧化铝表面的吸附密度随相对分子质量增大而减小:GP>G6P>ATP>IHP.而无定形Al(OH)3对最大分子尺寸的IHP吸附量却远大于其他有机磷,这是由于IHP表面络合物转化成了表面沉淀,大大促进了吸附.吸附动力学表明,有机磷吸附起始经历快速吸附阶段,极短时间内达到一定的吸附量,随后是一个较长时间的慢吸附过程,无定形Al(OH)3对有机磷的起始快速吸附密度最大,不同有机磷在铝氧化物表面的起始快速吸附密度与相对分子质量呈反比.KCl和柠檬酸对有机磷的解吸能力取决于磷化合物和勃姆石的表面亲和力.KCl初始解吸率大小顺序是:G6P(10.53%)>GP(6.91%)>ATP(3.06%)>IHP(0.8%).柠檬酸对有机磷的最大解吸率是KCl的4~5倍.KCl对磷的解吸过程经历了几个小时的快速解吸后达到最大解吸率,随后是慢速的扩散再吸附,解吸率反而逐渐下降.对IHP,除扩散再吸附外,表面沉淀也促进了再吸附.因此,有机磷与(氢)氧化铝界面发生较强的专性吸附反应,其分子结构和尺寸以及矿物的结晶度和晶体结构等是影响有机磷的界面反应和环境行为的重要因素.     

不同粒径粉末活性炭对水中天然有机物吸附性能的比较研究

以吸附去除微污染水中天然有机物(natural organic matter,NOM)为目标,考察了粉末活性炭(PAC)在10~100μm内的粒径变化对其吸附性能的影响,并探讨了PAC粒径变化对不同相对分子质量NOM组分的分级吸附特性.3种不同粒径的PAC由市售PAC经过研磨筛分获得,按照中值粒径(d50)从小到大依次为:PAC-1(19μm)、PAC-2(46μm)和PAC-3(76μm).吸附实验结果表明,无论对模拟水样还是实际微污染水体中的NOM,随着PAC粒径的减小,PAC对NOM的吸附容量和吸附速率都显著提高.小粒径PAC吸附速率的增加一方面是由于粒径减小导致的有效吸附位点的增加,另一方面粒径减小也使得吸附质分子到达活性炭表面吸附位点的距离减小;而吸附容量的增加主要是由于粒径较小的PAC具有更大的外层比表面积和中孔孔容,有效减弱了相对分子质量大的NOM对活性炭的孔阻塞效应.此外,PAC粒径减小能显著增强其对天然水体中相对分子质量大于2 000的有机物组分的吸附,而对相对分子质量小于800的有机物组分的吸附影响相对较小.     

基于原位被动采样技术研究巢湖沉积物和水体中PAHs的垂直分布及其界面交换

沉积物-水体界面处分子扩散是污染物的一个重要地球化学过程,也是判断沉积物是否为上层水体中污染物汇或源的主要依据.本研究利用低密度聚乙烯膜(LDPE)为吸附相的原位被动采样器,同步确定了巢湖西半湖南淝河入湖口处不同深度的上层水体和沉积物孔隙水中13种多环芳烃(PAHs)浓度,并计算了它们在沉积物-水体界面的分子扩散通量.结果表明,3种性能参考化合物(PRCs)在上层水体中的解析速率较沉积物孔隙水中大,相应地,水体中LDPE膜对PAHs的吸附速率高于沉积物孔隙水.水体中13种PAHs总浓度(130～250 ng·L~(-1))低于沉积物孔隙水(180～253 ng·L~(-1)),且均以低环PAHs为主.2～3环PAHs浓度在上层水体中无明显的垂直变化,但4～6环PAHs浓度呈现随深度增加而降低的趋势.沉积物孔隙水中PAHs浓度的垂直变化规律反映了历史强排放过程.研究区域PAHs在沉积物-水体界面的交换通量变化范围为-384～1445 ng·m~(-2)·d~(-1),除Flu和Pyr外,其它PAHs均从沉积物向水体释放,反映了底部沉积物是上层水体中PAHs的重要二次污染源.     

XAD-2树脂表征焦化厂土壤中高环PAHs的生物可给性

利用Amberlite XAD-2树脂辅助解吸技术表征某焦化厂土样中高环PAHs的解吸特征及其生物可给性,分析风险评估过程中考虑污染物生物可给性的可行性;采用傅里叶红外光谱法测试解吸前、后土样的红外光谱特征,判断不同土壤有机官能团对PAHs的吸附强弱. 结果表明:土样中PAHs前30 d的解吸速率明显大于后60 d(前者的解吸速率比后者高2～3个数量级),60 d后污染物解吸基本已达到平衡,整个过程符合两阶段解吸模型. 渗漏污染途径下土样中高环PAHs的生物可给性为0.18～0.47,低于大气沉降污染途径下表层土样中对应PAHs的生物可给性(1.00),表明在开展场地健康风险评估过程中,应考虑具体场地土壤中PAHs的生物可给性,以在一定程度上降低评估结果的保守性. 解吸前、后土样红外光谱特征整体无明显变化,解吸过程不改变土壤主要有机官能团类型,但解吸后土壤中羟基和羧基的峰强明显减弱,吸附于羟基及羧基上的PAHs可能更易解吸.      

生物除磷系统的聚磷微生物种群及其检测方法

总结了强化生物除磷(EBPR)系统中的聚磷菌微生物学的研究成果,介绍了聚磷菌所涉及主要菌群的菌属分类情况及其生物特性,阐述了EBPR系统内聚磷菌微生物学研究的各种分离鉴定技术的特点,包括传统的微生物纯培养技术、染色与光学显微镜技术,现代分子及其扩展技术及组合技术等,并分析了各分子生物技术的应用情况。重点介绍了以Accumulibacter为主的聚磷菌形态学和代谢特性方面取得的研究进展,并对今后聚磷菌微生物学的研究和发展方向进行了论述。     

用分子地球化学方法监测青岛海藻中痕量的油品污染

两种海藻采自山东青岛太平角及汇泉角,在研究其化学组成的过程中发现,抽提物饱和烃馏份中的生物标志化合物面貌具有成熟原油的特征,它们的成熟度参数C29甾20S/(20S 20R)值达0.51,细菌生源的藿烷类化合物m/z191的强度,比生源为藻类等有机质的甾烷类化合物m/z217的强度高出约—个数量级,并且存在成岩过程的热演化产物重排甾烷,这些都不是所分析的两种现代生物藻所应具有的生物标志物面貌,而是某一种成熟原油的面貌。经将样品加热模拟实验后,进一步证实山东省青岛太平角及汇泉角的海藻可能已遭现代油品的痕量污染。     

高效除砷分子筛新型材料制备及其吸附特性研究

为提高4A分子筛(MS)对水溶液中砷的吸附性能,以MS为载体,采用浸渍法制备载铁分子筛(FMS)和铁锰分子筛(FMMS)作为除砷吸附剂,利用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面积测试法(BET)等手段对MS和FMS微观结构特点进行表征,并开展批次试验考察FMS和FMMS对水中五价砷(As5+)和三价砷(As3+)的吸附效果,对FMS吸附As5+过程进行吸附动力学、等温吸附试验和吸附热力学等拟合.结果表明:①铁盐浸渍改性能有效提高MS比表面积、改善其表面结构,改性后FMS是一种窄孔径、尺寸均匀的介孔材料,比表面积和孔体积分别从27.38 m2/g和0.068 cm3/g增至281.25 m2/g和0.16 cm3/g,平均孔径由9.93 nm减至2.21 nm;MS微观结构由密实粗糙颗粒转变为疏松多孔隙结构.②FT-IR表明,铁盐浸渍形成的铁氧化物主要与MS结构中O—H、Al—O和Si—O结合;批次试验设定ρ(As5+)为4 mg/L,与MS相比FMS对As5+的去除率约提高70%.③吸附动力学结果显示,FMS对As5+的吸附过程符合准二级动力学模型,相关系数(R2)达0.99,反应过程中化学吸附起主要作用.④等温吸附试验表明,FMS对As5+吸附过程与Freundlich等温吸附模型拟合程度较高,相关系数(R2)达0.98,计算最大吸附容量为9.9 mg/g.⑤热力学参数ΔG、ΔH和ΔS计算表明,温度升高有利于FMS吸附砷,反应过程中FMS表面固体与溶液的混乱度上升.⑥与FMS相比,FMMS对As3+吸附性能有效提高,ρ(As3+/As5+)(As3+与As5+共存条件下溶液质量浓度)分别为2.0、4.0、6.0 mg/L下,FMMS去除率分别约提高26.34%、28.06%和28.09%.研究显示,利用铁盐浸渍法对MS改性可有效提升其对As5+和As3+的吸附容量,发挥材料的实际运用价值.