内源呼吸过程溶解性代谢产物的光谱特性分析

微生物内源呼吸期对污水处理过程具有重要意义.为了更清晰地了解微生物内源呼吸过程,采用三维荧光光谱、紫外光谱结合呼吸图谱对微生物内源呼吸过程进行解析.结果表明,三维荧光光谱和紫外光谱在内源呼吸各个阶段有明显的不同:1内源呼吸快速下降期(第1 d):腐殖酸峰的激发波长(Ex)和发射波长(Em)分别出现5 nm、6 nm的蓝移,荧光指数f450/500和HIX(humification index)分别减小了9.3%、0.2%,UV253/203和UV254分别增加了37.5%、200%,预示着混合液中可生物降解有机物的存在;2内源呼吸慢速下降期(第2 d):f450/500增加了0.5%,HIX减小0.2%,UV253/203减小了20%,UV254增加了16.7%,预示着细胞可能出现了水解或自溶;3内源呼吸稳定期(第3~5 d):腐殖酸峰基本保持不变预示了微生物适应了饥饿环境.本研究从代谢产物的角度解析了内源呼吸过程,为污水处理过程控制提供了新的思路.     

ABS树脂装置丁二烯聚合工段废水水质表征

为确定某ABS树脂装置丁二烯聚合工段废水水质,特别是特征有机物种类,采用吹扫捕集、静态顶空、固相萃取、固相微萃取和液液萃取等预处理方法与GC/MS(气相色谱/质谱)联用,定性检测出该工段废水中含有16种挥发、半挥发性有机物,主要包括烯烃、苯系物、有机腈、多环芳烃、醚、醇和胺. 废水ρ(SS)(SS为悬浮物)为540.31 mg/L;SS粒径主要分布在0.10~5.00 μm之间,可吸附水中4.83%~33.21%的对二甲苯、乙苯、苯乙烯和1,5-环辛二烯等有机物. 与生活污水不同,该工段废水三维荧光光谱图的荧光区域集中在λ_Ex/λ_Em(激发波长/发射波长)=205~285 nm/310~360 nm范围内,主要包括λ_Ex/λ_Em为285 nm/350 nm、260 nm/310 nm、225 nm/345 nm、210 nm/315 nm、230 nm/360 nm的5个荧光峰,由甲苯、靛蓝、苯乙烯、脱氢松香酸、芴、菲等苯系物和多环芳烃类有机物引起. 废水在200~250 nm之间有较强紫外吸收峰,主要由1,3-丁二烯、苯甲醛、苯乙酮、4-苯基-1-环己烯等共轭二烯、不饱和醛、酮和苯系物等有机物引起.      

纳米铁锰氧化物对钒的吸附特性研究

为寻求处理土壤和地下水钒污染的吸附剂,采用模拟实验,开展了纳米铁锰氧化物(MnFe_2O_4)对五价钒(V~(5+))的吸附特征研究,分析了纳米铁锰氧化物浓度、pH值、时间、温度和初始钒浓度等因素对MnFe_2O_4吸附V~(5+)的影响,以揭示纳米铁锰氧化物的吸附动力学及热力学等特征,并通过扫描电镜(SEM)和红外光谱(IR)等表征方法分析了纳米铁锰氧化物吸附V~(5+)的机理.结果表明,在初始钒溶液为100 mg·L~(-1),MnFe_2O_4加入量为0.1 g,pH=4,温度为25℃的条件下,吸附过程在24 h达到平衡,且此条件下有最大吸附值和吸附率,分别为15.14 mg·g~(-1)和60.54%.纳米铁锰氧化物吸附钒的动力学过程符合伪二级动力学模型,等温吸附线符合Langmuir模型.热力学研究表明,升高温度有利于吸附,吸附过程为吸热过程.由扫描电镜结果可知,纳米铁锰氧化物有较大的比表面积,可提供较多的活性位点.因此,纳米铁锰氧化物可作为一种吸附材料用于钒污染废水处理.     

Adsorption behavior of condensed phosphate on aluminum hydroxide

Sodium pyrophosphate （pyro-P, Na4P2OT）, sodium tripolyphosphate （tripoly-P, Na3P3O10）, and sodium hexametaphosphate （meta-P, （NaPO3）6） were selected as the model compounds of condensed phosphate to investigate the adsorption behavior of condensed phosphate on aluminum hydroxide. The adsorption was found to be endothermic and divisible into two stages： （1） fast adsorption within 1 h; and （2） slow adsorption between 1 and 24 h. The modified Freundlich model simulated the fast adsorption stage well; the slow adsorption stage was described well by the first-order kinetics. The activation energies of pyro-P, tripoly-P, and meta-P adsorption on aluminum hydroxide were determined to be 20.2, 22.8 and 10.9 kJ/mol P adsorbed, respectively, in the fast adsorption stage and to be 66.3, 53.5 and 72.5 kJ/mol P adsorbed, respectively, in the slow adsorption stage. The adsorption increased the negative charge of the aluminum hydroxide surface. Transmission electron microscopy and energy dispersive X-ray analysis analyses provided evidence that the adsorption was not uniform on the surface and that the small crystals contributed more to the fast adsorption than the normal sites did. The results from X-ray fluorescence spectrometry and X-ray photoelectron spectroscopy tests also revealed the uneven adsorption of condensed phosphate as a function of the penetration depth. More condensed phosphates were adsorbed on the outer surface of aluminum hydroxide than in its inner parts.     

TiO2/Ag modified penta-bismuth hepta-oxide nitrate and its adsorption performance for azo dye removal

A modified hydrophilic penta-bismuth hepta-oxide nitrate (Bi₅O₇NO₃) surface was synthesized via a precipitation method using TiO₂ and Ag as modified agents. The synthesized product was characterized by different analytical techniques. The removal efficiency was evaluated using mono-and di-sulphonated azo dyes as model pollutants. Different kinetic, isotherm and diffusion models were chosen to describe the adsorption process. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results revealed no noticeable differences in the chemical states of modified adsorbent when compared to pure Bi₅O₇NO₃;however, the presence of hydrophilic centres such as TiO₂ and Ag developed positively charged surface groups and improved its adsorption performance to a wide range of azo dyes. Dyes removal was found to be a function of adsorbent dosage, initial dye concentration, solution pH and temperature. The reduction of Langmuir 1,2-mixed order kinetics to the second or first-order kinetics could be successfully used to describe the adsorption of dyes onto the modified adsorbent. Mass transfer can be described by intra-particle diffusion at a certain stage, but it was not the rate limiting step that controlled the adsorption process. Homogenous behavior of adsorbent surface can be explored by applying Langmuir isotherm to fit the adsorption data.     

南漪湖上覆水溶解性有机质的光谱特征

为考察南漪湖上覆水中溶解性有机质(DOM)的光谱特征与来源,采用紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)与三维荧光光谱(EEMs)为工具,并结合平行因子分析(PARAFAC)、荧光区域积分分析(FRI)、相关性分析、主成分分析与聚类分析对DOM进行定性与定量分析.结果显示,UV-Vis参数a(440)、E₂/E₃、E₃/E₄、S_R表明DOM具有腐殖化特征与自生源特征,且E₂/E₃、E₃/E₄与a(440)呈显著正相关关系(P<0.01,P<0.05),S_R与a(440)无显著相关关系(P>0.05),说明腐殖酸浓度越高则DOM相对分子量越大,但无法依据腐殖酸浓度大小判断DOM来源.根据a(440)计算获得溶解性有机碳(DOC)平均浓度为26.79mg/L,且该湖泊出口附近DOC浓度为10.15mg/L.荧光指数(β:α、FI、BIX、HIX、Fn (280)、Fn (355))显示该湖泊DOM具有腐殖化程度较低及强自生源特征,类蛋白组分(Fn (280))相对浓度的空间分布上由西向东逐渐增大,而腐殖酸类组分(Fn (355))相对浓度峰值出现在入湖口与出湖口.通过PARAFAC解析出3种组分,分别为类富里酸(C1)、类色氨酸(C2)和类腐殖酸(C3),且C1、C2、C3含量分别占总组分强度21.96%、13.36%、84.21%.FRI法分析显示类蛋白物质所占比例之和(区域I+II)为49.65%,该结果说明水体已受到了人为因素影响.通过相关性分析结果显示,C1、C3与β:α、BIX呈显著负相关系(P<0.001),C2与β:α、BIX、Fn (355)呈正相关系(P<0.001).通过主成分分析与聚类分析,南漪湖上覆水中DOM在16个位点间呈现不同特征,但整体上水体中DOM来源受内源输入影响较为显著,应加强该湖泊内源释放污染物控制与管理.     

有机负荷对醋糟厌氧消化系统启动的影响

本研究通过醋糟的中温产甲烷潜力测试实验,考察了有机负荷对醋糟厌氧消化反应器启动的影响.并通过对不同有机负荷条件下的甲烷产量、液相组分的对比分析,结合热重、X射线衍射和红外光谱学方法进行差异表征,结果发现:1较低的有机负荷有利于缓解醋糟中有机物水解酸化过程中VFAs的积累和pH的下降,保证产甲烷过程的稳定进行.当接种物与基质VS比为1∶1[即有机负荷(以VS计)为1.78 g·(L·d)~(-1),pH=7.60]时的累积甲烷产量最高,达2 249.7 m L.随着有机负荷的提高,VFAs的累积浓度随之升高,使产甲烷过程受到不同程度的抑制并相继终止,且在接种物与基质VS比为1∶4时[即有机负荷为7.12 g·(L·d)~(-1),pH=5.52]实现了乙酸和乳酸的同步发酵(分别可达到8 000 mg·L~(-1)和2 650 mg·L~(-1)).2醋糟中木质纤维素类物质为短程有序的微晶结构或非晶结构,与富含纤维素类晶体结构物质的玉米秸秆等相比,其VS的降解率更高.醋糟中的木质素、纤维素、半纤维素的降解率随着有机负荷的降低而逐渐升高.     

基于船舶实时排放和烟羽在线监测的燃油硫含量识别方法研究

船用燃油超标识别方法的建立和技术发展是进行船舶排放控制区（Domestic Emission Control Areas,DECA）政策执行的重要保障.本研究建立了基于船舶自动识别系统（Automatic Identification System,AIS）数据的船舶排放实时计算模型和岸基环境观测相结合的技术方法,选取上海吴淞口航道水域开展实地外场观测实验,实现了对观测船只排放烟羽中SO₂和NO₂浓度的在线观测和对燃油硫含量（Fuel Sulfur Content,FSC）进行同步识别和反算.观测期间,通过差分吸收光谱（Differential Optical Absorption Spectroscopy,DOAS）技术共捕捉到1505艘次船舶的烟羽.经过观测截面的船舶总吨位为30~14308 t,船舶排放烟羽浓度峰值的平均持续时间为3~10 min.受船舶烟羽影响期间,SO₂和NO₂的浓度增量分别在0.03~35.51 ppb和0.02~39.26 ppb之间,实时排放模型估算出SO₂和NO₂的排放强度分别为1.32~28.06 g·min^-1和2.89~123.80 g·min^-1.结合在线观测和实时排放模型基于硫氮比对船用燃油硫含量进行反算识别,并与实测燃油硫含量数据样本进行对比验证,结果表明,实际燃油硫含量在0.05%以上时,反算硫含量数值误差在10%以内.本研究可为船舶燃油超标识别提供新的技术思路,并为船舶排放控制区政策落实提供科学基础.     

南淝河不同排口表层沉积物DOM光谱特征

在南淝河15个排口采集了表层沉积物样品,在测定了其中溶解性有机碳(SDOC)含量的同时,采用紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱分析方法,并结合PARAFAC模型对沉积物中溶解性有机质(DOM)的荧光组分和来源进行了解析.结果表明:南淝河不同排口表层沉积物SDOC的含量在0.28~0.95g/kg之间,平均为0.63g/kg;老城区采样点沉积物SDOC明显高于其他河段,特别是靠近污水厂尾水排放口沉积物SDOC明显高于其他采样点.南淝河沉积物紫外-可见光吸收系数aλ可以很好表征沉积物DOM含量相对大小,而光谱斜率S275-295和光谱斜率比SR反映出各采样点沉积物DOM中自生源组分的差异;利用PARAFAC模型解析出DOM四种荧光组分,其中较老的自生源腐殖质C2和新近类蛋白C4所占比例高.南淝河不同排口沉积物DOM自生源组分比例存在显著差异,其中老城区排口沉积物DOM以自生源组分为主,而上游排口沉积物DOM陆源组分所占比例较高,雨污排口和污水厂尾水排口虽以自生源为主,但陆源的贡献不可忽略.结果表明,光谱分析方法能够有效表征城市河道不同排口污染源强.     

硫化纳米零价铁(S-nZVI)对水体中镉的去除研究

由于矿山开采、工业废水排放及农业施肥等人类活动,使得我国镉污染日益突出.本研究采用液相还原法制备硫化纳米零价铁(S-nZVI),研究其对Cd的去除行为.考察了不同硫化剂、合成方法、S/Fe比(物质的量比)及pH对Cd去除的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、X-射线衍射(XRD)等技术对反应前后的材料进行表征,结合批实验结果探讨Cd的去除机理.结果表明,采用一步法以硫化钠(Na_2S)为硫化剂合成的S-nZVI对Cd的去除效率远高于其它方法,去除容量可达385.6 mg·g~(-1).反应120 min后,S-nZVI对Cd的去除率随S/Fe比的增加而升高,S-nZVI反应体系受pH影响较小.材料表征结果显示,S-nZVI颗粒由Fe~0、Fe_3O_4、FeS组成,其中,FeS的含量随S/Fe比的升高而增加.S-nZVI对Cd的去除机理主要是Cd将FeS中的Fe置换,与S结合形成稳定的CdS.