Assessment and prediction of the effect of ageing on the adsorption of nonylphenol in black carbon-sediment systems

Black carbon (BC) is a promising sediment amendment, as proven by its considerable adsorption capacity for hydrophobic organic pollutants and accessibility, but its reliability when used for the removal of pollutants in natural sediments still needs to be evaluated. For example, the ageing process, resulting in changing of surface physicochemical properties of BC, will decrease the adsorption capacity and performance of BC when applied to sediment pollution control. In this study, how the ageing process and BC proportion affect the adsorption capacity of BC-sediment systems was modelled and quantitatively investigated to predict their adsorption capacity under different ageing times and BC additions. The results showed that the ageing process decreased the adsorption capacity of both BC-sediment systems, due to the blockage of the non-linear adsorption sites of BC. The adsorption capacity of rice straw black carbon (RC)-sediment systems was higher than that of fly ash black carbon (FC)-sediment systems, indicating that RC is more efficient than FC for nonylphenol (NP) pollution control in sediment. The newly established model for the prediction of adsorption capacity fits the experimental data appropriately and yields acceptable predictions, especially when based on parameters from the Freundlich model. However, to fully reflect the influence of the ageing process on BC-sediment systems and make more precise predictions, it is recommended that future work considering more factors and conditions, such as modelling of the correlation between the adsorption capacity and the pore volume or specific surface area of BC, be applied to build an accurate and sound model.     

SBR法短程硝化处理纤维素乙醇废水的中试研究

针对纤维素产乙醇废水高有机物、高氨氮、难降解的特点,运用短程硝化反硝化脱氮工艺,基于序批式活性污泥反应器（SBR）的调试运行,研究反应器运行方式对COD去除和脱氮效能的影响,为日后纤维素乙醇废水处理的工程化提供借鉴。结果表明：通过控制DO（0.5 mg·L-1）、pH（7.6~8.5）和投加碳源等条件,可实现亚硝酸盐氮的积累和转化,最终三氮去除率稳定在70%以上;通过投加不同碳源对比实验,发现乙酸钠作为反硝化外加碳源比葡萄糖具有更高的效率;厌氧工艺处理过的纤维素乙醇废水经短程硝化反硝化工艺处理后,COD去除率维持在20%上下,表明废水可生化性极低,已不适应生物法处理,须利用化学氧化法才能进一步去除;通过周期实验,发现硝化阶段碱度过量对短程硝化进程影响并不明显,相反充足的碱度是保证硝化反应进行的必要条件。     

酸碱改性活性炭吸附微污染水源水中的Ni2+

通过HNO3-KOH对活性炭进行改性,采用扫面电镜（SEM）、比表面积分析（BET）、红外光谱分析（FT-IR）和Boehm滴定法对改性前后的活性炭进行表征,研究了改性前后的活性炭在不同条件下对微污染水源水中Ni2+的吸附能力和动力学。结果表明：改性活性炭表面含氧酸性官能团数量增加,比表面积和总孔容均略有降低,孔径变化不明显。在Ni2+浓度为0.4 mg·L-1,改性活性炭投加量5.0 g·L-1,温度30 ℃时,反应1 h去除率可达95.55%,剩余Ni2+浓度为0.017 8 mg·L-1,达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中的要求。相同条件下,改性前活性炭对Ni2+的去除率仅为74.45%,剩余Ni2+浓度达不到标准要求。活性炭对Ni2+的等温吸附更符合Langmuir方程,吸附动力学数据符合准二级动力学方程。     

青霉素废菌丝体制备石膏缓凝剂联产活性炭

青霉素废菌丝体是一种制药行业的危险固体废弃物。利用其富含蛋白质的特点,采用微波加热水解法制备一种新型建筑石膏缓凝剂（WPM缓凝剂）,同时将制备缓凝剂后的滤渣用于制备活性炭。经过实验研究,确定的缓凝剂制备适宜工艺条件为：温度80 ℃,pH值11,时间10 min。得到滤渣制备活性炭的最佳工艺条件为：炭化时间为1 h,炭化温度为300 ℃,活化剂ZnCl2浓度为20%,液固比为3.0。 本工艺较好地解决了焚烧处置、堆放填埋或直接生产活性炭等处理方法造成的环境二次污染问题以及用作动物饲料可能导致的抗生素滥用问题,实现了青霉素废菌丝体的安全、清洁利用。     

利用废弃菜籽油制备炭黑-基于气溶胶气相化学沉积法

利用气溶胶化学气相沉积的方式转化废弃菜籽油制备炭黑。以氮气为载气,将液体废油预先转化成气溶胶颗粒输送至高温管式炉,在 800 ℃ 的条件下进行热分解,形成基于废油的炭黑。产物的形貌、组分和结构采用光学显微镜,拉曼光谱, SEM 和 XPS 等方式进行表征。结果显示,炭黑表面呈阶梯片状叠加结构,而拉曼谱上出现强烈的 D 峰、G 峰及 G' 峰（其中 ID/IG=1.09 ）。根据能谱 C1S 峰显示,炭黑表面化学键主要由 sp2 CC,sp3 C—C,C—OH 和 OC—O— 组成,其中 sp2 占据 88.5%。对比分析原始单晶硅基和负载炭黑表面的润湿性,显示负载炭黑后的硅表面疏水性大幅度提高,与水的接触角从 66.4°增长到 141°,呈现超级疏水性;而油在硅基和炭黑表面的接触角分别为 21.2°和<4°。     

臭氧-活性炭组合工艺深度处理垃圾渗滤液MBR出水

以垃圾渗滤液MBR出水为研究对象,采用臭氧-活性炭组合工艺对其进行深度处理。相比单一臭氧处理和单一活性炭吸附,臭氧-活性炭组合工艺能提高COD及NH3-N的去除率,并且显示出良好的协同作用。实验中利用三维荧光光谱和凝胶色谱对水质进行分析,同时考察了活性炭种类及预处理方式、活性炭用量、pH及臭氧浓度对COD及NH3-N去除率的影响。结果表明：pH=4.54、臭氧浓度为1.34 mg·min-1、活性炭投加量为10 g·L-1、臭氧处理时间为30 min、活性炭吸附时间为180 min,当垃圾渗滤液MBR出水COD为1 550 mg·L-1,NH3-N为75 mg·L-1时,经处理后,COD浓度为93 mg·L-1,NH3-N浓度为12 mg·L-1,COD的去除率达到94%,NH3-N的去除率达到84%,实现了垃圾渗滤液MBR出水的达标排放。pH对污染物的去除有较为明显的影响,高pH有利于NH3-N的去除,但是过高的pH不利于COD的去除。同时,提高臭氧和活性炭的投加量能明显提高COD及NH3-N的去除率。     

沙柳活性炭纤维的制备与表征

以（NH4）2HPO4活化沙柳纤维制备活性炭纤维,L16（45）正交实验优化制备工艺条件,重点研究了活化温度对活性炭纤维结构的影响。同时应用扫描电镜（SEM）对其表面形貌进行表征,通过N2吸附-脱附测定其孔结构。结果表明,随着活化温度的升高,活性炭得率逐渐减小,碘吸附值先增大后减小,在浸渍比2.5：1、预氧化温度200℃、预氧化时间90 min、活化温度为800℃、活化时间60 min的条件下,可以制备出比表面积为1 304 m2·g-1、总孔容为1.004 cm3·g-1、得率为31.6%、碘吸附值为1 321 mg·g-1的纤维状活性炭。     

成型秸秆炭吸附剂对水中Cd2+的去除特性

以水稻秸秆为原料,制取对Cd2+去除效果最佳的成型生物炭吸附剂。采取限氧升温方法,分析不同热解温度和不同热解时间的成型炭对Cd2+去除规律和特性。研究结果表明：热解温度不变,热解时间90 min去除率最大;热解时间不变,热解温度550 ℃时去除率最大;去除速率分快、慢两阶段,快阶段2 h内去除率最低达到76.83%,慢阶段10 h去除率仅20%左右;该成型炭对Cd2+吸附规律可用准二级动力模型进行拟合,拟合度Rmax2=0.987 2,该成型炭对Cd2+吸附不是单层吸附过程,而存在大量的阳离子交换量,化学反应较强烈。     

污水碳源对复合垂直流-水平流人工湿地脱氮效果的影响

碳源是人工湿地反硝化作用重要的限制因子,提供足够的碳源能够有效地提高湿地系统的反硝化作用,从而提高人工湿地的脱氮效果。考察了以污水碳源作为复合垂直流-水平流人工湿地水平流进水碳源,对系统去氮能力的影响。实验结果显示,添加碳源能使复合人工湿地对TN和氨氮的去除率分别由23.19%、39.57%提高到34.17%和50.4%。当碳源污水（化粪池污水）/硝化处理水（垂直流出水）体积比为1：4（C/N=1.22：1）时,系统对氨氮和总氮具有最好的去除效果,且在不同季节具有较强的脱氮稳定性。不同季节加碳源复合系统对氨氮和总氮去除效果差异显著,在夏季去除效果最高可到达66.79%和60.95%。在加污水碳源条件下,增加停留时间对TN去除效果无明显影响,但可以显著提高氨氮去除率;有植物系统比无植物系统去除NH4+-N和TN的效果要好,且夏季提升效果最明显。由此可见,以污水碳源作为复合垂直流-水平流人工湿地系统中水平流部分的碳源,是强化人工湿地脱氮效果的有效手段,但是添加碳源比例、保温措施及植物种植是人工湿地重要的设计参数。     

2种活性炭协同布袋除尘对垃圾焚烧厂烟气中二恶英的去除

考察了2种活性炭（活性炭A和活性碳B）对垃圾焚烧厂烟气中二恶英去除率的影响。通过采集与分析垃圾焚烧厂“活性炭喷射+布袋除尘”协同处置工艺前口和后口的烟气样品,得到前后口2,3,7,8-PCDD/Fs的浓度,并计算去除率。结果表明：2种活性炭对2,3,7,8-PCDFs的去除率相当,均为99%左右;而对2,3,7,8-PCDDs的去除率略低,分布在83.3%~99.9%之间,并且活性炭A的去除率高于活性炭B。通过对2种活性炭性能指标测试结果的比较,具备更丰富的中孔以及更大的微孔、中孔平均孔径可能是活性炭A去除率更高的原因。此外,比较了活性炭在不同投加速率（5、10和15 kg·h-1）下对二恶英的去除率,发现低投加速率时二恶英去除率随投加速率的增加而增加,而当投加速率从10 kg·h-1增加到15 kg·h-1时二恶英去除率无明显变化。