不同麦秆生物炭强化餐厨垃圾厌氧消化

为明确生物炭制备条件对生物炭性质及厌氧消化效果的影响,本研究以小麦秸秆(WS)为原料,在不同热解温度和不同KOH改性浓度条件下制备出不同类型的麦秆生物炭(WBC).研究发现,较低的热解温度能够保护WBC表面的官能团,而较高的热解温度则能够提高WBC的比表面积,孔容及平均孔径.KOH改性能够向WBC表面引入─OH,且一定程度上会影响WBC的比表面积,孔容及平均孔径.将制得的WBC分别添加到餐厨垃圾厌氧消化(KWAD)系统中,发现所有WBC均能够提高KWAD的总产气量.其中WS650与WS450-2的促进作用最显著,较CK分别提高了32.82%和30.01%的总产气量.在关键酶活性的研究中,发现WS450-2的辅酶F420与脱氢酶活性大大提升,这可能与其表面丰富的官能团有关.在微生物群落结构的研究中,WS450-2在富集厚壁菌门(Firmicutes),抑制非相关细菌方面展现了较大优势;WS650在富集甲烷八叠球菌属(Methanosarcina),抑制非相关古菌方面展现了较大优势.最后通过冗余分析明确了WBC制备工艺和表征指标与KWAD产气动力学参数,过程参数,酶活性和微生物丰度之间的相...     

可生物降解塑料袋膜在土壤中降解的纳米尺度特征

传统难降解塑料存在污染问题,因此可生物降解塑料的应用越来越广泛。但在许多自然环境条件下,可生物降解塑料降解速率依然缓慢,也存在一定生态环境风险。目前,在全球气温上升的背景下,可生物降解塑料在土壤环境中老化的纳米尺度机制和破碎化潜势研究还非常有限。因此,以聚乳酸(PLA)基生物降解塑料购物袋膜来源微塑料为研究对象,采用原子力显微镜-红外光谱联用系统(AFM-nanoIR)研究了不同土壤温度条件(常温25℃和高温50℃)下微塑料表面在纳米尺度上的老化特征。结果表明,两种温度条件下PLA表面粗糙度均随老化时间(7和14 d)增加而增加,且高温条件下粗糙度更高,表明高温土壤环境中PLA表面破碎化更快。纳米红外光谱(nanoIR)成像结果表明,与未老化样品相比,老化PLA表面C—O官能团信号明显增强且空间分布面积比例增加(由原始样品的21.1%提高到老化后的37.9%～50.8%);老化14 d时,高温条件下C—O信号比常温环境更强。相似地,老化PLA表面■信号增强,分布面积比例增加,表明PLA在老化过程中形成新的羰基化合键。洛伦兹接触共振技术(LCR)分析结果显示,常温土壤环境PLA表面第1振...     

聚合氯化铝-腐殖酸(PACl-HA)絮体的物理与分形特征研究

采用低温急速冷冻-真空干燥技术制备了PACl-HA絮体的粉末样品,研究了这些样品的物理与分形特征.结果表明,PACl-HA絮体具有无定形结构,主要组成元素为C、O、Al,所含特征官能团保留了絮体组成原料的一些特征;絮体的BET比表面积为130～161 m²·g^-1,BJH累积吸附孔体积为0.38～0.52 cm³·g^-1,BJH脱附平均孔径为7.7～9.6nm,PSD峰值对应孔径8.4～11.2nm.PACl-HA絮体具有自相似性的粗糙表面,呈现多尺度分形特征;图象法和N₂吸附/脱附等温线法确定的表面分形维数Ds分别为2.03～2.26、2.24～2.37,前者的分形尺度大约处于23～390nm之间,主要属于絮体外表面尺度,而后者的分形特征尺度区间的下限大约为0.2nm,属于孔表面尺度;另外,对同一絮体,N₂吸附法和脱附法确定的孔表面分形维数不同.热力学模型计算出的D_s远大于3,与Sahouli等的研究不符.     

环境条件对尿素官能团化Fe3O4@LDH去除TPhP的影响

在实际水体中存在的颗粒物、有机物、无机阴离子等对吸附剂的稳定性和污染物的去除率均有重要的影响.所制备的尿素官能团化Fe3O4@LDH(urea-Fe3O4@LDH)对磷酸三苯酯(TPhP)的去除表现出良好的性能,但不同环境条件对TPhP去除率的影响仍未知.基于此,利用高岭土作为模拟颗粒物,用富里酸(FA)、腐殖酸(HA...     

活性炭纤维催化臭氧化降解苯酚及其对炭表面性能的影响

研究了活性炭纤维(ACF)存在下苯酚的臭氧化降解,以及臭氧化过程对炭表面的影响.结果表明:ACF存在下的臭氧化能够显著提高苯酚的分解和矿化,ACF的用量为1 g时.反应10 min后苯酚和COD的去除率分别为96.8%和88.4%,而活性炭在同样条件下对苯酚和COD的去除率仅分别为68.0%和63.6%;臭氧化后的ACF表面含氧官能团、比表面积和总孔体积都发生了变化,内酯基减少,羧基、羟基和羰基增多,表面更亲水;比表面积增加且主要集中在微孔,而微孔体积的减少表明较小孔径的微孔数量显著增多,同时出现极少量中孔和大孔.     

几种不同处理方法对活性炭表面化学性质的影响

活性炭表面官能团的种类和数量决定了活性炭的表面化学性质,而化学性质决定了活性炭的表面吸附特性。使用5种常见的处理方法处理活性炭,采用Boehm滴定法,XPS对活性炭进行表征,通过单因素实验系统地考察了活性炭表面含氧官能团及碱度随处理条件的变化,同时通过碱度变化讨论了部分处理方法对于原活性炭表面灰分的去除。结果表明:在处理液150 mL、20℃、200 r/min条件下:50 g活性炭经0.01～5 mol/L HCl处理4 h,活性炭表面碱度降低范围63.2%～76.5%,灰分去除效果好,低浓度的盐酸就能达到较好的灰分去除效果,活性炭表面没有形成大量的含氧官能团;在HNO3浓度1～12 mol/L、处理时间1～8 h、活性炭量25～75 g条件下处理后总碱度降低显著,灰分去除效果优于HCl处理,HNO3氧化作用使活性炭表面形成了大量含氧官能团,总酸度、羧基、内酯基、酚羟基含量均相对于原活性炭增加明显;在H2O2质量浓度5%～20%、处理时间0.5～4 h、活性炭量25～75 g条件下处理后碱性灰分去除不好,活性炭表面没有形成大量含氧官能团,H2O2处理引起活性炭表面化学性质变化较小;在NaOH浓度0.1～2 mol/L、处理时间1～8 h、活性炭量25～75 g条件下处理后碱度增加明显,酸度减小明显,羧基、酚羟基含量降低。50 g活性炭在微波功率100～500 W、处理时间2～10 min、载气流量600～1 400 mL/min条件下经微波处理后,微波热效应导致含氧官能团分解,总碱度增加,总酸度下降,羧基含量、内酯基含量降低,酚羟基含量因条件的不同而变现出不同的变化。     

两级A/O工艺处理焦化废水有机污染物转化特征及细菌群落响应

为探究两级缺氧/好氧(anoxic/oxic, A/O)工艺处理焦化废水有机污染物转化和细菌群落结构之间的关系,以实际运行的焦化废水处理厂为研究对象,采用傅里叶变换红外光谱和三维荧光光谱对废水中有机污染物官能团与溶解性有机物(dissolved organic matter, DOM)进行分析,并采用高通量测序技术,分析两级A/O工艺中细菌群落结构及其功能的沿程变化. 结果表明:①两级A/O工艺对化学需氧量(COD)、氨氮(NH₄+-N)、硫氰酸盐(SCN?)、苯并[a]芘(BaP)、苯酚、挥发酚的去除率均在90%以上. ②各有机污染物的去除与醇类、脂类、醚类、多糖类及羧酸类等物质的C≡N、C—N、C=C、—CO—伸缩振动,以及—NH₂和N—H弯曲振动等官能团运动有关,原水中大部分DOM被去除. ③微生物分析表明,硫杆菌(Thiobacillus)为两级A/O工艺的优势菌属(相对丰度为18.85%~31.06%),Fluviicola和norank_f_JG30-KF-CM45的相对丰度与BaP浓度均呈负相关,Arenimonas的相对丰度与挥发酚、苯酚浓度均呈正相关,Bradyrhizobium、Nakamurella、Nitrospira、norank_f_NS9_marine_group、unclassified_f_Rhizobiaceae的相对丰度与挥发酚、苯酚浓度均呈负相关. ④两级A/O工艺中有机污染物的去除与氟苯甲酸酯降解、多环芳烃降解、苯甲酸酯降解等多种代谢途径有关. 研究显示,经两级A/O工艺处理后,焦化废水中的主要污染物均显著去除,并且有机污染物变化均会影响功能微生物相对丰度的改变.      

螯合剂固化生活垃圾焚烧飞灰中重金属的机理研究进展

填埋是目前处理生活垃圾焚烧飞灰的主要方式之一,然而飞灰中重金属随渗滤液浸出会对环境产生污染隐患,药剂固化飞灰中重金属是主要预处理方式. 其中,化学药剂中的螯合剂类对飞灰中重金属的固化效果较好,国内外使用广泛. 本文通过对比多种有机螯合剂的重金属固化率发现,具有不同官能团(醛基、羟基、羧基、磷酸官能团和含硫基官能团)的螯合剂的固化效果有明显差异,其中含有磷酸官能团和硫基官能团的螯合剂对飞灰中重金属的固化效果普遍优于含醛基、羟基、羧基官能团的螯合剂. 因此,可根据填埋场渗滤液的酸碱性,通过添加羧基、羟基或磷酸官能团改性有机螯合剂,使填埋场渗滤液达到中性. 同时,螯合固化体形成正四面体结构最为稳定,可以降低飞灰中重金属浸出率,减少填埋场污染隐患.