真空紫外协同Co^(2+)催化过硫酸氢钾降解罗丹明B

有机染料具有毒性强、色度高、不易降解等特性,为了高效去除有机染料,实验以真空紫外(VUV)为光源,研究了VUV协同Co^(2+)催化过硫酸氢钾(PMS)降解典型有机染料罗丹明B(RhB)的反应机制和转化途径.结果表明:①在RhB初始浓度为80 mg/L,Co^(2+)和PMS投加量分别为15μmol/L、0.5 mmol/L的条件下,VUV/Co^(2+)/PMS体系反应10 min,RhB去除率可达99.1%.VUV/Co^(2+)/PMS体系对RhB降解遵循一级动力学规律,反应速率常数(k)随初始质量浓度的增加而减小.②溶液初始pH对反应速率有较大的影响,随着pH减小,反应速率也同时减小.投加量为30 mmol/L的HCO_(3)^(−)、Cl^(−)均表现出显著的抑制作用,相较于对照组,RhB去除率由99.1%分别降至66.0%、84.2%,而NO_(3)^(−)和SO_(4)^(2−)抑制作用不显著;印染助剂柠檬酸钠也会显著抑制RhB降解.③自由基捕获实验和电子顺磁共振(EPR)测试结果表明,VUV/Co^(2+)/PMS体系中存在的氧化物种包括硫酸根自由基(SO_(4)^(−)·)、羟基自由基(·OH)、单线态氧(1O2).④根据紫外可见吸收光谱和质谱结果,初步推断RhB分子降解主要通过活性氧(ROS)攻击造成共轭结构破坏和N-位脱乙基等作用.另外,对总有机碳(TOC)进行测试,30 min时RhB矿化度可达到43.8%.研究显示,VUV/Co^(2+)/PMS体系能够有效去除RhB.

原位生成纳米MnO_(2)胶体对Mn^(2+)的吸附机理实验研究

该文用Mn^(2+)离子与KMnO4溶液反应,得到原位生成纳米MnO_(2)胶体,用该胶体颗粒对水中Mn^(2+)离子进行吸附。对原位生成MnO_(2)胶体采用光学显微镜、能谱分析、傅立叶变换红外光谱、粒度和Zeta电位分析仪进行表征,探究了原位生成MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子吸附机理,考察了原位生成MnO_(2)胶体浓度、吸附温度、吸附时间以及pH对原位生成的MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子吸附容量的影响。结果表明,原位生成MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子的吸附符合Freundlich吸附模型(R^(2)>0.97),说明发生了多层次吸附,最佳吸附时间为30 min,符合伪二级动力学方程(R^(2)>0.98);低浓度原位生成的MnO_(2)胶体吸附容量相较于高浓度更大,1 mg/L原位生成的MnO_(2)胶体在25℃下吸附容量能达到2 022.19 mg/g;低温有利于原位生成的MnO_(2)胶体对Mn^(2+)离子的物理吸附,高温有利于其表面羟基与Mn^(2+)离子络合;pH=8.03时原位生成的Mn O_(2)胶体对Mn^(2+)离子的吸附容量约为p H=4.56时的4倍且表面Mn-OH和羟基增多,45 mg/L的MnO_(2)胶体吸附容量达到1 647.13 mg/g;pH=4.56和pH=8.03条件下原位生成的MnO_(2)胶体吸附Mn^(2+)离子后Zeta电势值分别为-12.6、-1.10 m V,原位生成纳米MnO_(2)胶体对水中Mn^(2+)离子的吸附实际上是物理吸附、静电吸引、表面配位的共同作用。

低热-NaOH联合处理破解浓缩活性污泥释放碳源的试验研究

以低热-NaOH联合处理破解剩余活性污泥,考察NaOH投加量、加热温度、反应时间对污泥破解释放碳源的影响,通过总氮去除率分析污泥破解液代替生物脱氮外加碳源的效率,并研究该方法对污泥减量化的效果。结果表明:SCOD溶出率随NaOH投加量、加热温度和反应时间的增加而增大;当NaOH投加量为3.0g/L、加热温度为70℃、反应时间为24h时剩余活性污泥的破解效果最佳,污泥上清液中SCOD浓度可达1.829×10^(4)mg/L,总氮、氨氮、硝酸盐氮和总磷浓度分别达到943、419、487、204mg/L;污泥破解前后固体残渣中TSS含量由61.70 g/L下降至29.25g/L,VSS含量由31.95g/L下降至6.95g/L,生物减量化效果非常显著;污泥破解前后中值粒度D50分别为30.2、8.7μm,污泥破解过程中产生了大量的粒径为0.15μm左右的超细颗粒;扫描电镜结果显示污泥絮体和微生物细胞被破坏;在反硝化试验中,以最佳破解条件下释放的污泥破解液作为反硝化试验的补充碳源,结果显示COD利用率为83.4%,总氮的去除率为60.1%,脱氮的效果显著。低热-NaOH联合处理可在较低能耗下实现剩余活性污泥的碳源充分释放,且污泥减量化和资源化的效果优异,可为优化热碱法预处理剩余活性污泥提供依据。

真空紫外活化过硫酸盐降解偶氮染料酸性红G

该文研究了真空紫外/过硫酸盐(VUV/PDS)体系降解偶氮染料酸性红G(ARG)的反应机制。在ARG初始质量浓度为60 mg/L、PDS为0.5 mmol/L条件下,VUV/PDS体系下反应5 min时ARG的去除率可达96.7%。溶液pH对反应速率影响不大,额外投加NO_(3)^(-)、HCO_(3)^(-)和Cl时会对反应产生抑制作用,而额外投加SO_(4)^(2-)对ARG降解率几乎没有影响。由自由基捕获实验及电子顺磁共振(EPR)得出,VUV/PDS体系中所存在的氧化物种主要包括硫酸根自由基(SO_(4)^(-)·)、羟基自由基(·OH)、单线态氧(^(1)O_(2))。根据紫外可见光谱分析,初步推断ARG降解主要通过偶氮键断裂、萘环开环。经总有机碳(TOC)分析,30 min时ARG矿化度可达到56.8%。

真空紫外在水处理中的作用机理及其研究进展

介绍了真空紫外线(VUV,254+185 nm)高级氧化技术辐射水产生活性氧化物质降解水中污染物的作用机理以及在水处理行业中的应用,同时包括VUV辐射氧气或者空气产生臭氧。概述了VUV工艺的优点和局限性以及影响脱色的主要因素,并对其在水处理中的可能应用及未来发展方向进行展望,为真空紫外在有机染料废水后续研究提供参考,提出研究建议。

真空紫外活化过氧化氢降解有机染料废水研究

利用真空紫外(VUV)活化过氧化氢(H_(2)O_(2))产生更多的活性氧(ROS)对染料进行脱色去除,考察H_(2)O_(2)投加量、溶液初始pH值以及染料初始浓度对体系降解酸性红G(ARG)和罗丹明B(RhB)的影响。结果表明,H_(2)O_(2)投加量为3 mmol/L时,80 mg/L的ARG和RhB在7 min时脱色率分别可达到96.3%和98.4%,ARG和RhB的去除率随着初始H_(2)O_(2)浓度的增加而增大,但超过3 mmol/L时,对染料的促进作用受到限制。染料脱色过程符合准一级动力学模型。在酸性条件下,染料的脱色降解拥有更高的效率,而碱性环境下降解受到了抑制作用。自由基捕获实验及EPR检测结果表明,羟基自由基(·OH)和单线态氧(^(1)O_(2))是主要的ROS,·OH占主要作用。无机阴离子(HCO_(3)^(-)、Cl^(-)、NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-))存在会抑制染料降解。通过紫外可见吸收光谱分析,初步推断ARG通过苯环先遭受攻击,之后偶氮键和萘环断裂,然后矿化;RhB主要是共轭结构破坏、N-位脱乙基、芳环开裂及矿化。

真空紫外活化亚氯酸盐降解酸性红G的机理

采用真空紫外(VUV)活化亚氯酸盐(ClO_(2)^(-)),研究其对偶氮染料酸性红G(ARG)的氧化降解机理,考察不同体系、ClO_(2)^(-)浓度、初始pH值、ARG初始浓度、无机阴离子和印染助剂对ARG降解效能的影响。结果表明:在ARG初始质量浓度为50 mg/L、ClO_(2)^(-)投加浓度为0.4 mmol/L的条件下,反应10 min时,VUV/ClO_(2)^(-)体系中ARG去除率可达98.3%。ARG去除速率随pH值的增大而降低,Cl-会促进ARG氧化分解,HCO_(3)^(-)有微弱的抑制作用,NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)影响较小,柠檬酸钠和十二烷基苯磺酸钠抑制作用显著。VUV/ClO_(2)^(-)体系中主要氧化物质为·OH、1O_(2)、Cl·和ClO·,ARG降解机理为偶氮键断裂和萘环被破坏。

Ti-Al水滑石的制备及吸附水中低质量浓度F-性能

以AlCl_(3)·6H_(2)O和TiCl_(3)为原料、Na OH为沉淀剂,采用共沉淀法制备了不同n(Ti)∶n(Al)的双金属氢氧化物(Ti-Al LDHs),考察了其对模拟废水中低质量浓度F-的吸附性能。采用SEM、BET和XRD对Ti-Al LDHs吸附F-前后的样品进行了表征,探究了Ti-Al LDHs的投加量、初始溶液pH对Ti-Al LDHs除氟容量的影响,测试了其循环再生能力。对Ti-Al LDHs吸附F-的机理进行了推测。结果表明,Ti-Al LDHs稳定性较好,呈现层状结构且均匀堆积,主要以分散的无定形态存在,具有较宽的孔径分布和较大的比表面积(108.34 m^(2)/g);当n(Ti)∶n(Al)=2∶8、介质p H=6时制备的Ti-Al LDHs-1对F-具有最佳的吸附性能,在Ti-Al LDHs-1投加量为0.1 g/L、25℃、200 r/min、水浴恒温振荡12 h的条件下,Ti-Al LDHs-1的除氟容量最高,为63.08 mg/g;常温下,初始溶液p H=4时,投加量0.2 g/L的Ti-Al LDHs-1平衡除氟容量为47.59 mg/g,F-去除率为86.53%;共存阴离子(0~10mmol/L)对F-吸附的影响高低排序为HCO_(3)->CO_(3)^(2-)>SO_(4)^(2-)>H_(2)PO_(4)^(-)>Cl^(-)>NO_(3)^(-)。Ti-Al LDHs-1对F-的吸附更符合拟二级动力学模型(R^(2)>0.99),吸附等温线更符合Langmuir模型。经过4次吸附-解吸循环后,Ti-Al LDHs-1除氟容量仍可达初始的73%。吸附过程为离子交换、静电吸引和表面络合3种类型共同作用。

改性沸石去除地下水中铁锰的研究进展

根据沸石的结构特征并利用沸石进行除铁锰的动力学机理总结了影响其除铁锰性能的材料自身的因素,综述了对沸石进行改性的方法以及改性前后的对比,其中包括在合成过程中在保证沸石基本框架的前提下,对影响沸石合成的因素,即硅铝比、杂质去除、碱度、结晶温度、晶化时间、导向剂的人为控制调节,以及进行微波、高温、涂层、化学药剂浸泡的预处理改性。为改性沸石后续研究提出参考和建议。

新生成Ti(OH)_(4)沉淀物对水中Mn^(2+)的吸附机理研究

采用氧化Ti^(3+)方法得到水合Ti(OH)_(4)絮体沉淀物,研究了以新生成Ti(OH)_(4)絮体作为吸附剂吸附去除水中Mn^(2+)的效率,分析了吸附热力学、动力学及吸附前后Ti(OH)_(4)絮体的ζ电位变化,研究了pH值和几种常见离子对该吸附的影响。结果表明:Ti(OH)_(4)絮体对Mn2+的吸附可以较好地符合拟二级动力学模型;热力学结果显示,吉布斯自由能变化值ΔGΘ为负值,吸附反应可自发进行;吸附可以较好地用Langmuir等温式描述,pH值为7.0和8.5时,计算的Qmax分别为58.8 mg/g、92.6 mg/g,但pH值为8.5时不能排除Mn2+通过形成沉淀而去除的途径。在试验的条件下,吸附反应进行较快,吸附很快达到准平衡,而且平衡吸附容量与最大吸附容量在数值上较为接近,吸附性质属于单分子层化学吸附。吸附容量还与Ti(OH)4絮体表面的ζ电位值有一定的相关性,ζ电位值越低其对Mn^(2+)的吸附容量越大,并且吸附前后体系pH值的变化值(△pH)和Mn^(2+)的去除率(%)呈正向相关。水中NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、H_(2)PO_(4)^(2-)和HCO_(3)^(-)等离子可以促进Ti(OH)4对Mn2+的吸附,Ca^(2+)则表现出较强的抑制作用,而Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Cl^(-)等离子对吸附影响较小。Mn^(2+)的吸附机制实际上是静电吸引、表面配位、化学沉淀(高pH值时)的共同作用。

pH值对旋流球磨破解污泥释放有机质影响的研究

剩余污泥含有大量的有机质,对污泥进行破解将有机质转化为生物处理可利用的碳源,从而实现污泥资源化与减量化。该文探讨了pH值对低速水力旋流球磨剪切破解污泥释放有机质的影响,考察了不同pH值下污泥破解液中SCOD、核酸、蛋白质的释放情况。结果表明,当pH值为9~11时,溶解性化学需氧量(SCOD)、核酸和蛋白质的释放均显著高于中性和酸性条件。碱性条件下经过4 h破解,破解液中SCOD最终释放量趋于平衡,浓度均值增加到3730~3830 mg/L,且基本达到释放的极限;继续增加破解时间,SCOD释放量增加不显著。当pH值为9~11时,经过3 h破解,核酸释放量趋于平衡,其浓度在690~720 mg/L。相反地,在中性或酸性条件下,SCOD、核酸和蛋白质释放速率较低,即使破解时间达到5 h,SCOD、核酸和蛋白质的释放也远没有达到平衡,且释放总量显著低于碱性条件。粒径分析结果表明,原污泥平均粒径由破解前的30.256μm降到13.66μm,粒径显著变小;在碱性条件下的破解过程中还发现出现大量峰值粒径为0.13μm的细颗粒,此粒度在中性和酸性条件破解过程中没有出现。扫描电镜表征表明,污泥破解后粒径显著减小,污泥絮体和细胞架构均被破坏。三维荧光显示污泥破解前和破解后有类色氨酸和腐殖酸类物质释放,碱性条件下破解有酪氨酸类蛋白物质溶出,而且腐殖质类物质可以彻底分解转化。

UV_(185)对偶氮染料酸性红G的降解机理研究

该文以UV_(185)为光源,研究紫外高级氧化技术对印染废水中酸性红G(ARG)的光降解反应机理。结果表明:UV_(185)对ARG降解具有显著效果,远远优于UV254光源,光照20 min后降解率可达97.4%。光照功率增加对ARG降解效果显著。酸性条件对ARG的降解速率有提升作用,碱性条件有抑制作用,pH为3.0、6.7、9.0、11.0时,反应动力学常数分别是0.261、0.174、0.151、0.093 min^(-1)。降解反应动力学过程符合准一级动力学模型,R^(2)>0.990。自由基捕获实验说明UV_(185)光照中产生的活性物种·OH和^(1)O_(2)对ARG降解贡献程度较大,而·O_(2)_(-)无贡献。台式电子顺磁共振波谱仪检测到·OH和^(1)O_(2)存在,未检测到·O_(2)_(-)。CO_(3)^(2-)、Cl^(-)对ARG的降解存在着明显的抑制作用,各加入10 mmol/L时,20 min降解率分别降至对照试验的71.0%和80.7%;NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)对降解过程无明显影响。印染助剂柠檬酸钠、十二烷基苯磺酸钠的存在均显著阻碍ARG的去除。H_(2)O_(2)的存在能显著加快ARG的降解。根据UV-Vis吸收光谱显示,509 nm处吸收峰的强度不断减弱,ARG分子结构遭到严重破坏。在ARG降解过程中,共检测16种主要降解产物并提出了可能的转化路径。总有机碳数据显示,在30 min时ARG矿化度达到49.4%。

活性污泥-悬浮生物膜系统处理低C/N污水深度脱氮性能

通过农业废弃物玉米芯悬浮生长生物膜的载体,构建了活性污泥-悬浮生物膜混合系统,以SBR工艺运行方式对低浓度低C/N污水的深度脱氮性能进行了研究.探究了挂膜启动阶段系统脱氮效果;在工艺稳定运行后,考察了温度、HRT、DO、进水C/N、进水pH等参数对工艺脱氮性能的影响.经过24 d挂膜后,结合污染物去除情况及镜检显示生物膜挂膜成功.运行结果表明,以预处理后的生活污水作为模拟原水,控制反应温度为26—30℃,HRT=8 h,COD/TN为(4.0±0.1),DO=(2.2±0.1)mg·L^(-1),进水pH=(8.0±0.1)的条件下,系统达到最佳运行条件,COD、NH_(4)^(+)-N、TN平均去除率分别为70.2%、94.8%和80.8%,平均出水COD、NH_(4)^(+)-N、TN浓度分别为14.89 mg·L^(-1)、0.57 mg·L^(-1)和2.40 mg·L^(-1).好氧阶段DO浓度对TN去除率有一定的影响,当好氧阶段DO浓度为(2.2±0.1)mg·L^(-1)时,TN去除率达到峰值84.38%.结果表明,活性污泥-悬浮生物膜混合系统处理低浓度低C/N污水具有优良性能,为低浓度低C/N污水的深度脱氮及玉米芯的资源化利用提供新的思路.

高锰酸钾脱色降解直接耐酸大红4BS的反应机理研究

以高锰酸钾(KMnO_(4))为氧化剂,含有染料直接耐酸大红4BS(以下简称大红4BS)的溶液为模拟废水,研究KMnO_(4)对大红4BS的脱色机理,分析KMnO_(4)不同投加量对大红4BS脱色效果的影响。结果表明:当KMnO_(4)投加量为15 mg/L时,反应1 h脱色率可达95.3%;脱色机理主要是KMnO_(4)氧化及氧化过程中形成的二氧化锰(MnO_(2))对大红4BS吸附的共同作用。

饮用水除铁除锰原理与技术进展

分析了接触氧化除铁除锰的机理,接触氧化除铁符合一级化学氧化反应动力学规律,以化学氧化反应为主;接触氧化除锰是化学氧化和生物氧化共同作用的结果,其贡献大小还需实验进一步证实.对于缩短滤池成熟期方面,由于对除锰机理的认识存在差异,采用的方法也截然不同;对于接触氧化除锰,高铁条件下不利于锰质活性滤膜的形成,滤池成熟期延长,除锰效果减弱;高pH、DO(溶解氧)条件下,滤池成熟期缩短,对锰的去除效果较好;对于生物氧化除锰,进行适当的反冲洗、接种成熟的滤砂或接种特定细菌物种,都可使滤池成熟期缩短,除锰效果较好.阐述强氧化剂氧化混凝沉淀除锰原理与技术,对地下水除锰具有较好的效果;分析除锰机理,对后续除铁除锰技术的发展进行展望并提供依据.

改性黄铁矿为电子供体的生物反硝化脱氮性能

将天然黄铁矿球磨至纳米尺度,与二甲基亚砜混合后经过600℃无氧煅烧2 h得到改性黄铁矿。采用XRD、SEM、N_(2)吸附-脱附、VSM对其进行了表征。探究了不同理化因素对改性黄铁矿生物脱氮性能的影响。结果表明,结晶度高的黄铁矿通过改性转变成结晶度低的磁黄铁矿(Fe_(0.95)S_(1.05))且呈多孔蜂窝状结构,比表面积从0.82 m^(2)/g增加到10.54 m^(2)/g,孔径从7.70 nm增加到22.41 nm,改性黄铁矿的磁化强度为12 emu/g。在改性黄铁矿平均粒径200 nm、投加量500.00 mg/L、温度35℃、pH=7.0的条件下,模拟污水中NO_(3)^(–)-N质量浓度从18.50 mg/L降至0.36 mg/L,反应时间由改性前的4.50 h缩短至0.75 h,NO_(3)^(–)-N去除率由改性前的42.80%提至98.10%,表明改性黄铁矿能够作为电子供体被反硝化微生物高效利用。脱氮动力学分析表明,改性黄铁矿为电子供体的自养反硝化反应动力学符合零级反应特征(R^(2)>0.97)。

UV/乙酰丙酮高级氧化体系降解甲基橙的反应机理研究

该文研究了UV与乙酰丙酮(AA)联用的高级氧化体系对甲基橙(MO)的降解反应机理。结果表明:UV/AA体系对MO的脱色效果远远优于UV/H_(2)O_(2)体系,当MO初始浓度为15 mg/L、AA投加量为0.5 mmol/L时,光解12 min后MO降解率可达98.4%。UV/AA体系对不同初始质量浓度MO的降解均符合零级反应动力学模型,R^(2)>0.990。当pH=2.0左右时,6 min MO降解率为99.3%,较pH=9.0左右时提升58.1%。无机阴离子HCO_(3)^(-)对体系的抑制作用较为显著,低浓度Cl^(-)轻微促进,高浓度NO_(3)^(-)会产生抑制作用,SO_(4)^(2-)对降解速率无明显影响,印染助剂柠檬酸钠对MO降解会产生明显不利影响。自由基捕获实验和电子顺磁共振测试结果表明,UV/AA体系中的活性氧化物主要为^(1)O_(2)。TOC结果显示,体系具有一定的矿化能力,UV-Vis吸收光谱分析表明,12 min时偶氮键基本被破坏,AA浓度随反应进行而降低。依据液相色谱-质谱联用仪结果提出了MO在UV/AA高级氧化体系降解过程中的可能转化途径。

低温-次氯酸钠对污泥减量化及可生化性研究

以市政污泥为研究对象,探究了低温耦合次氯酸钠对污泥的破解效果,以及后续减量化及可生化性的影响。在反应温度为80℃、NaClO投加量为166.7 mg/g、反应时间为60 min的实验条件下,破解液中SCOD可以达到13210 mg/L,COD破解率达到42.54%。破解液中的多糖及蛋白质质量浓度可达到587.3、376.8 mg/L,说明该方法可有效破解污泥,药剂投加成本仅为0.029元/g。污泥SS去除率达到30.71%,可有效减少污泥预处理成本,实现污泥减量化,并缩减污泥后续处置成本。经加热处理后液相中的余氯在1.0 h内可降至0.37 mg/L,破解液的碳氮比由10.04提高到28.97,但BOD5/SCOD仅为0.282。结合反应过程中TCOD和蛋白质的变化,以及三维荧光光谱表征,推测可能是ClO^(-)与部分易降解有机物发生矿化反应,导致破解液的可生化性有所降低。研究结果表明该方法对污泥减量化效果显著,药剂投加成本低,可生化性可接受,可为污泥的减量化及资源化利用提供一定参考。

反硝化除磷工艺进展及影响因素

阐述了反硝化除磷的基本机理与特点,介绍了基于反硝化除磷理论研发出的单污泥工艺和双污泥工艺流程,比较了各类工艺的优缺点,提出了相应的优化改进措施。分析了反硝化除磷系统的主要影响因素,包括碳源种类、pH值、电子受体、C/P比、污泥龄等,提出了将处于实验阶段的新型工艺投入运行、探究多因素对系统脱氮除磷的综合影响等后续研究展望。

微波辅助酸改性粉煤灰对镉的吸附性能研究

采用微波辅助酸改性粉煤灰,制备的改性粉煤灰用于处理含Cd^(2+)废水,进行静态吸附实验研究,测定了298~308 K范围内吸附等温线。结果表明,改性粉煤灰对Cd2+有良好的吸附性能,吸附符合Langmuir等温方程,最大饱和吸附量为12.5 mg/g。吸附焓变为38.87 k J/mol,吸附Gibbs自由能为-4.25^-2.85 k J/mol,吸附熵变为117 J/(mol·K),表明该吸附过程是自发吸热过程。