EGCG强化Fe^(2+)/过硫酸盐体系降解金橙G的研究

通过向亚铁-过硫酸盐(Fe^(2+)/PDS)体系中引入具有还原性及络合性的绿茶提取物EGCG,促进Fe^(3+)/Fe^(2+)循环,增强其对偶氮类染料金橙G(OG)的降解.实验考察了PDS投加量、OG初始浓度、溶液初始pH、Fe^(2+)投加量、EGCG投加量以及溶液中共存阴离子对该体系降解OG的影响.结果表明:单独投加Fe^(2+)、EGCG、PDS以及投加EGCG/PDS、Fe^(2+)/EGCG均不能有效地降解OG;EGCG的引入使得Fe^(2+)/PDS体系对OG的降解有了显著的提升,从30.89%上升到83.71%;OG的降解效率随着PDS及Fe^(2+)投加量的增大而增大、随着OG初始浓度的增大而减小;当EGGC投加量在10~40μmol/L时,降解效率随着其投加量的增大而增大,而当EGCG投加量大于40μmol/L时,降解效率随着其投加量的增大有一定程度的降低;与Fe^(2+)/PDS体系相比,EGCG的引入使得该体系在p H为2.0~7.0范围内均能取得较好的去除效果;体系中共存阴离子对OG的降解效率有着不同程度的抑制作用,其中PO_4^(3-)>CO_3^(2-)>Cl^-.另外,通过分别加入淬灭剂甲醇和叔丁醇,证明了体系中存在着硫酸根自由基以及羟基自由基,且硫酸根自由基占主导地位.

藻源性内毒素在铜绿微囊藻灭活过程中的释放

次氯酸钠、双氧水、硫酸铜及敌草隆是4种目前常用的化学除藻剂,分别基于不用的原理灭活藻细胞,从而控制藻类爆发,但藻类在凋亡的过程中会伴随有藻源性内毒素的释放.通过研究和对比以上4种除藻剂对灭藻过程中藻源性内毒素的释放规律,结果显示:0.10~0.50mg/L次氯酸钠灭活藻类1周分别释放1564.78,872.14,852.03EU/mL内毒素;0.10~0.50mmol/L双氧水在灭活过程中分别释放内毒素732.23,1706.22,944.84EU/mL;0.5~2.5μmol/L硫酸铜在该过程中伴随有854.60,1055.45,1513.15EU/mL内毒素的释放;5~25μmol/L敌草隆则导致了1802.23,1788.11,1886.14EU/mL内毒素在灭活过程中释放.即具有氧化性的除藻剂可以降解溶液中的部分内毒素,不具氧化性的除藻剂无法有效控制和降解释放的内毒素.但上述所有情况的内毒素含量均远超过藻类自然代谢所产生的内毒素含量(113.86EU/mL).因此,高藻水源水中藻类即使已被有效控制,人们仍应尽量避免直接接触以减少内毒素暴露风险.

镍铁氧体催化过硫酸氢钾对奥卡西平的降解研究

研究了通过水热合成法制备的镍铁氧体(NiFe_2O_4),催化过硫酸氢钾(PMS)产生自由基,在常温常压下降解奥卡西平(OXC).采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)及磁滞回线对镍铁氧体催化剂进行了表征;探究了PMS投加量、NiFe_2O_4投加量以及初始pH对OXC降解效率的影响,结果显示提高PMS和NiFe_2O_4的投量以及偏中性的初始pH均有利于OXC的降解.通过投加不同种类的猝灭剂(甲醇和叔丁醇),证实了OH·和SO_4^-·对OXC的降解起着重要作用,且SO_4^-·的作用更显著.此外,进一步的试验发现NiFe_2O_4具有较好的稳定性和重复利用性:经6次重复使用后,NiFe_2O_4对OXC的降解效率仍可以维持在88%左右;并且,PMS/NiFe_2O_4对滤后水和原水中的OXC也能进行高效催化去除.这些试验结果表明PMS/NiFe_2O_4催化氧化体系对OXC等PPCPs的降解具有良好的应用前景.

丙氨酸在紫外/氯工艺中生成挥发性DBPs的潜能

采用紫外/氯(UV/chlorine)组合工艺对原水中代表性氨基酸-丙氨酸(Ala)进行处理,并对该过程中产生的挥发性消毒副产物(三卤甲烷和卤乙腈)进行测定和分析.研究了不同投氯量、pH、紫外照射时间、溴离子和氨氮浓度对消毒副产物(DBPs)生成潜能的影响.结果表明,丙氨酸经紫外/氯工艺处理后会产生三氯甲烷(TCM)和二氯乙腈(DCAN)两种消毒副产物,且TCM、DCAN的质量浓度在处理15 min时达到最高的20.37μg/L和34.17μg/L,在较低的[Ala]/[Cl2]、较长的紫外照射时间以及中性的pH条件下有利于减少TCM和DCAN的产生,本试验得出的最佳工况为[Ala]/[Cl2]=1∶2,紫外照射2 h,溶液pH=7.此外,水中存在的溴离子使得UV/chlorine消毒后产生了溴氯乙腈(BCAN),增加了消毒副产物的种类和毒性;而氨氮的存在则会减少相应的消毒副产物的产生.还对不同工艺进行了对比,单独紫外照射时没有产生消毒副产物,单独使用氯时TCM产率小于UV/chlorine的产率,但DCAN的产率大于UV/chlorine的产率.最后,提出了UV/chlorine处理丙氨酸生成消毒副产物的可能途径:先是进攻丙氨酸氮原子上的氢,接着是脱羧基和脱氨基作用,生成乙醛和乙腈,再经过一系列取代和水解反应生成二氯乙腈和三氯甲烷.以上试验结果可以为紫外/氯组合工艺的应用和推广提供理论依据.

电化学氧化灭活铜绿微囊藻及藻毒素的降解

利用混合金属氧化物(IrO2-Ta2O5/Ti)电极在氯化钠电解质中产生的活性氯(氯气和次氯酸)灭活铜绿微囊藻细胞.活性氯在溶液中的生成符合法拉第定律,其浓度与电流密度和反应时间成正比.实验系统考察了藻细胞完整性、表面形态和光合活性在电化学氧化过程中的变化,并研究了藻类有机物和微囊藻毒素(MC-LR)在该过程中的释放与降解情况.结果表明:电化学氧化工艺可有效灭活铜绿微囊藻细胞;电流密度越大,反应时间越长,藻细胞破损程度越严重;胞外MC-LR在氧化过程中呈现先升高再降低的趋势,最终质量浓度可达到1.0μg·L-1以下.电化学氧化工艺不仅可以有效灭活藻细胞,还能有效控制藻细胞胞外有机物和藻毒素,因此对于高藻水处理具有良好的应用前景.

Cl^-/PMS体系对奥卡西平的降解及消毒副产物的控制研究

研究了氯离子耦合过硫酸氢盐（Cl--/PMS）体系,在常温常压下对奥卡西平的降解及该过程中典型消毒副产物的生成规律,以期为Cl--/PMS体系在实际水处理方面的应用提供理论基础。通过与NaClO对比,Cl--/PMS体系能更好地氧化降解奥卡西平。探究了反应体系中PMS投加量、NaCl投加量、初始pH值及奥卡西平初始质量浓度对奥卡西平降解效率的影响。试验结果表明,PMS初始投加量较高时更有利于奥卡西平的降解,相应的降解速率常数随着PMS的用量线性增加。当NaCl的初始剂量从10 mmol/L增加到100 mmol/L时,OXC的降解效率及其相应的降解速率常数也明显加快,而当NaCl剂量增加到200 mmol/L时,增量速率减慢。相反,相对较低质量浓度的OXC有利于OXC的降解,并且降解速率常数与OXC的剂量呈指数相关。由于存在氢氧化物,碱性条件比酸性和中性条件更适合于OXC的降解。此外,确定并比较了在常规氯化和Cl--/PMS系统中三氯甲烷（TCM）、二氯乙酸（DCAA）、三氯乙酸（TCAA）、二氯乙腈（DCAN）和三氯硝基甲烷（TCNM）的形成潜力。传统氯化产生的碳质（C―）和含氮消毒副产物（NDBPs）均随着消毒剂的剂量而增加。而对于Cl--/PMS系统,当消毒剂的剂量增加时,C-DBP的产生增强并且N-DBP的产生被抑制。N-DBP的减少应归因于OXC结构上NH_2的损失和从有机氮到无机氮的转化。尽管上述DBP仍在Cl--/PMS系统中产生,但所有检测到的DBP的相应浓度低于常规氯化中形成的DBP。

基于深度学习的藻类混凝去除率预测方法

针对目前水厂应对藻类爆发时混凝剂投加量难以确定的问题,提出一种基于深度学习的藻类混凝去除率预测方法,利用DenseNet卷积神经网络和絮体图像对藻类混凝去除率进行预测,从而对投药量进行调整.具体做法是,在实验室条件下对高藻水进行混凝处理,记录混凝处理后的絮体图像和对应的去除率.以去除率区间为标签构建絮体图像数据集,利用此数据集对DenseNet-121模型进行训练.结果显示,训练后的模型对测试集的预测准确度达到了89.5%,与VGG和ResNet模型相比,利用DenseNet模型对本文建立的数据集进行识别的精确度更高,且在识别去除率在60%~90%区间的絮体图像相较于其他两种模型具有明显优势.同时通过对数据集外的铜绿微囊藻絮体图像进行识别,验证了模型具有良好的泛化性.

“互联网+”视域下水分析化学课程改革与探索

面对“互联网+”视域下高素质复合型新工科人才的培养要求,传统的水分析化学教学已无法适应。本文针对目前水分析化学课程教学存在的主要问题,结合给排水科学与工程专业特点,从慕课、雨课堂、微课、虚拟仿真等方面对水分析化学课程改革进行了探索,以期为各高校水分析化学课程授课提供指导和参考。

“水文学”专业课程思政建设的探索与分析

《高等学校课程思政建设指导纲要》对全面推进高校课程思政建设提出了新方向和新要求。以给排水工程专业课程“水文学”为例,从专业人才培养目标、课程特点、教学现状及教学实施方面入手,探讨了高校专业课程思政建设思路。课程思政教育应以学生为中心,与专业课程教学有机结合,达到双向促进的教学效果,实现高素质人才培养目标。

铁电极耦合过硫酸盐降解典型PPCP的效能及机理

本文研究了铁电极活化过硫酸钠(EC/PS)产生自由基降解奥卡西平的反应,该方法10 min内对奥卡西平的去除率(75%)远远高于单独电絮凝(10%)和单独过硫酸盐氧化(2%)﹒探究了反应体系中奥卡西平初始浓度、电流、初始pH以及羟胺含量等因素对奥卡西平降解效率的影响,结果显示较高的电流(50 mA)、较低的奥卡西平浓度(10μM)及初始pH(pH=3)更有利于奥卡西平的降解﹒通过投加不同的过量猝灭剂(甲醇和叔丁醇),表明了反应体系中羟基自由基(OH·)和硫酸根自由基(SO_4^-·)同时存在,且均发挥重要作用﹒

基于机器学习的高锰酸钾与有机污染物反应活性预测

高锰酸钾(KMnO_(4))氧化能力强、性质稳定,是自来水厂处理微污染原水和突发污染事件的常见应急氧化药剂,高锰酸钾与有机污染物的反应速率常数(k值)是衡量其与有机污染物反应活性的重要参数。然而有机污染物种类繁多,单纯依靠试验方法或理论计算获得大量k值费时费力且成本高。为此,收集了574种有机污染物的数据,以分子指纹(MFs)和pH作为输入特征,利用4种算法(随机森林RF、神经网络NN、极致梯度提升XGBoost和支持向量机SVM),分别建立了预测k值的机器学习(ML)模型,发现4个模型均有良好的稳健性和预测能力,其中RF模型的预测性能最好(R测试集2=0.818,RMSE测试集=0.476)。采用SHAP方法对RF模型进行了模型解释,发现供电子基团、pH等对k值的预测影响最大,表明模型正确学习了k与污染物结构之间的关系。同时,计算了RF模型的应用域(AD)以验证其适用范围。该模型可准确、便捷地获得k值,有助于了解高锰酸钾与有机污染物的反应活性。

掺硼金刚石膜电极除菌除农药性能及机理探讨

针对家庭中果蔬残留的农药和细菌问题,采用掺硼金刚石(BDD)膜电极降解目标污染物敌草隆、异丙威,并对金黄色葡萄球菌的去除效果进行探索。结果表明:BDD膜电极能有效去除水中的敌草隆、异丙威和金黄色葡萄球菌,降解(或灭活)率分别为99%、87%和99.9%。水中的电解质(氯离子、硫酸根、碳酸氢根)可以通过影响活性成分(臭氧、羟基自由基等)的产率,在不同程度上抑制污染物的降解。通过对降解产物进行分析,推测芳香环羟基化为目标污染物的主要降解路径,且敌草隆和异丙威的急性毒性在BDD体系降解过程中逐渐降低。适用于龙头末端的BDD膜电极装置可以有效保障用户的用水安全。

铁电极活化过硫酸盐对金橙G的降解

研究了铁电极活化过硫酸盐(EC/PDS)产生的具有强氧化性的硫酸根自由基(SO_4^-·)对溶液中金橙G(orange G,OG)的氧化降解行为。重点考察了电流强度、PDS投加量、金橙G初始浓度、溶液初始pH值以及共存阴离子对金橙G降解速率的影响。实验结果表明:相比单独絮凝(EC)和投加过硫酸盐(PDS),EC/PDS体系能够有效地去除金橙G;金橙G的去除效率随着电流强度的增大而增大,随着PDS投加量的增大而增大,随着金橙G初始浓度增大而减小;较低的溶液pH值更利于OG的降解。水中共存阴离子对金橙G的降解存在着不同程度的抑制作用:PO_4^(3-)>CO_3^(2-)>Cl^-。此外,通过加入不同的淬灭剂(甲醇和叔丁醇),确定了体系中主要存在的自由基。