铁路桥梁建设泥浆废水处理-机制砂生产组合工艺碳排放核算及综合评估

桥梁建设过程中产生的泥浆废水由于高悬浮物(SS)和高pH值较难处理达标,钻孔桩基产生的钻渣可用来生产砂石骨料,但需要大量的水资源。本研究设计了8种近零排放泥浆废水处理与砂石骨料生产组合工艺,基于生命周期理论,构建组合工艺碳排放核算模型和综合评估方法。案例分析结果表明:化学混凝-pH值调节-棒磨机制砂生产组合工艺生命周期碳排放量最大,为2 974.29 tCO_(2e),机械分离-立轴式冲击破碎机制砂生产组合工艺碳排放量最小,约为1 038.75 tCO_(2e)。应用熵权-优劣解距离法(熵权-TOPSIS法)综合评估8种组合工艺,发现机械分离-pH值调节-棒磨机制砂生产组合工艺与最优工艺贴近度最高。该研究结果支持铁路桥梁建造泥浆废水处理和钻渣综合利用组合工艺设计。

硝基苯和西维因在活性炭上的吸附效果及动力学研究

测定分析了活性炭的孔隙结构、表面性质及化学组成,研究了硝基苯和西维因在活性炭上吸附的等温线及动力学特征,结果表明Polanyi-Manes模型和二级动力学方程具有较高的拟合相关系数,说明吸附可能是以色散力为主的多过程复杂反应,活性炭对西维因的吸附容量及吸附速率略小于硝基苯,快速吸附过程与慢速吸附过程的差距较为明显,说明吸附质分子大小和吸附剂孔隙结构是影响吸附的重要因素;溶液Na+浓度对吸附的影响很小,可能由于介质离子强度对分子间色散力的影响较小.

溶解有机质在土壤及沉积物吸附多环芳烃类有机污染物过程中的作用研究

研究了采自官厅水库及周围水域的 6种土壤及沉积物样品对多环芳烃类有机化合物———萘、菲、芘的吸附特性 ,应用1H NMR对这 6种土壤及沉积物样品中的溶解有机质的化学组成进行了的测定 ,发现溶解有机质中芳香族和非极性脂肪族化合物的含量与Freundlich吸附容量 (K′f)之间存在着密切关系 ,Freundlich吸附指数 (n)随着溶解有机质中极性基团的增多而降低 ,但是极性芳香族成分在吸附过程中主要充当有机溶剂相 .另外 ,吸附质的化学特性对吸附也有重要影响 ,logK′f 与logKow(Kow为辛醇 水分配系数 )之间存在着线性关系 .依据溶解腐殖质的两性特征及上述结论建立了一种快速吸附模型 。

西维因在活性炭及草木灰上的吸附及解吸特性

在详细表征活性炭(AC)、草木灰(PA)和沉积物(S)表面性质及化学组成的基础上,研究他们对农药西维因的吸附等温线及吸附和解吸动力学特征.结果表明,化学组成类似,孔隙结构不同的碳吸附剂所遵循的吸附机理不同.介孔分布较多的AC吸附机理复杂,介孔分布较少的PA以线性分配作用为主,AC对西维因的吸附量远大于PA,表面积标化饱和吸附量显示,表面积是影响吸附量的关键因素.AC对西维因的解吸量远小于吸附量,与PA的解吸量相当,PA的解吸量与吸附量相近,且解吸动力学数据均能用准一级动力学方程拟合,说明以分配作用黏附于碳吸附剂上的西维因可能又以分配的形式解吸.沉积物(S)中掺混AC和PA后,对西维因的吸附量增加,解吸量降低,证明AC和PA均具有应用于污染沉积物治理的潜力,但复杂的沉积物体系使得吸附并非简单的叠加.

生物质炭对沉积物中有机污染物的吸附固定作用机理

不同来源生物质炭表面和理化性质差别很大,对沉积物中有机污染物的吸附固定不同.以3种不同来源生物质炭(椰壳粉末、草木灰和聊城电厂灰)为研究对象,应用被动采样技术监测治理过程中污染物浓度的变化,揭示生物质炭理化性质及其与吸附固定效果之间的关系.结果表明:(1)3种生物质炭粒径相差不大,但椰克粉末的BET比表面积比草木灰和聊城电厂灰高2个数量级,孔隙结构发达.(2)吸附固定沉积物中有机污染物的静态模拟试验结果显示,椰克粉末对3类有机物(多环芳烃、苯系物和酞酸酯)的吸附固定作用均很强,投加10个月,沉积物孔隙水中3类有机物的质量浓度降低92. 7%以上,与其属于非极性吸附剂、BET比表面积大、孔隙结构发达有关;草木灰和聊城电厂灰对酞酸酯的吸附固定作用较弱,分别为62. 5%和59. 6%,与其表面积小、孔隙结构不发达有关.(3)生物质炭吸附固定沉积物中有机污染物的动力学研究结果显示,草木灰和聊城电厂灰对酞酸酯的吸附固定作用能很快达到平衡,也与其BET比表面积小、孔隙结构不发达相关.研究显示,生物质炭的理化性质(如BET比表面积、孔隙结构等)是影响有机物污染沉积物治理效果的主要因素.

生物质活性炭原位修复有机物污染底泥技术研究与应用

污染底泥是水体中重要的内源污染,生物质活性炭作为原位修复技术的覆盖材料,正在逐步应用于污染底泥的原位修复.应用椰壳颗粒活性炭与果壳颗粒活性炭对有机物污染底泥进行原位修复,测定2种生物质活性炭的比表面积、孔径分布、表面官能团等理化性质,并应用2种生物质活性炭进行了原位治理污染底泥的实验室静态模拟试验和实地现场试验,在实地现场试验中增加煤基活性炭与2种生物质活性炭进行对比.结果表明:(1)2种生物质活性炭的表面性质与化学组成相似,但椰壳颗粒活性炭比表面积较大,微孔孔隙结构略微发达,极性基团较少.(2)实验室静态模拟试验中,2种生物质活性炭对底泥中的PAHs (多环芳烃)、PAEs (酞酸酯)和苯系物(benzenes) 3类有机污染物均有很好的稳定化修复效果,投加生物质活性炭10个月后,底泥孔隙水中3类污染物的质量浓度降低93. 2%以上;对不同种类有机污染物,孔隙水降低率略有差距,与2种生物质活性炭理化性质的差异有关.(3)实地现场试验中,2种生物质活性炭和煤基活性炭对3类有机污染物的稳定化修复效果均呈现PAEs>PAHs>苯系物,煤基活性炭的修复效果略高于2种生物质活性炭.研究显示,在10个月的修复时间下,生物质活性炭对有机物污染底泥有明显的修复效果,可使底泥孔隙水中PAHs、PAEs和苯系物类有机污染物质量浓度降低90%以上,并且与煤基活性炭相比,生物质活性炭对环境造成的污染印迹更小.

浑河中上游河段有机污染物的测定及评估

以串联极性与非极性固相萃取柱提取,气相色谱-质谱联用法测定浑河中上游水体中有机污染物质,并应用改进潜在风险指数法筛选优先控制有机污染物。结果表明,浑河中酞酸酯类(PAEs)总浓度均值为53.54μg/L,部分采样点邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯大约是地表水环境质量标准限值的10倍;苯酚类总浓度均值为12.57μg/L,大于地表水环境质量标准Ⅳ类水挥发酚限值;监测范围内常见多环芳烃(PAHs)总浓度为2.67~7.79μg/L,苯并(a)蒽均值为0.11μg/L。

沉积物颗粒表面分形特征的研究

通过一阶分子连接性指数1 χ与分子表面积TSA之间的相关性计算出吸附分子的尺度 ,采用分形吸附等温线法计算出妫河沉积物的Ds为 2 3 79,官厅沉积物的Ds 为 2 83 6.基于沉积物对N2 的吸附 脱附等温线数据 ,采用FHH (Frenkel Halsey Hill)方程计算出两种沉积物的表面分形维数Ds,发现官厅沉积物与妫河沉积物的Ds 相差不大 ;温度影响Ds 主要是由于升温改变了沉积物的组成与结构 .在本实验中采用热力学模型 (thermodynamicmodel)计算出的Ds 值大都超过 3 .此外 ,沉积物的Ds 与其比表面积、矿物含量、CEC、有机质的相关性差 .以萘、菲、芘作为码尺计算出的Ds 并不完全是表面空间填充能力的客观表现 。

南沙河表层沉积物重金属污染评价及来源解析

测定了南沙河表层沉积物中重金属含量,采用地累积指数法对沉积物中重金属污染程度进行评价,沉积物的重金属地累积指数分级为0~4级,属于无污染至偏重度污染水平,各重金属的污染程度为：Zn〉As〉Se〉Cu〉Pb〉Sb〉Ni〉Cr〉Co〉V〉Tl。运用主成分分析法对沉积物中重金属污染来源进行解析,结果表明,南沙河底泥中不同重金属来源存在着差异,其中Se、Tl、Zn、Cu主要来自矿石开采;V、Cr、Co、Ni主要由冶金锻造支配;As主要来源于燃煤源。PCA的聚类分析指出,本次研究中所调查的13个采样点在污染程度上可分为5大类。

溶解性有机质对菲在沉积物上吸附与解吸性能的影响

采集了北京通州凉水河（标记为L）以及广东东江流域（标记为D）的沉积物,并进行菲（Phe）的连续吸附-解吸实验,研究了不同含量及组成的溶解性有机质（DOMs）对其吸附与解吸性能的影响.结果表明,DOMs能明显抑制菲在沉积物上的吸附,在实验浓度范围内（0~110mg/L）,菲在沉积物上的吸附量与DOC浓度呈显著的负线性相关,并且DOC浓度越高,对吸附作用的抑制越显著.在溶解性有机质存在条件下,菲在2种沉积物上的吸附均呈线性吸附特征,kd值随加入沉积物浸出液DOC浓度的减小呈增大的趋势.菲在2种沉积物上的解吸过程均呈现一定的迟滞性,其解吸迟滞性可用热力学指数TII来描述.随着菲初始浓度的增加,TII值先减小后增加,其变化可以用吸附在高低位点上的菲分子比例以及菲分子是否能够被禁锢在吸附剂微孔内部来加以解释;溶解性有机质的存在,能促进菲从沉积物上的解吸,从而使菲的解吸滞后性减弱,增强其在水环境介质中的迁移与传输能力.

农药西维因及敌草隆在草木灰上的吸附行为研究

测定分析了草木灰的孔隙结构、表面性质及化学组成,选择理化参数接近,空间构型不同的2种农药西维因和敌草隆作为吸附质,研究其在草木灰上吸附行为,结果表明两者在草木灰上吸附模式理截然不同,线性吸附方程及准一级动力学方程能够拟合平面型分子西维因的吸附等温线及动力学曲线,Freundlich吸附等温式及二级动力学方程吸附对非平面型分子敌草隆的等温线及动力学曲线拟合程度最高,说明平面型分子的吸附可能以简单的线性分配为主,而非平面型分子可能以多过程非线性吸附为主;等温线及动力学拟合参数显示,草木灰对平面型分子西维因的吸附量远大于非平面型分子敌草隆,说明吸附质分子的空间位阻效应是影响吸附的重要因素.

南沙河水体重金属污染特征及潜在生态危险评价

通过测定南沙河水体中重金属的含量,探讨重金属的分布特征,并采用地累积指数法和潜在生态危害指数法对沉积物中重金属污染程度和潜在生态危害进行了评价。结果表明,南沙河水体重金属的污染较轻,沉积物的重金属地累积指数分级在0～3之间,属于无污染至中度污染水平,各重金属的污染程度为Zn>As>Pb>Cu>Cr>Cd。沉积物重金属呈现由较轻到中等的生态风险,以Cd的生态风险为主。

滦河水体溶解性有机物的综合分级表征及其混凝去除过程

天然水体溶解性有机物(DOM)是微污染物的潜在载体,是消毒副产物的主要前驱物,自身又可能成为微污染物,因此研究其内在特性和去除机理有着重要的基础性科学意义。本研究综合利用化学、物理分级方法(即树脂和超滤分级法),对中国北方典型饮用水源——滦河水体的DOM进行全面分级表征。此水体DOM基本化学分级特征是憎水酸(HoA)、亲水性物质(HiM)含量较高,且具有季节稳定性;其物理分级特征是分子量<1 kDa及3 kDa^10 kDa的组分含量较高,也表现出一定的时间稳定性。选用工业聚合铝(PAC)研究此DOM的基本混凝特征和内在混凝机理,结果表明,强憎水部分HoA及3 kDa^10 kDa间的有机物较易被去除,而较大分子量范围10 kDa^30 kDa间的有机物去除率较低,说明混凝过程中此DOM的物理性质不起主要作用,而化学性质更为重要。特别对DOM各组分作进一步(结合)分级研究,发现HoA主要在>10 kDa范围。<1 kDa的有机物中主要为HiM,但其中还含有HoA和弱憎水酸(WHoA),这使特定条件下部分<1 kDa有机物被混凝去除成为可能。另外,HoA中按分子量大小仍可分为易去除和难去除部分,但分布不连续,易去除部分在3 kDa^10 kDa和>30 kDa区间,而其10 kDa^30 kDa部分较难去除,说明可能存在其他结构性影响因素,值得深入研究。

活性炭在不同浓度NaNO3溶液中对硝基苯的吸附

研究了活性炭在不同浓度NaNO3溶液中对硝基苯的吸附行为,着重考察活性炭对硝基苯的吸附规律。结果表明,活性炭对硝基苯的吸附量大、吸附速度快,其吸附动力学可以用Lagergren伪二级速率方程很好拟合,吸附过程是双速过程;活性炭对硝基苯的吸附等温线符合Langmuir吸附等温式;不同浓度NaNO3溶液,对活性炭吸附硝基苯有很大影响。吸附动力学和吸附等温线实验均表明在低浓度和高浓度的NaNO3溶液中,活性炭对硝基苯的吸附量小于其在无NaNO3溶液中对硝基苯的吸附量,而在中等浓度的NaNO3溶液中,活性炭对硝基苯的吸附量大于其在无NaNO3溶液中对硝基苯的吸附量。

载钯螯合树脂的制备、表征及其降解多溴联苯醚的初步研究

以聚丙烯醛-异烟酰腙螯合树脂为高分子载体,利用其活性基团对钯的选择性富集分离性能,将金属元素钯键合到高分子载体上,制备一种含钯树脂材料(树脂1),并进一步原位还原得到还原态的载钯树脂(树脂2)。利用红外光谱、扫描电镜和X射线衍射等对以上2种含钯树脂材料进行了分析表征,并考察了它们对持久性有机污染物(POPs)多溴联苯醚(PBDEs)的脱溴降解性能。结果表明,2种树脂对BDE209均有降解活性,其中树脂1的降解性能比树脂2的降解性能要高,树脂中钯的氧化形态可能对BDE209的催化降解起主要作用。

LDPE膜被动采样技术预测模型的建立及其应用

选用3种厚度的低密度聚乙烯(LDPE)膜(76,56和25μm)作为研究对象,对辛醇-水分配系数的对数(log Kow)>2的有机污染物采用被动采样技术进行膜-水分配系数(Kpew)实测实验和动力学实验,首次建立考虑时间(t),膜厚度(d)和动力学3个因素的LDPE膜Kpew预测模型.实验结果表明,预测模型得到的Kpew与实测Kpew的相对误差为±0.03,证明了预测模型的准确性和可靠性.Kpew预测模型的建立避免了实验监测Kpew的繁琐实验过程,从而极大地提高了有机污染物的监测效率.将预测模型Kpew值应用于浑河与东洲河有机污染物质的监测,监测结果进一步表明了预测模型的准确性和实用性.此外本文首次提出了苯系物的Kpew值,对LDPE膜被动采样技术应用的延伸属于突破性进展.

CaCl_2浓度对土壤吸附西维因的影响研究

以北京交通大学校园草坪种植土为研究对象,研究了CaCl2浓度对西维因在土壤上吸附行为的影响,比较分析了不同CaCl2浓度下土壤对西维因的吸附动力学曲线和吸附等温线。实验结果表明,Elovich方程可以较好地拟合土壤对西维因的吸附动力学曲线。随着CaCl2浓度的增大,从快吸附到慢吸附过程所需要的吸附时间增加。西维因在土壤中的吸附等温线呈非线性特征,Freundlich和Langmuir吸附等温式均能较好地拟合吸附等温线。随着离子强度的增大,土壤对西维因的吸附容量降低。西维因浓度较低时,吸附等温线的线性要优于高浓度时的吸附等温线,进一步证明西维因在土壤上的吸附遵从"两相"吸附模式。

农田系统中除草剂阿特拉津的环境行为和生态修复研究进展

对阿特拉津在农田土壤中的行为进行了分析,着重评述了阿特拉津的吸附机制与影响因素、化学降解、生物降解、生态毒理、生物修复,最后提出微生物降解法修复阿特拉津污染农田具有广阔的研究前景。

铁路站车垃圾衍生燃料制备工艺的正交试验研究

利用北京门头沟煤和铁路站车垃圾,在室温下采用钢模制备出了垃圾衍生燃料.选用L9(34)正交表,以落下强度和热稳定性为评价指标,考察了含水率、成型压力、煤配比和垃圾破碎粒度4个主要因素和3个水平条件对铁路垃圾衍生燃料制备工艺的影响.研究表明:各因素对垃圾衍生燃料(RDF)的热稳定性均无显著影响.试验得到的最优生产工艺参数为:成型压力50 MPa,含水率20%,粒径大小<13 mm,煤配比90%.

东江流域表层沉积物中重金属污染评价

为了掌握东江流域广东段表层沉积物中重金属的污染水平,研究了35个沉积物样品中13种重金属的污染特征,利用地累积指数法、潜在生态风险评价法评价了重金属的污染程度和生态风险。地累积指数法评价结果表明:Cu、Zn、Mn、V、Cd已造成一定程度的污染,Pb、Cr、Ba、Hg、Co、Ni、Se、Tl基本无污染。潜在生态风险评价结果表明:Cu、Zn、Mn、Cd已造成一定程度的污染。Pb、V、Cr、Ba、Hg、Co、Ni、Se、Tl基本无污染。除V外,其余重金属污染程度评价结果基本一致。