多层渗滤介质处理微污染水体的中试研究

对传统的渗滤系统进行改进，采用多层渗滤介质系统，以期增大人工土层对颗粒有机物的接触氧化表面积，同时设置曝气装置保证好氧过程的氧气供应，可以大大提高污水地下处理系统的水力负荷。以北京典型的细砂、中砂、粗砂和砾石为填充材料，处理北京市海淀区上庄水库的污染水体，远优于类似的系统。现场试验结果表明，改进后的系统能创造良好的好氧／厌氧环境，对污染物去除效果良好，CODCr、TN、NH4^＋-N和TP去除率分别达到了48．57％-94．87％、18．49％～70．21％、20．51％～87．50％和56．92％-80．65％，出水达到了地表水Ⅲ-Ⅳ类水质标准。多层渗滤介质系统通过微生物的硝化、反硝化作用实现生物脱氮是去除氮的主要途径；土壤的吸附与沉淀作用是去除磷的主要途径。

“互联网+”智能引领“新工科”教学课件设计制作理念及应用

随着教育部"双一流"重大战略的实施,在"互联网+"智能引领驱动下,我国高等教育的发展面临新的发展机遇与挑战。在工程学科领域,"新工科"为学科发展注入了新鲜血液。在工程学科的教学过程中,教学课件作为驱动学科发展与传递知识的有机细胞,对于提升我国高等教育发展水平、保持发展活力具有重大意义。基于多年教学实践,课题组凝练出"1个中心、2种途径、8个策略"的课件设计制作思路。以学生为中心是课件设计制作的灵魂。课件制作强调重点突出、图文结合、简洁清楚、教学用具合理运用、巧用动画、引用典型案例、互动恰当、习题巩固。该设计与制作理念已成功应用于环境工程专业核心课程环境工程微生物学的教学改革和实践,为我国"互联网+"智能引领"新型环境工程"专业人才培养过程提供科学指导。

新型污泥基吸附材料制备及其氨氮去除性能评价

采用高温焙烧法制备了一种以给水厂终端铝盐混凝污泥为原料的新型吸附剂.通过静态吸附实验探讨其对氨氮的吸附性能,实验中主要考察了不同初始p H、接触时间和温度等因素对氨氮吸附效果的影响,同时分析了吸附剂对氨氮的吸附等温线,动力学和热力学特性.结果表明,在中性条件下吸附剂对氨氮有较好的去除效果;吸附过程在6 h基本达到平衡,吸附过程符合准二级动力学模型,Langmuir吸附模型可较好地拟合吸附剂对氨氮的吸附;热力学参数表明陶粒吸附剂对NH_4^+-N的吸附过程是自发的、吸热反应(ΔG~θ<0、ΔH~θ>0),且由平均吸附能得到该吸附属于物理吸附.因此,混凝污泥处理氨氮废水具有良好的应用前景.

氮掺杂碳催化剂活化过一硫酸盐的活性位点分析及其对双酚A的降解机制

为了探究氮掺杂碳催化剂中不同类型缺陷点位在活化过一硫酸盐((PMS))时的反应活性,以碳黑和二氰二胺混合物为前驱体,通过热解得到了一系列不同氮掺杂量的碳催化剂(CN_(x)),并对所制备催化剂的缺陷度、化学组分以及PMS活化性能进行了研究。结果表明,增加碳催化剂中的高活性氮杂质缺陷点位可有效促进催化剂的PMS活化性能;不同本征缺陷点位对PMS活化性能也表现出显著差异。活性物种淬灭实验、顺磁共振分析和电化学分析等结果表明,CN_(x)/PMS体系对双酚A(BPA)的降解过程遵循以单线态氧(^(1)O_(2))为主导的非自由基途径,催化剂表面的电子传递机制也有一定贡献。以上研究结果可为识别氮掺杂碳催化剂中的活性点位和高活性催化剂的定向合成提供参考。

负载型Co_(3)O_(4)活化过二硫酸盐非自由基降解有机污染物

通过在三维矿物载体表面包覆金属-多酚配合物并煅烧实现了Co_(3)O_(4)纳米颗粒的原位负载,制得了易分离回收的负载型Co_(3)O_(4)催化剂,利用SEM、XRD以及XPS表征分析其形貌和微观结构,采用活化过二硫酸盐(PDS)降解药、护品类有机污染物以评价其催化性能。以双酚A为目标污染物,考察了初始pH、PDS浓度、催化剂投加量、共存阴离子(CO_(3)^(2-)、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、Cl^(-))以及腐殖酸(HA)对BPA降解效率的影响。结果表明,负载型Co_(3)O_(4)能有效活化PDS降解有机物,在Co_(3)O_(4)投加量0.075 g·L^(-1),BPA初始浓度0.04 mmol·L^(-1),PDS初始浓度0.4 mmol·L^(-1)以及初始pH=7的最优条件下,120 min内BPA可被完全去除。淬灭实验与EPR实验结果表明,负载型Co_(3)O_(4)活化PDS通过单线态氧(1O2)主导的非自由基途径氧化分解有机物。

Fe^(3+)/H_(2)O_(2)氧化体系降解邻苯二酚的过程机制

本研究构建了Fe^(3+)/H_(2)O_(2)氧化体系,且对其降解水中邻苯二酚的效果进行了研究,考察了不同反应条件对体系降解性能的影响,借助顺磁共振、活性物种淬灭、量子化学等手段对降解过程机制进行了详细分析。结果表明,Fe^(3+)/H_(2)O_(2)氧化体系可以在弱酸条件下实现邻苯二酚的高效降解。顺磁共振分析与淬灭实验结果表明,降解过程除羟基自由基的生成外,体系中共存有大量烃基自由基。结合电子光谱分析结果发现,邻苯二酚在被降解的过程中与Fe^(3+)形成了弱场配合物,该配合物不仅可在较温和的pH条件下实现Fe^(3+)的水解抑制,还可通过配体到Fe^(3+)的电荷迁移促进Fe(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)-Fe(Ⅱ)的循环,从而加速自身的降解。更重要的是,Fe^(3+)/H_(2)O_(2)/邻苯二酚氧化体系可对水中共存的其他有机污染物产生显著的降解效果。以上研究结果可为抑制芬顿氧化过程中铁离子易水解和价态循环效率低的难题提供新的思路。

氮杂质缺陷碳助催化剂增效类芬顿反应过程机制

本研究以ZIF-8为模板制备了一系列氮掺杂碳材料,分析其对Fe^(3+)/H_(2)O_(2)体系的助催化性能与作用机制。使用X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪等手段,对助催化剂物相、形貌特征以及化学组分进行了详细分析。结果表明,所制备的助催化剂具有丰富的吡啶氮类杂质缺陷点位,且缺陷丰度随助催化剂制备温度的升高而下降;污染物降解实验表明,助催化剂的投加可显著增强Fe^(3+)向Fe^(2+)的还原,从而强化芬顿氧化体系对共存有机物的降解性能;顺磁共振分析、活性物种淬灭与电化学等实验表明,反应体系中共存有·OH、·O_(2)^(-)、~1O_(2)等活性物种,其中,·OH对共存污染物的降解起主导作用;通过X射线光电子能谱分析与量子化学计算对助催化过程机制进行了详细分析,结果表明,芬顿反应过程中失活催化组分(Fe^(3+))在助催化剂氮缺陷处的吸附伴随了由助催化剂向吸附态Fe^(3+)的电子传递过程,是Fe^(2+)再生的主要原因。以上研究结果可为缓解芬顿反应中Fe^(3+)/Fe^(2+)循环效率低的关键问题提供全新的思路,对碳基环境功能材料与芬顿氧化技术的耦合与应用可提供数据支撑。