环境工程专业本科实验课程教学6S应用模式

在应用型本科高校建设的大背景下,实验教学作为实践环节的重要组成部分,是实现高水平本科教育教学的重要途径。目前,高校本科实验教学形式单一,存在重视灌输忽视启发教育、重视理论忽视实践、重视文本报告忽视创新能力、重视专业知识忽视科学精神和重视技术忽视科学本质等问题。文章通过构建6S管理法(S1整理、S2整顿、S3清扫、S4清洁、S5素养和S6安全)的PDCA循环应用模式,达到强化学生梳理知识体系、激发学生自主学习和发现问题、启发学生自主改进和改进问题、调动学生主动参与教学、培养学生科学素养和提升学生实验安全意识的目的,以期为应用型本科高校的实验教学新模式和提升学生综合能力提供新思路。

废旧锌锰电池在印染废水处理中的应用

分别以废旧电池中回收的锰氧化物和MnO2为处理剂,对活性艳蓝模拟的染料废水进行了脱色实验。实验结果表明,初始的pH是影响脱色效率的主导因素,当pH=2,投加量为85 mg/L,反应时间t=33 min时,分别通过两个处理剂处理后废水的脱色率都在70%以上,而且通过30 min反应后的紫外扫描发现,锰氧化物更有利于染料废水的脱色,为废旧电池资源化利用提供了新途径。

页岩气油基钻屑氮气气氛热解处理研究

油基钻屑是页岩气开发水平井段产生的固体废弃物。针对其处置问题,通过TG-MS联用仪研究其热解失重规律及小分子气体释放速率随温度的变化关系,选用固定床反应器对其进行氮气气氛热解处理,采用正交试验设计,考察了热解终温、升温速率、终温时间、氮气流量等主要因素对热解灰渣含油率的影响,并运用GC-MS对热解油进行分析。结果表明：1）热解工艺最佳参数为热解终温500℃、终温保持时间60 min、升温速率20℃/min和氮气流速0. 10L/min,此时灰渣含油率为0. 039%,远低于国家标准限值0. 3%; 2）随热解终温提高,酮、酯等羰基化合物的含量有所增加,但热解油中烃类含量保持在88%以上,其中烷烃含量为64. 17%-73. 30%,有较高回收利用价值。

微波-生物炭工艺对高浓度氨氮废水的处理研究

针对现有氨氮废水处理工艺存在运行成本高、脱氮效率低、操作复杂等问题,文章依据微波-生物炭技术加热速率快、吸附效率高等优势,探究了该工艺的环境影响因素和作用机理。结果表明:采用微波加热法制备的椰壳生物炭BET比表面积可达380.64 m^(2)/g,进一步制备生成生物炭无纺布,在初始氨氮浓度800 mg/L(以N计)、pH 10.5、无纺布投加量6 g/L、微波功率560 W条件下连续辐射加热6 min,氨氮去除率高达98.24%,且生物炭无纺布能保持性能连续使用11个周期以上。微波-生物炭工艺主要利用微波辐射的“热效应”、“非热效应”及生物炭无纺布的吸附解吸作用强化促进废水中NH_(3)分子的脱除。该研究为高浓度氨氮废水的有效处置提供了高效、清洁的新方法。

油污染场地土壤热解终温试验研究

目前,含油污染场地土壤处理中对终温影响的研究不够。采用固定反应床对该类污染土壤进行热解处理终温模拟试验。在升温速率、终温时间及真空度(20℃/min、30 min和70 k Pa)不变的条件下,考察了不同热解终温下热解残渣的含油率,并利用GC-MS对不同热解温度下含油土壤热解油进行了分析。结果表明:随热解终温不断提高,各试验土壤样品热解残渣的含油率均逐渐降低,0~260℃范围内热解残渣的含油率下降最快,其中260℃下热解速率分别为2.93mg/min、1.99 mg/min、1.57 mg/min、1.39 mg/min、1.15 mg/min,之后下降速率减缓,到300℃后基本保持不变;含油土壤最宜热解终温为260℃,此时含油土壤中石油烃质量比低于3 000 mg/kg(初始质量比为17 438~42 656 mg/kg);热解油中高分子碳氢化合物含量随热解终温不断提高而逐渐升高。

页岩气油基钻屑降解菌群的构建及其降解特性

以柴油作为唯一碳源,经过富集驯化,筛选出7株石油烃降解菌单菌,并分别测定其对柴油和油基钻屑的降解效能,利用其中4种菌(K-2、K-3、K-6和K-7)构建复合菌群对油基钻屑进行进一步降解试验。结果表明:(1)K-7对柴油和油基钻屑降解能力最强,降解率分别可达67.5%和28.8%;(2)最佳的复合菌群组合为K-3、K-6和K-7,其对油基钻屑的降解率达到了37.5%,较单菌最优降解率提高约30.2%;(3)气相色谱质谱分析表明,复合菌群能有效降解油基钻屑中的烷烃和芳香烃,对长链烷烃、支链烷烃、烷基萘芳香烃均具有较强的降解能力;(4)生理生化鉴定,初步判断K-6为红酵母菌属(Rhodotorula sp.),K-2、K-3、K-7均为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)。

襄阳市大气污染季节性特征及潜在源区分析

为探究襄阳市大气污染状况及特征,依据2021年3月至2022年2月襄阳市6个国控监测点观测数据和同期气象数据,详细分析了襄阳市不同季节大气污染特征污染物、主要污染过程以及污染物与气象因素相关性。利用HYSPLIT模型对四季主要污染过程进行48 h(O_(3)-36 h)后向轨迹气流以及轨迹聚类分析,结合大气首要污染物数据,探究襄阳市大气污染传输路径和潜在源区。研究结果表明:襄阳市大气污染呈现明显的季节性变化,特征污染物以PM_(2.5)、PM_(10)和O_(3)为主,气象因素与污染物浓度关系密切;春季PM_(2.5)潜在污染源区主要集中于襄阳与河南交界处及泰安地区;夏季O_(3)潜在源区主要分布于长沙、武汉、随州、南阳、驻马店等周边地区;秋季PM_(2.5)潜在源区则分布于随州、信阳及以商丘为中心的周边地区;冬季PM_(2.5)主要源于荆州及以菏泽为中心的河南东北部、山东西南部周边区域。本研究揭示了襄阳市大气特征污染物类型及来源,以期为襄阳市大气污染防控决策提供理论参考。

某聚氯乙烯树脂厂退役场地土壤汞污染特征分析

场地重金属污染是工业化进程的产物,污染来源多为原料及副产物的泄漏或不达标排放,给人类和环境造成不同程度的危害。本文以武汉某退役聚氯乙烯(PVC)树脂厂为研究对象,结合氯化汞催化工艺特点,探究场地土壤重金属汞的污染来源及分布特征,为同类型场地土壤重金属汞的污染调查、防治、修复提供案例支撑。研究结果表明:1)参与调查的33个点位中有27.3%已达到相当严重的污染水平,潜在生态风险单项指数Ei值最高达57 900,污染分布范围主要集中于氯化汞催化乙炔生产氯乙烯(VCM)工艺段,水平迁移扩散能力不强;2)重金属汞的垂直迁移受土壤性质影响,粘土对重金属汞的截留效果佳,粘土层中0.8~1.0 m至1.8~2.0 m最大汞浓度衰减量达2 040 mg·(kg·m)^(-1),衰减率达97.2%,而疏松的杂填土则有利于汞的垂直下渗;3)调查区域受重金属汞污染呈现典型点源污染特征。

载铁沸石非均相芬顿修复石油污染土壤试验研究

制备人造沸石负载铁非均相芬顿催化剂,构造非均相芬顿反应体系对石油类污染土壤进行催化氧化,研究该模拟体系中土壤总石油烃(TPH)氧化反应的影响条件及反应机理。结果表明:在反应体系初始pH为6,温度为20℃,对于10 g污染土壤投加催化剂2 g的条件下,针对轻度污染土壤(TPH为6 798.5 mg/kg),过氧化氢投加量为7.5 mL时,污染土壤的TPH去除率最高,为70.09%。针对中、重度污染土壤(TPH分别为13 628.4 mg/kg,19 290.6 mg/kg),过氧化氢投加量为6 mL时,污染土壤的TPH去除率最高分别为65.25%,52.31%。反应后石油类中直链烷烃的比例增加,环烷烃和芳香烃等物质减少,可以为后续微生物的深度处理提供有利条件。

复合垂直流人工湿地-微滤复合系统净化雨水

为充分利用雨水资源,构建雨水收集-复合垂直流人工湿地-微滤膜(RC-IVCW-MF)复合系统进行雨水深度净化试验研究。通过研究不同水力停留时间(HRT)下IVCW单元对雨水氨氮、总氮、总磷、COD的去除效果,确定其最优HRT,并研究最优HRT时RC-IVCW-MF复合系统对雨水的净化效果。结果表明:IVCW最优HRT为12h,IVCW对氨氮、总氮、总磷、COD的去除率分别为62.16%、69.60%、46.52%和21.85%,出水水质能达到《地表水环境质量标准》(GB 3828—2002)Ⅲ类水质标准;IVCW中氨氮和COD的去除率与进水浓度具有显著的相关性;IVCW的HRT为12 h时,RC-IVCW-MF复合系统主要出水水质指标均能达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)。

掺Pt生物质活性炭纤维电极的制备及其应用MFC

为提高电极利用率,制备了一种掺Pt涂层生物质活性炭纤维笼型阴极材料,并构建了以该材料为空气阴极的微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell, MFC)。试验结果表明:涂层之后的MFC最大输出电压为329 mV,约是涂层之前电压输出的1.65倍,产电量约是涂层之前的1.53倍,由此表明掺Pt涂层阴极材料能明显提高MFC产电性能。最终确定的涂层电极最佳工艺条件为:碳粉0.5 g、聚四氟乙烯乳液(PTFE)6 mL、0.3 g Pt/C催化剂。

新型植物纤维基ACF催化甲烷分解试验研究

通过研发多重活化新型活性炭纤维制备工艺,成功制备高性能三维立体网状结构丝瓜络活性炭纤维(LSACF),并将其作为CMD催化剂,采用正交试验设计方法探讨了温度、甲烷空速、甲烷分压等3个因素对催化效率的影响。该研究可为甲烷裂解催化剂的制备探索以及产物分析提供参考。