基于一级动力学模型的水培蔬菜滤床氮磷去除模拟

采用水培蔬菜滤床(HVFB)净化及经生化处理后的生活污水尾水,并选用一级动力学模型开展HVFB氮磷去除动力学试验研究.基于Arrhenius公式采用试验数据分析水温与一级反应面积速率常数K间关系,采用乘幂和指数回归方程拟合20℃时面积速率常数K20与水力负荷间关系,并构建滤床模型拓展式.Arrhenius拟合结果表明,番茄滤床的氨氮、总氮(TN)和总磷(TP)的温度系数θ值分别为1.08,1.06和1.01,空心菜滤床θ值分别为1.07,1.04和1.00,氨氮、TN的K值与水温呈显著正相关,氨氮的K值受水温影响更为敏感,TP的K值与水温无明显关系.在拟合K_(20)与水力负荷关系上,乘幂回归整体上较指数回归具有更高的准确性.考虑了水温和水力负荷因素的一级动力学模型拓展式的预测具有较高的准确性和可靠性.增强TN去除效率(水温小于19.5℃)和TP去除效率(水温大于19.5℃),可有效提高HVFB整体进水水力负荷.

GM(1,1)模型与一级动力学模型的参数关系

用数学方法推导出了用以描述WRF菌生化降解TNT废水的两种模型之间参数关系。对实验数据进行了检验。分析了两种模型的近似程度。并且提出了一个获得适当的修正公式的方法。

组合生态浮床净水效果的一级动力学模型研究

采用组合生态浮床处理富营养化废水,利用Pearson相关系数分别分析水温、溶解氧(DO)、pH、氨氮去除率、总磷(TP)去除率、高锰酸盐指数去除率之间的相关性。利用Arrhenius方程和回归拟合方法修正一级动力学模型,构建组合生态浮床去除氨氮、TP、高锰酸盐指数的一级动力学模型拓展式。结果表明:氨氮去除率、TP去除率、高锰酸盐指数去除率与水温呈正相关,与DO、pH呈负相关;修正后的一级动力学模型拓展式考虑了一级动力学反应速率常数受温度的影响、20℃下一级动力学反应速率常数与进水污染物浓度的关系,在预测组合生态浮床去除氨氮、TP、高锰酸盐指数时预测值与实测值接近,R^(2)分别达到0.975、0.998、0.935,具有较高准确性。

人工湿地动力学模型研究

人工湿地作为一种新型生态污水处理技术,在实际应用中取得了快速发展。讨论了人工湿地3种常用的数学模型(一级动力学模型、Monod动力学模型和Ergun公式),并对表达式之间的转换关系作了较为详细的推导;同时对其各自的优缺点作了分析。从中可以看出,人们对人工湿地去除污染物的内在机制尚缺乏定量化的了解,目前还难以对其设计、运行和预测作出十分准确的评价。最后对数学模型的研究方向作了展望。

蛇莓果实花色苷的稳定性及其降解动力学

探究蛇莓果实花色苷在多种条件下的稳定性及降解动力学。采用pH示差法测定不同pH值、温度、光照强度、氧化剂、还原剂、金属离子对花色苷稳定性的影响。研究表明,不同pH条件下蛇莓果实花色苷热降解符合一级动力学模型,花色苷在强酸性条件下的稳定性高于弱酸和中性条件;蛇莓果实花色苷的热稳定性较差,随着环境温度升高,降解速率k增大,半衰期和递减时间D值缩短,pH值2.0时活化能最大为68.65kJ/mol,pH值5.0时活化能最小为42.35kJ/mol,其降解为吸热非自发反应;6000lx光照和H_(2)O_(2)均会加快蛇莓果实花色苷的降解,且花色苷在光照和H_(2)O_(2)条件下降解均符合一级动力学模型,在光照条件下的降解速率为0.0123d^(-1),半衰期56.35d,H_(2)O_(2)条件下降解速率随H_(2)O_(2)体积分数的升高而增大;质量分数0.20%的Na_(2)SO_(3)对蛇莓果实花色苷的降解有抑制作用;Na^(+)、K^(+)对蛇莓果实花色苷无影响,而Al^(3+)、Cu^(2+)、Fe^(3+)可显著破坏蛇莓果实花色苷的稳定性。综上,蛇莓果实花色苷应尽量在酸性、低温、避光且无氧化剂及Fe^(3+)的条件下生产加工,以避免大量降解。

杏仁牛奶巧克力的品质变化动力学模型及货架期预测

为研究杏仁牛奶巧克力的货架期预测方法，设定了15cc、25％、20℃3各不同储藏温度，并对感官、水分、菌落总数、酸价进行了检测。本研究采用Arrheniu方程对品质变化速率常数和温度T进行线性拟合，得到的活化能Ea为16．94KJ／mol，预测获得的货架期（20cc）为589天，按照安全系数0．8计算，保质期为15个月。实验证明，Arrhenius一级动力学模型能较好地描述15～30℃储藏条件下的杏仁牛奶巧克力的品质变化，预测方程的拟合程度较高，决定系数R2为0．9942，预测结果参考价值较大。

欧美农药环境降解动力学评估方法比较

农药在环境中的降解行为是评估农药环境安全性的基础,农药的降解动力学通常以一级动力学模型描述。现有的环境暴露模型也均需要输入一级动力学模型的农药在土壤中50%消失时间(DT50)。但有时一级动力学模型不适用于描述农药在环境中,特别是土壤中的降解。因此欧盟和北美自由贸易区已发布了一系列关于使用非一级动力学模型计算DT50的导则。介绍了欧美降解动力学评估方法,并用多组降解数据比较了2种评估方法的区别。

牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵工艺优化及动力学研究

为实现牛粪与水稻秸秆资源化利用,采用批式试验,分别研究了预处理剂种类(H_2O_2、H_2SO_4、NaOH)、预处理剂浓度(2%、4%、6%)及牛粪与水稻秸秆物料比(1∶1、2∶1、4∶1)对牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵产气效果的影响。结果表明,采用2%H2O_2预处理剂,物料配比控制在1∶1,系统平均原料产气率为398.0 m L·g^(-1),发酵效果最佳。动力学研究发现,一级动力学模型与Modified Gompertz方程均可较为准确地对牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵产气过程进行动态模拟,其中,Modified Gompertz方程的模拟效果更优。

潜流人工湿地处理农村生活污水动力学研究

考察潜流人工湿地处理农村生活污水的运行效果,并探寻一级动力学常数的空间变化情况,采用"厌氧调节池+二级串联潜流式人工湿地"工艺处理农村生活污水。结果表明,经过3个月运行后人工湿地对污水中COD、TP、TN和NH3-N的去除率分别达到了79.13%,71.54%,57.26%和60.01%。通过湿地原位检测显示以上各类污染物在生物床内都有较明显的沿程下降趋势,在床体的前半部分污染物的降解较快,后半部分相对缓慢。农村生活污水中污染物去除动力学符合一级动力学模型,一级生物床中COD、TP、TN和NH3-N的去除,Kv均值分别为3.048、2.469、1.625和1.695;二级生物床中Kv均值分别为2.542、1.946、1.383和1.453。生物床Kv呈现出减小的趋势说明生物床前端对各类污染物的降解速率比后端快。生物床间的跌水池的复氧,增加了二级生物床前端的Kv,提高了对污染物的降解速率。

浓度效应对卡马西平在生物炭上的吸附动力学影响

为了解人工合成药物在生物炭上的吸附动力学特征及其浓度效应的影响,选择卡马西平(CBZ)为目标污染物。探讨不同初始质量浓度(2、4、25、50 mg·L^(-1))在不同裂解温度(200、300、500℃)下制备的生物炭上的吸附动力学特征。结果表明,双室一级动力学模型可以精确地描述CBZ在生物炭上的吸附动力学特征。CBZ的快室吸附对总体吸附的贡献随初始浓度的增大而减小,而慢室吸附贡献则增大。π-π作用可能对CBZ的吸附贡献较大。孔隙填充可以描述慢室吸附过程,可能是吸附速率的控制环节。

氧氟沙星在不同性质碳基吸附剂上的吸附动力学特征

本研究探讨用香蕉皮和玉米芯两类生物质制备的生物炭、多壁纳米碳管(CNTs)和活性炭(AC)对氧氟沙星(OFL)的吸附动力学过程.结果表明,吸附动力学过程符合双室一级动力学模型.OFL在两类生物炭上的吸附能力随炭化温度的升高而减弱,归因于生物质炭化程度的增大,芳香性增加,生物炭有机分配相减少.生物炭的O含量极大地影响了其与水分子之间形成水膜的能力,OFL穿透水膜在生物炭表面上的吸附过程成为控制OFL吸附快慢的关键环节.OFL在CNTs和AC的快室吸附比在生物炭上的先趋于平衡,这可能与CNTs和AC较为单一的表面性质有关.CNTs的慢室吸附比AC的慢室吸附需要更长时间达到平衡,主要原因是随着OFL分子在CNTs表面持续吸附,原先由于疏水性作用聚合在一起的CNTs逐渐分散开,暴露出更多的表面积,导致OFL持续的吸附,在动力学上表现为慢室吸附.此外,单位比表面积上CNTs对OFL的吸附量最高,表明如果能够使CNTs充分分散,大量暴露的表面可能使CNTs成为去除有机污染的高效吸附剂.

缓冲体系下餐厨垃圾厌氧消化产沼气动力学解析

通过批次实验研究了餐厨垃圾在NaHCO3缓冲体系下的厌氧发酵产沼气过程,并分别采用一级动力学模型、Logistic模型、Transference模型和Modified Gompertz模型对甲烷产生过程进行了拟合.结果表明,4种模型均可较好地描述餐厨垃圾的厌氧消化过程,相关系数的平方均大于0.9.其中,Transference模型拟合得到的Pmax和Rmax与实验结果更接近,相关系数的平方更高,更适合描述该餐厨垃圾的甲烷产生过程.通过拟合,获得的最大Pmax和Rmax分别为446.79 mL/gTSadded和133.37 mL/gTSadded/d,最佳物料比(接种物干重:底物干重)为1∶1.5,厌氧消化时间为5~9d,消化时间短.该研究对于餐厨垃圾的实际处理处置具有一定的指导意义.

不同粒级的煤胶体对汞的吸附动力学

为了解煤胶体对汞的吸附动力学特性,采用沉降法和离心法提取由霍林河采集煤样中的煤胶体(0~2、2~5、5~10μm),采用批量实验对不同粒径和不同温度下,煤胶体对汞的吸附动力学特性进行了研究。结果表明:煤胶体对汞的吸附反应为吸热反应,以化学吸附为主,其吸附动力学过程可用准二级动力学方程和双室模型很好的描述。煤胶体对汞的平衡吸附量随粒径的减小和温度的升高而逐渐增大,不同粒径煤胶体受温度影响的大小关系为(5~10)μm>(2~5)μm>(0~2)μm。煤胶体对汞的吸附从初始阶段到达到表观平衡,快速吸附均占据优势。在表观平衡时,粒径越大,快速吸附的贡献率越小。煤胶体对汞的吸附反应速率随温度升高和粒径减小而增大。温度越高、粒径越小,快速吸附速率越大;而慢速吸附速率则随温度升高和粒径增大而增大。汞在0~2μm和2~5μm煤胶体上的吸附过程,粒内扩散是其主要控速步骤;而对于5~10μm的煤胶体,膜扩散是主要控速步骤。

改性钛基二氧化铅电极催化氧化降解水中四环素

使用NiO做中间层,并掺杂稀土元素(La)对Ti/PbO_(2)电极进行改性,制备了Ti/NiO/PbO_(2)-La电极。采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪和X光电子能谱对电极表面进行表征,结果表明Ti/NiO/PbO_(2)-La电极表层形貌致密、规整,具有较大的活性比表面积,因此具有较Ti/PbO_(2)电极更多的活性位点,且La以La2O3的状态被掺杂在PbO_(2)中。通过循环伏安法(CV)、线性伏安法(LSV)和交流阻抗(EIS)一系列电化学分析,证实以NiO修饰钛基、活性层掺杂La均可以改善电极的电化学性能,且二者具有协同作用。将Ti/NiO/PbO_(2)-La电极用于对四环素(TC)的电催化氧化,初步分析了溶液pH、电流密度和TC初始浓度对电催化氧化反应的影响,结果表明,Ti/NiO/PbO_(2)-La电极对TC的电催化降解过程符合准一级动力学模型,当溶液pH为4.5,电流密度为20 mA/cm^(2),TC初始质量浓度为10 mg/L时,反应90 min后,TC去除率可高达98.4%。

渣油加氢脱残炭的动力学模型研究

根据渣油残炭的构成来源和加氢脱残炭的反应历程．提出了渣油加氢脱残炭的三集总一级反应动力学模型．并建立一集总和二集总加氢脱残炭反应动力学模型与之进行了比较。结果表明．三集总一级加氢脱残炭反应动力学模型的预测精度优于一集总和二集总的反应动力学模型。

冬小麦/夏玉米轮作体系中土壤氮素矿化及预测

应用田间试验结果研究了冬小麦和夏玉米生长期的土壤氮素矿化量 ,并用间隙淋洗好气培养试验结合一级动力学模型对田间氮素矿化量进行了预测 .结果表明 ,土壤氮素矿化量在年际间和作物间的变异很大 ,夏玉米季一般高于冬小麦季 ,从而导致夏玉米季施用氮肥的增产作用不明显 .冬小麦季矿化量占当季作物最高吸氮量的 31%～ 6 0 % ,夏玉米季占 6 2 %～ 10 8% ,加上起始Nmin的供氮 ,造成了作物产量尤其是夏玉米产量对施入氮肥反应不明显 .土壤氮素净矿化量均随土壤供氮量的增加而显著减少 ,在一般供氮量范围内 ( 0～ 30 0kgN·hm-2 )均表现为净矿化 .一级动力学模型只能预测作物整个生育期土壤氮素矿化总的趋势 ,并不能反映某一阶段矿化量的变化 ,但模型能在种植作物以前估计出土壤氮素净矿化量 ,从这个意义上说 ,模型的预测作用仍是不可低估的 .

微囊藻毒素在单波长紫外光照射下的光降解动态研究

研究了两种微囊藻毒素在两种紫外光照射下的光降解行为 ,研究结果表明 :UV C是降解微囊藻毒素较好的光源 ;光照强度是影响毒素降解重要的因素 ,其次是温度和酸度 ;在UV C的照射下 ,水体腐殖质对光降解具有抑制作用 ;微囊藻毒素的光解反应符合准一级动力学模型 .同时本工作还按实际环境水体中毒素的含量水平进行了模拟研究 ,发现紫外光UV C对环境水体中低含量的微囊藻毒素具有很强的去除能力 .为今后发展无毒、高效、经济实用的饮用水处理技术做了有益的探索 .

生物法-人工湿地组合工艺对小城镇混合污水氮素去除效果研究

在华南热带亚热带地区,利用生物法-人工湿地组合工艺(A/BCO-CW)处理小城镇片区混合污水。全年运行结果表明,A/BCO-人工湿地组合系统对TN和NH4-N具有好的处理效果,年均去除率分别为57.57%、87.73%,平均去除负荷量达到3.85和3.26g·m-2·d-1。A/BCO预处理系统在停留时间为3～6h条件下,对NH4-N去除效率达57.38%,好氧段充分曝气,有利于硝化过程的进行,有效地解决人工湿地因溶解氧不足造成的硝化过程受限制情况,减少了后续湿地所需面积的25%。在0.30～0.59m·d-1水力负荷率下,垂直流-表面流-水平潜流人工湿地组合系统对TN和NH4-N平均去除负荷达到了2.56、0.90g·m-2·d-1;TN、NH4-N去除速率常数为39.8和41.62m·yr-1,这些数值均处于文献中k值范围的高量程内。在进水NH4-N变动范围为6.27～18.8mg·L-1时,出水水质均能稳定达到GB3838—2002《地表水环境质量标准》的IV类水1.5mg·L-1的标准。通过探讨A/BCO-CW组合工艺用于混合污水处理效率,实现了A/BCO和CW二者间在处理氮素过程中的优势互补。

温度和土壤类型对氮素矿化的影响

采用短期(15 d)室内好气培养方法,研究我国东部三类主要旱地土壤(黑土、潮土和红壤)有机氮矿化对温度(15～30℃)的响应及其影响因素。结果表明,土壤累积净矿化氮量的顺序为黑土>潮土>红壤,其中高有机质土壤大于低有机质土壤。黑土累积净矿化氮量随温度升高而增加,但潮土和红壤在25℃以上表现出持平和下降趋势。土壤矿质氮含量变化与培养积温(培养温度×培养时间)的平方根表现出线性正相关关系,总体上高有机质含量土壤氮矿化对温度的敏感性强。基于一级动力学方程的模拟,除黑土的土壤潜在矿化氮库(N0)随温度增加而提高外,其余土壤的N0以及所有土壤的氮矿化速率常数(k0)随温度表现出抛物线型的变化;总体上,土壤氮矿化的适宜温度为20～25℃。在15～20℃内,k0随温度升高而增加,其温度敏感性顺序是红壤>黑土>潮土;在20～30℃内,k0随温度升高而下降,其温度敏感性顺序为黑土>红壤>潮土。土壤有机质和全氮显著影响累积矿化氮含量,而土壤C/N比显著影响氮矿化速率常数。

改性造纸黑液木质素氮素释放规律

利用Stanford的间歇淋洗法研究了AOL作为控释氮肥的氮素矿化释放特性。结果发现,通气状况对AOL的氮素矿化与释放有较大的影响。在相同的时间里加砂处理比未加砂的氮素矿化量大,并且加砂处理可以显著提高施入AOL后的土壤矿化势,表明改善通气状况可以提高土壤有机质的矿化强度和供氮潜力。通过回归分析,建立了AOL所含的有机键合态氮在土壤中矿化释放的动力学预报模型。