生物质炭与过氧化钙对旱地红壤氮素转化及N_2O排放的影响

在旱地红壤中添加生物质炭和过氧化钙,探究生物质炭和过氧化钙对旱地红壤氮素转化及N_2O排放的影响。试验共设置4个处理,即CK(对照)、Ca(过氧化钙,1.72(g·kg^(-1)))、C(生物质炭,21.46(g·kg^(-1)))、C+Ca(生物质炭,21.46(g·kg^(-1));过氧化钙,1.72(g·kg^(-1)))。结果表明,添加生物质炭和过氧化钙均能提高旱地红壤平p H值,增加0.14~0.56个单位;降低土壤氮矿化量、净氮矿化速率和净硝化速率,特别是NO3--N含量,抑制土壤硝化作用。添加生物质炭和过氧化钙能减少旱地红壤N_2O气体排放,且配施(C+Ca)效果更显著。因此,生物质炭和过氧化钙在一定程度上有效降低土壤氮矿化量、净氮矿化速率和净硝化速率,从而影响温室气体N_2O排放。

过氧化钙对水中低浓度磷的去除性能

针对水体中低浓度磷深度净化问题,以过氧化钙为吸附剂,采用等温吸附、吸附热力学模型和吸附动力学模型的方法开展其对磷酸盐吸附特性的研究,讨论p H、共存阴离子对其除磷过程的干扰能力.结果表明:(1)过氧化钙对磷酸盐的吸附等温线方程符合Langmuir方程,过氧化钙对磷酸盐的最大吸附量为381.7 mg/g(25℃);(2)过氧化钙在除磷过程中系统的热力学参数ΔG0<0,ΔH0<0,即过氧化钙对磷的吸附作用是一个自发的放热过程;(3)二级反应速率方程可精准地描述过氧化钙的吸附行为,其吸附速率随着溶液中磷酸盐浓度的升高而升高,经过4 min即可达到吸附平衡;(4)过氧化钙在p H=8时除磷效果达到最佳;(5)高浓度倍数的共存阴离子中,CO2-3对过氧化钙除磷影响最大,在10倍浓度下可造成吸附量减少14.7%.

过氧化钙对苋菜常温活体保鲜效果的影响

向营养液中添加过氧化钙,考察其对苋菜(Amaranthus tricolor L.)常温活体保鲜效果的影响。结果表明,与不添加过氧化钙的处理相比,0.025、0.100、0.250 g/L过氧化钙处理均能极显著延长苋菜的货架期,并延缓苋菜含水量、叶绿素、可溶性糖和维生素C含量的降低;其中以0.100 g/L过氧化钙的保鲜效果最佳。

多孔性过氧化钙在水产养殖中的应用研究

过氧化钙 (CaO2 )是一种化学通用试剂 ,广泛应用于医药、水产、农业及工业等领域。本文对淡水水产养殖中多孔性过氧化钙 (CaO2 )的增氧、减低氨氮含量、降低或清除二氧化碳的影响、改良底质、清除硫化氢、增加水的硬度、澄清水质、降低耗氧等作了研究。

Fe^(3+)催化过氧化钙及其强化体系预处理黄连素制药废水实验研究

本论文以黄连素为目标污染物,以Fe^(3+)催化新型氧化剂过氧化钙为主要研究对象,系统地开展了基于铁催化过氧化钙氧化技术处理黄连素废水的研究。主要研究体系有Fe^(3+)催化过氧化钙体系以及针对Fe^(3+)催化过氧化钙体系中L-cys螯合强化体系。通过单因素和多因素试验,考察了Fe^(3+)催化过氧化钙及其强化体系体系处理黄连素废水的效果,探究了CaO_(2)、Fe^(3+)、L-cys投加量对黄连素废水中COD的去除率的影响。研究发现当黄连素浓度为11.9 mmol/L,CaO_(2)投加量为60 mmol/L、Fe^(3+)的投加量为60 mmol/L、L-cys投加量为1.5 mmol/L时,即C(CaO_(2))︰C(Fe^(3+))︰C(L-cys)︰C(黄连素)为5︰5︰0.125︰1时,COD去除效率最高,去除率为85%。

PTCN/CaO_(2)/vis体系降解海水养殖废水中CIP:机理与归趋

本文拟建立掺磷管状氮化碳(PTCN)/CaO_(2)/可见光(vis)体系,将其应用于海水养殖废水中处理目标污染物环丙沙星(CIP),并探究该体系反应机理及抗生素CIP的环境归趋.实验结果表明,PTCN/CaO_(2)/vis体系具备良好的抗生素降解能力,在实验条件下CIP的表观降解速率常数k_(obs)为7.15×10^(-2)min^(-1);单因素实验表明,在酸性条件下,体系表现出更强的CIP降解效能,水中共存因子对体系降解CIP存在一定的影响;同时,体系降解污染物能力随CIP浓度降低而逐渐增强;此外,该体系表现出优异的可循环性能,PTCN在5次循环后,CIP的降解率仍能保持82.5%.体系降解CIP过程中,活性物质O_(2)-占主导地位,1O_(2)和h+这两种活性物质也起到一定的贡献作用;相标污染物CIP在体系中的降解过程包括脱羧反应和哌嗪环氧化;降解过程中大多数中间产物对水生生物表现出更为友好的特征;最后,通过延长体系降解时间,能有效消除CIP抗菌活性.

基于GA-BP神经网络的CaO_(2)-海藻酸缓释剂的抑藻模型

本文通过原位合成的方式,开发了以Ca O2为活性物质,海藻酸为骨架材料的新型CaO_(2)-海藻酸缓释剂,并借助神经网络、遗传算法的机器学习技术定量研究了在模拟蓝藻水华暴发前夕的自然水体环境下该缓释剂不同投加策略对不同浓度水平铜绿微囊藻生长的抑制效果。实验表明,CaO_(2)-海藻酸缓释剂对各浓度水平铜绿微囊藻的生长抑制效果均表现良好,最大抑制率可达到74.41%。通过模型性能评价,确定GA-BP神经网络模型为该缓释剂抑藻效果的最优化模型。本文对CaO_(2)-海藻酸缓释剂的开发与基于GA-BP神经网络的抑藻模型的确定为该新型缓释抑藻剂的具体投加策略以及蓝藻水华的防治提供了可行思路与方法。

Fe^(3+)-EDTA催化CaO_(2)类Fenton体系降解苯酚的机制及效果

基于CaO_(2)的类Fenton体系具有缓释H2O_(2)、高效降解污染物、有效作用周期长等优点,在环境修复领域得到广泛应用.但目前研究主要针对Fe^(2+);CaO_(2)体系,关于Fe^(3+);CaO_(2)的研究较少,而如何提高Fe^(3+)活化CaO_(2)的能力,是铁离子高效循环利用、污染物持续降解的关键.本研究有针对性地建立了Fe^(3+);EDTA;CaO_(2)体系,对其降解能力、作用机制、关键因素进行了深入分析,结果表明,Fe^(3+);EDTA;CaO_(2)体系在中性条件下对苯酚的降解率在95%以上,EDTA的加入可以明显增加铁离子在中性环境中的溶解度,而且EDTA可以桥接CaO_(2)和Fe^(3+),加快二者之间的电子转移速率,促进Fe^(3+);Fe^(2+)循环,改善苯酚的降解效果;活性自由基测定的实验表明,降解苯酚起主要作用的活性自由基是羟基自由基(·OH),·O_(2)^(-)起到还原Fe^(3+)的作用,促进Fe^(3+);Fe^(2+)循环.本研究对CaO_(2)类Fenton体系的应用具有一定的理论意义.

O_(3)/CaO_(2)协同氧化快速降解低浓度氨氮

受金属氧化物催化臭氧氧化氨氮的启发,对O_(3)/CaO_(2)氧化低浓度氨氮技术展开研究。实验结果表明,O_(3)/CaO_(2)共同完成了氨氮的协同氧化,降解效果与·OH密不可分;处理质量浓度为10 mg/L的氨氮时,CaO_(2)的最佳投加量为80 mg/L;pH对O_(3)/CaO_(2)体系氧化氨氮有较大影响,在最佳投加量下不会造成水体pH超标;适宜的反应时间为15 min,此时氨氮去除率达94.87%;氨氮的降解产物与Cl-和pH有关,硝态氮是主要的降解产物;作用机制可能为O_(3)在碱性条件下的直接氧化和·OH自由基氧化两种机制,·OH自由基的数量增多及其消耗速率加快可能是其用量、反应时间都优于常用的金属氧化物体系的原因。O_(3)/CaO_(2)协同氧化技术有望适用于一些需要对氨氮进行快速氧化的场合,具有广阔的应用前景。

CaO_2/H^+/FeSO_4体系处理染料废水的研究

研究了CaO2/H+/FeSO4复合体系对以酸性黑10B为代表的4种水溶性染料模拟废水的处理,并以酸性黑10B为研究对象,研究了各种反应条件对脱色率的影响,结果表明:当染料初始质量浓度为25mg/L时,pH在2～3,CaO2为200mg/L,FeSO4·7H2O为100～150mg/L,反应时间为30min的条件下,脱色率即可达到近100%,溶液无色透明。对高色度、高CODCr实际染料废水,采用以CaO2/H+/FeSO4复合体系催化氧化为主的稀释-催化氧化-絮凝-吸附综合处理工艺,也取得了很好的效果。说明该体系对水溶性染料具有很好的脱色效果,且脱色速率快,药品用量少,成本低,在废水处理上有较大的应用前景。

基于CaO_(2)的污泥处理应用技术研究进展

随着污水处理厂排泥量的剧增,污泥的处理处置成为当今急需解决的环境问题之一。基于目前污泥处理中CaO_(2)相关技术的研究现状,综述了CaO_(2)技术对于污泥减量化、无害化、资源化处理的促进作用,包括改善污泥脱水性能、实现污泥增溶减量、去除污泥中的有机污染物及重金属、促进污泥厌氧消化产酸产氢产甲烷等,展望了CaO_(2)相关技术的发展前景,以期为CaO_(2)相关污泥处理技术的研究与应用提供参考。

响应面法优化纳米Fe_3O_4/CaO_2处理含PAEs废水的研究

以邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)4种邻苯二甲酸酯(PAEs)模拟废水为处理对象,采用纳米四氧化三铁(Fe_3O_4)与过氧化钙(CaO_2)组成新型非均相类芬顿试剂,研究纳米Fe_3O_4投加量、CaO_2投加量和初始pH值对模拟废水中4种PAEs去除率的影响,并采用响应面法对反应条件进行了拟合与优化。结果表明:纳米Fe_3O_4/CaO_2反应体系能有效降解模拟废水中4种PAEs,其中CaO_2对废水中DMP和DEP具有较强的降解能力,纳米Fe_3O_4可以显著强化CaO_2对废水中BBP和DBP的降解作用;纳米Fe_3O_4/CaO_2反应体系可在初始pH值为中性条件下降解模拟废水中4种PAEs;当纳米Fe_3O_4∶CaO_2∶PAEs摩尔比为2∶5∶1、溶液初始pH值为5时,模拟废水中DMP、DEP、BBP、DBP的平均去除率分别为94.6%、95.7%、68.2%和68.7%。

Co^(2+)/CaO_(2)/草酸高级氧化体系降解水中SMT的机理研究

过氧化钙(CaO_(2))类芬顿反应对痕量有机污染物具有高效的处理效果.本研究建立了新型的Co^(2+)/CaO_(2)/草酸体系,利用草酸缓解Co^(2+)沉淀的形成及加速Co^(3+)转化为Co^(2+)从而增强Co^(2+)对CaO_(2)的活化效率.以磺胺二甲嘧啶(Sulfadimethoxine,SMT)为目标污染物,研究了Co^(2+)浓度、CaO_(2)浓度、草酸浓度、溶液初始pH值和水体中常见离子等因素对Co^(2+)/CaO_(2)/草酸体系活性的影响.结果表明:在Co^(2+)/CaO_(2)/草酸体系中,最佳投加量比例为Co^(2+)∶CaO_(2)∶草酸=2∶1∶1时,反应10 min SMT的降解率可以达到70%,降解速率常数k比Co^(2+)/CaO_(2)体系提升了5.26倍;随着溶液初始pH升高,SMT的降解率呈下降趋势;对SMT降解起作用的活性物质有羟基自由基、超氧阴离子和单线态氧,其中,羟基自由基和超氧阴离子对SMT的降解起主要作用,贡献率分别为37.6%和59.3%;以pH为研究对象,对SMT降解速率常数与4种活性物质浓度之间进行数值分析,发现pH值与活性物质浓度呈负相关关系,超氧阴离子浓度与过氧化氢浓度呈显著正相关关系(p<0.01);硫酸根离子和氯离子对SMT降解的影响较小,碳酸根离子对SMT的降解起到明显的抑制作用.采用超高效液相色谱-质谱联用技术分析了SMT的降解产物,提出了硝基化反应、开环反应和脱硫反应3条主要降解路径,并阐述了Co^(2+)/CaO_(2)/草酸体系的作用机制,可为该类芬顿体系将来应用于处理实际抗生素污染水体提供理论支撑.

CaO_(2)预处理耦合ZVI强化含油餐厨垃圾厌氧消化

餐厨垃圾中油脂降解困难,易导致厌氧消化失败。为促进含油餐厨垃圾的厌氧消化过程,采用过氧化钙(CaO_(2))预处理和添加零价铁(ZVI)耦合策略,并优化投加量。结果表明,CaO_(2)预处理最优投加量为0.05 g/gVS,最佳预处理时间为24 h。预处理后油脂降解率提高了300.06%,溶解性蛋白质和多糖的浓度分别提高了2.87和1.95倍。添加3 g/L的ZVI使累积产气量达368.92 mL/gVS,较空白组提高了95.92%,辅酶F420和电子传递体系(ETS)活性分别提高了46.93%和105.13%。CaO_(2)预处理促进了有机质的降解,ZVI提高了系统稳定性和相关酶活性。CaO_(2)预处理和添加ZVI耦合策略可有效提高含油餐厨垃圾的厌氧消化产气性能。

WS_(2)对Fe^(2+)/过氧化钙类芬顿体系降解双酚A的助催化作用

Fe^(2+)/过氧化钙类芬顿体系(Fe^(2+)/CaO_(2))在实际应用中易受到铁离子循环缓慢的限制.因此,本研究利用商业WS_(2)作为Fe^(2+)/CaO_(2)体系的助催化剂以促进Fe^(3+)/Fe^(2+)快速循环,进而高效降解双酚A(BPA).在最佳条件下,WS_(2)/Fe^(2+)/CaO_(2)体系在15 min内对BPA(10 mg·L^(-1))的降解率为99.7%.同时,该体系展示出良好的应用前景,可适用于多种水体,亦可高效降解多种难降解有机污染物.自由基淬灭实验和EPR分析表明,羟基自由基(·OH)、单线态氧(^(1)O_(2))和超氧自由基(·O_(2)^(-))是BPA降解的主要活性氧物种,其中·OH贡献最大.WS_(2)表面暴露的W^(4+)还原性位点,促进了Fe^(2+)的再生,进一步提高了类芬顿的催化性能.WS_(2)具有良好的稳定性,6次重复循环使用后BPA的降解率仍高达99%.本研究为基于过氧化钙的类芬顿法处理有机废水提供了一种新的见解.

粉煤灰协同水泥、CaO_(2)固化底泥及控制内源污染效果

以城市受污染河道的底泥为研究对象,首先掺入不同比例的单独固化剂(水泥)和复合固化剂(水泥+CaO_(2))对其进行固定,检测固化底泥的无侧限抗压强度、静置和降雨冲刷条件下底泥氮磷的释放特征。在此基础上分别挑选两组中固化效果较优的掺量(50%水泥以及50%水泥+10%CaO_(2)),进一步加入不同量的粉煤灰,探究在粉煤灰协同下水泥和CaO_(2)固化底泥的效果。结果表明,单独水泥固化和水泥+CaO_(2)固化均使底泥成块且具有较强的抗压能力,并且明显降低了底泥中溶解态无机磷(DIP)向上覆水的释放,在静置和降雨冲刷条件下均有较好的固化效果。此外,水泥和CaO_(2)改变了底泥中磷的形态,但水泥并未促进非磷灰石无机磷(NAIP)向磷灰石无机磷(AP)的转化,而加入CaO_(2)后促进了NAIP向AP的转化。加入粉煤灰后进一步提高了水泥和CaO_(2)的固化效果,其中固化剂最优配比为水泥∶CaO_(2)∶粉煤灰=5∶1∶2,与对照组相比,在实验后期(13~20 d)底泥固化后,上覆水中氨氮去除率为86.33%,DIP去除率为90.5%。水泥、CaO_(2)和粉煤灰的协同固化处理能够有效抑制底泥内源氮磷的释放,减少底泥对环境的二次污染。

磁性硅藻土负载纳米过氧化钙对水中磷酸盐吸附

本研究以磁性硅藻土为载体,负载纳米过氧化钙(CaO2),制备了一种可高效吸附磷酸盐且可回收的复合材料(MDCP),并利用SEM、EDX-mapping、XRD、XDS和VSM等技术对MDCP的微观形貌、内部结构、晶体组成以及元素组成进行了表征.结果表明,MDCP表面成功负载了CaO2,并具有良好的磁性.MDCP对水中磷酸盐的吸附数据符合Langmuir等温吸附模型,根据Langmuir模型确定当T=20℃时MDCP对水中磷酸盐的最大单位吸附容量为191.84 mg·g^-1.吸附等温线与吸附动力学的结果表明,MDCP对磷酸盐的吸附过程属于化学吸附.pH对MDCP吸附磷酸盐具有显著的影响,MDCP对磷酸盐的有效吸附pH范围为4~10,且MDCP对溶液pH具有调节效果,可使溶液pH保持在7~9的水平.当溶液共存Cl^-、SO42^-、CO3^2-、HCO3^2-、F^-和NO3^-等阴离子时,MDCP对水中磷酸盐仍具有良好的选择吸附性.回收后的MDCP可用HCl溶液对其吸附的磷酸盐进行解吸,解吸后的MDCP再次负载CaO2后对磷酸盐去除率仍可达到初次吸附量的70%.

过氧化钙重塑底泥对水中磷酸盐的吸附作用

本研究模拟原位覆盖CaO(2)流失后状态,以修复后表层2cm底泥为研究对象,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDX)对底泥修复前后表面进行观察和元素分析,发现CaO(2)重塑明显改变了底泥结构,去除底泥表面附着的大部分有机物和铁锰氧化物,提高底泥颗粒孔隙率,增加底泥表面Ca^(2+)含量;CaO(2)重塑使底泥内源磷更加稳定,TP含量减少约20%,潜在活性磷含量减少约30%,Ca-P和Res-P含量明显增加,同时厌氧环境下重塑底泥磷释放量明显小于原始底泥,表明CaO(2)重塑极大降低了底泥内源磷释放风险;Langmuir模型与Freundlich和Dubinin-Radushkevich模型相比,更适用于描述CaO(2)重塑底泥对水中磷酸盐的等温吸附行为,CaO(2)重塑明显提高底泥对水中磷酸盐的吸附能力,其最大磷吸附量由1.44 mg·g^(-1)增加到20.91 mg·g^(-1),其对水中磷酸盐的吸附机制由化学吸附转变为物理化学吸附共同作用,此外准二级动力学模型可以较好地描述CaO(2)重塑底泥对水中磷酸盐的吸附动力学过程,且CaO(2)重塑显著提高底泥对水中的磷酸盐的吸附速率.

过氧化钙片剂联合脱氮菌剂对黑臭水体的修复效果

以生物炭为填充材料,通过聚乙烯醇(PVA)包埋过氧化钙(CaO_(2))制备了一种具有缓释氧效果的CaO_(2)片剂(CPT),并应用于黑臭水体增氧。对比了3种CaO_(2)投加方式对泥水体系的影响,同时考察了CPT与异养硝化-好氧反硝化菌剂BT1联用对黑臭水体的修复效果。结果表明:相较于粉末覆盖和悬浊液底泥注射,CPT可显著延长供氧周期,并有效缓解了释氧过程对水体pH的冲击。在CPT的作用下,底泥生物降解能力较初始最高可提升3.88倍,40 d时上覆水TP去除率达到90.6%,底泥中钙结合态磷的占比提升至31%。CPT与BT1联用加速了上覆水中NH_(4)^(+)-N和TN的去除,底泥有机质和总可转化态氮的去除率分别提升至12.2%和17.6%,底泥AOA_amoA基因和AOB_amoA基因拷贝数最高分别达到了初始底泥的2.72和10.92倍。在CPT的影响下,底泥nirS基因拷贝数总体呈上升趋势,同时BT1的投加使底泥nirK基因拷贝数在第10天时显著增至4.54×10^(5) copies/g,促进了实验前期反硝化反应的进行。

过氧化钙的工业化制备及在浸金中的应用

通过加入新型稳定剂磷酸盐，研究了常温水相中合成过氧化钙的新工艺，讨论了原料配比、温度、稳定剂加入量等因素对过氧化钙产率和纯度的影响，采用双浆叶与盘干两级干燥，可减少物料在湿态下的活性氧损失，CaO2质量分数达到了60％以上，双氧水利用率≥70％，应用过氧化钙能显著提高金的浸出率，降低氰化物消耗，提高金的浸出速度。在相同的条件中，使用过氧化钙可节约氰化物近30％。