2CoFe@NCNT催化过硫酸盐氧化降解磺胺二甲嘧啶的研究

以提高Fe基/多孔碳催化活化过硫酸盐(PS)降解水体中有机污染物的活性、稳定性和拓宽pH操作范围为目标,采用“一步共混+高温煅烧”的方法将CoFe纳米颗粒封装在氮掺杂碳纳米管(NCNT)中制备了2CoFe@NCNT-36,并用于催化PS处理磺胺二甲嘧啶(SMZ)废水。结果表明:2CoFe@NCNT-36相比于单一活性金属而言,在最佳处理条件下(30℃,催化剂加量为0.2 g/L,pH 3~9,PS加量为1.0 g/L和SMZ初始浓度ρ_(0)为20 mg/L),表现出良好的SMZ降解活性,30 min内去除率可达99%以上,且符合准一级动力学模型。2CoFe@NCNT-36优异的催化活性归因于Co-Fe双金属与NCNT之间的协同作用,以及组分之间的电子传递生成了更多的Co^(0),促进了降解过程中电子的传递。

Pd-ZnIn_(2)S_(4)负载型催化剂光催化降解水中阿特拉津

光催化降解水体中痕量除草剂阿特拉津(ATZ)可有效消除其对水生态环境及人体健康的潜在危害。以鹅卵石为载体,采用简便的胶粘法制备Pd-ZnIn_(2)S_(4)负载型催化剂,氙灯光源下开展光催化降解水中ATZ试验,同时对催化剂形貌特征和光学特性进行了表征。结果发现,鹅卵石负载型催化剂禁带宽度变小、比表面积增大,光催化降解水中ATZ活性良好;鹅卵石负载型催化剂选用环氧树脂为最佳粘结剂,0.1wt%Pd-ZnIn_(2)S_(4)粉末最佳黏附量为100 mg;薄涂方式制备的鹅卵石负载型催化剂对初始浓度5 mg/LATZ的光降解效率为62%,大于厚涂的41%。这是因为环氧树脂薄涂既能固定催化剂,又不会使催化剂被环氧树脂完全包裹而影响活性组分活性。

盐度对好氧颗粒污泥处理畜禽养殖废水的影响机制探究

以好氧颗粒污泥(AGS)和畜禽养殖废水为探究对象,在室温环境下探究了盐度对AGS处理畜禽养殖废水的影响,并分析了不同盐度环境下AGS的污泥特征及微生物群落结构,揭示了相关机制。结果表明,低盐度(低于1.0 g/L)利于AGS去除污染物和营养盐,而高浓度盐度降低了营养盐去除,提高了胞外聚合物(EPS)的分泌。当盐度为0.2 g/L时,COD、NH_(4)^(+)-N、TN和PO_(4)^(3-)-P的去除效率高达94.6%~95.2%、94.6%~96.8%、70.6%~72.1%和88.5%~92.1%,然而当盐度超过1.0 g/L,污染物及营养盐去除效率显著下降。盐度能影响AGS污泥特征,并提高蛋白质的分泌。盐度有效提高了AGS污泥沉降性。微生物学机制分析表明0.2 g/L盐度作用下AGS内与有机质降解及氮磷去除相关微生物的相对丰度提高。

共价有机框架(COF)复合膜的制备及其脱盐性能研究

利用锂电池行业聚乙烯(PE)隔膜作为基底,采用聚乙烯醇(PVA)对其进行亲水化改性,得到亲水化PE膜。通过液-液界面聚合法制备离子型的共价有机框架(COF)材料,通过真空辅助自组装将其覆盖在亲水化PE膜表面,得到COF复合膜(COFMs)。系统研究了PE膜的表面属性对COFMs形貌、结构和脱盐性能的影响。结果表明:PE膜表面孔径和孔隙率的变化,有效影响了整体COFMs的脱盐性能。在0.5 MPa操作压力下,所制备的COFMs对四种无机盐的截留性能为:Na_(2)SO_(4)>MgSO_(4)>NaCl>MgCl_(2),且最优的COFM0.05表现出Na_(2)SO_(4)截留性能高达98.83%,水通量为4.35 L/(m^(2)·h)。在长期性能测试中,COFM_(0.05)的Na_(2)SO_(4)截留率保持稳定,表明PE支撑的COFMs具有优异的稳定性。

金霉素对好氧颗粒污泥处理畜禽养殖废水的影响解析

为了探究新污染物金霉素对好氧颗粒污泥(AGS)处理畜禽养殖废水运行效能的影响及作用机制。本工作在中温条件下通过控制进水金霉素浓度,分析了金霉素对AGS处理畜禽养殖废水过程中污染物及营养盐去除的影响,探究了金霉素对AGS污泥特征影响,并借助高通量测序技术从微生物学角度揭示了金霉素影响AGS的作用机制。结果表明,金霉素对AGS运行具有剂量依赖性,超过0.2 mg/L金霉素显著降低了AGS对污染物及营养盐的去除。高剂量金霉素提高了胞外聚合物(EPS)含量,促进了EPS内蛋白质(PN)及多糖(PS)的浓度,并提高了PN/PS。高剂量金霉素降低了AGS内脱氢酶的活性从而降低污染物及氮磷营养盐的去除。微生物学分析表明金霉素降低了门级别Proteobacteria和Bacteroidetes的相对丰度及属级别上Paracoccus、Lactococcus和Thauera的相对丰度。研究结果为AGS处理含金霉素废水提供了一定的数据支撑与理论依据。

低能耗、高效率的无泵水力空化联合臭氧降解罗丹明B

采用低能耗、高效率的无泵水力空化装置联合臭氧对50 L罗丹明B溶液进行降解,使用功率仅为230w的电动机驱动自制螺旋桨和孔板水力空化装置。单独水力空化的降解效果非常低,臭氧与水力空化联合处理效果较好。臭氧的最佳流量为2 L/min,臭氧过多会导致气泡过多,抑制水力空化。臭氧流量为2 L/min,罗丹明B初始浓度分别为4、6、8、10 mg/L时,分别经过4、5、6、7 min后降解率接近100%。螺旋桨搅拌不仅促进了臭氧的利用,而且螺旋桨和孔板诱导的水力空化在联合降解中也发挥了重要作用。臭氧-无泵水力空化联合技术避免了大功率水泵的使用,具有能耗低、降解率高、处理能力大等优点,在污水处理中具有良好的实际应用前景。

生物表面活性剂强化城镇污泥水解液提高生物脱氮性能的探究

为强化生物反硝化脱氮效率,在中温条件下开展了生物表面活性剂烷基多苷(APG)强化污泥厌氧发酵水解液提高生物脱氮的探究。结果表明,APG的最佳剂量为0.15 g/g(以固体含量计),挥发性脂肪酸和溶解性COD的最大产量分别为3415 mg/L和4289 mg/L。发酵液作补充碳源能提高生物脱氮工艺内COD和总氮(TN)的去除效率分别至94.2%~96.3%和94.2%~95.3%,显著高于空白和乙酸盐作补充碳源组别。发酵液能影响生物脱氮污泥特征,提高污泥内有机质含量,挥发性悬浮固体(VSS)/总悬浮固体(TSS)提高至0.69~0.75,而降低胞外聚合物(EPS)的含量至58.5~64.2 mg/g。发酵液提高了活性污泥内微生物的丰度和多样性,与生物脱氮相关微生物Proteobacteria、Chloroflexi和Bacteroidetes的相对丰度分别提高至31.2%、24.3%和18.5%。本研究结果为污泥的资源化利用和强化生物脱氮提供了一定的理论依据。

UV/Na_(2)CO_(5)降解水中咪唑类离子液体影响因素的研究

采用UV/Na_(2)CO_(5)技术去除水中24种咪唑类离子液体,探究了过碳酸钠(Na_(2)CO_(5))浓度、不同初始pH、无机离子种类、腐殖酸(HA)浓度和不同真实水体等对降解的影响,并通过自由基淬灭实验推断了反应体系中起作用的自由基。实验结果表明,24种咪唑类离子液体的光降解均符合假一级动力学,但光降解速率常数与其自身结构性质未呈现明显相关性。离子液体的光降解速率随着Na_(2)CO_(5)浓度的升高而增加,当Na_(2)CO_(5)与1-辛基-3甲基咪唑溴盐(IL-5)的摩尔浓度比为10:1时,IL-5在5 min之内几乎可以100%被降解。反应体系的pH对IL-5的降解有重要影响,当pH=8时,IL-5的降解速率常数最高,为0.0114 s^(-1)。Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)和Cl^(-)对IL-5的光降解无影响,SO_(4)^(2-)有明显的促进作用,Cu^(2+)、Fe^(3+)和NH_(4)^(+)则呈现出明显的抑制作用,NO_(3)^(-)和HCO_(3)^(-)轻微抑制IL-5的光降解。与1 mg/L HA相比,10 mg/L HA显著抑制IL-5的光降解,这可能是由于HA产生活性氧物种的促进作用低于吸光竞争的抑制作用造成的。IL-5在真实水体中的反应速率排序为超纯水>自来水>二沉池出水>九乡河水>好氧池出水。自由基淬灭实验结果表明,UV/Na_(2)CO_(5)反应体系中主要的活性自由基是羟基自由基(·OH),并存在少量的单线态氧(1O2)和超氧自由基(·O_(2)^(-))。

磁性菠萝蜜壳生物炭对水中重金属铅的吸附性能研究

以废弃果皮菠萝蜜壳为原料,以磷酸活化后的菠萝蜜壳生物炭(AJSB)为基体,采用共沉淀法负载MnFe_(2)O_(4)纳米磁性颗粒制备出磁性菠萝蜜壳生物炭(MAJSB),并将MAJSB用于去除水中铅离子。采用SEM、Zeta电位、XRD、FTIR和VSM手段对MAJSB进行表征,探究MAJSB的结构特性,考察了MAJSB投加量、吸附时间、初始pH等因素对废水中铅离子吸附效率的影响。从表征结果分析可知,MnFe_(2)O_(4)纳米磁性颗粒成功负载到了AJSB上使其携带磁性的同时,也增加了表面官能团种类和吸附点位;实验结果表明,MAJSB用于处理pH为5,浓度为100 mg/L的铅离子废水时,在MAJSB投加量为0.75 g/L、温度为25℃、吸附时间为60 min的条件下,对铅的吸附效率达98.17%;吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。

改性活性炭滤芯对饮用水中砷离子吸附性能的研究

探究了改性活性炭滤芯对饮用水中砷离子的吸附能力。利用溶胶-凝胶法制备TiO2溶胶并将其负载于活性炭粉末上,活性炭粉末与聚乙烯混合压制并烧结制备滤芯,测试其对饮用水中砷离子的吸附性能。采用动态吸附法,分别测试了进口流速、砷初始浓度、pH对吸附效果的影响。结果表明,流速从6 L/h升高到30 L/h时,三价砷离子去除率从95.8%降低到80.1%,五价砷离子去除率从96.3%降低到77.6%。初始砷浓度从200μg/L到350μg/L时,三价砷离子去除率从89.2%降低到78.9%,五价砷离子去除率从90.5%降低到89.3%。三价和五价砷离子分别在pH为9和4的条件下吸附效果最好。另外,Thomas模型能较好地描述改性活性炭滤芯对砷离子的动态吸附行为。改性活性炭滤芯相较于未改性的滤芯吸附效果显著提高,在流速为6 L/h,初始浓度为200μg/L时,砷离子出口浓度低于10μg/L,符合国家饮用水标准。

液相重金属汞离子吸附和光催化净化研究

为实现废水中重金属汞离子污染物吸附和光催化高效净化,研究以溶胶凝胶与模板合成法,制备蒙脱石(MMt)负载TiO_(2)催化剂(TiO_(2)/MMt),研究了不同温度液相重金属汞离子吸附和光催化还原净化,结果表明,该催化剂对重金属汞离子具有较好的吸附和光催化还原净化性能,随温度升高,吸附容量下降,光催化还原净化量提高,Elovich等式能较好的表达吸附动力学过程,Langmuir平衡模型能描述不同温度、不同浓度重金属汞离子吸附等温平衡,获得了吸附平衡模型参数,基于浓度时间指数模型关系,计算了光催化还原净化动力学表观活化能和指前因子。

废弃稀土基除磷吸附剂Mev-WP/P用于去除水中Pb(Ⅱ)的研究

磁化蛭石负载稀土(La、Ce)复合材料循环利用除磷后的废弃物,经再生所得产物Mev-WP/P用于去除水中的Pb^(2+)。结果表明,Mev-WP/P所含大量的-PO4基团是除Pb^(2+)的主要原因。静电吸引以及-PO_(4)与Pb^(2+)生成络合物是去除Pb^(2+)的主要机理。Mev-WP/P吸附Pb^(2+)为吸热的单分子化学吸附过程,并在30 min内完成快速吸附。在pH 1~6内,随pH增加吸附容量显著增加,当pH为6,25℃时,吸附容量最高可达48.76 mg/g。水中共存阳离子Na^(+)、K^(+)对吸附无明显影响,而Ca^(2+)、Mg^(2+)有显著的竞争吸附作用,在实际应用中可加大廉价的Mev-WP/P剂量而克服。应用于选矿废水除铅的验证实验表明,Mev-WP/P投加剂量为1 g/L,30 min内可将起始浓度为0.867 mg/L的Pb2+全部去除。研究为具有类似除磷机理的稀土基磷吸附剂的循环再利用拓展新方向,为以废治废去除工业废水中的重金属探索新思路。

UV/O_(3)-BAC实现海藻生产废水深度净化的技术验证

将UV/O_(3)-BAC应用于含海藻生产企业废水的污水深度净化过程,进一步降低其化学需氧量(COD)、粪大肠菌(FCB)等常规水质指标,以达到地方的排放要求。研究了UV/O_(3)-BAC和UV/O_(3)/H_(2)O_(2)-BAC两种组合工艺在污水处理厂深度净化过程中的实际应用效果。UV/O_(3)/H_(2)O_(2)-BAC比UV/O_(3)-BAC有更好的COD去除效果,其COD去除率最高可以达到71.09%。分析了污染物在每个处理工艺段的具体去除情况,发现COD主要在生物活性炭工艺段被去除,而高级氧化技术(AOPs)的主要作用是破坏了有机物的难降解结构。研究了H_(2)O_(2)的投加浓度、O_(3)的投加浓度和废水的水力停留时间(HRT)对处理效果的影响,当进水COD为21.1 mg/L时,O_(3)和H_(2)O_(2)的最优投加浓度分别为10、5 mg/L。

天津大学姜忠义团队Nat.Commun.:“液-气相切换法”制备高结晶度共价有机框架膜

天津大学姜忠义、吴洪、张润楠团队开发了一种制备共价有机框架膜(COF膜)的“液-气相切换法”。该方法将聚合反应过程与结晶过程有效解耦,获得了高结晶度、无缺陷的COF膜。

动态电渗析膜工艺对酸性冷轧废水的净化

钢铁行业冷轧废水水质复杂、化学需氧量(COD)高,且Fe^(2+)对COD去除干扰大。为了满足冷轧废水达标排放的要求,采用四室动态电渗析法,截留去除COD的同时,考察了Fe^(2+)的去除效率,优化了操作参数。在动态实验中,用V-I曲线法测定系统的极限电压,分析了电压、浓度、流速和时间对COD和盐分去除率的影响。电渗析设备的阴极采用不锈钢板,阳极采用Ti/SnO_(2)-Sb/PbO_(2),HMTECH-5010-1型均相阴、阳离子交换膜。最佳操作条件为:阴、阳极室进水流速为28.8 mL/min,淡化室和浓缩室流速为19.2 mL/min,12 V恒压输出,阴极室HCl的浓度为0.03 mol/L,阳极室NaOH的浓度为0.03 mol/L。在此操作条件下,淡化室出水pH约为3.0,废水中Fe^(2+)的去除率98.5%(出水浓度<100 mg/L),COD的去除率96.1%(出水<80 mg/L),出水水质符满足《钢铁工业水污染物排放标准》(GB 13456-2012)。

重金属Cr(Ⅵ)新型光催化还原方法研究

铬在废水中常以Cr(Ⅲ)与Cr(Ⅵ)存在,而当Cr(Ⅵ)的浓度达到一定程度时,会对生物造成强致畸、致癌、致突变的作用,本研究旨在通过光催化新技术还原Cr(Ⅵ)。采用三聚氰胺为实验原料,高温灼烧的方法获得氮化碳(g-C_(3)N_(4)),通过对比紫外(UV)/HCOOH、UV/g-C_(3)N_(4)、UV/g-C_(3)N_(4)/HCOOH三种反应体系对Cr(Ⅵ)的还原效率,探究g-C_(3)N_(4)在光催化还原过程中的作用。首先采用X射线衍射实验(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对合成的g-C_(3)N_(4)的表面性质进行研究;然后探究四种影响因素对实验结果的影响,包括pH、HCOONa投加量、污染物Cr(Ⅵ)浓度、水中常见阴离子(HCO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、Cl^(-));接着通过甲基紫精淬灭实验探究g-C_(3)N_(4)还原Cr(Ⅵ)的反应机理。结果表明:在pH=3,g-C_(3)N_(4)浓度6.5 mmol/L,HCOONa浓度10 mmol/L,Cr(Ⅵ)浓度5 mg/L的条件下,UV/g-C_(3)N_(4)/HCOOH体系在20 min之内对Cr(Ⅵ)的还原率能达到100%;水体中的Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、HCO_(3)^(-)、NO_(3)^(-)这4种主要的阴离子对g-C_(3)N_(4)还原Cr(Ⅵ)的能力产生不同程度的抑制,抑制效果由大到小依次是:HCO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、Cl^(-)。最终采用甲基紫精淬灭实验对Cr(Ⅵ)的还原机理进行探究,结果发现对还原Cr(Ⅵ)起主要作用的是光生电子,二氧化碳自由基(CO_(2)^(·-))起辅助作用。

印染废水深度处理技术进展

介绍了吸附法、高级氧化法、膜分离法及耦合工艺等印染废水深度处理技术的原理、研发进展和优缺点。为提高废水的水回收率和对废水中无机盐资源化回收,提出了基于高压碟管式反渗透膜的高浓印染废水处理新技术,并以具体应用案例进行了分析评价。与现有技术相比,利用该技术在抗污染性能、水回收率、浓缩性能等方面有显著优势,在高浓高盐废水处理方面应用前景广阔。

MABR耦合活性污泥技术处理市政污水的中试研究

通过建立MABR耦合活性污泥工艺中试反应器,在市政污水厂现场连续运行47 d,在不外加碳源的情况下,该系统可以达到稳定的同步脱氮除碳功能。微生物群落分析结果表明生物膜内含有丰富的硝化和反硝化细菌,并含有一定丰度的亚硝化螺旋菌,为反应器内同步硝化反硝化及短程硝化反硝化过程的实现提供了基础;能耗分析结果表明,系统运行期间的能耗远低于传统污水处理工艺,因此在未来的污水处理工程中具有极大的推广潜力。

水解酸化+A/A/O+机械絮凝+纤维转盘工艺处理医药园区废水

针对湖南某医药园区排放的废水成分复杂、高COD、色度深和毒性大等特点,设计采用水解酸化+A/A/O+机械絮凝+纤维转盘联合处理工艺,处理水量为5000 m^(3)/d。实践表明,所采用的工艺技术运行处理效果稳定,COD的去除率为90.96%、出水水质45 mg/L,BOD_(5)的去除率为97.29%、出水水质8 mg/L,SS的去除率为98.73%、出水水质5 mg/L,NH_(3)-N的去除率为88.2%、出水水质4 mg/L,满足国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A类水质排放标准。