分子筛对重金属废水吸附性能的实验研究

为验证分子筛对重金属废水的处理效果,以实际含锰废水为研究对象,采用13X分子筛,通过实验研究了吸附材料用量、吸附时间、搅拌转速和溶液pH对Ca²⁺、Mn²⁺、Mg²⁺吸附效果的影响。结果表明：吸附材料用量增加对Mn²⁺、Mg²⁺的吸附影响较大;随着吸附时间增长,各金属离子去除率增加;适当的转速有利于金属离子的吸附,但各金属离子对应的最佳转速各不相同;pH提高,能够促进分子筛对金属离子的吸附。13X分子筛对金属离子的吸附机理为离子交换吸附和表面吸附。研究表明,13X分子筛在处理低浓度含锰重金属废水方面表现出良好的应用前景。     

Fe2+/Mn2+活化亚硫酸盐降解盐酸土霉素的机理研究

盐酸土霉素常被用于治疗畜禽疾病,但是它不能被畜禽完全代谢,残留的盐酸土霉素进入水体危害水环境的健康。铁锰作为常见的过渡金属,通常以二价态活化亚硫酸盐来降解有机污染物,反应条件温和、操作简单,但是单独的二价铁与二价锰氧化还原电势低,活化亚硫酸盐效果较差。本研究采用Fe²⁺/Mn²⁺共活化Na₂SO₃降解水中的盐酸土霉素,考察药剂用量、pH、溶解氧、氯离子、碳酸根及腐殖酸对Fe²⁺/Mn²⁺/Na₂SO₃体系降解盐酸土霉素的影响;通过焦磷酸盐实验、自由基淬灭实验和EPR实验分析Fe²⁺/Mn²⁺/Na₂SO₃体系中的活性物种;利用紫外可见光谱、傅里叶红外光谱、气相色谱-质谱联用仪识别盐酸土霉素的官能团及其降解中间产物的变化,推断盐酸土霉素的降解途径。结果表明：当Fe²⁺/Mn²⁺/Na<...     

一株苯酚降解菌的分离及降解特性

利用以苯酚为唯一碳源和能源的无机盐溶液作为驯化液,对某废水处理厂活性污泥进行驯化培养,从中分离筛选到1株苯酚降解菌,编号为BW-1.该菌株最高可耐受2000mg/L的苯酚.对该苯酚降解菌降解性能研究表明:该菌具有较强的苯酚降解能力,在35℃、pH值为6.0～7.5、装液量为60mL、接种量20%,摇床振荡速度120r/min的条件下,反应6h后可使400mg/L的苯酚降解率达80%以上;葡萄糖对菌体的生长及苯酚降解能力均有一定的影响;当葡萄糖浓度是600mg/L时,该菌对苯酚的降解率仍在60%以上.该研究对处理含有其它碳源的含酚废水具有一定的意义.     

炭化活化条件对Cu/AC表面Cu价态及其催化降解苯酚的影响

采用前体浸渍法研制了生物质基载铜活性炭催化剂（Cu/AC），利用N₂-吸附脱附、X射线光电子能谱等技术对Cu/AC性质进行了表征，在固定床反应器中研究了不同炭化活化条件所得Cu/AC催化湿式氧化降解苯酚性能。结果表明：Cu/AC表面Cu物种以Cu²⁺和（Cu⁺+Cu⁰）共存。随着制备Cu/AC炭化温度的升高，炭化过程中产生更多的挥发分，促进Cu²⁺还原为Cu⁺和Cu⁰，（Cu⁺+Cu⁰）含量增大，Cu/AC降解苯酚催化活性逐渐升高；随着炭化时间延长，（Cu⁺+Cu⁰）含量下降，Cu₂O、CuO较好地并入载体使晶格氧含量增加，催化活性先升高后下降；随着活化温度升高和活化时间延长，Cu/AC比表面积达到1096.1m²/g并有大量微孔生成，大量含氧官能团分解将炭化过程中还原生成的（Cu⁺+Cu⁰）氧化为Cu²⁺，晶格氧含量增加，催化活性随着活化温度的升高而升高，随着活化时间的延长先升高后下降。催化湿式氧化降解苯酚过程中，Cu/AC具有良好的稳定性和低的Cu离子浸出浓度。Cu/AC的最优制备条件为炭化温度800℃，炭化时间2h，活化温度880℃，活化时间为2h，所得Cu/AC在反应8.5h时实现98.5%的苯酚转化率和91.1%的COD转化率。     

生物炭/过一硫酸盐体系同时去除Cu2+和对硝基苯胺

目前，重金属离子和有机污染物共存的废水处理是一个世界性的重大问题，对环境保护具有重要的意义。本研究以农业废弃物向日葵秸秆为原料，制备了一种生物炭（BC），用以活化过一硫酸盐（PMS）。BC/PMS体系实现了对水中重金属Cu²⁺和有机污染物对硝基苯胺（PNA）的同时去除。探究了pH、BC投加量和PMS浓度等反应条件对同时去除Cu²⁺和PNA的影响。研究表明，在BC=2.0g/L、PMS=1.0mmol/L、PNA=20.0mg/L、Cu²⁺=2.0mg/L和pH=3.0条件下，60min时Cu²⁺和PNA同时去除效率分别为90.00%和100.00%；Cu²⁺被BC/PMS体系吸附去除的同时也显著地促进了PNA的降解去除。自由基猝灭实验和电子顺磁共振光谱（EPR）实验表明，BC/PMS/Cu²⁺/PNA体系降解PNA为自由基反应和非自由基反应共存过程，且以非自由基反应为主导；自由基反应是基于Cu²⁺活化PMS产生SO{}_{\mathrm{4}}^{·-}和?OH，非自由基反应可归因于BC活化PMS产生活性物种¹O₂。     

胶原多肽基表面活性剂对废水中Cu(Ⅱ)的沉淀浮选性能

以低浓度Cu²⁺水溶液模拟重金属离子废水,研究了胶原多肽基表面活性剂（阴离子型CBS和阳离子型C-CBS）对重金属离子废水的沉淀浮选性能。通过单因素实验考察了pH、气速、表面活性剂质量浓度、气浮时间、Cu²⁺初始浓度等因素对废水中Cu²⁺沉淀浮选效果的影响。结果表明,CBS和C-CBS均适用于在碱性条件下对金属离子废水进行沉淀浮选,Cu²⁺的去除率达到90%左右;且随着气速的升高,Cu²⁺的去除率增加而后趋于不变;随着表面活性剂用量的增加,对CBS,Cu²⁺的去除率增加,而对C-CBS,Cu²⁺的去除率反而下降;随气浮时间延长,Cu²⁺去除率逐渐增加而后趋于不变。研究表明,胶原多肽基表面活性剂可用于重金属离子废水的沉淀浮选。     

耐低温对硝基苯酚降解菌的降解动力学研究

以对硝基苯酚在10℃条件下的微生物降解过程为研究对象,融合单因素实验、细胞疏水性实验、细胞膜通透性实验与降解动力学实验探究菌株Pseudomonas sp. ZL对对硝基苯酚的低温降解特性。实验结果表明,在10℃条件下菌株Pseudomonas sp. ZL能够耐受并降解303.71 mg·L^-1的对硝基苯酚,最佳降解条件为pH=8.0,0.5% NaCl,1 g·L^-1 NH₄NO₃,该条件能够显著促进对硝基苯酚的降解速率并大大缩短降解的延迟时间。在10℃、单因素最佳条件下,对硝基苯酚降解菌的抑制降解动力学拟合符合Aiba模型,其中μ_max（最大比生长速率）为0.205 h^-1,K_s（半饱和系数）为3.40 mg·L^-1,K_i（底物抑制系数）为166.86 mg·L^-1,因此166.86 mg·L^-1即为该条件下菌株的低温降解抑制浓度。与其他降解菌株相比,菌株Pseudomonas sp. ZL的K_i和μ_max/K_s较大、K_s/K_i值较小,说明对硝基苯酚对该菌株的抑制作用较小,菌株的有效利用率更高,在原位修复低温地下水及土壤污染方面具有较高的应用潜力。     

含吲哚和喹啉的荧光探针的合成及离子识别性能

铜离子(Cu²⁺)和锰离子(Mn²⁺)在环境中分布广泛,也是生物体中重要的微量元素。目前能同时检测此两种金属离子的分子探针较少。将8-羟基喹啉-2-甲醛与吲哚-2-甲酸乙酯衍生物进行缩合,合成了两种新型的探针分子N′-[(8-羟基-2-喹啉基)亚甲基)]-1H-吲哚-2-甲酰肼和5-氯-N′-[(8-羟基-2-喹啉基)亚甲基]-1H-吲哚-2-甲酰肼,采用¹H和¹³C核磁共振波谱法(NMR)、高分辨质谱(HRMS)和红外光谱(IR)法对新中间体及探针分子的结构进行了表征。通过荧光和紫外光谱法研究了两种探针识别Cu²⁺和Mn²⁺的性能,结果表明探针在二甲基亚砜溶液中对Cu²⁺和Mn²⁺表现出快速、灵敏的荧光淬灭响应效果,检测限低于0.5μmol/L。通过IR、HRMS和荧光可逆性实验对结合机理进行了初步探究,提出了可能的配合方式。该方法可用于环境或工农业样品中Cu²⁺和Mn²⁺     

氧化铈-二氧化硅介孔材料制备及对铜离子的吸附性能

采用共沉淀法和沉淀浸渍法制备了纳米氧化铈-二氧化硅（CeO₂-SiO₂）介孔材料吸附剂,主要考察了其对水中铜离子（Cu²⁺）的吸附行为。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和氮吸附（BET）等手段对合成的介孔材料进行了性能表征,并通过静态吸附实验分析了溶液pH、溶液初始金属离子质量浓度、吸附剂用量、吸附时间等条件对介孔材料吸附Cu²⁺性能的影响。结果表明：共沉淀法制备的纳米CeO₂-SiO₂介孔材料对Cu²⁺的去除效果较沉淀浸渍法要好;当溶液pH=7.0时CeO₂-SiO₂介孔材料对Cu²⁺的吸附效果最好,20 min时基本达到吸附平衡;溶液初始Cu²⁺浓度增大Cu²⁺去除率降低,Cu²⁺累计吸附量增大;随着吸附剂用量增加Cu²⁺去除率增大,当CeO₂-SiO₂吸附剂用量为0.15 g/L时对Cu²⁺的去除率趋于稳定;CeO₂-SiO₂吸附剂对不同金属离子吸附性能由大到小的顺序为Cu²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺,该吸附过程均符合准二级动力学模型。     

均苯三甲酸-镍配合物光催化降解苯酚性能研究

光催化降解技术用于治理环境有机污染物具有安全清洁、廉价高效的优点。光催化剂是光催化技术的核心，配位化合物作为新型晶态有机-无机杂化材料，具有种类丰富、结构可控、比表面积大等独特的物理化学性质。本文以均苯三甲酸-镍配位化合物(BTC-Ni)为光催化剂，以苯酚溶液模拟废水，研究了不同苯酚初始浓度、BTC-Ni投加量、与H₂O₂合用情况下对苯酚光催化降解性能的影响。结果表明，BTC-Ni与H₂O₂合用对20 mg/L苯酚溶液在100 min时达到了98%降解率，符合一级反应动力学方程，反应速率常数为0.0303 min^-1。     

苯并噻唑基修饰的开链Cu2+比色探针的合成及性能

以N-苯基二乙醇胺和2-巯基苯并噻唑为原料通过亲核取代反应合成了一种新型的苯并噻唑基修饰的开链冠醚类化合物1,并用核磁共振氢谱, 核磁共振碳谱及元素分析方法对合成产物进行了表征。利用紫外光谱仪考察了化合物1与多种金属离子（Mn²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺ 、Fe³⁺、 Hg²⁺、Cr³⁺、Al³⁺）在乙腈溶液中的光谱变化,并探究了化合物1处理过的滤纸条在水溶液中对金属离子的识别效果,通过核磁共振氢谱讨论了化合物1与金属离子形成配合物的作用机理。实验发现,化合物1的乙腈溶液中添加Cu²⁺后溶液颜色变为棕色,明显区别于添加其他离子;在水溶液中,特制的滤纸条遇到Cu²⁺会呈现黄色,而遇其他离子均无颜色变化。结果表明,化合物1仅对Cu²⁺具有选择性,且能通过裸眼进行识别,是一种高效、简便的Cu²⁺探针。     

CuO/PSSF复合催化剂的制备及其在苯酚降解中的应用

以纸状不锈钢微纤材料（paper-like sintered stainless steel fibers,PSSF）为载体,采用化学气相沉积法（chemical vapor depositon,CVD）制备CuO/PSSF复合催化剂并在固定床反应器上进行苯酚湿式催化氧化降解研究。采用SEM、XRD、XPS等技术对催化剂的表面形态、物相结构、元素价态进行分析,改变流量及床层高度考察停留时间对湿式催化氧化降解苯酚过程中苯酚转化率、H₂O₂转化率、TOC转化率及Cu²⁺浸出浓度的影响规律。催化剂表征结果表明,活性组分CuO成功负载在PSSF微纤材料上;活性评价测试结果表明,低流量条件对各活性指标变化影响十分明显;随床层高度增加各活性指标均显著提高,4cm床层高度下达到最高苯酚转化率和TOC转化率,分别为96.5%和47.4%,同时没有高毒副产物产生。本文初步探究了复合催化剂与固定床反应器结合的工艺可行性,旨在为工业化含酚废水的降解提供一些思路。     

Synthesis, ion exchange properties and applications of tin(IV) antimonoarsenate

Crystalline (c-SnSbAs) and amorphous (a-SnSbAs) samples of tin(IV) antimonoarsenate were prepared at different pH values from 0 to 5. Crystalline and amorphous samples, prepared at pH 1 having ion exchange capacities of 1.00 meq/g and 0.90 meq/g respectively, were selected for further studies. The materials show high thermal and chemical stability. Distribution coefficients (K_d values) for 22 metal ions have been determined in demineralised water. Structural studies based on IR, XRD, TGA, DTA are discussed. Some quantitative binary separations such as Mg²⁺–Mn²⁺, Cd²⁺–Mn²⁺, Ba²⁺–Mn²⁺ and Ni²⁺–Cu²⁺ were achieved on a-SnSbAs and ion selective electrodes prepared from c-SnSbAs are reported.     

均三嗪衍生物比色识别Cu2+及荧光识别Zn2+

以对氨基苯腈、邻叔丁基苯酚和3,5-二叔丁基水杨醛为原料合成了两种含有均三嗪对称结构的离子探针1和2，通过核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外、质谱对合成产物进行表征，确认其结构。利用紫外吸收光谱和荧光光谱两种手段分别考察了探针1和探针2在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液中对金属离子（Cr³⁺、Mn²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺）的识别性能，通过核磁共振氢谱对探针1与Zn²⁺的识别机理进行研究。结果表明，两种探针热稳定性强，探针1溶液中加入Zn²⁺会引起荧光强度的显著增强，抗干扰性强，是一种高选择性识别Zn²⁺的荧光增强型探针；探针2中加入Cu²⁺后溶液由无色变成黄色，紫外光谱长波长处出现新吸收峰，是一种可裸眼识别的、高效的紫外Cu²⁺探针。     

以氢气为电子供体的硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水

研究氢气作为唯一电子供体的硫酸盐还原菌对酸性矿山废水的处理效果。本文对反应过程中pH和氧化还原电位（ORP），目标代谢产物H₂S和∑S^2-（HS^-、S^2-），出水中重金属及总有机碳进行分析。研究表明，生物反应器pH可迅速上升至8.75～8.80，ORP下降至-330～-420mV；在4865mg/L \mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}浓度下硫酸盐还原菌活性较好，其目标代谢产物H₂S与∑S^2-的积累量分别为88mg/L、172mg/L；Zn²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺的去除率分别为94.3%、94.7%、97.5%、81.7%，重金属Cu²⁺、Zn²⁺的出水浓度分别为0.52mg/L、1.99mg/L，中和沉淀出水pH为6.9，其出水水质可达《污水综合排放标准》一级标准；出水残存总有机碳≤3mg/L，远低于以有机物为电子供体的出水水质；H₂培养生物反应器中主要以脱硫弧菌属为主导。     

喷射床电沉积法处理铜镍混合废水

以实验室模拟酸性铜镍废水为研究对象,采用自制喷射床电沉积实验装置在恒电流条件下对铜镍混合酸性废水进行了沉积实验,研究了pH、电流值、温度和鼓入氮气对沉积效果和电解液DO的影响规律。实验结果表明,在前210 min控制pH为3,后270 min为4.5,电流值15 A,温度25℃,鼓入氮气的条件下,沉积480 min,铜镍离子沉积率可以分别达到99.88%和85.21%;实验过程中DO先迅速增大至最大值,之后缓慢降低;鼓入氮气可以有效降低溶液中溶解氧,提高金属的沉积率;由于Ni和Cu²⁺之间置换反应的存在,削弱了沉积铜的腐蚀但加剧了镍的腐蚀,使得铜镍混合电沉积在宏观上表现出一定的顺序性,这说明在特定条件下采用喷射床电沉积法分类回收废水中的混合金属是可行的。     

煤气化废水中有机物交互作用及响应面优化研究

基于三维响应面方法,采用Design Expert软件,研究了以苯酚、乙酸、萘为代表的模型化合物单组分、双组分及三组分有机物在热降解过程中的交互作用。采用响应面模型对热降解处理煤气化废水的COD降解率、NH₃-N降解率进行预测,分析了反应条件(温度、氧浓度、反应时间)对COD降解率、NH₃-N降解率的影响。研究表明,不同模型化合物降解由易到难为乙酸、苯酚、萘,萘对COD的降解具有抑制作用,而乙酸可以促进苯酚的降解;温度对煤气化废水COD降解率、NH₃-N降解率的影响最为显著。