EDTA-2Na盐除垢与清洗液循环利用的实验研究

利用锅炉行业以及石油化工行业除垢的经验,结合稀土行业的实际情况,提出了稀土湿法冶金行业蒸发器结垢的技术处理,选用EDTA-2Na(乙二胺四乙酸二钠)除垢剂。实验表明,使用EDTA-2Na盐除垢的最优反应条件为质量浓度不小于50 g/L、反应温度控制在70℃、反应时间控制在4 h、pH值控制在13~14(碱度在0.1~0.5 mol/L)之间,反应量控制在1 L除垢液处理10 g结垢物;若使用盐酸配合EDTA-2Na盐除垢,建议先使用盐酸(浓度为5 mol/L)再使用EDTA-2Na溶液;清洗废液再生的最优条件应为pH值调至3.5,再补加一定量(20%)的EDTA-2Na除垢剂,可以达到清洗液的要求并实现循环利用,效果显著。     

Fe(NO3)3催化乙酸预处理玉米秸秆的研究

采用Fe(NO3)3催化乙酸对玉米秸秆进行预处理,以提高水解反应的效率,考察了乙酸初始质量分数和预处理时间对玉米秸秆水解反应的影响。结果表明,Fe(NO3)3可有效提高乙酸预处理秸秆的水解率。当使用0.05 mol/L Fe(NO3)3催化5%乙酸预处理秸秆15min时,与单独乙酸预处理玉米秸秆相比,水解液中葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的质量浓度分别提高了110%、250%和10%,同时秸秆中半纤维素和纤维素的水解率分别提高了49%和14%;与单独0.05 mol/L Fe(NO3)3预处理玉米秸秆相比,水解液中相应的各单糖质量浓度分别提高了131%、68%和61%。随乙酸初始质量分数增加,水解反应中各产物的质量浓度均逐渐增加。乙酸初始质量分数从1%增加到5%,水解玉米秸秆15 min时,水解液中葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的质量浓度分别从8.67 g/L、11.68 g/L和3.19 g/L升高到11.86 g/L、13.78 g/L和3.23 g/L。延长预处理时间有利于秸秆的水解反应,但太长会导致玉米秸杆中半纤维素和纤维素的水解率增加变缓。当采用0.05 mol/L Fe(NO3)3催化5%乙酸时,预处理时间从15 min延长到60 min,半纤维素的水解率从74.7%逐渐升高到92.9%,而纤维素的水解率没有变化,稳定在26%。     

不同污泥预处理方法对污泥过滤脱水性能的影响

研究了3种污泥预处理方法(表面活性剂处理、碱处理、Fenton处理)对污泥过滤脱水性能的影响。结果表明,对于3种预处理方法,使污泥过滤脱水性能最佳的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的投加质量比为50 mg/g,NaOH质量比为150 mg/g,Fenton试剂Fe~(2+)与H_2O_2的投加比n(Fe~(2+))∶n(H_2O_2)为1.5。3种预处理方法对污泥均有一定破解作用,其中由于Fenton反应的强氧化性,污泥破解率最大,污泥粒径减小了近50%,释放的溶解性COD(SCOD)最高(786.88 mg/L)。Fenton处理后的污泥紧密结合型胞外聚合物(Tightly Bound-Extracellular Polymeric Substances,TB-EPS)及TB-EPS中蛋白质和多聚糖的量减少得最多。此外,还分析了3种预处理方法脱水效率与速率的差异。     

超声预处理对污泥电脱水特性的改进

探讨超声波预处理对污泥电脱水性能的影响,并找到超声波预处理能够对电脱水产生促进作用的最佳工况。以天津市纪庄子污水处理厂的污泥为研究对象,采用自制的超声预处理电渗透污泥脱水装置进行试验,考察超声波声强和作用时间等因素对污泥电脱水效果的影响。试验开始前对污泥在0.1 MPa压力下进行机械预压0.5min,使污泥挤压密实,以保证电流和超声波在污泥介质中能够均匀平稳地流通。在整个脱水过程中机械压力恒定在0.1 MPa,总作用时间为5.5 min;电脱水过程中电压控制在60 V(泥饼厚度为2 cm),总作用时间为5 min。结果表明,在固定频率20 k Hz、相同电场和压力场作用下,适当的超声波声强和预处理时间能够对电渗透脱水产生积极作用,且超声预处理的最佳作用工况为声强0.510 W/cm2(功率40 W),超声预处理3.5 min。在最佳作用工况下,污泥脱水率达到24.35%,同时减缓了电流的衰减速率,增强了电脱水的效果。     

内源Fe2+活化过硫酸盐联合生物炭增强厌氧消化污泥脱水性能的研究

为实现厌氧消化污泥脱水性能提升,利用厌氧消化污泥内源Fe²⁺活化过硫酸盐(PDS)联合核桃壳生物炭开展其脱水性能调理,并探讨了作用机理。结果表明,调理体系在pH值为6、PDS质量浓度为6.2 g/L、生物炭投加量为25.6 g/L、粒径范围125～150μm条件下,低压抽滤后泥饼含水率为70.3%,厌氧消化污泥的毛细吸水时间(CST)降低至114.7 s, CST降低率达到81.3%,脱水性能明显提升。在调理过程中,PDS氧化污泥中含铁矿物释放内源Fe²⁺,进一步活化PDS生成·SO■和·OH,降解胞外聚合物(EPS),释放结合水,显著增强厌氧消化污泥脱水性能;生物炭能够吸附EPS中的亲水性有机物,并提供骨架支撑作用,实现脱水性能进一步提升。对抽滤后泥饼重金属分级提取结果表明,调理体系能够明显削弱污泥固相重金属的环境浸出能力,并降低其浸出毒性;环境效益成本比值(BCR)结果表明提出的联合调理手段可行性较强,需进一步研究实现工业化应用。     

Fe3+对水溶液中泰乐菌素光解的影响

为了正确评估抗生素的环境风险,了解抗生素在水环境中自然光转化的规律,以泰乐菌素作为目标污染物,考察了溶液pH值、Fe~(3+)、H_2O_2及腐殖酸(Humic Acid,HA)对泰乐菌素光降解的影响。结果表明:酸性条件下泰乐菌素的光解速率明显高于中性及碱性条件;在纯水体系中,H_2O_2及HA存在下,Fe~(3+)的存在能够明显促进泰乐菌素的光降解。Fe~(3+)对泰乐菌素光解的影响机制可能包括类Fenton反应和铁离子的氧化还原循环两个过程。因此,在评估抗生素的环境风险时,应当综合考虑Fe~(3+)及共存的环境条件对其自然光转化过程的影响。     

Fe2O3/TiO2异质结材料的制备及其可见光降解阿莫西林研究

为了拓宽TiO_2的可见光响应范围,使其在可见光下能有效光催化降解阿莫西林,采用乳液法和浸渍法合成了Fe_2O_3包覆的Fe_2O_3/TiO_2异质结材料,运用XRD、SEM、EDS、Raman、UV-Vis等技术对其进行了表征,并将其用于阿莫西林模拟废水的可见光催化降解,考察了催化剂用量、阿莫西林初始质量浓度、光照时间及重复使用次数对材料的光催化活性的影响。制得的样品为锐钛矿晶型,其颗粒粒径为280~350 nm,Fe_2O_3与TiO_2之间形成了异质结结构,有效抑制了光生电子-空穴对的复合,拓宽了TiO_2的可见光响应范围;此外,Fe_2O_3/TiO_2异质结的光催化性能明显优于TiO_2及Fe_2O_3;当Fe_2O_3/TiO_2添加量为5 g/L、阿莫西林初始质量浓度为20 mg/L、光照60 min时,阿莫西林的去除率可达71.2%,且其重复利用性能良好。所制的Fe_2O_3/TiO_2异质结材料能较好地光降解模拟废水中的阿莫西林,有望在抗生素废水的实际治理中得到应用。     

NH3-H2O2气雾对氰化氢气体的消毒

采用NH_3-H_2O_2气雾对1 m3密闭试验舱内氰化氢气体进行消毒,采用单因素试验研究H_2O_2和NH_3质量浓度对消毒率和消毒反应速率的影响规律。结果表明,NH_3-H_2O_2气雾对HCN的消毒符合一级反应动力学特征,NH_3质量浓度对消毒反应速率有一定影响,但当NH_3质量浓度增加至20 mg/m3以上时,对反应速率几乎没有影响; H_2O_2质量浓度对消毒反应速率有显著影响,反应速率随H_2O_2质量浓度的提高明显增大。NH_3-H_2O_2气雾消毒剂的最佳配方为H_2O_2的质量浓度为120 mg/m3、NH_3的质量浓度为20 mg/m3,在此条件下对HCN进行消毒,在28 min时HCN的残余质量浓度为0. 92 mg/m3,可以达到GBZ 2. 1—2007《工作场所有害因素职业接触限值第1部分:化学有害因素》中有关HCN最高容许质量浓度MAC值(1 mg/m3)的规定。分析消毒机理为H_2O_2首先将HCN氧化为氰酸(HCNO),氰酸不稳定,在NH_3和水的作用下可以水解成碳酸铵,也可以进一步被氧化形成CO2和N2。     

不同预处理方法对剩余污泥厌氧发酵产氢的影响

为了寻求适宜的预处理方法,提高剩余污泥发酵产氢率,通过间歇式试验考察了热、酸、碱和高温好氧4种预处理方法对剩余污泥发酵产氢的影响.结果表明4种预处理方法均能有效抑制耗氢菌括性,同时促进污泥中微生物胞内物质的释放,使可溶性糖类物质和蛋白质质量浓度增加.其中高温好氧预处理的溶胞效果最好,可溶性糖类物质和可溶性蛋白物质质量浓度均最高,分别为878 mg/L和15 606mg/L,分别为原剩余污泥的10.58倍和58.45倍.4种方法预处理后的污泥发酵均获得了氢气,其中高温好氧预处理污泥产气率最高,为10.68 mL/g TS;其次是热预处理污泥,产气率为6.58 mL/g TS;碱预处理污泥产气率为3.63 mL/g TS;酸性预处理污泥产气率最低,仅为1.41 mL/g TS.     

基于二氧化铈复合类芬顿催化剂的合成及催化性能研究

通过水热法合成制备二氧化铈(CeO₂)纳米颗粒,再通过和沉淀法合成以CeO₂为基底负载MnFe₂O₄的磁性复合材料。通过条件优化实验确定复合材料类芬顿催化降解染料的最佳条件,实验证明复合材料能够在90 min内有效降解罗丹明B和亚甲基蓝,并具有较好的磁性回收性能和重复利用性能,在未来的水处理技术研究领域具有很大的潜力。     

氧化预处理对污泥蛋白质提取及脱水性的影响

为了提高污泥蛋白质的提取效率并提高其脱水性,分别采用过硫酸氢钾、过氧化钙及被Fe2+活化后的过硫酸氢钾和过氧化钙预处理污泥,以考察其对污泥脱水性及蛋白质提取效率的影响并选出一种最佳的氧化预处理方式.结果表明,过硫酸氢钾和过氧化钙单独调理时,污泥脱水性有明显提高且蛋白质提取量较高.经Fe2+活化后,虽然污泥比阻(FSR)比单独调理时降低50％以上,但因反应生成具有絮凝效果的Fe3+导致蛋白质提取量大幅降低.结合蛋白提取效率,发现采用0.1 g/gTSS(干物质质量)的过氧化钙单独调理效果最好,此时污泥比阻(FSR)与毛细吸水时间(tCST)分别为0.37×1013m/kg、22.4 s,相比原污泥比阻与毛细吸水时间分别降低78.4％和76.6％,同时蛋白质提取量高达104.52 mg/g TSS,与原污泥相比增加了 80.4％.     

预处理条件对高含固污泥热水解有机物组分转化的影响

以城市污水处理厂含固率为10%的剩余污泥为研究对象,探讨了不同热水解预处理条件对水解效率及有机物组分的影响。结果表明,热水解温度和时间对剩余污泥水解有显著影响,COD及VSS水解率在热水解温度为160℃、时间为120 min时达到44.1%及46.9%。剩余污泥水解液的主要基团为COO—、NH_3~+、NH_2~+、O—H、CH_3、CH_2,芳香族物质可随着热水解温度和时间的进一步增加逐渐被水解。在160~180℃、60~90 min的热水解条件下,污泥中蛋白质、碳水化合物基团吸收峰峰面积最小且有机物水解效率最高。     

毛竹遗态 Fe2O3／Fe3O4／C 复合材料对水中锑（III）的吸附研究

以毛竹遗态Fe2 O3／Fe3 O4／C复合材料为吸附剂,锑（III ）初始含量、溶液初始pH值、吸附剂投加量以及吸附剂粒径为影响因素开展吸附影响研究。结果表明,随着锑（III ）初始浓度的升高,毛竹遗态Fe2 O3／Fe3 O4／C复合材料对锑（III ）的吸附量逐渐增加;初始溶液pH为7时,对锑（III ）的吸附效果最好,吸附量为4．7821 mg／g;块状吸附剂对水中锑（III ）的去除率和吸附量与粉末状吸附剂吸附效果相当。     

SO2和NO在Na2CO3/γ-Al2O3 上的吸附及相互影响研究

通过固定床反应器实验,探索Na2CO3/γ-Al2O3吸附-催化剂对SO2和NO的吸附状况,并根据吸附-催化剂上活性位机理对实验结果进行初步解释.反应条件为:T=423 K,常压,GHSV=20 640L/(kg·h).实验数据主要通过分别测定SO2和NO的进出口浓度得出.研究结果表明,SO2可以被吸附-催化剂单独吸附储存,不受NO和其他组分的影响,但是NO被吸附的前提是与SO2和O 2同时存在.水蒸气和O2的同时存在可使SO2的吸附量明显增加.实验结果还表明,NO的吸附依赖烟道气入口SO2/NO物质的量比,其吸附性能受SO 2浓度的影响.过大或小的SO2/NO比都不利于提高NO的吸附量,过小的SO2/NO比影响了NO的吸附速率.被SO 2或SO2、O2和水蒸气预先饱和吸附的吸附-催化剂,也不能使NO(有氧气和水蒸气存在)在无SO2的条件下被吸附.烟道气中的水蒸气有利于SO2和NO的吸附和转化.     

多酚物质催化Fe3O4/Fenton降解MB的研究

为了探究多酚物质在异相Fenton反应体系中的作用,以商用Fe_3O_4为催化剂,亚甲基蓝(Methylene Blue,MB)为目标污染物,研究了外加邻苯二酚(Catechol)和没食子酸(Gallic Acid,GA)对Fe_3O_4异相Fenton降解MB的影响。考察了多酚浓度、H_2O_2浓度、溶液初始p H值等因素对MB去除的影响,并探究了其降解机理。结果表明,在体系Fe_3O_4质量浓度为1.0 g/L、MB浓度为0.1 mmol/L、H_2O_2浓度为160 mmol/L、初始p H值为7.3的条件下,分别加入0.1 mmol/L的邻苯二酚和0.1 mmol/L的GA,MB的去除率由63%分别增加至79%和90%。多酚的加入不仅能够促进Fe_3O_4对MB的吸附,提高MB在催化剂表面的局部浓度,还能够增强Fe_3O_4对H_2O_2的催化分解能力,产生更多的羟基自由基(·OH),从而促进了MB的去除,同时显著减少了H_2O_2的用量,提高了H_2O_2的利用效率。     

Fe的掺杂对MnO2纳米管结构和甲苯降解性能的影响

采用水热法合成了MnO₂纳米管,同时在MnO₂的水热合成过程中,掺杂不同含量的Fe,制备了0.6%Fe-MnO₂、1%Fe-MnO₂和5%Fe-MnO₂的催化剂材料,使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附、拉曼光谱等技术对四种催化材料的形貌和结构进行了表征,并以甲苯为目标污染物对其催化活性进行了研究。结果表明,Fe的掺杂没有影响MnO₂纳米管的形貌和晶型,四种催化剂的形貌均为纳米管状结构,晶型均为α-MnO₂,而比表面积、孔容和最可几孔径显著下降。四种催化剂催化氧化甲苯时,1%Fe-MnO₂纳米管表现出最好的甲苯低温催化性能,这可能与掺杂1%Fe改变了Mn-O化学环境,使Mn—O的键能发生了改变,引起了晶格缺陷有关。     

溶胞菌的筛选、特性及其污泥减量效果

采用抑菌圈法从活性污泥中筛选溶胞菌,研究溶胞菌用于污泥减量的效果。在5种溶胞菌中RJM-2对金黄色葡萄球菌的溶胞能力最好。根据形态、生理生化及16SrRNA测序,鉴定RJM-2为短小芽孢杆菌属。为了分析RJM-2的活性物质成分,分别对发酵上清液进行121℃高压蒸汽处理及蛋白酶K处理。结果表明,10 min内RJM-2发酵上清液与对照组相比能使金黄色葡萄球菌(S.aureus)的OD580(580 nm条件下检测溶液的吸光度)下降0.12,而经过处理的发酵上清液OD580在2 h内无下降,这表明溶胞能力主要来自蛋白酶的作用。RJM-2对受试的5株革兰氏阴性菌及多株革兰氏阳性菌具有溶胞能力。RJM-2接种到污泥中24 h后能够使污泥SCOD(溶解性化学需氧量)达到111.96 mg/L,与不接种RJM-2的对照组相比SCOD增加了90.50 mg/L;在36 h内TSS(悬浮物固体)去除率达到56.68%,使污泥比阻下降了47.73%,污泥滤饼的含水率从83.6%下降到78.0%。研究表明,RJM-2能有效减少污泥TSS含量,降低污泥的比阻,改善污泥脱水性能。     

活化剩余污泥对Pb2+的吸附热力学研究

以城市污水处理厂脱水干污泥为原料,以浓硫酸为活化剂,制备活化剩余污泥吸附剂,采用正交试验法考察了Pb2+初始质量浓度、初始pH值、吸附温度、活化剩余污泥投加量对活化剩余污泥吸附性能的影响.结果表明,活化剩余污泥对Pb2+的最佳吸附条件为pb2+初始质量浓度60 mg/L、初始pH值5、活化剩余污泥投加量100mg、吸附温度288 K,影响从高到低的各因素为Pb2+初始质量浓度、吸附温度、初始pH值、活化剩余污泥投加量.采用Langmuir、Freundlich、D-K-R吸附等温方程对不同温度下的吸附平衡试验数据进行拟合.Langmuir吸附等温方程可以较好地描述活化剩余污泥对pb2+的吸附平衡过程.其吸附过程吉布斯自由能△G为-3.35 ～-0.32 kJ/mol,焓变△H和熵变△S均为负值,表明活化剩余污泥对pb2+的吸附是自发的、以物理吸附为主的放热反应.     

厌氧氨氧化颗粒污泥的培养及影响因素

在EGSB反应器中快速启动厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺,总氮去除速率为0.931±0.006 kg/(m~3·d),总氮去除效率为90.5%±0.8%。培养得到厌氧氨氧化颗粒污泥和絮状污泥混合物,污泥平均粒径为307.5μm。高质量浓度的NO_2~-(143.25 mg/L)抑制厌氧氨氧化菌活性;N_2H_4可强化厌氧氨氧化,但高质量浓度的N_2H_4抑制厌氧氨氧化菌活性;短期添加丙酸盐(COD质量浓度0~400 mg/L)对厌氧氨氧化速率几乎无影响;厌氧氨氧化速率随Fe~(3+)浓度(0~1.2 mmol/L)的增加而增加。