海藻酸钠基多孔碳气凝胶的制备及其对水中四环素去除

采用脱硫废水中的重金属污染物原位交联使海藻酸钠形成水凝胶,再将该水凝胶在800℃的条件下制备为海藻酸钠基多孔碳气凝胶,利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对该气凝胶进行了表征分析,并考察了该气凝胶对溶液中四环素的吸附行为。结果表明,该碳气凝胶具有丰富的孔隙结构,比表面积可以达到52.37 m²/g。随着溶液初始pH值的增大,碳气凝胶对四环素的吸附量逐渐降低。碳气凝胶对四环素的吸附行为更符合准二级动力学方程(R²=0.825 7),最大吸附量可以达到112 mg/g,等温吸附过程对Freundlich等温吸附模型比对Langmuir等温吸附模型拟合度更高,说明利用处理脱硫废水的凝胶废弃物制备的海藻酸钠基多孔碳气凝胶在去除水环境中的抗生素方面有较好的应用前景,实现了脱硫废水凝胶废弃物的资源化利用。     

聚合氯化铝与有机高分子复合絮凝剂的形态分布研究——AlFerron和~(27)AlNMR相结合

主要研究了Ａｌ－Ｆｅｒｒｏｎ逐时络合比色法和＾２７Ａｌ－ＮＭＲ法应用于聚合铝与有机高分子复合絮凝剂形态分布的测定，结果表明，两种方法分别测定的Ａｌｂ和Ａｌ１３的结果具有一定的相关性；聚合铝与有机高分子复合后其形态分布发生了一定的变化，Ａｌｂ（或Ａｌ１３）的含量有所降低，但仍是优势形态，Ａｌａ（或Ａｌ单）的含量基本保持不变。     

Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)铁氧体工艺原位处理PVA废水及其沉淀物回收利用

为了评价Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）铁氧体工艺对PVA（聚乙烯醇）废水处理的可行性,采用Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）铁氧体工艺原位处理PVA模拟废水,考察不同作用时间、总铁投加量、初始ρ（PVA）和废水硬度对该工艺处理效果的影响.利用XRD（X射线衍射）、FT-IR（傅里叶转换红外光谱）、BET比表面积、VSM（磁滞回线测试）对沉淀物进行表征,解析该工艺原位处理PVA模拟废水的主要机理,并以该工艺沉淀物为吸附剂,通过锑吸附试验,探讨该工艺沉淀物的回用性.结果表明:①Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）铁氧体工艺对PVA模拟废水具有良好的处理能力,初始ρ（PVA）为1 000 mg/L时,该工艺在20 min以内即可达到80%以上的去除率,并且基本没有金属铁的残余,该工艺对PVA的去除率随总铁投加量的增加而提高且基本不受水体硬度影响. ②在Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）铁氧体工艺对PVA的原位去除过程中,PVA作为一种反应物参与沉淀物Fe₃O₄的生成,并促进纳米Fe₃O₄比表面积增大,最终形成一种类似于凝胶的Fe₃O₄聚合物. ③Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）铁氧体工艺可高效处理模拟PVA-MB（亚甲基蓝）染料废水.对于含有100 mg/L MB（亚甲基蓝三水）和500 mg/L PVA的混合溶液,MB和COD_Cr去除率在1 min时分别达到97.37%和89.47%.沉淀物通过磁分离、乙醇和水清洗后,在水中浸出的ρ（TOC）和ρ（COD_Cr）很低,分别为0.86和2 mg/L,可作为吸附剂直接使用,得益于其具有较高的比表面积,对金属锑的拟合吸附量可达71.94 mg/g. ④Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）铁氧体工艺具有一定的实际应用价值.对东莞某实际印染废水处理5 min,COD_Cr和染料的去除率分别为85.71%和98.98%.研究显示,Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）铁氧体工艺可高效去除PVA,沉淀物为易回收的磁性Fe₃O₄,可作为吸附剂直接使用.      

生物质炭强化FeOOH类芬顿催化性能及其机制

采用醇助水热法制备了新型生物质炭修饰的α-FeOOH类芬顿催化剂(BC-FeOOH),并通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)对催化剂进行了表征,证明生物质炭(BC)成功引入到α-FeOOH中.以罗丹明B(RhB)为目标污染物,考察了BC修饰量、催化剂及H₂O₂投加量对其催化效率的影响.结果表明,BC的引入可以极大地提高FeOOH的类芬顿催化性能.在pH中性、催化剂投加量0.6 g·L^-1、H₂O₂初始浓度10 mmol·L^-1的条件下,BC-FeOOH(22.2%BC)对RhB的降解率可达到90%,重复利用5次活性仍可保持在80%左右,且铁离子溶出浓度仅为0.08 mg·L^-1.进一步通过ESR在不同体系中的测试结果表明,BC的引入不仅可促进H₂O₂有效还原分解产生更多的羟基自由基(·OH),而且增强了催化剂与污染物Rh...     

活性炭对天然有机物氯化过程消毒副产物生成的影响及作用机制

活性炭(AC)与氯均为水处理过程中广泛使用的药剂,在实际使用过程中二者的接触不可避免,因此,深入研究AC对于氯化过程中消毒副产物(DBPs)生成的影响对于饮用水安全有重要意义。本研究对比了AC对于溶解性天然有机物(DOM)氯化过程中已知DBPs(包括三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs))生成释放的影响,并采用傅立叶变换离子回旋共振质谱(FTICR-MS)技术检测分析其滤后水的未知氯化副产物及有机物变化规律。结果表明,在DOM氯化过程中,AC存在时释放的THMs和HAAs浓度较低,但氯的衰减速率更快,这是由于AC本身的强还原性及其他氯代副产物生成导致的。进一步通过FTICR-MS分析未知氯代产物及DOM的变化发现,在2种条件下有163种相同的氯化产物,与不存在AC时对比,AC存在时生成了不同的氯化产物中有57种。此外,AC存在时CHOCl、CHONCl和CHONSCl分子式的数量减少,而CHOSCl分子式的数量增加,并且具有芳香结构的DOM更容易被转化。通过电子自旋共振谱仪(ESR)分析发现AC表面的持久性自由基激发次氯酸钠反应生成的氯自由基(Cl·)是导致氯化产物变化的主要原因。本...     

聚合铁钛混凝剂对印染废水的处理

采用钛铁矿为主要原料,以硫酸溶出部分铁和钛,并调节Ti/Fe比、碱化度制备高效的新型含钛聚合硫酸铁混凝剂(T-PSF),将其用于分散兰和活性黄2种模拟印染废水的脱色处理并研究其混凝去除机理。实验结果表明,在Ti/Fe为1∶6和碱化度为2.0时,制备出的T-PSF混凝效果最好。T-PSF对分散兰的去除率为94.3%,比FeCl3的去除率提高53.8%;对活性黄的去除率为34.0%,比FeCl3提高12.7%。T-PSF处理分散兰和活性黄的最佳投加量均为0.3 mmol·L-1,最佳水样初始pH分别为6和8。絮体粒径及结构分析结果表明,T-PSF处理分散兰过程中形成的絮体粒径较FeCl3大,处理活性黄过程中所形成的絮体粒径较FeCl3小,但絮体结构均比FeCl3更密实。结合T-PSF的表征、Zeta电位及絮体特性分析表明,在分散染料去除过程中,T-PSF产生的多羟基钛铁聚合物的电中和及吸附架桥起主要作用;对于活性染料的去除,主要机制为T-PSF水解产生的带正电的多羟基钛铁聚合物的吸附络合作用。     

供水PE和PPR塑料管内表面生物膜群落组成及其代谢特征

饮用水管道材料可以影响管壁生物膜群落组成,其代谢功能的差异又会导致不同的微生物风险.以PE管和PPR管为实验对象,结合16S rRNA测序、非靶向代谢组学、流式细胞仪和激光共聚焦扫描显微镜等方法,探究不同塑料管材对管壁生物膜微生物群落组成、代谢过程和微生物量的影响.结果表明,PPR管生物膜中微生物多样性和丰富度明显高于PE管.PPR管生物膜中变形菌门和拟杆菌门相对丰度高于PE管,PE管生物膜中放线菌门和酸杆菌门相对丰度高于PPR管.PE管壁生物膜中微生物代谢产物主要为十五烷酸、棕榈油酸和乙底酚等物质,PPR管生物膜中微生物代谢产物主要有13-氧化ODE、间香豆酸、7-羟基香豆素和松三糖等物质.相比于PPR管,PE管生物膜中与微生物代谢产物相对应的代谢通路包括核苷酸代谢、脂肪酸的生物合成和嘌呤代谢等表达量显著上调.与PPR管相比,PE管生物膜厚度更厚、微生物量更多,活菌比例更高,容易导致更强的微生物风险.因此,建议以后深入探究不同材质的塑料管对生物膜形成的影响机制并提出相应控制措施,以确保饮用水塑料管网水质微生物安全.     

给水管网铁颗粒物对全氟化合物的富集及对消毒副产物的影响

给水管网中普遍存在铁颗粒物,对水中微量污染物可能产生富集作用,然而铁颗粒物对全氟烷基和多氟烷基物质(PFASs)的富集机制及其水质健康风险仍有待深入研究.本文探究了Fe(II)生成铁颗粒物的过程中对PFASs的富集性能,发现在铁离子原位形成铁颗粒物的过程中,对长碳链全氟化合物的富集性能比短碳链全氟化合物更高.对PFASs的富集导致铁颗粒物粒径增大,未加入PFASs的样品反应后颗粒物平均粒径约为8.03μm,反应后除全氟丁磺酸组之外其他样品粒径均在10.6μm以上.此外,还发现4种PFASs存在下均能提升铁颗粒物对消毒副产物生成的促进作用,全氟辛酸、全氟辛磺酸、全氟丁酸、全氟丁磺酸存在下消毒副产物的生成量分别提升了35.5%±1%、63.3%±0.4%、41.6%±0.5%、18.1%±0.1%.消毒副产物浓度和铁颗粒物粒径呈现良好的线性正相关,线性拟合系数R²为0.8546.X射线衍射表征表明,PFASs提升了铁颗粒物晶体中FeOOH的含量.由此可见,铁颗粒物对PFASs的富集能够促进给水管网中消毒副产物的生成,从而进一步加剧水质风险.     

供水管网铁释放的影响因素相对重要性分析

供水管网的铁释放问题近年来日益受到关注.影响供水管网铁释放的因素众多,本研究选取了pH、溶解氧(DO)、碱度(Alk)、硬度、氯离子(Cl~-)、硫酸根(SO_4~(2-))、温度(T)和水力停留时间(HRT)这8个影响因素,利用逐步回归和偏相关分析,建立了铁释放的非线性幂指数模型,并用标准化回归系数和偏相关系数比较了这些因素的相对重要性.结果表明,铁释放模型拟合效果良好;用标准化回归系数衡量影响因素相对重要性时,SO_4~(2-)、HRT、Cl~-和T是相对重要的因素,相对重要性排序为SO_4~(2-)≈HRTCl~-T;用偏相关系数衡量时,HRT、SO_4~(2-)、Alk、Cl~-和T是相对重要的因素,排序为HRTSO_4~(2-)AlkCl~-T.综合两种系数的分析结果,HRT、SO_4~(2-)和Cl~-是本研究条件下相对重要的因素,T和Alk的相对重要性视实际情况变动.     

微涡旋絮凝-逆流气浮-纳滤集成工艺去除水中腐殖酸的研究之二——以聚合氯化铁(PFC)为絮凝剂

试验研究了微涡旋絮凝-逆流气浮-纳滤集成工艺去除水中腐殖酸的工艺特征和效果.试验结果表明,微涡旋絮凝-逆流气浮工艺去除水中腐殖酸时,在聚合氯化铁(PFC)的最佳投药点0.62 mmol·L-1(Fe3 )下,出水水质符合纳滤膜系统预处理单元的要求,而且该工艺需要PFC絮凝剂的量较低.该预处理系统与纳滤系统组合的集成工艺可以使水中的腐殖酸有机物浓度大大降低,且含TQ56-36FC型纳滤膜的流程1比含M-N1812A型纳滤膜的流程2效果好.前者出水的TOC值可达0.48 mg·L-1,CODMn值为0.64～0.69mg·L-1,UV254值为0,且有95%以上的脱盐率.后者出水的TOC值为0.61～1.00mg·L-1,CODMn值为0.72～0.97mg·L-1,UV254值为0～0.0109,脱盐率很低.另外,尽管保安过滤/活性炭预处理有利于纳滤膜出水水质的提高,但活性炭柱的存在也降低了纳滤膜对有机物的去除率.动态实验结果表明,该集成工艺在本试验中运行周期为72h.水中颗粒物粒度分布表明,原水、絮凝后和气浮出水中颗粒物粒度分布的中位直径(d50)分别为2～5 μm、21 μm和16μm;经过保安过滤器或保安过滤器/活性炭柱,水样中的颗粒物的d50为0到几个μm;经过纳滤膜后,出水基本无颗粒物.初步研究表明,微涡旋絮凝过程中投药量对絮体的分形维数有着显著影响.