非均相臭氧催化氧化对污泥脱水性能的影响

臭氧氧化技术是一项具有应用前景的新型污泥减量技术, 但臭氧处理会导致污泥脱水性能恶化, 影响后续处理处置, 需要其他技术或手段的辅助以提高污泥脱水性能. 以市政剩余活性污泥为原料, 采用FeOOH、Fe2O3、TiO2、MnO2、Al2O3粉、Al2O3球、果壳活性炭、椰壳活性炭、粉质炭、煤质炭、铜丝等11种非均相催化剂开展污泥的非均相臭氧催化氧化实验, 研究污泥脱水性能的变化. 结果表明, 在11种非均相催化剂中, TiO2、Fe2O3、Al2O3球、铜丝、FeOOH、粉质炭能够显著抑制臭氧处理对污泥脱水性能的恶化作用, 其中FeOOH、粉质炭和铜丝效果最佳. 在FeOOH、粉质炭和铜丝催化臭氧氧化体系中, 22.50mg·L-1臭氧为较优浓度, 浓度过低或过高均不利于污泥脱水性能的改善. 3种催化剂中, FeOOH催化臭氧氧化对低含固率(0.5%和1%)污泥的脱水性能有明显的改善效果. FeOOH投加量的增加有利于在较短的反应时间内改善污泥的脱水性能. 向含固率为0.5%的污泥中投加300mg·g-1 DS FeOOH、37.95mg·L-1臭氧, 污泥的CST可在5min内下降21.1%. FeOOH催化臭氧氧化是一种有前景的强化污泥脱水性能的方法.     

Fe(Ⅲ)/O3体系对草酸的催化氧化

以Fe(Ⅲ)为催化剂的催化臭氧氧化降解草酸结果表明:与单独臭氧氧化相比,氧化速度提高2个数量级,反应速度常数为2.64 M-1@s-1;反应pH值对降解效果有决定性的影响,当pH=3.0,反应30 min,草酸的去除率超过50%,而当pH=5.5时,草酸的降解效果比较差;催化剂Fe(Ⅲ)的投加量对草酸的去除效果亦有很大影响,太高或太低都不利于草酸的降解;草酸的Fe(Ⅲ)催化臭氧反应遵循拟一级反应.     

改性磁铁矿/H_2O_2非均相类Fenton体系催化降解橙黄Ⅱ的研究

为了提高非均相类Fenton体系的催化效率,采用浓硫酸对磁铁矿粉进行表面改性,得到改性磁铁矿(M-Fe_3O_4).探究以M-Fe_3O_4为催化剂的非均相类Fenton体系对橙黄Ⅱ的氧化降解效果,并考察M-Fe_3O_4投加量、H_2O_2投加量、反应初始pH值等因素对橙黄Ⅱ脱色率和TOC去除率的影响.XRD、TEM和FT-IR表征结果表明,表面改性后M-Fe_3O_4粒径减小,比表面积增加,且表面覆盖硫酸铁混盐等活性组分.与磁铁矿/H_2O_2和FeSO_4/H_2O_2两体系相比,M-Fe_3O_4/H_2O_2非均相类Fenton体系对橙黄Ⅱ(初始浓度为500mg·L~(-1))的降解效率明显提升.在最佳反应条件(pH=6,M-Fe_3O_4投加量为0.25g·L~(-1),H_2O_2投加量为4mL·L~(-1))下,橙黄Ⅱ脱色率达到92%,TOC去除率达到47%,为实际废水处理应用提供了实验支撑.     

臭氧氧化法处理猪场沼液生化出水

采用臭氧氧化法处理猪场沼液一级生化出水,研究反应时间、臭氧投加量、pH值对COD去除率的影响,通过单因素实验和正交实验确定最佳反应条件,分析臭氧对废水可生化性的影响。结果表明:延长反应时间、提高臭氧投加量和pH值均能提高COD去除率,但pH值过高COD去除率反而会降低,pH从10.6提高至11.8时,COD去除率从42.2%降至35.5%;反应条件对COD去除率的影响顺序为反应时间pH值臭氧投加量,最佳反应条件为反应时间40 min、臭氧投加量30 g·h~(-1)、pH值9.6;臭氧可有效提高废水的可生化性,废水经过40 min的氧化,B/C由0.12提高至0.45,氧化时间过长会使B/C有所降低。     

Fe-Cu/AC非均相催化剂制备及CWPO法深度处理印染废水

采用浸渍法制备Fe-Cu/活性炭非均相催化剂,利用EDS、XPS、BET等测试方法对催化剂进行表征.结果表明,催化剂表面Fe和Cu主要以Fe₂O₃和CuO形式分布在活性炭的微孔内.Fe-Cu/活性炭非均相催化剂用催化湿式过氧化氢氧化法（CWPO）对印染废水进行深度处理时,CWPO工艺处理出水COD_Cr去除效率比普通AC/H₂O₂工艺高,去除率可从普通工艺的17.03%提高到34.84%,出水水质基本达到《污水综合排放标准》（GB18978-2002）一级B标准.得到的最佳处理工艺条件为:双氧水质量分数0.075%,水力停留时间（HRT）2 h,反应塔每周冲洗1次,每次冲洗3 h.     

煤基活性炭的氧化改性及其对Cd~(2+)的吸附性能

本文以新疆库车煤为原料,采用KOH活化法,在低碱碳比(1:2)条件下制备了比表面积超过1000m~2/g的煤基活性炭.并用不同浓度的硝酸对活性炭进行表面氧化改性,比较了不同氧化程度的活性炭对Cd吸附性能的影响,同时考察了溶液初始浓度、溶液pH值和吸附时间对吸附性能的影响.研究结果表明:采用浓硝酸溶液处理的活性炭具有丰富的含氧官能团、吸附位点多、孔径大,为金属离子的吸附提供了有利条件.由于含氧官能团与金属离子的螯合作用,此氧化改性煤基活性炭对Cd~(2+)的吸附量最大可达到88 mg/g,是未改性前活性炭吸附量的16倍,此材料具有一定的工业应用前景.     

共存Fe3+对水中腐殖酸/牛血清蛋白臭氧氧化过程的影响

为探索管道腐蚀产物对供水系统典型有机污染物臭氧氧化过程的影响, 采用模拟含金属离子Fe3+与腐殖酸/牛血清蛋白的试验水, 进行均相催化臭氧氧化试验. 结果表明, 臭氧氧化腐殖酸的效率大于牛血清蛋白, 持续氧化60min, 两者去除率分别达61.9%与13.8%; Fe3+的存在对臭氧氧化腐殖酸和牛血清蛋白表现出了不同影响, 前者去除率随Fe3+投加量的增大而降低, 最大由57.6%降至46.0%, 后者去除率随Fe3+投加量的增大而升高, 最高由12.4%升至40.0%. Fe3+共存条件下, 两种污染物溶液的Zeta电位绝对值及其颗粒平均粒径均在臭氧氧化后降低; 腐殖酸与Fe3+间存在明显的凝聚作用, 其颗粒平均粒径在Fe3+投加后明显增大, 而牛血清蛋白与Fe3+间无明显凝聚, 其颗粒平均粒径变化不大. 对臭氧氧化有机污染物的机理展开讨论, 表明腐殖酸与Fe3+间的凝聚作用会抵消臭氧氧化过程中Fe3+的催化作用. 由此推论, 管道腐蚀产生的金属离子Fe3+对终端管网二次污染控制具有一定的积极作用, 包括通过催化臭氧氧化作用以强化蛋白质污染物的降解, 通过凝聚作用在过滤过程中协同去除腐殖质污染物.     

邻氯苯酚废水Fenton氧化反应动力学研究

采用Fenton氧化技术对邻氯苯酚废水进行了催化氧化处理.结果表明:Fenton氧化对邻氯苯酚具有很好的去除效果,将邻氯苯酚迅速降解成可生化的降解低分子有机物.在1/2理论投加量,Fe2+:H2O2=1:20,25℃,初始pH为6.0的情况下反应60 min,邻氯苯酚去除率可达90.9%以上,CODcr去除率达到43.7%.针对污染物Fenton氧化反应的特性,建立了相应的动力学模型.反应动力学方程可以表示为-d[RH]/dt=KRH[RH][H2O2]oexp(-KH2O2);-d[CODcr]/dt=KCODcr[CODcr][H2O2]oexp(-Kt) 该模型能较好地解释实验结果.     

含芳烃废水的ClO2催化氧化处理

在自行设计、建立的废水催化氧化反应实验装置上对氯酚、苯酚及苯胺废水进行了ClO2催化氧化处理.苯酚、邻氯苯酚、苯胺的去除率分别达到99.5%、99.3%和97.86%,而相应的CODcr去除率分别为81.6%、83.1%和83.54%.通过对反应中间产物的测定分析发现,用ClO2作氧化剂,在常温常压下催化氧化废水中的芳烃化合物,可以将大分子苯环类污染物氧化分解成小分子的中间产物,从而提高了废水的可生化性,这为ClO2催化氧化技术与生化技术组合处理提供了可行性.     

含芳烃废水的C1O2催化氧化处理

在自行设计、建立的废水催化氧化反应实验装置上对氯酚、苯酚及苯胺废水进行了C1O2催化氧化处理。苯酚、邻氯苯酚、苯胺的去除率分别达到99．5％、99．3％和97．86％，而相应的CODcr去除率分别为81．6％、83．1％和83．54％．通过对反应中间产物的测定分析发现，用ClO2作氧化剂，在常温常压下催化氧化废水中的芳烃化合物，可以将大分子苯环类污染物氧化分解成小分子的中间产物，从而提高了废水的可生化性，这为ClO2催化氧化技术与生化技术组合处理提供了可行性．     

污泥基吸附剂对亚甲基蓝和环丙沙星的吸附性能研究

亚甲基蓝和环丙沙星是水体中2种污染物, 对生态环境有潜在危害. 本文以市政剩余活性污泥为原料, 氯化锌为活化剂热解制备污泥基吸附剂, 研究盐酸酸洗浓度、氯化锌浓度、热解温度、热解时间等对污泥基吸附剂吸附水中亚甲基蓝和环丙沙星性能的影响. 结果表明 (1)污泥基吸附剂对亚甲基蓝的吸附性能随盐酸酸洗浓度的增大而增加, 对环丙沙星的吸附性能则随盐酸酸洗浓度的增大呈先降后增趋势, 两者均在1.500mol·L-1盐酸浓度下取得最优值. (2)污泥基吸附剂对亚甲基蓝和环丙沙星的吸附性能随氯化锌浓度和热解温度的增加呈先升后降趋势, 在氯化锌浓度为4.0mol·L-1、热解温度为500℃时有最优值; 随着热解时间的延长, 污泥基吸附剂对亚甲基蓝和环丙沙星的吸附性能分别在500℃热解70min和80min时有最优值. (3)污泥基吸附剂的最佳制备条件为 氯化锌4.0mol·L-1活化2h、500℃热解70min和80min、1.500mol·L-1盐酸酸洗; 以此制得的污泥基吸附剂对亚甲基蓝和环丙沙星的去除率分别为97.7%和96.4%, 平衡吸附量分别为97.9mg·g-1和3.9mg·g-1, 且污泥基吸附剂对亚甲基蓝和环丙沙星的吸附过程均符合准二级动力学方程.     

交联壳聚糖多孔微球对染料的吸附性能

研究了环氧氯丙烷交联壳聚糖多孔微球对3种染料的吸附性能,并与活性炭、壳聚糖的吸附性能进行了比较,探讨了染料的初始浓度、溶液pH值、吸附剂用量对吸附量及吸附速率常数的影响.结果表明:在10℃时,交联壳聚糖多孔微球对橙黄Ⅱ的饱和吸附量是活性炭、壳聚糖的4.39,6.68倍,吸附速率是壳聚糖的2.58倍;对3种不同类型的染料:橙黄Ⅱ、活性艳蓝、酸性紫,交联壳聚糖多孔微球的饱和吸附量分别为1182,934,595mg·g-1.当pH=3.0时,吸附量最大;染料初始浓度越大,吸附量越大,吸附速率越小;吸附剂用量越大,平衡吸附量越小,吸附速率越大.交联壳聚糖多孔微球对染料具有很高的吸附容量及较快的吸附速率,且可以再生重复使用.     

复合碳材料ACF@OMC对酸性橙Ⅱ的吸附性能

采用软模板法,以活性炭纤维毡(ACF)为基材制备了一种有序介孔碳(OMC)活性炭纤维毡复合碳材料ACF@OMC,采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对其微观形貌结构进行表征,N2物理吸附脱附对其孔道结构参数进行测试,选取酸性橙Ⅱ作为模拟污染物,考察其吸附性能.结果表明:ACF@OMC材料以OMC包裹ACF纤维生长的方式结合;比表面积754m2·g-1,介孔孔容0.39cm3·g-1,平均孔径为2.9nm;其吸附性能明显优于ACF(5h达到吸附平衡),达到吸附平衡时间为3h;其吸附行为符合准二级吸附动力学方程,速率常数达0.030 3g·mg-1·min-1(R2=0.999 1),约为ACF体系的1.4倍;该材料对酸性橙Ⅱ的吸附量达到318.7mg·g-1,吸附等温线符合Langmuir模型.     

不同基质配比的生态基质箱对黑臭水体处理效果

利用人工污水试验,研究了不同基质配比的生态基质箱对黑臭水体处理效果以及对水生植物灯芯草的N、P积累能力和生长的影响。结果表明：随着处理时间的延长,各实验装置对污染物的去除率逐渐升高,其中实验组基质箱对水体中的TN、TP和NH+4-N的去除效果均优于空白组和对照组;实验3组(沸石、活性铝、活性炭配比为2:1:1的基质箱)对水体中的TN、NH+4-N的去除率和灯芯草对TN的积累量均高于其他实验组,其去除率达到66.45%和86.17%,灯芯草对TN的积累量为(36.67±3.22) mg·g-1;实验2组(沸石、活性铝、活性炭配比为1:1:2的基质箱)对TP的去除效果和灯芯草对TP的积累量均优于其他实验组,其去除率达到66.26%和灯芯草对TP的积累量为(10.11±0.85) mg·g-1;不同基质配比对水体中CODCr的去除无明显作用,基质能够使水体的pH上升,有效调节酸性水体,且基质对灯芯草的生长有胁迫作用。     

利用黑曲霉菌发酵食品废物去除污泥重金属

采用黑曲霉菌发酵菠萝残渣废液产生富含柠檬酸的沥滤液,然后将沥滤液加入污泥中,用以去除污泥中的重金属Cu和Zn.调节污泥初始pH到3.73,反应2h,重金属Cu的去除率达46%,Zn达75%;延长反应时间,去除率进一步提高,Cu去除率最高达60%以上,Zn去除率达97%.     

Mn-Co/二维TiO2催化剂对甲苯的催化氧化性能

采用水热法制备了二维片状结构的TiO2作为载体,并且使用浸渍法制备了Mn-Co/TiO2催化剂,以甲苯为目标污染物,考察制备和反应条件对催化剂催化甲苯性能的影响,并采用扫描电子显微镜（SEM）、全自动比表面积及孔隙分析仪（BET）、X线衍射分析仪（XRD）、氢气程序升温还原（H2-TPR）等手段对催化剂理化性质进行表征。研究结果表明:Mn、Co摩尔比为8:1、负载量为16 wt%,焙烧温度为300℃下制备的Mn8-Co1/TiO2催化剂,其在空速为32 000 h-1下,甲苯的催化氧化活性最高,240℃反应温度下甲苯转化率约100%。二维片状TiO2载体比商用P25更有助于活性组分分散,Mn、Co和Ti之间可形成更强的相互作用,显著提高催化剂催化氧化活性。     

离子交换水解法制备纳米TiO2光催化剂

采用离子交换水解法制备出粒径小（20nm）、颗粒均匀的纳米TiO2粉末．利用阴离子交换树脂去除TiCl4溶液中的氯离子得到了TiO2溶胶，然后经过干燥、煅烧可得到纳米级的TiO2粉末．实验结果表明该法能够有效地将氯离子去除干净，简化了制备流程，缩短了制备时间．通过对橙黄Ⅱ的光催化降解实验，考察了制备过程中所用TiCl4溶剂、除氯离子程度、干燥方式、煅烧温度等因素对TiO2粉末光催化活性的影响，确定了最佳的制备条件．     

催化褪色光度法测定痕量镁（Ⅱ）的研究

在NH3@H2O介质中,以Mg(Ⅱ)作活化剂,Mn(Ⅱ)催化H2O2氧化二甲苯胺兰Ⅱ褪色为指示反应,建立了痕量镁(Ⅱ)的动力学分析方法.本方法的测定范围为0-0.80μgMg2+/25mL,检测限为3.8×10-11g/mLMg2+,应用于锌合金中痕量镁(Ⅱ)的测定,结果满意.     

污泥基陶土对水中Pb2+、Cd2+、Ni2+、Cr3+离子的吸附性能研究

利用污水厂污泥、河道淤泥、粉煤灰和加拿大一枝黄花等废弃物为主要原料, 制备出一种污泥基陶土(SBPC), 研究了其对Pb2+、Cd2+、Ni2+、Cr3+ 4种重金属混合溶液的吸附效果, 并以Cr3+为例研究其吸附机理. 结果表明, 在低浓度重金属混合溶液中, SBPC对Cr、Pb的去除率可达90%以上, 而对Cd、Ni的去除率低于15%; 在单一重金属铬溶液中, SBPC对Cr3+的最大吸附量为4.32mg?g-1, 其吸附等温线符合Freundlich模型; 吸附机理主要包括表面沉降、阳离子置换、取代反应、Cr3+水解以及静电吸附.     

LaFe0.5Co0.5O3光助-芬顿催化性能和催化机理

使用溶胶-凝胶法合成了LaFe0.5Co0.5O3催化剂,研究了其在pH=3和254 nm紫外光照射条件下催化H2O2降解橙Ⅱ的性能和催化机理。结果表明,橙Ⅱ经过60 min反应脱色率可达99.5%,其“第一段”脱色速率常数为0.078 min-1;经过180 min处理,体系TOC去除率为81.60%。循环实验和物化表征结果证明LaFe0.5Co0.5O3催化剂具备较好的催化性能和结构稳定性。通过自由基淬灭实验以及分析总铁离子、亚铁离子、羟基自由基和过氧化氢等浓度变化,证明LaFe0.5Co0.5O3光助-芬顿催化机理包括：光激发、空穴氧化、超氧自由基氧化、光生电子还原铁离子、亚铁离子释放、均相芬顿反应、铁离子再吸附等过程,体系中橙Ⅱ的降解由光助-芬顿反应和光催化反应协同完成。