AC/O3-BAC工艺去除微污染珠江原水的初步研究

通过实验考察了活性炭(AC)催化臭氧氧化-生物活性炭(BAC)组合工艺用于处理珠江原水的净水效能,并与臭氧-活性炭工艺(O3-BAC)进行了比较.结果表明,AC/O3-BAC组合工艺对TOC、UV254、氨氮等指标均具有较好的去除效率,优化参数为:臭氧投加量50 mg/h、曝气量200 L/min、氧化时间15 min.在试验条件下AC/O3-BAC对TOC和CODMn的平均去除率为28.5%和50.3%,较BAC工艺去除TOC和CODMn分别提高16.0%和34.8%;较O3-BAC工艺去除TOC和CODMn分别提高4.9%和5.9%.3组合工艺对有机污染物的去除具有协同效应,有利于将大分子的有机物氧化为小分子的有机物,提高出水的可生化性,从而有利于后续的BAC对有机污染物的去除.     

AC/O_3-BAC工艺处理珠江原水的初步研究

通过实验考察了活性炭(AC)催化臭氧氧化-生物活性炭(BAC)组合工艺处理珠江原水的净水效能,并与臭氧-活性炭工艺(O3-BAC)进行了比较.结果表明,AC/O3-BAC组合工艺对TOC、UV254、氨氮等指标均具有较好的去除效率,优化参数为:臭氧投加量50mg/h、曝气量200L/min、氧化时间15min.在试验条件下AC/O3-BAC对TOC和CODMn的平均去除率为28.5%和50.3%,较BAC工艺分别提高16.0%和34.8%,较O3-BAC工艺分别提高4.9%和5.9%.组合工艺对有机污染物的去除具有协同效应,有利于将大分子的有机物氧化为小分子的有机物,提高出水的可生化性,从而有利于后续的BAC对有机污染物的去除.     

载银活性炭去除饮用水中溴酸盐的效能研究

通过序批实验对比研究了载银活性炭(Ag-AC)和母炭(AC)对水中溴酸盐的去除效果,并考察了pH值、初始BrO_3~-浓度以及水中阴离子对Ag-AC去除溴酸盐的影响。结果表明:与母炭(AC)相比,Ag-AC对溴酸盐的去除显示出更优的效果,去除效率比母炭提高了一倍;pH值对于Ag-AC去除BrO_3~-的吸附容量有较大影响,在酸性条件下较高,在碱性条件下较低。初始BrO_3~-浓度越高,载银活性炭对BrO_3~-的吸附容量越大;水中阴离子也会影响BrO_3~-的去除,其对溴酸盐去除的影响的强弱顺序为NO_3~-SO_4~(2-)CO_3~(2-)PO_4~(3-)Cl~-≈Br~-F~-。     

N-TiO_2/AC吸附剂的制备及其去除地表水砷(V)性能的研究

为开发机械强度较高的活性炭基复合型吸附材料去除地表水中的砷,本文使用煤质活性炭、果壳活性炭和椰壳活性炭等不同种类的活性炭作为基础吸附材料,用低温沉淀法在其表面负载N掺杂的2TiO_2以制备活性炭基复合型吸附材料2N-TiO_2/AC.研究了活性炭的种类对复合型吸附材料2N-TiO_2/AC去除水体中砷性能的影响,以及不同波长的光照条件下,复合型吸附材料2N-TiO_2/AC去除水体中砷的性能差异.结果表明,复合型吸附材料2N-TiO_2/AC吸附去除地表水砷(V)的能力较改性前的活性炭均有明显提升,同时,光照条件可以进一步提高其吸附去除地表水砷(V)的能力.     

磁改性活性炭-非均相类Fenton体系去除水中四环素

环境中四环素(Tetracycline,TC)污染及去除是当前研究的热点问题，用粉末活性炭(Activated Carbon,AC)制备磁改性活性炭(Magnetic-modified Activated Carbon,MAC)，建立以去除TC为目标的磁改性活性炭-非均相类Fenton体系，四氧化三铁(Fe₃O₄)赋予了AC磁性，并可以作为非均相类Fenton反应的催化剂，该体系结合了活性炭法的吸附与非均相类Fenton法的降解，能够更高效地去除TC.通过SEM,EDS,FTIR和XPS对反应前后的MAC形貌、结构以及官能团进行分析，探讨该体系对TC的作用机理.同时考察了时间、MAC投加量、H₂O₂投加量、溶液的pH对MAC去除TC溶液的影响.结果表明，在TC浓度为50 mg·L^-1时，初始pH为3,MAC投加量为0.6 g·L^-1,H₂O₂投加量为5.0 mmol·L^-1，为该体系的最佳运...     

活性炭负载Fe_2O_3催化臭氧降解丁香酚

应用制备的活性炭(AC)负载活性组分催化剂催化臭氧处理丁香酚模拟废水,通过扫描电镜、X-射线衍射仪和比表面积分析仪对制备的催化剂特性进行表征,考察了AC负载活性组分的种类和初始pH值、负载量、催化剂加入量对催化臭氧氧化降解丁香酚模拟废水过程中COD_(Cr)(重铬酸盐指数)去除效果的影响,并对降解过程中COD_(Cr)的去除反应动力学进行研究.结果表明:AC表面成功负载了活性组分Fe_2O_3、CuO/Cu_2O、CeO_2、NiO,制备的催化剂(Fe/AC、Cu/AC、Ce/AC、Ni/AC)具有明显的催化活性,显著提高了臭氧氧化降解丁香酚模拟废水过程中COD_(Cr)的去除效果,催化活性从大到小依次为Fe/ACCe/AC Cu/AC Ni/AC;制备的Fe/AC具有最高的催化活性,在pH值为11、负载量为3%、Fe/AC加入量为0.3g/L条件下,反应60 min后COD_(Cr)去除率达到88. 90%,分别比AC催化臭氧处理和单独臭氧处理提高了21. 13%和29. 95%.动力学分析表明,臭氧氧化、AC、Fe/AC、Ce/AC、Cu/AC、Ni/AC催化臭氧氧化处理丁香酚模拟废水过程中COD_(Cr)的降解符合表观二级动力学规律,活性炭负载的活性组分有效提高了反应的动力学速率.     

活性炭、氧化铝及其负载二氧化钛催化臭氧处理制浆废水

为提高臭氧处理制浆废水的效果,分别以活性炭(AC)、氧化铝(Al2O3)和溶胶-凝胶法制备的TiO2/AC、TiO2/Al2O3为催化剂催化臭氧处理制浆废水,采用扫描电镜和X-射线衍射仪对催化剂进行表征.结果表明:AC、A Al2O3、TiO2/AC和TiO2/Al2O3均具有催化性能,可有效提高臭氧对制浆废水化学需氧量(CODCr)和色度的去除效果.动力学分析表明,AC、TiO2/AC、Al2O3和TiO2/Al2O3催化臭氧处理制浆废水的过程中,CODCr降解的反应符合表观二级动力学方程,负载的TiO2提高了反应的动力学速率常数.气相色谱-质谱联用分析表明,臭氧及催化臭氧处理能有效降解去除漂白废水中的烷基苯类、酯类和氯代烃类等有毒有机污染物.     

氧化铁/活性炭复合吸附材料去除水中砷的研究

以实验室制备的氧化铁、经硝酸和草酸铁改性的活性炭12×40(AC 1)为原料,分别制成两种氧化铁/活性炭复合吸附材料(FeO/AC-H和AC/Fe2(C2O4)).通过X射线衍射仪、氮气吸附仪、扫描电子显微镜和X射线光谱仪进行吸附的表观特性和物化性能分析,结果表明,活性炭的表面物质有磁铁矿(Fe3O4)、磁赤铁矿(γ-Fe2O3)、赤铁矿(α-Fe2O3)和针铁矿(α-FeO(OH)),而且这些物质的存在对活性炭的比表面积影响不大.采用静态吸附实验方法,用AC 1,FeO/AC-H和AC/Fe2(C2O4)三种吸附剂吸附去除水中砷,获得了吸附等温平衡数据,用Langmuir模型和Fre-undlich模型进行回归分析.结果表明,FeO/AC-H和AC 1对As(Ⅴ)的吸附更符合Langmuir吸附模型,而复合吸附剂AC/Fe2(C2O4)对As(Ⅴ)的吸附比较符合Freundlich吸附模型.     

天然水体主要本底成分对催化臭氧氧化草酸的影响

采用浸渍法制备了Fe2O3负载活性炭（Fe2O3/AC）催化剂,考察了Fe2O3/AC催化臭氧氧化草酸的活性以及天然水体主要本底成分对Fe2O3/AC催化臭氧氧化草酸的影响. 结果表明,臭氧氧化草酸过程中Fe2O3/AC显示了良好的催化活性,草酸的去除主要基于催化贡献. HCO3-、CO32-及腐殖酸对Fe2O3/AC催化臭氧氧化草酸体系均有抑制作用. HCO3-和CO32-加入使催化臭氧氧化体系pH升高,进而降低Fe2O3/AC催化臭氧氧化草酸的活性. 此外,HCO3-和CO32-也是羟基自由基抑制剂,HCO3-、CO32-对体系的抑制作用从侧面验证Fe2O3/AC催化臭氧氧化草酸遵循羟基自由基机理. 腐殖酸加入体系后,与草酸形成竞争吸附和竞争氧化,从而抑制草酸的降解.     

含溴水臭氧化过程阴离子对溴酸盐生成的影响

为研究常见无机阴离子对含溴水臭氧化过程溴酸盐(BrO3-)生成的影响,本研究通过小试分别考察了不同质量浓度氯离子(Cl-)、碳酸氢根离子(HCO3-)和硫酸根离子(SO42-)对BrO3-生成的影响,并结合反应过程臭氧衰减、中间产物次溴酸/次溴酸根离子(HOBr/OBr-)生成及总溴浓度变化情况,进一步分析了这3种无机阴离子对BrO3-生成的影响机理。结果表明,以60min为例,Cl-质量浓度为3～150mg·L-1的水样BrO3-生成量相对于未投加Cl-条件降低了8.8%～25.7%;反应20min时,SO42-质量浓度从Omg·L-1增至30mg·L-1时,BrO3-生成量减少了63.9%;而当HCO3-质量浓度由0mg·L-1上升至30mg·L-1时,BrO3-生成量增加了6.4倍,其质量浓度超过30mg·L-1,继续投加HCO3-对BrO3-生成量的促进作用提高不大。研究表明,在相同的臭氧投加量和相同的反应时间下,投加Cl-和SO42-均能抑制臭氧化过程BrO3-的生成,而投加HCO3-能极大地促进BrO3-的生成。     

利用氢基质生物膜反应器同步去除多种污染物

利用氢基质生物膜反应器(hydrogen-basedmembrane biofilm reactor,MBfR)对含有多种氧化性污染物包括硝酸盐(NO3--N)、硫酸盐(SO24-)、溴酸盐(BrO3-)、六价铬(Cr(Ⅵ))和对氯硝基苯(p-CNB)的模拟地下水进行同步去除试验研究.结果表明,MBfR中生长于中空纤维膜表面的氢自养还原菌利用氢气作为电子供体进行自养还原反应,将水中NO3--N还原成N2,SO24-还原成硫化物(S2-/H2S),BrO3-还原成Br-,Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),p-CNB逐步还原成对氯苯铵(p-CAN)和苯胺(AN).通过生物还原达到对氧化性污染物的去除或毒性的降低.在氢分压为0.06MPa和水力停留时间为4.67h条件下,经过生物膜驯化及32d的连续运行,反应器对各种氧化性污染物的去除性能达到稳定:NO3--N和BrO3-近于完全去除,SO24-去除率达19.8%,Cr(Ⅵ)去除率达85.8%,p-CNB去除率达86.1%.研究表明,利用氢基质生物膜反应器处理含多种氧化性污染物的地下水可行,且具有一定应用潜力.     

纳米零价铁－双氧水协同提升甲硝唑矿化率的研究

尽管纳米零价铁（nZVI）能够有效地去除甲硝唑(MNZ),但是仍然存在矿化率低的问题. 本文,合成了纳米零价铁,研究了H2O2投加量对甲硝唑及其总有机碳（TOC）去除的影响. 结果表明,在nZVI和H2O2的共同作用下不仅可以进一步加速甲硝唑的去除速率,而且其TOC的去除率也明显提高.当双氧水投加量为0.55g/L,TOC的去除率为45.87%,约为单独纳米零价铁的18倍. 相同反应条件下,与传统芬顿法相比,nZVI/H2O2体系下甲硝唑及其TOC去除率,分别约为Fe2+/H2O2芬顿体系的1.5倍和7.1倍. 因而,双氧水与纳米零价铁协同作用,不仅进一步加速了纳米零价铁对甲硝唑去除速率,而且还有效地提高了有机物的矿化率.     

凹凸棒土负载硫化纳米零价铁对水中Cu(Ⅱ)的去除机理研究

针对纳米零价铁易团聚及表面形成钝化层的缺点,本文以凹凸棒土为载体、以硫代硫酸钠为硫化试剂,制备了凹凸棒土负载硫化纳米零价铁(S-nZVI@ATP)复合材料,并考察了复合材料对水中Cu(Ⅱ)的去除效果。由SEM可观察到,经过凹凸棒土负载及硫化改性后的纳米零价铁串珠状结构变短,且被分散为单个的球形颗粒;比表面积测定结果表明,S-nZVI@ATP复合材料的BET比表面积为46.04m~2/g,与纳米零价铁相比提高了约1.35倍;由TEM观察到,经硫化的纳米零价铁颗粒界面处包裹了一层FeS,粒径由57.6nm增至118.5nm。S-nZVI@ATP复合材料去除水中Cu(Ⅱ)的机理主要是硫化纳米铁界面处的Fe~0将Cu~(2+)还原为Cu~0以及FeS转化为溶度积更小的CuS,该过程符合Langmuir-Hinshelwood吸附/还原模型和Langmuir等温吸附模型。本实验条件下,复合材料对Cu(Ⅱ)的最大吸附-还原量可达9.25mmol/g(587.8mg/g)。     

利用臭氧高级氧化技术处理饮用水

采用臭氧高级氧化技术处理某水厂滤后水,结果表明:臭氧化对UV254 去除效果明显,平均去除率为55.7%;去除CODMn的臭氧投加量以4～6 mg/L为宜,超过此范围去除率有所下降;NH3-N去除效果较差,部分出水甚至高于原水;改变臭氧投加方式可以明显降低溴酸盐(BrO3-)的生成量.     

硫化纳米零价铁对五氯苯酚的脱氯及其增强反应

硫化作用可以提高纳米零价铁(nZVI)的催化活性.利用硼氢化物还原法合成了硫化钠米零价铁(S-nZVI),采用比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(TEM)、傅立叶变换-红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)等方法对材料进行了物理化学性质的表征,应用高效液相色谱仪和离子色谱仪研究了S-nZVI对五氯苯酚(PCP)的脱氯性能.结果表明:与nZVI相比,S-nZVI在聚集体形态和孔隙率上发生明显改变;不同n(Fe2+)/n(S2-)、溶液pH、S-nZVI的老化以及S-nZVI的重新硫化活化对S-nZVI催化PCP的脱氯均有重要的影响;PCP脱氯效率在n(Fe2+)/n(S2-)=60时达到最大;S-nZVI对PCP的还原转化率随溶液pH(5~8)的升高而显著增加;老化的S-nZVI对PCP的降解性能降低,归因于该老化材料的结构发生了变化;而重新硫化活化产生的FeS层可以减小S-nZVI表面的钝化,从而延长S-nZVI的寿命.文中研究对拓展纳米零价铁的应用和环境污染物治理方面具有一定的参考价值.     

纳米零价铁富集水体中的铀

应用纳米零价铁(nZVI)富集水体中的铀不但能够回收珍贵的铀资源,同时还可以避免放射性物质对环境的污染.研究结果表明纳米零价铁可快速高效地分离水体中的铀.nZVI对铀的最大富集负荷达到920.16 mg/g,溶液中铀离子的质量浓度可降低至0.03 mg/L以下.弱酸性的水质条件促进nZVI对铀的分离,且分离和还原效率随着nZVI投加量的增加、HCO-₃浓度的降低而升高.高浓度的铀离子可水解形成UO₃·2H₂O沉淀,但Fe⁰和Fe²⁺的还原作用是nZVI分离铀离子的主要反应机理.nZVI富集尾矿水中铀资源的过程中可同步去除多种共存重金属污染物.     

基于纳米铁的类Fenton法降解水中的三氯生

 作为一种广泛存在的典型药品及个人护理品,三氯生（TCS）给生态环境和人体健康带来了潜在的威胁。以三氯生为目标污染物,采用实验室自行设计合成的零价纳米铁作为类Fenton试剂,研究了类Fenton法对三氯生的降解过程。单因素实验结果表明,三氯生的去除率随着纳米铁投加量和双氧水浓度的增加而增加;在溶液pH值为3时去除率最高;三氯生的初始浓度对去除率的影响不太明显。动力学分析表明三氯生的降解反应符合二级反应。在相同实验条件下,类Fenton试剂对三氯生的去除率明显优于传统Fenton试剂和单独投加纳米铁的体系。     

Ce-MCM-41分子筛催化臭氧氧化水中腐殖酸

采用水热法合成铈掺杂MCM-41（Ce-MCM-41）介孔分子筛,并将其用于臭氧氧化水中腐殖酸.本文研究了催化剂投加量、铈掺杂量、反应温度和初始pH对腐殖酸降解及矿化的影响. 结果表明,腐殖酸在Ce-MCM-41/O3体系内可实现有效降解. 与单独臭氧氧化相比,Ce-MCM-41催化剂的加入可提高臭氧氧化腐殖酸的矿化效果. 催化剂投加量为100 mg/L时,催化剂具有较好的催化活性,反应60min,DOC去除率为70.58%（Si/Ce=80）;三种铈掺杂量催化剂的添加均能提高腐殖酸矿化效果. 在278 ~308 K实验范围内,腐殖酸溶液的DOC去除率和UV254去除率均随反应温度升高而提高.溶液初始pH为6.0~8.5时,DOC去除率随碱性增强而略微下降. 表明温度和溶液初始pH影响催化臭氧氧化去除腐殖酸的效果. 此外,还考察了添加Ce-MCM-41对含溴水臭氧氧化过程中溴酸盐生成的影响,与单独臭氧相比,1.00 g Ce-MCM-41分子筛的加入减少了46.94%溴酸盐生成. 结果表明添加Ce-MCM-41分子筛可抑制溴酸盐的生成. 因此Ce-MCM-41分子筛可用于提高臭氧氧化腐殖酸效果和减少含溴水臭氧氧化过程中溴酸盐的生成.     

Rapid point-of-use water purification using nanoscale zero valent iron (nZVI) particles

Nanoscale zero-valent iron (nZVI) particles are increasingly being investigated in removing aqueous contaminants. Here, we have demonstrated its inactivation and magnetic removal of bacteria and endotoxins from environmental wastewater samples. Varying dosages (10–1,000 μL) of 0–6 days aged nZVI with a concentration of 5 mg/mL for 2 mL wastewater samples were tested, and relevant removal efficiencies were determined using culturing method for bacteria and limulus amebocyte lysate (LAL) for endotoxins. The supernatants of wastewater samples after reacting with nZVI and subsequent magnetic separations were subjected to spectroscopic, qPCR and DGGE analysis. Overall, high magnetic bacterial removal efficiencies were observed up to 3–4 logs for 1 mL nZVI, while the removal efficiencies decreased sharply down to 0.5 log for 10 μL nZVI. qPCR and DGGE results revealed that higher dosages of nZVI caused severe bacterial cell membrane ruptures, releasing significant amounts of DNA up to 10⁷–10⁸ gene copies/mL when 1 mL nZVI was used. Richer DGGE patterns were observed for higher nZVI dosages. In addition, regardless of the dosages (10–1,000 μL) we have observed more than 90 % removal of endotoxins from the wastewater samples. The described technology has great promise to be used as a point-of-use water purification solution for various purposes.     

含溴黄浦江水臭氧化过程中溴酸根的生成

2010年1-6月的水质调查结果表明,黄浦江水中溴离子（Br^-）含量为204.9~394.6 μg/L.溴离子在臭氧氧化和氯消毒工艺中消耗显著,但在混凝工艺中变化很小.水厂溴酸根离子（BrO^-₃）检出率较低（7.5％）.经过生物活性炭（biological activated carbon,BAC）处理后的出水溴离子有一定增加,可能源于活性炭还原了经臭氧氧化形成的高价态溴.臭氧小试实验表明,当黄浦江原水中稳态溶解臭氧浓度大于0.23 mg/L时,溴酸根离子生成速率大幅度增加,但此后随着臭氧浓度的增加,溴酸根生成速度几乎不变.臭氧暴露值ct与BrO^-₃具有良好的线性关系,计算得到的溴酸根生成势k(μgBrO^-₃/(mgO₃·min))受水中稳态溶解臭氧浓度值影响较大.原水中高浓度的氨氮和有机物是抑制溴酸根离子在臭氧化过程中形成的主要因素.