工业废水生化处理过程中SMP特性研究

为优化缺氧/好氧(A/O)法工业污水处理工艺,提高出水水质,对处理流程中水中可溶性有机物变化规律进行了深入研究。利用紫外吸收光谱、三维荧光光谱联合区域面积积分方法(FRI)解读A/O工艺过程中,溶解性微生物代谢产物(SMP)的荧光特性,分析了FRI值与COD,NH_4~+-N的相关性及SMP组成与有机质的转移代谢规律。结果表明,三维荧光的Ⅰ区、Ⅱ区与COD,NH_4~+-N浓度皮尔森相关系数均达到0.97以上;类腐殖质与类蛋白物质是该工艺SMP的主要荧光成分,类腐殖质在好氧段稳定在40×10~6 au·nm~2,其在该A/O工艺出水未能完全去除;类蛋白物质所占总荧光比例由最初的25.43%降低到2%以下,在缺氧段被大量去除。本研究可快速监测水中COD和有机物大类组分比例,为优化A/O工艺参数提供技术依据。     

MIEX~@树脂对水库水中有机物的去除特性

为了充分发挥磁性离子交换树脂(MIEX@)对有机物的去除能力,利用烧杯试验研究了MIEX@树脂对水库水中有机物的去除特性,以溶解性有机物DOC、UV254、有机物三维荧光光谱(3DEEM)、有机物相对分子量分布、有机物分级特征和消毒副产物生成量等指标进行表征。结果表明:投加树脂15mL/L、反应20min时,DOC和UV254的去除率分别为58.4%和82.2%,三卤甲烷生成潜势(THM-FP)和卤乙酸生成潜势(HAAFP)的去除率分别为55.6%和82.1%。有机物相对分子量分布和分级特征测定结果表明:MIEX@树脂主要去除常规工艺无法有效去除的中小分子区间的亲水性和疏水性的有机物,从而可以有效控制消毒副产物的产生。有机物三维荧光光谱扫描结果表明:MIEX@树脂对芳香族蛋白Ⅱ(BOD5)、富里酸类物质和微生物代谢产物类有机物均有一定的去除能力,特别是芳香族蛋白Ⅱ和富里酸类物质。     

渗滤液生化出水DOM在深度混凝过程中的去除特征

采用3种高新絮凝剂, 对采集自垃圾填埋场渗滤液处理工艺生化单元出水的样品进行3个阶段的深度混凝处理。采用紫外–可见光谱(UV-Vis)、三维荧光光谱(EEM)和电喷雾傅里叶变换离子回旋共振质谱(ESI FT-ICR MS)对3个阶段的样品中溶解有机物(DOM)进行表征, 以此来探究DOM在混凝过程中的去除转化特征。UV-Vis光谱分析结果表明, 经过混凝处理, 水中小分子物质的比例增大, 腐殖化程度降低, 缩合度降低。EEM分析结果表明, 经过混凝处理后, 类蛋白质和类腐殖酸物质的去除效果十分显著。FT-ICR MS分析结果表明, 在不同的混凝阶段, 絮凝剂去除的DOM有较强的选择性。最终出水残留的DOM主要是一些分子量较小、含有大量杂原子、具有较低不饱和度、O/C <0.3和H/C>1.5的物质。     

豆腐渣堆肥过程中的多维光谱解析与建模

以豆腐渣为底物进行混合好氧堆肥,采用三维荧光光谱（3D-EEMs）分析了堆肥产物淋溶上清液DOM的组成,运用傅里叶红外光谱（FTIR）技术解析了堆肥样品中官能团信息。利用三维荧光结合平行因子法研究了堆肥过程中DOM的动态变化过程,分析得出两种组分即可见区类色氨酸（Ex/Em=285 nm/350 nm）与类腐殖酸（Ex/Em=335 nm/415 nm）,随着堆肥的不断进行,可见区类色氨酸荧光强度逐渐下降,类腐殖酸荧光强度逐渐上升,表明堆肥进入腐熟阶段。傅里叶红外光谱分析表明堆肥过程中多糖类小分子物质逐渐减少,而腐殖酸类大分子物质逐渐增加。进一步运用近红外光谱（NIRS）和区间偏最小二乘法等化学计量学方法构建了堆肥过程有机质含量分析预测模型,结果表明,优化选择区间5831.95~6086.52 cm-1可以建立稳健的有机质定量分析模型,堆肥有机质实测值与近红外预测值的相关系数（R）为0.9861、交叉验证均方差（RMSECV）为0.8247、偏差（Bias）为0.005,表明堆肥有机质含量与近红外光谱具有较好的相关性。     

渤海石油港区污水处理厂提标工程改造

根据天津市人民政府批准的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB,12/599—2015)新标准要求,渤海石油港区污水处理厂需进行提标改造,经过分析A~2O+AO工艺相比于处理厂原A~2O工艺对碳源的利用率更高、除氮效果更好,因此将水厂原A~2O工艺改为A~2O+AO+过滤工艺。经过工程改造及调试,处理后的污水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB,12/599—2015)B标准要求,可为天津市其他污水处理厂的提标改造工程提供工艺参考。     

配聚物{[Zn(C4H4O6)(H2O)2]·2H2O}n的合成、晶体结构及光谱

采用水热合成方法合成了1种Zn(Ⅱ)配位聚合物{[Zn(C4O6)(H2O)2]·2H2O}n, 对该化合物的单晶进行了X-射线衍射分析,确定了结构.标题化合物是由酒石酸根作为六齿配体与Zn(Ⅱ)离子进行配位形成的具有3D无限结构的配位聚合物.同时对化合物的紫外-可见-近红外光谱、红外光谱及荧光光谱进行了测定及分析.     

Fenton试剂处理化纤废水的试验研究

N-N二甲基甲酰胺(DMF)和N-N二甲基乙酰胺(DMAC)是化纤废水的主要污染物,具有毒性大,生物难降解,污染时效长的特点.本文研究了Fenton试剂法处理DMF和DMAC的效果,探讨了最佳处理条件及降解机理.结果表明:在pH=3,反应时间30min,原水浓度为250mg/L和500mg/L,H2O2投加量为3ml/L和5ml/L,FeSO4·7H2O投加量为1500mg/L和2000mg/L的条件下,DMF和DMAC的去除率达到49.70%和44.40%.通过紫外-可见光谱分析,可知Fenton试剂法破坏酰胺基团,将大分子物质破坏为小分子物质,为后续的生化处理提供条件.     

(H_3O)_2[Co(C_2N_2H_8)_3]_2[W_7O_(24)]结构和振动光谱的实验和理论研究

采用水热法合成了新化合物(H3O)2[Co(C2N2H8)3]2[W7O24],对其结构进行了红外光谱和X射线单晶衍射测定。通过密度泛函理论,对其红外光谱进行了计算,对吸收峰的振动模式进行了指认。结果显示,(H3O)2[Co(C2N2H8)3]2[W7O24]的红外光谱对溶剂十分敏感。     

A/O-混凝-BDD组合工艺处理垃圾渗滤液的研究:Ⅱ.有机物去除机理

在A/O-混凝-BDD组合工艺系统最优运行条件下,采用紫外扫描、分子荧光、GC-MS、红外光谱等多种方法从不同角度深入分析A/O-混凝-BDD组合工艺的各段工艺进出水有机物组成和结构特性的变化,剖析不同工艺去除有机物的机理。结果表明,A/O工艺对脂肪族有机物支链和类色氨酸容易去除,对类富里酸有较好的去除,而对类腐殖酸较难去除;水力停留时间(HRT)从4.0 d增加至10.7 d时,增强了系统对类色氨酸和类富里酸的去除;回流比从3.0增加至3.5时,增强了系统对类色氨酸的去除,但对类富里酸的去除效果变差。混凝过程主要去除脂肪族和蛋白质类有机物以及类腐殖酸,对类富里酸去除效果较差,出水中仍残留部分芳香性物质。BDD对渗滤液中残留的各种难降解有机物均能够有效降解。     

油砂组成结构及热解特性分析

采用傅立叶红外光谱仪(FTIR)对四种油砂微观结构和官能团进行研究,通过FTIR谱图的分峰拟合处理,对油砂主要官能团进行半定量分析。研究表明：油砂由芳香烃、脂肪烃、羟基官能团和含氧官能团等组成,其中芳香烃结构和醇类化合物为主。利用TGA/DSC1型同步热分析仪和傅里叶变换红外光谱仪(TG-FTIR)进行了油砂热解特性实验,考察了升温速率对热解特性的影响,探究了油砂热解过程中挥发分的析出规律与主要气相产物H2O、CO2、CO、CH4、CnHm的释放特性。结果表明：油砂热解过程分为干燥脱气段、低温热解和高温热解3个阶段,其中有机质挥发分的析出主要发生在低温热解段;随着升温速率的提高,油砂热解产物释放更加集中,热解特性趋好。油砂热解过程中先析出游离水,随后发生解聚和脱水反应,主要的烷基侧链不断脱落、环化及含氧官能团逐渐断裂生成各种烷烃类、羧酸类、醇类和醛类等物质,甲氧基(-O-CH3)、亚甲基(-CH2-)和甲基(-CH3)在低温段(＜600℃)断裂振动生成有机气体CnHm和CH4。     

桐油酰胺的合成及温敏性谱学研究

以桐油和二乙醇胺为主要原料,反应制备桐油酰胺.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱对桐油的结构进行表征,并进行了谱带归属;用傅里叶变温红外光谱(temperature-dependent FTIR)对合成产物的温敏性、谱带变化和双键变化进行了研究.结果表明:1630 cm~(-1)和991 cm~(-1)为桐油的红外和拉曼特征吸收峰;25～225℃范围内,桐油酰胺变温红外光谱在1737 cm~(-1)(—C=O—)处吸收峰的吸光度随着温度升高而逐渐增大;温度高于125℃,991 cm~(-1)处的—CH=CH_2键断裂,产物发生分解;找出了桐油酰胺应用的温度条件.     

废线路板催化热解脱溴产物和重金属的分布特征

在固定床反应器真空气氛条件下,研究不同添加剂与废线路板共热解特性,分析各相产物中重金属及溴的分布特征。研究结果表明:活性Al2O3添加剂与废线路板共热解体系质量损失最多,FeOOH和活性Al2O3的加入能促进热裂解,液体产物增加,其主要成分70%~80%为芳烃类有机物,添加剂加入后,热解油中溴化芳烃类有机物减少,小分子物质如苯酚等含量增加,其中加入Fe3O4得到的液体产物中苯酚所占比例高达50.16%,FeOOH存在时,液体产物中基本未检出溴。重金属Cu,Cr,Ni和Zn主要分布在固体残渣中,加入添加剂均能促使重金属富集固定在热解渣中。     

高MLSS条件下A~2/O工艺处理低碳城市污水的研究

对比研究了常规与高MLSS(混合液悬浮固体浓度)条件下,A~2/O(厌氧—缺氧—好氧)工艺对低碳城市污水中有机物的去除效率和脱氮、除磷的效率.结果表明:常规MLSS条件下,由于废水中碳源不足影响了缺氧段的反硝化效率,导致部分时段出水总氮质量浓度超标.提高A~2/O工艺的MLSS达到(5 000±500)mg/L,有机物去除效果基本不变,但出水总氮质量浓度明显下降(均值达到9.5mg/L),且好氧段硝化效果轻微增强.但受高MLSS条件下污泥龄长导致污泥产量低的影响,除磷效果下降,出水总氮升高.继续降低好氧段DO(溶解氧)浓度,并不会影响高MLSS条件下A~2/O工艺的硝化和反硝化效果.     

百花湖沉积物孔隙水中溶解有机质的光谱特性

运用紫外-可见吸收光谱法和分子荧光光谱法对云贵高原水库之一的百花湖中的天然溶解有机质(DOM)进行研究.试验显示百花湖沉积物孔隙水DOM的荧光指数处于1.43～1.76之间,从总体而言f450/f500值更接近于1.5;百花湖孔隙水DOM的R3/E4值范围在2-5之间,绝大多数在2～3之间,现位于水流上游2、3号点以及中游的5号点的E3/E4值最大;对沉积物孔隙水DOM在254 nm和280 nm处吸光度值的分布特征进行研究,推断出溶解有机碳(DOC)浓度从大到小的采样点依次是8＞6＞1＞7＞5＞10＞9＞4＞3＞2;百花湖沉积物孔隙水DOM的3D-EEM均出现4个明显的荧光峰,峰A和C为类紫外区和可见光腐殖酸荧光,峰B和D为类富里酸荧光;荧光峰强度除个别样品外大体上随着沉积深度的增加,荧光峰强度呈上升趋势;百花湖的r(A/C)值在0.57～0.71之间,r(D/B)值在0.66～0.92之间,与r(A/C)比较接近,且均随着沉积物深度而下降,所以百花湖沉积物孔隙水中r(D/B)与r(A/C)值之间有着一定的相关性.结果表明百花湖沉积物孔隙水DOM中的腐殖质主要来源于陆源输入,沉积物间隙水的DOM的富里酸与腐殖酸物质可能有相同的来源,或者两者结构有特殊关系;百花湖长期主要受到点源污染而非面源污染,而且在过去很长一段时间和现在工业发展的时期污染源的地点和程度有所不同,污染源发生了转移.     

2MgO·2B2O3·MgCl2·14H2O在H3BO3水溶液中相转化平衡溶液的拉曼光谱分析

采用拉曼光谱技术,从溶液结构方面研究了2MgO.2B2O3.MgCl2.14H2O在30℃下5种不同浓度硼酸水溶液中溶解及相转化平衡饱和水溶液中硼氧配阴离子的存在形式,给出了溶液中硼氧配阴离子的拉曼光谱峰归属.结果表明,饱和水溶液中硼氧配阴离子的存在形式分别为H3BO3、B(OH)4-、B3O3(OH)4-、B4O5(OH)42-和B6O7(OH)62-.该研究为2MgO.2B2O3.MgCl2.14H2O在不同浓度硼酸溶液中相转化机理提供了依据.     

凝胶色谱用于磺甲基酚醛树脂生产控制方法研究

应用凝胶色谱-紫外检测法对SMP聚合生产过程中的原料单体、反应过程中生成的小分子、低聚物及最终产品进行了凝胶色谱分离与紫外图谱解析，研究建立了凝胶色谱用于磺甲基酚醛树脂生产控制的方法．研究表明，使用SephadexG-10色谱柱，在0．01mol／L的NaOH溶液为流动相、柱温35℃、流速1.0mL／min等色谱条件下，大小分子的出峰时间分别为8．2min与13．4min，大小分子物质的分离比较彻底．利用凝胶色谱-紫外检测法分析苯酚类小分子凝胶色谱峰的位置变化和强度可以准确监控SMP生产中反应进行情况，小分子峰消失即为反应终点．该方法用于生产控制准确可靠，可以避免生产过程中过度磺化缩聚造成的分子量过高而水溶性降低或者反应不够充分造成的分子量过低、羟甲基含量高易热聚交联等现象，对于磺甲基化酚醛树脂工业化产品的质晕控制具有萤要意义．     

纤维填料型A~2/O工艺处理生活污水的碳源补充

纤维式组合填料A~2/O工艺体系中当采用甲醇、葡萄糖和乙醇作为系统碳源时,得到甲醇作为外加碳源时,系统运行效果最佳,出水TN、NH_3—N、TP和COD质量浓度分别为14.99、18、1.04、64mg/L,TN、NH_3—N、TP和COD的去除率分别为85.81%、81.43%、86.21%和84.58%.研究三种碳源对反硝化的响应时间得到,甲醇的反硝化响应速度最快,硝酸盐氮被完全去除的时间为20 min.对A~2/O工艺的碳源补充分析研究得到,当外加碳源(甲醇)投加比例为1∶2∶0,投加量为400 mg/L时,A~2/O工艺运行效能最佳,得到TP、TN、NH_3—N和COD的去除率分别是86.64%、87.84%、94.87%和89.18%,出水质量浓度分别为0.46、15.21、7.18、42 mg/L.     

雨水中溶解有机质的光谱学研究

利用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光激发-发射矩阵光谱(EEMs)技术研究了广州市番禺区大学城雨水中溶解有机质(DOM)的吸收和荧光等光谱特性.结果表明:不同气候特征的雨水DOM的吸收光谱随波长增加呈指数衰减,UV-Vis光谱的斜率指数S的变化表明不同季节DOM的相对分子量不同:夏季DOM平均相对分子量较高,而春季和冬季DOM相对分子量相对较低.雨水中DOM的EEMs光谱表明样品中存在3个类腐殖质峰:紫外类腐殖质峰A、海洋类腐殖质峰M和类蛋白(色氨酸)峰T,其中紫外类腐殖质峰A在雨水DOM中占主导作用.另外腐殖化指数(HIX)表明冬季雨水样品的腐殖化程度较高.     

天然水污染膜的物质研究

膜污染是膜在饮用水处理中遇到的最重要问题，为此，需要了解天然水中造成膜污染的物质．笔者通过扫描电镜观察，色质联机以及分子量分布手段分析膜清洗水，了解膜污染的物质构成．结果表明，引起膜污染的有机物主要是以烷烃类的非极性和弱极性的有机物；造成膜污染的无机离子主要是硅、铁、锌和锰等高价的阳离子，其中铁质量浓度最高．对膜清洗水进行的有机物分子量分布的测定表明，小分子量的DOC容易污染膜；而UV254无论分子量大小，都会对膜造成污染．     

高温熔融法制备ZnO- B2O3- SiO2玻璃

本实验以ZnO、SiO2、B2O3为主要原料,采用高温熔融法制备了ZnO-B2O3-SiO2体系玻璃,对该体系玻璃的成玻范围、熔制条件等进行了试验研究,并利用XRD和傅里叶红外光谱(FTIR)对材料的结构进行了分析.