CuO-Fe2O3吸附水中酸性红B及其催化热解再生机制

采用共沉淀法制备出具有较强磁性和较大比表面积的CuO-Fe₂O₃复合氧化物, 并研究了其吸附偶氮染料酸性红B(ARB)及其通过催化热解有机物进行再生的性能. 结果表明, 该CuO-Fe₂O₃复合氧化物在弱酸性条件下对酸性红B(ARB)有较强的吸附能力, 溶液中共存的Cl-对吸附基本没有影响, 而SO₄^2-对吸附却影响显著. 吸附后经磁分离, 可在300℃、空气气氛中催化氧化吸附质而使吸附剂再生, 吸附剂经连续7次吸附-再生使用, 性能稳定. 用原位FTIR反射光谱法研究了偶氮染料酸性红B单独热解及在CuO-Fe₂O₃复合氧化物上热解的反应过程, 通过跟踪反应体系IR谱图随温度及时间的变化, 推断了反应历程及其产物. 研究证明, 酸性红B在两种条件下的氧化反应有很大区别: CuO-Fe₂O₃复合氧化物对酸性红B的氧化有很强的催化作用, 不仅大大降低了染料的降解温度, 而且可使其发生完全氧化, 无有机副产物产生; 而对无CuO-Fe₂O₃吸附的酸性红B进行热氧化时, 需在较高温度下进行, 而且氧化不完全, 产生大量含N有害化合物.     

含溴离子水氯化过程中消毒副产物生成和分配研究

研究了含有溴离子的水在加氯消毒过程中, 反应时间和pH值对4种三卤甲烷(THMs)和5种卤乙酸(HAAs)生成和分配的影响. 结果表明, 由于水中溴离子浓度随时间发生变化, 影响了含溴THMs摩尔分数的分配. 氯化反应24 h后, 生成的THMs中溴代甲烷占绝对优势, 而生成的HAAs中氯代乙酸为主要产物. 随着反应时间延长, THMs和HAAs中溴的结合程度均逐渐减少. 反应时间还影响不同HAAs的生成速率. pH对THMs和HAAs的生成和分配的影响也很大. 除了三溴甲烷(BF)未检测到以外, 其余3种THMs的生成量均随pH升高而增加. 含有溴的二溴一氯甲烷(DBCM)和一溴二氯甲烷(BDCM)的摩尔分数随pH升高而升高, 而不含溴的三氯甲烷(CF)的摩尔分数随pH升高而降低. 在所考察的pH范围内, 主要的卤乙酸产物是三氯乙酸(TCAA)和二氯乙酸(DCAA), 它们的生成量都随pH升高而降低, 且TCAA的生成量总是大于DCAA的生成量.     

电解制备的含活性氯聚合氯化铝的混凝特性

电解制备的含活性氯聚合氯化铝(E-PACl)具有较高含量的Al₁₃形态和活性氯, 因而兼具预氧化与混凝效能. 通过烧杯混凝试验重点考察了活性氯对聚合铝混凝行为所产生的影响并阐述了作用机理. E-PACl中活性氯的氧化作用可以改变有机物的分子量分布特征而使它自身和所附着的颗粒物的表面电性产生变化, 这是活性氯影响混凝的主要原因. 在水体有机物浓度相对较低(2 mg/L)或硬度较高(278 mg (CaCO₃)/L)时有利于活性氯发挥助凝作用. 研究发现在中等有机物浓度(5 mg/L)的水样中, 投药量成为助凝或阻凝作用的决定性因素. 相比碱性环境, E-PACl中活性氯在酸性环境中对聚合铝混凝的影响更大.     

新型三油酸甘油酯-活性炭复合吸附剂的 性能表征及吸附行为

研制了一种新型三油酸甘油酯-活性炭复合吸附剂, 并对其制备方法、形态结构及其对水中狄氏剂的吸附行为进行了研究. 实验结果表明, 这种新型复合吸附剂以活性炭作为支撑载体, 活性炭外侧包覆镶嵌三油酸甘油酯的醋酸纤维素膜; 新型复合吸附剂性能稳定, 在水中浸泡5周后三油酸甘油酯无泄漏, 对水中痕量亲脂性、持久性有机污染物狄氏剂有较强的吸附能力; 反应48 h后, 体系中狄氏剂的浓度为0.204 μg·L?1, 相同实验条件下去除效果优于传统的吸附材料活性炭.     

三油酸甘油酯复合吸附剂去除狄氏剂和异狄氏剂的研究

制备出了一种能有效去除水中持久性有机污染物的三油酸甘油酯复合吸附剂. 以狄氏剂和异狄氏剂作为目标污染物, 研究了其吸附平衡及吸附过程的影响因素. 实验结果表明, 复合吸附剂对两种目标污染物的吸附等温线符合Freundlich模型, 证明了两种目标污染物在吸附剂-水两相中为分配吸附. 狄氏剂的吸附平衡常数大于异狄氏剂的吸附平衡常数, 其主要原因是狄氏剂的辛醇-水系数大于异狄氏剂的辛醇-水系数. 同时还研究了不同因素(温度, 离子强度, pH, 腐殖酸浓度)对狄氏剂和异狄氏剂吸附速度的影响. 实验结果表明, 较高的温度、较低的离子强度、较低的pH和较低的腐殖酸浓度有利于提高狄氏剂的吸附速度, 而异狄氏剂的吸附速度则随温度的升高和pH的增加而减慢, 随腐殖酸浓度的增加先加快后减慢, 与离子强度的关系不大.     

Pd-Cu/水滑石吸附催化氢还原水中的硝酸根

采用混合浸渍法制备了以水滑石为载体的Pd-Cu催化剂, 利用比表面仪(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、场发射透射电子显微镜(FTEM)以及X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征, 考查了其对水中NO₃&#8722;的吸附、催化氢还原性能, 并与其他载体(氧化铝(Al₂O₃)、二氧化钛(TiO₂)、分子筛(HZSM))的催化剂进行了比较. 结果表明, 以水滑石为载体的Pd-Cu催化剂是比表面积较大(185.3 m²/g)的中孔(52.2 Å)材料, 活性金属粒子大小均匀(<10 nm), 其在水中发生层状结构重建, 可吸附水中的NO₃&#8722;, 吸附等温线符合Langmuir模型; Pd-Cu/水滑石对于NO₃&#8722;的催化还原是吸附作用和催化氢还原作用的连续动态过程, 因此, 与Al₂O₃, TiO₂, HZSM为载体的催化剂相比较, 水滑石为载体的催化剂具有更高的催化还原活性和较高的选择性. 水滑石在水中存在一定的表面水解, 但析出的金属离子浓度均小于现行的饮用水标准, 重复使用试验表明Pd-Cu/水滑石催化还原水中硝酸根的稳定性较好.     

微囊藻毒素产生过程中氮素作用的同位素示踪研究

水华毒藻和藻毒素污染是目前水体富营养化治理与控制中的重要水质问题. 为了探索氮素对藻毒素产生过程的影响, 利用¹⁵N同位素示踪技术研究了无机氮在微囊藻毒素(Microcystins, MCs)生物合成过程中的作用. 纯种铜绿微囊藻室内同位素示踪培养实验和MCs分析结果发现, ¹⁵NO^-₃标记组可有1~3个¹⁵N原子引入LR型微囊藻毒素分子(Microcystin-LR, MCLR), 其中引入2个15N的概率最大; 15NH4+标记组可有2~4个¹⁵N原子引入MCLR分子, 引入3个¹⁵N的概率最大; 且来自NH4+态氮的15N比来自NO₃^-态氮的15N在MCLR分子中有更多的结合位点. 这说明, NH₄⁺态氮和NO₃^-态氮对MCLR的生物合成都具有重要的、直接的贡献, 但NH₄⁺态氮的存在更有利于微囊藻产生MCLR. 因此, 在富营养化水体藻毒素污染预防和富营养化控制中, 不能单独强调磷素的突出作用, 氮素控制特别是氨氮控制应引起足够重视.     

饮用水质健康风险的末端控制

饮用水质安全风险控制是饮用水质净化科学与技术研究的热点和发展趋势. 饮用水的化学污染、生物污染及纳米物质污染表现出低剂量、复合性和难以控制等最基本特征, 并在处理、输配与存储过程中产生水质健康风险, 为构建饮用水末端风险控制技术系统提出直接的技术需求. 本文以饮用水健康风险控制为基本理念, 提出了面向用户末端的饮用水健康风险控制技术系统, 并介绍了若干关键单元技术. 开发了针对2008年北京奥运会需求的饮用水健康风险末端控制技术系统, 并在北京奥运村及其中心区得到了成功应用.     

光电协同新技术降解饮用水中微量邻氯酚

研究和讨论了一种联合应用紫外光解和电极电解的方法高效净化饮用水的新技术. 在自制的集成光解-电解一体化反应器中, 以邻氯酚(2-CP)为模型污染物, 通过实验研究了外加电解电压、pH值、流速、温度、反应体系通气情况等对降解反应的影响, 并初步分析了光电复合降解有机微污染物的机理. 实验得出的优化条件为: 同时施加5 V的直流电压和254 nm的紫外线照射(30 W), pH值为8, 反应体系内通入氧气. 流速和温度以及污染物的初始浓度在实验条件下的影响较小. 研究发现: 在30 min内2-CP的去除率达到50%以上, 2.5 h后2-CP去除率达到100%, 总有机碳(TOC)去除率达到90%以上, 并能最终完全去除. 研究表明, 紫外光的光解作用和电极电解作用在研究条件下对模型污染物的降解具有显著的协同作用, 可能是通过对污染物的不同降解机理互补和光电激发形成自由基反应链所致.     

三油酸甘油酯复合吸附剂去除狄氏剂和异狄氏剂研究

制备出了一种能有效去除水中持久性有机污染物的三油酸甘油酯复合吸附剂，以狄氏剂和异狄氏剂作为目标污染物，研究了其吸附平衡及吸附过程的影响因素，实验结果表明，复合吸附剂对两种目标污染物的吸附等温线符合Freundlich模型，证明了两种目标污染物在吸附剂-水两相中为分配吸附，狄氏剂的吸附平衡常数大于异狄氏剂的吸附平衡常数，其主要原因是狄氏剂的辛醇-水系数大于异狄氏剂的辛醇-水系数，同时还研究了不同因素（温度、离子强度，pH，腐烈士酸浓度）对狄氏和异狄氏剂吸附速度的影响，实验结果表明，较高的温度、较低的离子强度，较低的pH和较低的腐殖酸浓度有利于提高狄氏剂的吸附速度，而异狄氏剂的吸附速度则随温度的升高和pH的增加而减缓，随腐殖酸浓度的增加先加快后减慢，与离子强度的关系不大。