垃圾焚烧飞灰中重金属的稳定化研究

以华中某垃圾焚烧发电厂产生的飞灰为研究对象,分别考察了乙基黄原酸钾（乙基黄药）、硫化钠、高分子重金属离子捕集沉淀剂DTCR、磷酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸锌（二乙氨基荒酸锌）以及磷酸钠与二乙氨基荒酸锌的混合药剂对飞灰进行稳定化处理的效果,运用X射线衍射分析（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和BCR三步提取法对飞灰中重金属的稳定化机理进行研究。研究结果表明：磷酸钠能有效稳定飞灰中重金属元素Pb、Cr,二乙氨基荒酸锌则对Cd、Ni等元素稳定化效果较好,采用8%磷酸钠和1%二乙氨基荒酸锌的混合药剂配伍方案添加处理飞灰,能满足国家的填埋标准。研究发现重金属与混合药剂反应没有生成晶体,而是在过程中与稳定化药剂反应生成絮状沉淀均匀地附着在飞灰颗粒表面及缝隙中,使其棱角变得模糊、表面变得致密,处理后的飞灰中重金属形态由不稳定态转化为稳定态,有效降低了飞灰中重金属的浸出浓度。     

我国典型湖泊磷浓度对水体指标及蓝藻水华爆发趋势的潜在影响——基于Meta分析

水体富营养化可引发蓝藻水华,对水生态环境和饮用水的安全产生严重危害,揭示蓝藻水华的发生机理和变化规律是防治的基础。基于1989—2019年公开发表的相关研究,提取583对有效数据,利用Meta分析了我国典型湖泊中磷浓度对水体指标及蓝藻水华爆发趋势的影响。结果表明：磷浓度对水体透明度（SD）产生负效应,对溶解氧（DO）含量、高锰酸盐指数（COD_Mn）和叶绿素a （Chla）含量产生正效应。随着磷浓度的增加,上述4种指标呈现不同的变化趋势：磷浓度对DO含量的正效应逐渐转变为负效应,在磷的质量浓度为0.2~0.3 mg/L时负效应最大（亚热带季风气候）;对SD的负效应随磷浓度的增加先增大后略有减小,在磷的质量浓度为0.1~0.2 mg/L时负效应最大;COD_Mn和Chla含量对磷浓度的响应趋势基本相似,在亚热带季风气候条件下,磷的质量浓度分别为0.2~0.3 mg/L和>0.3 mg/L时二者的正效应最大。此外,与温带季风气候地区相比,在磷的质量浓度为0~0.1 mg/L时亚热带季风气候地区的湖泊水质更容易受磷浓度的影响,蓝藻水华爆发的风险相对较高。     

固定化苍白杆菌PW降解芘的研究

以海藻酸钠和聚乙烯醇为混合载体,采取包埋法固定化苍白杆菌PW,降解培养基中的芘。在实验中分析了固定化载体浓度对固定化小球机械强度和传质系数的影响;绘制出固定化PW菌和游离菌降解芘的动力学曲线,比较了二者的差异;分析了pH值和温度对PW菌降解芘的影响。研究结果表明：随着海藻酸钠浓度的提高,固定化小球的传质性能变好,机械强度提高;随着聚乙烯醇的浓度的提高,固定化小球的传质性能变差,机械强度提高;在同样的条件下,固定化PW菌降解芘的效果要优于游离菌;固定化PW菌降解芘的最适pH为6.5~7.5,最适温度为30℃左右。     

铜污染对玉米幼苗的毒性及其机制研究

用不同质量浓度的Cu处理玉米幼苗,分析了Cu毒性对幼苗生长的影响和体内氧化损伤情况,并采用分步提取技术研究了玉米幼苗地上部分中Cu的化学形态分布。结果表明加Cu处理明显抑制了玉米的生长和发育,并引起肉眼可见的伤害。铜胁迫导致玉米幼苗叶片中抗氧化酶系统中酶活性的变化,在本研究的Cu处理质量浓度范围（5~160mg/L）内,随着Cu质量浓度的增加,幼苗叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性升高,过氧化氢酶(CAT)活性先升高后下降。铜胁迫还会导致植物体内的氧化损伤,丙二醛含量随Cu处理质量浓度提高而增加。玉米幼苗累积的Cu在体内以不同的化学形态分布,通过体内结合机制降低体内Cu的移动性是玉米幼苗抵抗Cu污染危害的重要机制之一。     

低温电炉法制备膨胀石墨及其在染料废水处理中的应用

采用低温电炉法对传统高温膨胀制备膨胀石墨的方法进行优化,并对其在染料废水处理中的应用进行了研究。考察了氧化剂、插层剂和氧化次数对膨胀体积的影响,并使用SEM、XRD、FT-IR对样品进行外观形貌和结构表征。研究结果表明:使用高锰酸钾-磷酸-硝酸氧化插层体系一次氧化下并使用低温电炉法进行膨化的效果最好,制备出的膨胀石墨样品膨胀体积为390 m L/g,比表面积252 m2/g。在对活性黄模拟染料废水处理的实验中,考察了膨胀石墨用量、活性黄浓度和温度3个因素对于活性黄模拟染料废水吸附效果的影响,结果表明:对于质量浓度为250 mg/L的活性黄废水,膨胀石墨的最大吸附量可达到180 mg/g;当膨胀石墨添加量为2.0 g/L时处理效果最佳,去除率达到65%;而温度对于吸附过程影响较小。     

一株降解芘的苍白杆菌的分离、鉴定及性能表征

采用富集培养的方法从北京焦化厂多环芳烃（PAHs）污染土壤中筛选到一株高效降解芘的微生物,命名为PW,分子生物学等手段鉴定此菌株属于苍白杆菌属（Ochrobactrum sp.）。经一次性大剂量方法对此菌株进行驯化后,考察了摇瓶条件下环境因素对此菌株降解芘效率的影响。结果表明,驯化培养使得菌株5d内对0.5mmol/L芘的降解率由62.3%提高到92.7%。此外,该菌株的环境耐受性好,在环境温度为20~40℃下该菌株对芘均具有一定的降解能力,30℃培养时降解效果最好;在pH为5~10的培养基中,PW对芘的降解率均在45%以上;当盐度小于3%时,此菌株对芘降解率在60%以上;同时菌株PW还可耐受一定浓度的重金属。     

化学氧化修复PAHs污染土壤的性质及毒性变化

采用室内模拟实验研究了过氧化氢、类Fenton试剂、活化过硫酸钠对人工模拟菲、芘污染土壤的去除效果,以及处理后土壤中有机质(SOM)含量、过氧化氢酶(CAT)活性及土壤的植物毒性变化。结果表明化学氧化修复能降低多环芳烃（PAHs）污染土壤的植物毒性,减低土壤中的污染物浓度。经活化过硫酸钠处理,黑麦草种子的发芽率由41%提高到93%以上,对菲和芘的降解率均可达97%以上;经类Fenton试剂处理,黑麦草种子的发芽率由41%提高到88%以上,对菲和芘的降解率均可达87%以上;经过氧化氢处理,黑麦草种子的发芽率由41%提高到80%以上,对菲和芘的降解率均可达72%以上。分析原因可能是3种氧化剂处理后土壤中PAHs的浓度显著下降,降低了其毒性。     

十八烷基三甲基氯化铵/双十八烷基二甲基氯化铵修饰ATP的制备及其吸附重金属的性能

使用12 mol/L的盐酸对天然凹凸棒石晶体（ATP）进行粗提处理，再用十八烷基三甲基氯化铵（DOTAC）和双十八烷基二甲基氯化铵（DODMAC）分别对ATP进行接枝改性，得到十八烷基三甲基氯化铵改性凹土（1831-ATP）和双十八烷基二甲基氯化铵改性凹土（D1821-ATP）。通过红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）和比表面积（BET）等表征手段对改性前后凹土的晶体结构变化进行分析比较，并利用扫描电镜（SEM）观察了ATP、1831-ATP和D1821-ATP的形貌变化。对比研究了ATP、1831-ATP和D1821-ATP对常见重金属Pb²⁺的吸附性能，吸附实验结果表明：吸附平衡时间为4 h；在pH 9时，Pb²⁺在ATP、1831-ATP和D1821-ATP上的吸附量达到最高，去除率均达到99%以上，去除效果好。动力学和热力学模型拟合结果表明，吸附数据符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附方程。     

木糖氧化无色杆菌P1对芘降解的研究及其在两相分配生物反应系统中的应用

采用富集培养技术筛选芘降解微生物，得到一株纯培养条件下可以有效降解芘的细菌，命名为P1，经鉴定为木糖氧化无色杆菌（Achromobacter xylosoxidans）。研究了培养条件对P1降解的影响，在此基础上考察了其在两相分配生物反应系统中对芘的降解。研究结果表明：菌株P1可以有效降解培养体系中的芘，在芘的初始质量浓度为100 mg/L，pH为7，温度为30 ℃时，对芘的降解效果最好；在两相分配生物反应系统中菌株P1对芘的降解速率大于单相反应系统，且降解率受到非水相类型和芘初始浓度的影响，其中以十一醇为有机相的双相反应系统较十二烷和硅油更能促进生物降解，5 d内降解率为78.8%。     

介孔氧化铝吸附锌离子的研究

本文将超重力技术制备的比表面积高、孔径分布窄的介孔氧化铝用于吸附污水中的Zn2+,考察了吸附剂用量、pH值、温度、Zn2+初始质量浓度和吸附时间等因素对吸附效果的影响。结果表明,对于初始质量浓度20 mg/L的Zn2+溶液,介孔氧化铝最优吸附条件为吸附剂用量1.2g/L、pH 5.0、温度25℃。在Zn2+吸附中,超重力法介孔氧化铝对Zn的吸附率比对比吸附材料提高了1~2倍。吸附过程与准二级动力学速率方程和Langmuir吸附等温线模型拟合较好,为单分子层的化学吸附过程。