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矿井水中有机污染物的潜在风险评估

煤炭科学技术 2024年第8期52卷 234-246页

作者：何昱鹏包一翔吴敏胡嘉敏李杰刘小庆钟金魁李井峰北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室北京102209 兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070 甘肃省黄河水环境重点实验室甘肃兰州730070 国家能源神东煤炭集团有限责任公司技术研究院陕西榆林719315

为研究矿井水中有机污染物的潜在风险,针对矿井水中的已知有机污染物,使用EPI Suite和毒理学数据对其持久性、生物累积性和急性毒性进行系统模拟和评估,并采用层次分析法(AHP)基于毒性效应和环境效应的2个一级指标及7个二级指标建立矿... 详细信息

为研究矿井水中有机污染物的潜在风险,针对矿井水中的已知有机污染物,使用EPI Suite和毒理学数据对其持久性、生物累积性和急性毒性进行系统模拟和评估,并采用层次分析法(AHP)基于毒性效应和环境效应的2个一级指标及7个二级指标建立矿井水中优先有机污染物的评估体系。研究结果表明:①54种有机物中有13种持久性物质、8种生物累积性物质及1种急性毒性物质,其中卤代烃的持久性最强,多环芳烃的生物累积性最强,与羟基自由基(OH·)反应的反应速率的总体趋势为:醚>酯>卤代烃;脂肪族>芳香族。(短链卤代)脂肪族化合物没有生物累积性物质,多环芳烃的生物累积性普遍较高,且生物累积性物质分子结构中均有4个及以上的苯环,苯环个数的增加会导致多环芳烃生物累积性增强。磷酸三苯酯为显著急性毒性物质,需要在后续的矿井水处理中重点关注。②筛选出综合评分最高的20种有机污染物作为矿井水中的优先污染物,其中评分较高的二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、甲苯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、萘、苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽和苯并[a]蒽符合新污染物特征,但目前矿井水中已经测出的有机污染物存在水平普遍不足以对人体健康和生态环境造成显著风险。随着国家政策实施和矿井水高质量处理利用需求的增加,矿井水中有机污染物的管控将成为区域水资源保护与利用的现实需求,本研究构建的优先有机污染物的潜在风险评估体系可用于筛选出矿井水中优先污染物,为未来矿井水中有机污染物管控提供理论基础。

关键词：矿井水有机污染物层次分析法潜在风险

磺胺嘧啶和磺胺二甲基嘧啶在纳米Fe3O4-nZVI类Fenton体系中的降解效果

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环境化学 2024年第9期43卷 3183-3193页

作者：钟金魁谢亚瑞李闻青谢欣卓张子涵兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070 甘肃省黄河水环境重点实验室兰州730070

用Fe3O4负载纳米零价铁(Fe3O4-nZVI)作为非均相催化剂，与H2O2耦合构建类Fenton体系，以降解水中磺胺嘧啶(SDZ)和磺胺二甲基嘧啶(SMT). 通过SEM、EDS、XRD和XPS对Fe3O4-nZVI材料进行了表征，并考察了Fe3O4-nZVI类Fenton体系中H2O2浓度、... 详细信息

用Fe3O4负载纳米零价铁(Fe3O4-nZVI)作为非均相催化剂，与H2O2耦合构建类Fenton体系，以降解水中磺胺嘧啶(SDZ)和磺胺二甲基嘧啶(SMT). 通过SEM、EDS、XRD和XPS对Fe3O4-nZVI材料进行了表征，并考察了Fe3O4-nZVI类Fenton体系中H2O2浓度、Fe3O4-nZVI投加量、初始pH及Fe3O4-nZVI循环使用次数对SDZ和SMT降解效果的影响. 结果表明，在25 ℃，SDZ和SMT初始浓度均为10 mg·L−1，H2O2浓度分别为10 mmol·L−1(SDZ)和15 mmol·L−1(SMT)，Fe3O4-nZVI投加量为0.8 g·L−1，初始pH为3的优化条件下，在180 min时，Fe3O4-nZVI类Fenton体系对水中SDZ和SMT的降解率分别为97.45%和95.51%，Fe3O4-nZVI重复利用4次后，对SDZ和SMT的降解率仍保持在87%以上，表明该材料具有良好的磁回收利用性能. 拟一级动力学拟合参数R2均在0.93以上，表明Fe3O4-nZVI类Fenton法对SDZ和SMT的降解过程均符合拟一级动力学方程. 且在各因素最优条件下，SDZ的反应速率常数均大于SMT的反应速率常数，这可能与二者的理化性质及分子结构有关，即磺胺类抗生素(SAs)的pKa值和水溶解度越小，疏水性越强，杂环基团上的甲基取代基数目越少，SAs越容易被降解.

关键词： Fe3O4-nZVI 类Fenton法磺胺嘧啶磺胺二甲基嘧啶抗生素

活性炭和树脂吸附去除水中PFAS的研究进展

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现代化工 2024年第S01期44卷 21-25,29页

作者：王菟包一翔钟金魁李杰刘小庆李雪佳兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070 北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室北京102209 甘肃省黄河水环境重点实验室甘肃兰州730070 国家能源神东煤炭集团有限责任公司技术研究院陕西榆林719315

全氟或多氟烷基化合物(PFAS)具有持久性、生物累积性和潜在生物毒性,在水环境中被广泛检出。吸附作为有效的PFAS处理技术具有低成本、易操作等优点。活性炭和树脂是较为常用的PFAS吸附剂。总结了活性炭和树脂改性前后对PFAS的吸附性能,... 详细信息

全氟或多氟烷基化合物(PFAS)具有持久性、生物累积性和潜在生物毒性,在水环境中被广泛检出。吸附作为有效的PFAS处理技术具有低成本、易操作等优点。活性炭和树脂是较为常用的PFAS吸附剂。总结了活性炭和树脂改性前后对PFAS的吸附性能,介绍了其吸附机理。结合目前吸附去除水环境中PFAS的研究进展,展望了吸附法用于水中PFAS处理的发展方向,为进一步开发高效、实用的PFAS吸附去除技术提供参考。

关键词：全氟或多氟烷基化合物 PFAS 活性炭树脂吸附

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水合电子还原降解水中PFAS的研究进展

中国环境科学 2024年第2期44卷 877-893页

作者：杨烨包一翔胡嘉敏吴敏钟金魁李井峰兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070 北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室北京102209 甘肃省黄河水环境重点实验室甘肃兰州730070

全氟与多氟烷基化合物(PFAS)是近年来受到全球关注的持久性有机污染物(POPs),具有很强的持久性,生物累积性,显著人体健康及生态环境风险,但传统高级氧化技术对其降解作用有限,这对现有水处理系统具有很大挑战.水合电子(e_(aq)-)是一种... 详细信息

全氟与多氟烷基化合物(PFAS)是近年来受到全球关注的持久性有机污染物(POPs),具有很强的持久性,生物累积性,显著人体健康及生态环境风险,但传统高级氧化技术对其降解作用有限,这对现有水处理系统具有很大挑战.水合电子(e_(aq)-)是一种强还原性物质,对PFAS具有强亲和力.紫外-亚硫酸盐,紫外-碘化钾等多种光生水合电子技术可引发C-C,C-F键断裂,实现PFAS的降解.本文基于对光生水合电子还原降解水中PFAS技术包括发展历程,研究进展及技术优缺点等多个方面的分析与总结,阐述了水质参数(pH值,溶解氧,共存物质,温度等)及PFAS分子结构(碳原子数,官能团,杂原子等)对PFAS降解效率和路径的影响,展望了相关基础研究与技术工程应用的主要挑战与发展方向,为实现水中PFAS高效降解提供技术参考.

关键词：水合电子 PFAS 还原降解机理展望新污染物

非离子表面活性剂在芘污染黄土上的吸附及其影响因素

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兰州交通大学学报 2024年第4期43卷 145-151页

作者：朱彩亚钟金魁高原虎周鑫悦唐学春兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070 甘肃省黄河水环境重点实验室兰州730070

表面活性剂(SAA)在土壤上的吸附会降低SAA对有机污染土壤的淋洗修复效率。多环芳烃(PAHs)的存在对黄土吸附非离子SAA的影响还鲜见报道。采用土柱淋溶模拟实验法,研究了芘(PYR)对黄土吸附聚乙二醇辛基苯基醚(TX 100)和聚氧乙烯脱水山梨... 详细信息

表面活性剂(SAA)在土壤上的吸附会降低SAA对有机污染土壤的淋洗修复效率。多环芳烃(PAHs)的存在对黄土吸附非离子SAA的影响还鲜见报道。采用土柱淋溶模拟实验法,研究了芘(PYR)对黄土吸附聚乙二醇辛基苯基醚(TX 100)和聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯(TW 80)的影响,并探究了溶液pH和离子强度对吸附的影响。结果表明:PYR的存在提高了黄土对TX 100和TW 80的吸附量,分别由不含PYR的50.70 mg/kg和32.06 mg/kg增加到含PYR的54.47 mg/kg和44.53 mg/kg;溶液pH对黄土吸附非离子SAA有明显影响,吸附量随pH值增加而缓慢降低;在所研究的离子强度范围内,NaCl浓度对黄土吸附非离子SAA的行为没有产生明显影响。吸附动力学拟合参数表明,准二级吸附动力学方程能较好地描述TX 100和TW 80在黄土上的吸附行为。解吸结果表明,吸附在黄土上的TX 100和TW 80均不牢固,用去离子水淋洗后,可去除大部分吸附在土壤上的SAA,在PYR存在的土壤中,TX 100和TW 80的残留量分别为1.57 mg/kg和0.65 mg/kg,在没有PYR存在的土壤中,二者的残留量分别为0.69 mg/kg和0.46 mg/kg,表明土壤中存在的PYR可提高TX 100和TW 80在黄土上的残留量,但影响并不明显。基于以上结果得出PYR的存在虽然增加了非离子SAA在黄土上的吸附和残留量,但由于SAA在土壤中的最终残留量较低,其造成的土壤二次污染不明显,因此,选用非离子SAA淋洗液修复疏水有机土壤的技术是可行的。

关键词：土柱非离子表面活性剂多环芳烃黄土吸附

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论"可操作性"

党政论坛 1991年第3期 34-36页

作者：钟金魁

近几年里,"可操作性"作为一种新词,不时地出现在一些报刊杂志上,出现在一些企业家、理论工作者以及某些领导干部的讲话中,易为新鲜事物吸引的青年学子们更经常将可操作性一词挂在嘴边.对于这样一种思想现象,有必要作一番哲学的考察:"可... 详细信息

近几年里,"可操作性"作为一种新词,不时地出现在一些报刊杂志上,出现在一些企业家、理论工作者以及某些领导干部的讲话中,易为新鲜事物吸引的青年学子们更经常将可操作性一词挂在嘴边.对于这样一种思想现象,有必要作一番哲学的考察:"可操作性"与比它早起的但也属新词的"可行性"有什么区别?"可操作性"作为理论、政策、规定等等的一种评价标准是可取的吗?"可操作性"这种评价标准对各种不同层次的理论。

关键词：操作主义领导干部哲学基本问题青年学子评价标准布里奇曼实际使用情况潜在意识科学术语证伪

Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton法降解水中磺胺甲恶唑

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中国环境科学 2022年第7期42卷 3103-3111页

作者：谢欣卓钟金魁李静郑博文兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070 甘肃省黄河水环境重点实验室甘肃兰州730070

采用共沉淀和液相还原两步法制得四氧化三铁负载纳米零价铁(Fe_(3)O_(4)-nZVI),将其作为类Fenton反应的催化剂用于水中磺胺甲恶唑(SMX)的降解.通过批实验法研究了H_(2)O_(2)浓度、Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量、pH值、SMX初始浓度、反应温度... 详细信息

采用共沉淀和液相还原两步法制得四氧化三铁负载纳米零价铁(Fe_(3)O_(4)-nZVI),将其作为类Fenton反应的催化剂用于水中磺胺甲恶唑(SMX)的降解.通过批实验法研究了H_(2)O_(2)浓度、Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量、pH值、SMX初始浓度、反应温度等因素对SMX降解的影响.SEM、EDS、XRD和XPS表征结果表明,制备的Fe_(3)O_(4)-nZVI为纳米级磁性复合材料.批实验结果表明,在一定实验条件范围内,提高H_(2)O_(2)浓度、Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量和反应温度,以及降低体系pH值,均可提高SMX的降解率.动力学拟合参数表明,SMX的类Fenton催化降解符合拟一级动力学模型.在25℃时,当H_(2)O_(2)浓度为10mmol/L、Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量为0.8g/L、pH=3、SMX初始浓度为10mg/L,SMX在180min时的降解率为99.61%.用VSM测得Fe_(3)O_(4)-nZVI的饱和磁化强度为105.52emu/g,表明其易于磁回收.重复利用实验表明,Fe_(3)O_(4)-nZVI具有较好的反应活性和稳定性.自由基淬灭实验表明,·OH的氧化作用是SMX降解的主要机理.

关键词： Fe_(3)O_(4)-nZVI 高级氧化类Fenton 磺胺甲恶唑

Triton X-100在黄土上的吸附行为及影响因素

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环境科学 2013年第3期34卷 1114-1119页

作者：钟金魁赵保卫朱琨钱小龙张杰西兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070 寒旱地区水资源综合利用教育部工程研究中心兰州730070

水土体系下,应用批实验法研究了Triton X-100在天然黄土上的吸附行为与平衡时间、Triton X-100浓度、溶液离子强度和pH值的关系.结果表明,Triton X-100在黄土中的吸附平衡时间约为30 min,其吸附动力学符合一级动力学模型,相应拟合参数Qe... 详细信息

水土体系下,应用批实验法研究了Triton X-100在天然黄土上的吸附行为与平衡时间、Triton X-100浓度、溶液离子强度和pH值的关系.结果表明,Triton X-100在黄土中的吸附平衡时间约为30 min,其吸附动力学符合一级动力学模型,相应拟合参数Qe、k1、r2分别为3.041 mg·g-1、0.102 min-1、0.993 4.吸附等温线明显为非线性,在利用的4种等温吸附模型中,Sips模型对实验数据提供了最佳的拟合,其拟合参数Qmax和r2分别为3.202 mg·g-1和0.998 7.溶液离子强度和pH值对Triton X-100在黄土上的吸附有显著的影响,其吸附量随NaCl浓度的增加而明显增加,随pH增加而降低.

关键词：黄土吸附 TritonX-100 动力学等温线离子强度 pH值

氯酚类污染物在Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系中的降解

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中国环境科学 2023年第11期43卷 5746-5756页

作者：钟金魁李闻青谢亚瑞李静委嘉禾兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070 甘肃省黄河水环境重点实验室甘肃兰州730070

用共沉淀法和液相还原法制得Fe_(3)O_(4)负载nZVI复合材料(Fe_(3)O_(4)-nZVI),以Fe_(3)O_(4)-nZVI为非均相催化剂与H_(2)O_(2)耦合构建类Fenton体系,将其用于降解废水中的氯酚(CPs),如,对氯苯酚(4-CP)、2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)及2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP).SEM、EDS、XPS、XRD和VSM表征结果表明,Fe_(3)O_(4)-nZVI是可通过磁回收循环利用的纳米级复合材料,且可促进Fe2+和Fe_(3)+循环并增加HO·的产量.动力学拟合参数表明,Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系对3种CPs的降解过程均符合拟一级动力学方程(R2>0.9).在25℃,Fe_(3)O_(4)和nZVI物质的量比1:1,溶液初始pH=3,H_(2)O_(2)浓度15mmol/L,CPs初始浓度40mg/L,Fe_(3)O_(4)-nZVI投加量0.6g/L的优化条件下,Fe_(3)O_(4)-nZVI类Fenton体系对4-CP、2,4-DCP和2,4,6-TCP的降解率分别为96.28%、98.77%和98.03%.3种CPs的降解速率顺序为k4-CP>k2,4-DCP>k2,4,6-TCP,表明随着苯环上氯取代基的增加,CPs的降解速率随之减小.淬灭实验和质谱结果表明HO·氧化和取代脱氯是CPs降解的主要方式.

关键词： Fe_(3)O_(4)-nZVI 类Fenton 氯酚降解机理