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一种新型旋混式生物反应器的设计及其对工业废水中氨氮和有机物的同步去除效果评价

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当代化工 2024年第4期53卷 992-996页

作者：欧阳健王瑶黄东广东环科院环境科技有限公司广东广州510000 桂林理工大学环境科学与工程学院广西桂林541006 华南理工大学环境科学与工程学院广东广州510000

评估了新型旋混式生物反应器的有效性。新型旋混式生物反应器是一种多模块系统,可在同一反应单元中耦合多个生物过程,以去除合成废水或工业废水中的含氮和含碳化合物。研究结果表明:CODs和氨的生物降解是多步骤的,取决于每个模块给定的... 详细信息

评估了新型旋混式生物反应器的有效性。新型旋混式生物反应器是一种多模块系统,可在同一反应单元中耦合多个生物过程,以去除合成废水或工业废水中的含氮和含碳化合物。研究结果表明:CODs和氨的生物降解是多步骤的,取决于每个模块给定的环境条件;合成废水的化学成分影响所涉及的生物过程,通过硝化、异养活性、反硝化和产甲烷作用去除合成废水中的氨氮和CODs;而在工业废水中,通过部分硝化、异养活性和反硝化去除氨氮和CODs。采用多模块新型旋混式生物反应器是处理复杂工业废水的可行技术。

关键词：混合生物反应器工业废水氨氮有机物同步去除

Fe_(3)O_(4)活化过硫酸盐体系同步去除诺氟沙星和铅

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中国环境科学 2022年第2期42卷 717-727页

作者：苏冰琴刘一清林昱廷王健权晓慧李瑞芮创学太原理工大学环境科学与工程学院山西太原030024 山西省市政工程研究生教育创新中心山西太原030024 太原科技大学环境科学与工程学院山西太原030024 山西嘉宝源科技有限公司山西太原030006

采用Fe_(3)O_(4)活化过硫酸盐(PS)同步去除水中的NOR(诺氟沙星)和Pb(Ⅱ).探讨了Fe_(3)O_(4)投加量、PS浓度、初始pH值和Pb(Ⅱ)浓度对NOR降解的影响.结果表明,NOR的降解符合伪一级反应动力学,在温度为30℃、NOR初始浓度为5.0mg/L、Pb(Ⅱ... 详细信息

采用Fe_(3)O_(4)活化过硫酸盐(PS)同步去除水中的NOR(诺氟沙星)和Pb(Ⅱ).探讨了Fe_(3)O_(4)投加量、PS浓度、初始pH值和Pb(Ⅱ)浓度对NOR降解的影响.结果表明,NOR的降解符合伪一级反应动力学,在温度为30℃、NOR初始浓度为5.0mg/L、Pb(Ⅱ)浓度为1.0mg/L、Fe_(3)O_(4)投加量为2.0g/L、PS浓度为1.5mmol/L、初始pH值为7.0的条件下,反应120min后,NOR降解率达90.2%,Pb(Ⅱ)去除率为99.5%.自由基淬灭实验证实,硫酸根自由基(SO_(4)^(-)·)是NOR降解的主要自由基.通过LC-MS分析结果推测了NOR可能的降解路径和中间产物.Fe_(3)O_(4)活化PS高级氧化工艺可作为一种同步去除有机污染物和重金属的工艺.

关键词：诺氟沙星铅 Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒过硫酸盐同步去除

Ce-La双金属氧化物同步去除酸性废水中磷酸盐和氟的性能与机理

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中国环境科学 2023年第10期43卷 5248-5256页

作者：李含赵雨陈嘉超许海民朱雅娴陈志辉申萌萌杨文澜扬州大学环境科学与工程学院扬州225127 江苏启创环境科技股份有限公司宜兴214264

采用共沉淀法制备出能同步吸附磷酸盐和氟的Ce-La双金属氧化物纳米吸附剂(CLBOs).结果表明,CLBOs主要以粒径20~50nm的纳米颗粒或纳米团簇的形式存在,比表面积为117.9m^(2)/***在pH为4~12的范围内具有良好的稳定性,且酸性条件有利于CLBO... 详细信息

采用共沉淀法制备出能同步吸附磷酸盐和氟的Ce-La双金属氧化物纳米吸附剂(CLBOs).结果表明,CLBOs主要以粒径20~50nm的纳米颗粒或纳米团簇的形式存在,比表面积为117.9m^(2)/***在pH为4~12的范围内具有良好的稳定性,且酸性条件有利于CLBOs的除磷除氟;在pH=4.0、磷酸盐和氟初始浓度为30、10mg/L的条件下,CLBOs最大磷、氟吸附量分别可达59.14,19.25mg/g.得益于静电吸引、配体交换和内配位络合的综合作用,CLBOs表现出优异的同步除磷除氟性能,且在高浓度竞争离子体系中能实现磷酸盐和氟的选择性吸附.CLBOs除磷除氟过程符合准二级动力学,且对氟的吸附速率显著快于磷酸盐,其中磷酸盐的吸附平衡时间约为240min,氟达到吸附平衡仅需100min.吸附饱和的CLBOs具有较好的再生性能,可长期重复使用,在含磷、氟酸性废水的深度处理领域具备良好的应用潜力.

关键词： Ce-La双金属氧化物酸性废水磷酸盐氟同步去除

固相自养-异养反硝化脱氮同步去除微污染物的效能及机制研究

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中国环境科学 2023年

作者：曹阳刘彩虹陈子惟刘乾亮何强哈尔滨理工大学化学与环境工程学院重庆大学环境与生态学院三峡库区生态环境教育部重点实验室

针对固相反硝化体系，以聚己内酯复合花生壳(PCL/PS)的固体碳源为基底，耦合以S和FeO主导的自养反硝化，构建新型多功能碳源，考察其对典型微污染物(Cr(Ⅵ)、ClO4-、BPA、NPX)与硝酸盐的同步降解效能，探究自养异养共存的反硝化体系内... 详细信息

针对固相反硝化体系，以聚己内酯复合花生壳(PCL/PS)的固体碳源为基底，耦合以S和FeO主导的自养反硝化，构建新型多功能碳源，考察其对典型微污染物(Cr(Ⅵ)、ClO4-、BPA、NPX)与硝酸盐的同步降解效能，探究自养异养共存的反硝化体系内微生物群落特征及微观作用机制。研究结果表明，PCL/PS异养反硝化体系具有更好的反硝化脱氮和同步去除Cr(Ⅵ)、BPA性能，对NO3--N、Cr(Ⅵ)的去除率分别为94%、92%，对NO3--N、BPA的去除率均可达99%以上；PCL/PS同时耦合FeO和S的体系反硝化脱氮同步去除ClO4-、NPX性能良好且稳定，在反硝化率均维持90%的基础上，对NO3--N、ClO4-的去除率分别达90%、96%，对NO3--N、NPX的去除率分别达96%、99%；固体碳源种类不同，其对微污染物降解去除的选择性也不同。测序结果表明，耦合自养反硝化后，反应体系内微生物多样性和丰富度均有所提高，Clostridium＿sensu＿strito、Lactococcus和Prevotella是4个固体碳源体系中影响污染物去除性能的主要优势菌属。

关键词：固体碳源自养反硝化微污染物同步去除

基于O_(3)/AC耦合工艺对丁基黄药与COD的同步去除性能及降解机理

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环境工程学报 2023年第9期17卷 2899-2908页

作者：吴永明沈紫飞李昆邓觅邓利智周佳钰李坊飞南昌大学资源与环境学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌330031 江西省科学院微生物研究所南昌330096 南昌航空大学环境与化学工程学院南昌330063

针对臭氧氧化技术处理含丁基黄药废水COD去除率低等问题,提出了O_(3)/AC耦合工艺。在探讨单独、耦合工艺的丁基黄药去除率和COD去除率、反应影响因素和降解路径的基础上,进一步发掘该耦合工艺对丁基黄药及COD的同步去除性能。结果表明:... 详细信息

针对臭氧氧化技术处理含丁基黄药废水COD去除率低等问题,提出了O_(3)/AC耦合工艺。在探讨单独、耦合工艺的丁基黄药去除率和COD去除率、反应影响因素和降解路径的基础上,进一步发掘该耦合工艺对丁基黄药及COD的同步去除性能。结果表明:臭氧(O_(3))及活性炭(AC)的单独作用均对丁基黄药或COD有一定的去除效果,通过O_(3)/AC的耦合作用则可使丁基黄药的去除率达99.9%,亦使COD的去除率由O_(3)单独作用下的42.9%显著提升至77.2%,且实现最高去除率的时间由AC单独处理所需的80 min缩减至30~40 min;拟一级反应动力学分析结果表明,丁基黄药的反应速率常数表现为k(O_(3)/AC)>kO_(3)>kAC,COD的反应速率常数表现为k(O_(3)/AC)>kAC>kO_(3),O_(3)/AC耦合工艺去除丁基黄药及COD的反应速率常数均大于两种单独处理工艺;紫外-可见(UV-vis)光谱分析表明丁基黄药在O_(3)、O_(3)/AC作用下生成中间有机产物,结合GC-MS对产物的鉴定结果表明其中间有机产物可能为丁酸等物质,并以此对O_(3)/AC耦合工艺同步去除丁基黄药及COD的降解路径进行了初步推测。

关键词： O_(3)/AC工艺丁基黄药 COD 同步去除降解路径

聚苯乙烯基Ce-La双金属氧化物复合纳米材料对酸性废水中磷和氟的同步去除特性

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聚苯乙烯基Ce-La双金属氧化物复合纳米材料对酸性废水中磷和氟的...

作者：李含扬州大学

学位级别：硕士

水体中超负荷的磷和氟化物会导致生态系统恶化、危害人类健康。工业生产是水体磷、氟污染的重要来源,其中半导体行业、磷肥行业和矿冶行业等均会产生大量含磷酸盐和氟化物的酸性生产废水。此类废水具有水质复杂、毒性强,酸度高等特点,... 详细信息

水体中超负荷的磷和氟化物会导致生态系统恶化、危害人类健康。工业生产是水体磷、氟污染的重要来源,其中半导体行业、磷肥行业和矿冶行业等均会产生大量含磷酸盐和氟化物的酸性生产废水。此类废水具有水质复杂、毒性强,酸度高等特点,常规污水处理技术无法满足该类废水稳定达标排放的需求,迫切需要开发稳定高效的酸性废水磷、氟同步去除新技术。吸附法是去除废水中磷酸盐和氟化物的有效方法,但常用的商业化吸附剂仍存在吸附选择性差、吸附容量低、易溶解流失等问题。为解决上述问题,本文采用共沉淀法制备出能同步吸附磷酸盐和氟化物的Ce-La双金属氧化物纳米吸附剂(Ce-La Bimetal Oxides,CLBOs)。结果表明,CLBOs主要以粒径20-50 nm的纳米颗粒或纳米团簇的形式存在,比表面积为117.9 m2/g。CLBOs在pH为4-12的范围内具有良好的稳定性,且酸性条件有利于CLBOs的除磷除氟;在pH=4.0、磷酸盐和氟初始浓度分别为30mg/L和10mg/L的条件下,CLBOs最大磷、氟吸附量分别可达59.14 mg/g和19.25 mg/g。得益于静电吸引、配体交换和内配位络合的综合作用,CLBOs表现出优异的同步除磷除氟性能,且在高浓度竞争离子体系中能实现磷酸盐和氟的选择性吸附。动力学实验表明,CLBOs除磷除氟过程均符合准二级动力学模型,且CLBOs对氟的吸附速率显著快于磷酸盐,其中氟达吸附平衡仅需100 min,磷酸盐的吸附平衡时间约为240 min。吸附饱和的CLBOs具有较好的再生性能,可长期稳定的用于酸性废水中磷酸盐和氟的同步深度去除。为了解决纳米CLBOs颗粒较细难以大规模工程应用的问题,本研究以季胺基聚苯乙烯微球D201为母体,通过“Ce-La前驱体导入-加碱原位共沉积”的方法将CLBOs负载到D201孔道内,制备出适合规模化工程应用的Ce-La双金属氧化物复合纳米材料CLBOs@201。研究表明,CLBOs@201为橙黄色球体颗粒,比表面积为56.90 m2/g,平均孔径为5.99 nm,孔体积为7.14×10-2 cm3/g。SEM和TEM表征分析表明,载入的CLBOs纳米颗粒呈环形分布于载体外围孔域,主要以纳米颗粒或纳米团簇的形式存在,粒径范围为10-40 nm,其中Ce和La的负载量分别为13.72%和12.51%(质量百分比)。CLBOs@201在pH=3-12的范围内稳定性良好,长期使用未发现Ce或La的溶出。CLBOs@201在pH=4.0、磷酸盐和氟初始浓度分别为30 mg/L和10 mg/L的条件下,最大磷、氟吸附量分别可达42.04mg/g和13.50mg/g。CLBOs@201对磷酸盐和氟的吸附特性与CLBOs@201的特殊结构以及磷酸盐和氟在不同pH条件下的赋存形态有关。在高浓度竞争离子体系中,CLBOs@201对磷酸盐和氟表现出优异的选择性吸附性能,这得益于复合材料中负载的CLBOs与磷酸盐和氟的配体交换以及内配位络合作用。吸附动力学实验表明,CLBOs@201除磷除氟过程符合准二阶动力学和颗粒内扩散模型,与CLBOs纳米颗粒相比,CLBOs@201对磷酸盐和氟的吸附速率有显著提升,对磷酸盐的吸附平衡时间约为150 min,对氟的吸附平衡仅需50 min,这得益于季胺基聚苯乙烯微球对溶液中磷酸盐和氟的Donnan膜预富集作用。吸附饱和的CLBOs@201可通过NaOH-NaCl混合溶液进行高效再生,再生后磷、氟吸附量没有明显下降,在多批次“吸附-再生”循环中能保持较为稳定的除磷除氟性能。固定床吸附实验表明,CLBOs@201在模拟酸性含磷含氟废水(pH=4.0,P=5 mg/L,F=3 mg/L)中对磷酸盐的有效处理能力可达5000 BV,对氟的有效处理能力约为230 BV,且具有较高的原位脱附效率,在酸性含磷、氟废水深度处理领域具备良好的应用潜力。

关键词：酸性废水磷酸盐氟同步去除 Ce-La双金属氧化物复合纳米材料

金负载氧化石墨烯/PDPB复合材料用于同步去除六价铬离子和苯酚（英文）

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Chinese Journal of Catalysis 2018年第1期39卷 8-15页

作者：刘俊方文章王宇航邢明阳张金龙华东理工大学精细化工研究所上海200237

近年来,电镀和染料行业工业废水中排放的有机污染物和重金属离子严重危害着环境.构建无机-有机新型纳米材料用于光催化去除重金属离子和有机污染物受到了广泛的关注.共轭聚合物因其低廉的制造成本,快速的电子传送能力,优秀的电化学性能... 详细信息

近年来,电镀和染料行业工业废水中排放的有机污染物和重金属离子严重危害着环境.构建无机-有机新型纳米材料用于光催化去除重金属离子和有机污染物受到了广泛的关注.共轭聚合物因其低廉的制造成本,快速的电子传送能力,优秀的电化学性能和高的机械性能,它们作为一类新能源材料已经快速发展起来.Remita等使用软模板方法制备的一种共轭聚合物聚1,4-二苯基丁二炔(PDPB)在可见光下对苯酚表现出较好的去除率.然而,聚合物PDPB的一些缺陷限制了其应用,比如高的疏水特性和快速的光生电子-空穴复合.因此,我们引入氧化石墨烯(GO)和金纳米粒子来提高PDPB的光催化活性.通过简单的机械搅拌和光还原方法制备了Au-GO/PDPB复合材料.通过TEM,XRD,XPS,固体紫外和光电流测试等技术对催化剂进行了一系列表征,结果发现氧化石墨烯作为优秀的电子传送基地,金纳米粒子作为电子捕获剂,在空间上实现了电子空穴的空间隔离,从而大大提高了Au-GO/PDPB复合材料对于六价铬离子和苯酚的同步光去除的光催化活性.XPS表征和TEM图像表明了GO和Au纳米粒子的存在.其PDPB有着纳米纤维的结构,宽度在20 nm左右,长度在几个微米.当复合了氧化石墨烯后,可以明显看出氧化石墨烯的形态,进一步光还原负载金纳米粒子,同样可以在TEM图中观察到金纳米粒子的存在,其直径在10 nm左右.之后通过光催化同步去除六价铬离子和苯酚来探究Au-GO/PDPB复合材料的活性,结果表明所制备的Au-GO/PDPB比纯的PDPB有着增强的光催化活性在同步光去除六价铬离子(Cr(VI))和苯酚中.更进一步地是,我们同样确定了GO和Au纳米离子的最佳负载量,结果发现,Au1-GO2/PDPB复合材料(金的负载量为1 wt%,氧化石墨烯的负载量为2 wt%)在所有催化剂中有着最好的光催化活性,其在4 h内对苯酚的去除率达到49.4%,相应的对于六价铬离子的还原率达到了77.4%.我们的研究提供了一种构建有机-无机杂化复合材料的方法,其在太阳光下对于有机污染物和重金属离子的同步去除有着高的光催化活性.

关键词：光催化重金属离子有机污染物聚合物1,4-二苯基丁二炔(PDPB) 同步去除

光催化纳滤膜在连续动态过程中对卫河水中PhACs的同步去除研究

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光催化纳滤膜在连续动态过程中对卫河水中PhACs的同步去除研究

作者：陈小美河南师范大学

学位级别：硕士

以生物难降解药物活性化合物（Ph ACs）为代表的新兴微量污染物在地表和地下水环境中普遍存在,对可持续的生态安全和人类健康产生了不良的毒理学影响。纳滤膜基于亚纳米级的受限孔径和表面电荷性,为这一巨大挑战提供了强有力的解决方案... 详细信息

以生物难降解药物活性化合物（Ph ACs）为代表的新兴微量污染物在地表和地下水环境中普遍存在,对可持续的生态安全和人类健康产生了不良的毒理学影响。纳滤膜基于亚纳米级的受限孔径和表面电荷性,为这一巨大挑战提供了强有力的解决方案。然而,膜污染和无法消除有毒污染物仍然是阻碍其广泛应用于实际水体再生利用领域的关键技术瓶颈。而双功能光催化纳滤（PNF）膜,可成功应对这些挑战,且表现出显著的生态环境和技术经济优势,受到研究者的广泛关注。为此,本研究首先合成了N掺杂碳量子点（CQDs）修饰的g-CN和MXene衍生的Ti O/g–CN可见光响应类光催化剂,依次制备出两种锚定型PNF膜,并探讨了其在连续动态过程中同步去除卫河水中目标Ph ACs的可行性。本论文具体研究内容包括以下两个方面:（1）N掺杂CQDs修饰的g-CN表面锚定型PNF膜的制备及应用:基于制备的新型非金属可见光响应类PNF-NCCN膜,成功验证了在连续流动过程中同步高效去除卫河水中目标Ph ACs的可行性。结果表明,最佳的PNF-NCCN3膜分别由内致密的亚纳米孔结构分离内层和较薄的超亲水介孔降解外层组成。相应地,可见光照射条件下的双功能PNF-NCCN3膜对实际微污染水体中的磺胺甲恶唑（SMX）、甲氧苄啶（TMP）和氯霉素（CAP）均取得了非常高的去除率（介于99.0%-99.9%之间）,同时具有几乎恒定的渗透通量。此外,在重复三次污染-物理冲洗循环测试（长达60 h）后,膜面仅残留了零星的附着污染物,总污染率和不可逆污染率仅为7.9%和1.2%,有力地证明了PNF-NCCN3膜具有良好的自清洁性能。此外,其渗透液对青海弧菌Q67的急性和慢性生物毒性也显著降低至11.4%和10.1%。本研究为不断提高PNF膜在微污染水体净化中的实用性提供了有价值的见解。（2）MXene衍生的Ti O/g–CN光催化剂浸涂辅助表面锚定型PNF-TOCN膜的制备及应用:开展了两种背景介质（模拟水/真实河水）下,在原位动态过程中对四种目标Ph ACs的同步去除测试。实验结果表明:最优的PNF-TOCN3膜由内部致密的亚纳米孔结构活性分离层和外部薄层超亲水降解层组成。PNF-TOCN3膜的最高渗透通量达到22.8 m·h·bar。可见光照射条件下,PNF-TOCN3膜在真实河水背景下对SMX、TMP、CAP、卡马西平（CBZ）的去除率均高于99.5%。当采用真实河水进行三批次循环污染测试后,发现与NF-QCDs膜相比,PNF-TOCN3膜的FRR由92.4%上升至99.0%,耐污染指数R_t和R由NF-QCDs膜对应的11.9%和7.6%下降至6.8%和1.0%,且其表面仅残留零星的污染物,这表明PNF-TOCN3膜具有优异的自清洁性能。另外,青海弧菌sp.-67暴露在PNF-TOCN3膜渗透液0.25h和12h小时后,发光抑制率分别为10.55%和9.23%,急性和慢性生物毒性均明显降低。

关键词：光催化纳滤膜药物活性化合物同步去除自清洁毒性消减

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利用氢基质生物膜反应器同步去除多种污染物

同济大学学报（自然科学版） 2012年第6期40卷 876-881,889页

作者：夏四清梁郡李海翔徐晓茵同济大学污染控制与资源化国家重点实验室上海200092

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,MBf... 详细信息

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.

关键词：氧化性污染物地下水同步去除氢基质生物膜反应器