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能源环境保护 2024年第1期38卷 65-75页

作者：杨蕾付若彤金文辉付诗颖邵镇王雪廷陈川哈尔滨工业大学环境学院黑龙江哈尔滨150000

为了满足工业园区尾水中高环境风险污染物识别检测需求,本文采用气相色谱质谱联用(GC-MS)方法,实现了化工/制药工业园区尾水中烷烃、烯烃、苯系物、酮醇酯酸类等有机物的快速定性分析。根据工业园区重点企业生产工艺和水质调研分析,筛... 详细信息

为了满足工业园区尾水中高环境风险污染物识别检测需求,本文采用气相色谱质谱联用(GC-MS)方法,实现了化工/制药工业园区尾水中烷烃、烯烃、苯系物、酮醇酯酸类等有机物的快速定性分析。根据工业园区重点企业生产工艺和水质调研分析,筛选尾水中具有代表性的3-己醇、3-己酮、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸甲酯和4-溴-2,6-二叔丁基苯酚为典型有机物,并建立了高效液相色谱(HPLC)定量分析方法,该方法对实际样品的加标回收率为80%~97%,平均回收率为87%~95%。此外,为验证典型有机物的生物降解效果,进行了好氧和厌氧生物序批式实验,结果表明,典型有机物好氧处理中的去除效果优于厌氧处理,有机物浓度去除率为48.0%~88.8%,COD去除率为70.8%~99.9%,TOC平均去除率为54.7%~79.5%。为进一步研究工业废水的生物深度处理技术原理或工艺升级改造提供理论和技术支撑。

关键词：工业废水典型有机物气相色谱质谱高效液相色谱生物处理

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典型有机物引起的超滤膜污染机理及控制策略研究

典型有机物引起的超滤膜污染机理及控制策略研究

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作者：邹慧浙江师范大学

学位级别：硕士

由于高效分离和选择性输送的独特优势,超滤(ultrafiltration,UF)膜技术已经被广泛应用于水处理以获得清洁水。然而,膜污染问题始终阻碍了该工艺的扩大发展和应用。在不同的膜污染类型当中,由于成分的复杂性与官能团的多样性,有机污染被... 详细信息

由于高效分离和选择性输送的独特优势,超滤(ultrafiltration,UF)膜技术已经被广泛应用于水处理以获得清洁水。然而,膜污染问题始终阻碍了该工艺的扩大发展和应用。在不同的膜污染类型当中,由于成分的复杂性与官能团的多样性,有机污染被认为是影响最大的污染类型之一。因此,探索更深层次的有机膜污染机理及其影响因素和调控方法成为膜技术的重要研究方向。然而某些污染情形下单一的有机污染物对膜污染的影响并不具有足够的代表性。事实上,水体中广泛存在的二价金属阳离子(如钙和镁)通常会与有机污染物发生复杂的物理化学反应,并更深刻地影响膜污染行为。深入探讨其与有机污染物发生的复杂反应有利于进一步解析水处理中的膜污染行为并寻找合适的污染控制策略。本研究采用海藻酸钠(sodium alginate,SA)、牛血清蛋白(bovine serum albumin,BSA)和葡聚糖作为天然有机物(natural organic matter,NOM)、蛋白质和多糖的模型物质,探讨了在超滤过程中阳离子对NOM和蛋白质结垢的影响以及多糖的分子量对膜污染行为的影响。本文通过批次过滤实验,以比过滤阻力(Specific Filtration Resistance,SFR)和膜比通量评估膜污染行为。然后基于一系列表征,以及Extended-Derjiaguin-Verwey-Overbeek(XDLVO)理论和Flory-Huggins晶格理论的热力学机制,并结合密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT),对典型有机膜污染行为的内在机制进行了深入和全面的阐释。主要研究结果如下:(1)以SA作为NOM的模型污染物质,深入探究了Mg与其结合而引发的异常高SFR的膜污染行为以及Ca的改善作用。实验结果表明,基于Flory-Huggins晶格理论描述的化学势差是Mg引起严重膜污染的主要原因。DFT计算表明,SA和Mg的结合倾向于配位两个末端羧基,这有利于在低剂量下拉伸海藻酸盐链并形成稳定的凝胶网络。此外,在高浓度Mg下,难以发生分子内配位,因此保持了致密的凝胶网络结构。而投加高剂量的Ca会导致稳定的SA-Mg凝胶网络向絮凝和聚集的构型转变,从而显著降低SFR。(2)以BSA作为蛋白质的模型污染物质,评估了Mg对BSA膜污染行为的影响。实验结果表明,Mg可以显著缓解蛋白质污染,且存在最佳Mg投加量,可以使污染降到最低。一系列表征表明,BSA粘附能力的变化以及污垢层厚度与结构的改变是导致BSA的SFR不同的直接原因。其机制归咎于Mg引起的水合排斥作用,阻止了污染物在膜上的紧密粘附。此外,在1 m M Mg时,BSA的SFR最低,不仅与水化排斥作用有关,还与BSA分子构象变化有关,这导致了颗粒尺寸的压缩和BSA截留率的降低。这项研究深入解析了Mg对蛋白质污染的具体影响,为UF过程中蛋白质污染的控制提供了新的思路。(3)以葡聚糖作为多糖的模型物质,研究多糖的分子量对超滤膜污染行为的影响及其机制。结果表明,不同分子量葡聚糖污染倾向排序为中等分子量(40 k Da)<低分子量(2 k Da)<高分子量(500 k Da)。一系列表征结果以及结合衰减全反射傅里叶变换红外光谱(attenuated total reflectance fourier transform infrared spectroscopy,ART-FTIR)可知,不同的污染倾向与表面电荷、粒径和分子构型有着密切的关系。特别是在分子量为40 k Da得到最低过滤阻力主要归咎于分子间强烈的静电排斥以及分子构型的转变,这导致了葡聚糖分子尺寸的压缩和葡聚糖截留率的降低。而滤饼层效应是高分子量(500 k Da)葡聚糖的主要污染机理。

关键词：超滤膜污染典型有机物阳离子分子量

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煤炭地下气化典型有机物热解产出研究

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煤炭工程 2023年第5期55卷 170-174页

作者：辛林吴景王博伟牛茂斐李佳泽徐伟豪王欣尚振杰李华龙马彦山东科技大学安全与环境工程学院山东青岛266590 山东科技大学矿山灾害预防控制-省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 山东鲁西发电有限公司山东济宁408300

煤炭地下气化过程中尤其是干馏干燥区,热解产生的大量有机物,会对周围含水层造成潜在的污染风险,严重制约煤炭地下气化的产业化发展。通过对煤样进行200~600℃不同终温下慢速热解,模拟气化通道干馏干燥区无氧条件下的热解反应实验,探究... 详细信息

煤炭地下气化过程中尤其是干馏干燥区,热解产生的大量有机物,会对周围含水层造成潜在的污染风险,严重制约煤炭地下气化的产业化发展。通过对煤样进行200~600℃不同终温下慢速热解,模拟气化通道干馏干燥区无氧条件下的热解反应实验,探究煤热解产生典型有机质种类及含量的变化规律。研究表明,热解温度为200℃时,热解产物中含氧化合物含量最高,高达36.19%,随着温度升高,其含量变化较小;酚类化合物随着热解温度的升高而增多,600℃时含量达到17.97%;芳香烃化合物在原煤中含量较高,温度高于300℃时开始大量释放,占热解总产物的比重较高;在300℃时热解产生了大量脂肪烃化合物,随着温度继续升高其含量不断下降,600℃时脂肪烃含量下降至总产物的10%左右。

关键词：煤炭地下气化低温热解典型有机物 GC-MS

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典型有机物在饱气带土和地下水中迁移的影响因素研究

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中国地质调查 2015年第3期2卷 14-21页

作者：雒国忠姜先桥尚林群范建民王永强张万喜河北省地质环境监测总站河北石家庄050021

研究区位于河北省保定市东部排污渠旁，是一处有近40年污水灌溉历史的农田，灌溉用污水主要为保定天鹅化纤有限公司和保定钞票纸厂排放的污水，主要种植农作物为小麦、玉米。饱气带厚度2．4～2．7m，饱气带土以粉质粘土为主。通过分析... 详细信息

研究区位于河北省保定市东部排污渠旁，是一处有近40年污水灌溉历史的农田，灌溉用污水主要为保定天鹅化纤有限公司和保定钞票纸厂排放的污水，主要种植农作物为小麦、玉米。饱气带厚度2．4～2．7m，饱气带土以粉质粘土为主。通过分析距排污渠不同距离、不同深度的土样有机物的测试分析结果，选择苯、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、苯并[a]芘为典型污染物，从饱气带土的物理与化学特征、5种有机物的物理化学特征、地下水的动力条件角度，分析了典型有机物在饱气带土与地下水中迁移的影响因素。

关键词：典型有机物饱气带土地下水影响因素

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三价铁盐与铝盐对PVDF超滤膜典型溶解性有机物污染行为的影响研究

三价铁盐与铝盐对PVDF超滤膜典型溶解性有机物污染行为的影响研究

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作者：吴公政西安建筑科技大学

学位级别：硕士

为了探明三价铁盐和铝盐对典型有机物超滤膜污染行为的影响机理,本研究针对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜,选用腐殖酸(HA)、牛血清蛋白(BSA)及海藻酸钠(SA)代表废水中普遍存在的腐殖类、蛋白类及多糖类有机物污染物,系统考察了不同Fe Cl或Al C... 详细信息

为了探明三价铁盐和铝盐对典型有机物超滤膜污染行为的影响机理,本研究针对聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜,选用腐殖酸(HA)、牛血清蛋白(BSA)及海藻酸钠(SA)代表废水中普遍存在的腐殖类、蛋白类及多糖类有机物污染物,系统考察了不同Fe Cl或Al Cl投加量条件下,典型有机物对PVDF超滤膜的污染行为。最终得出以下结论:(1)三价铁盐与铝盐对有机物超滤膜污染的影响行为并不相同:针对污染物BSA,未投加Fe Cl或Al Cl时,BSA去除率及2 h的过滤时间内膜通量衰减率分别为89.5%,64%,当投加Fe Cl或Al Cl后,BSA去除率分别增大到96.1%,96.5%,但是投加Fe Cl后膜面形成了松散的污染层,伴随着膜通量衰减率减小到53%,而投加Al Cl后膜面形成了密实的污染层,伴随着膜通量衰减率增大到83%以上。显然Fe Cl可以减缓BSA的膜污染,而Al Cl可以加剧BSA的膜污染。针对污染物SA,相似的情况,虽然Fe Cl和Al Cl皆可以减轻膜污染,但与Al Cl相比,Fe Cl更易在膜面形成疏松的污染层,能大幅度减缓膜污染。(2)三价铁盐与铝盐投加量是控制膜污染行为的关键因素之一:针对Fe Cl,无论是疏水性HA,还是两性BSA及亲水的SA,在低Fe Cl投加量范围内,会增大膜面污染层的致密性,相应膜污染会随着Fe Cl投加量的增大而加剧,相反,当Fe Cl投加量达到一定值后,膜面会形成松散的污染层,相应膜污染开始明显减缓。与Fe Cl类似,Al Cl投加量分别增大到0.02m M和0.05m M时,HA和SA污染膜通量衰减率分别增大为60%,70%;但是当Al Cl投加量继续分别增大到0.05m M和0.07m M,HA和SA污染膜通量衰减率皆开始减小。这主要是因为Fe Cl或Al Cl投加量较小时形成较多小絮体,在膜面形成较密实的污染层及易引起堵塞膜孔,导致膜污染加重;随着Fe Cl或Al Cl投加量增大,更易形成大的絮体,在膜面形成松散污染层,伴随膜污染的减轻。(3)此外,三价铁盐及铝盐对膜污染行为的影响与有机污染物性质密切相关:例如,在相同的Fe Cl投加量下,BSA污染膜面形成致密的污染层,膜污染加剧;相反疏水性HA污染膜面形成更为松散的污染层,相应膜污染也减缓。同样,在相同的Al Cl投加量条件下,相比于疏水性的HA,亲水性SA更容易在膜面形成致密污染层,对应膜污染较HA严重。这可能是因为不同污染物表面官能团、带电性及分子结构等物化性能不同,导致其与三价离子的络合能力不同,伴随着不同的膜污染行为。

关键词：膜污染三价金属盐典型有机物污染层结构特征

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