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基于地质聚合物结构设计去除污染物的研究进展

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现代化工 2022年第10期42卷 76-80,85页

作者：杨凤敏张玲玲苍志智陈兆厚张静雯余春松王庆国工业典型污染物资源化处理北京市重点实验室北京100083 北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 北京建筑材料科学研究总院有限公司北京100041 固废资源化利用与节能建材国家重点实验室北京100041

综述了近年来基于地质聚合物的特殊结构进行设计及其在固、液、气等环境领域污染物去除中的应用。从地质聚合物的特殊结构出发,分别阐述了地质聚合物的Si/Al比结构设计、官能团与活性位点结构设计、孔隙率结构设计和孔结构设计,探讨了这... 详细信息

综述了近年来基于地质聚合物的特殊结构进行设计及其在固、液、气等环境领域污染物去除中的应用。从地质聚合物的特殊结构出发,分别阐述了地质聚合物的Si/Al比结构设计、官能团与活性位点结构设计、孔隙率结构设计和孔结构设计,探讨了这4个方面结构设计对地质聚合物光催化、吸附、固定等污染物去除能力的影响。指出了地质聚合物结构设计实际应用中出现的问题,并对其经济性和后期处理进行了讨论。最后,对地质聚合物结构设计在去除污染物应用中的前景进行了展望。

关键词：地质聚合物特殊结构污染物去除结构设计

纳米铁的绿色合成及其去除水中污染物研究进展

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水处理技术 2019年第1期45卷 6-11,16页

作者：刘妍君李剑锋陈祖亮程芳琴山西大学资源与环境工程研究所国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用技术重点实验室山西低附加值煤基资源高值利用协同创新中心山西太原030006 纽卡斯尔大学全球环境修复中心

叙述了近年来纳米铁及其双金属材料的绿色合成方法,分析了用于纳米铁绿色合成的天然植物来源及活性成分的作用机制,总结了绿色合成纳米铁材料在水体污染物去除方面的应用进展。认为这一领域仍有很大的探索空间,应寻找更多适用于纳米铁... 详细信息

叙述了近年来纳米铁及其双金属材料的绿色合成方法,分析了用于纳米铁绿色合成的天然植物来源及活性成分的作用机制,总结了绿色合成纳米铁材料在水体污染物去除方面的应用进展。认为这一领域仍有很大的探索空间,应寻找更多适用于纳米铁高效合成的植物,采用相关技术识别天然活性成分,优化合成条件,明确绿色纳米铁的合成机制;调控绿色纳米铁的形态结构,提高其反应性和稳定性,探究绿色纳米铁对典型污染物的降解机理;加强绿色纳米铁在环境生态毒性和迁移转化规律领域的研究,以实现绿色纳米材料的大规模生产和污染物的原位修复。

关键词：纳米铁绿色合成植物提取液活性成分污染物去除

改良型透水混凝土铺装去除径流污染物的试验研究

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中国农村水利水电 2021年第6期 49-54页

作者：刘蕊郜会彩应鹏绍兴文理学院土木工程学院浙江绍兴312000 浙江省岩石力学与地质灾害重点实验室浙江绍兴312000 浙江省山体地质灾害防治协同创新中心浙江绍兴312000

为研究建筑废弃物再生骨料应用于透水铺装中对径流水质的净化效果,对透水混凝土面层和内部结构进行改良,制备了改良型透水混凝土铺装,同时制备普通透水混凝土铺装作为对照。通过开展不同降雨重现期、不同降雨间歇时间情况下的模型试验,... 详细信息

为研究建筑废弃物再生骨料应用于透水铺装中对径流水质的净化效果,对透水混凝土面层和内部结构进行改良,制备了改良型透水混凝土铺装,同时制备普通透水混凝土铺装作为对照。通过开展不同降雨重现期、不同降雨间歇时间情况下的模型试验,研究了改良型透水混凝土铺装系统对径流典型污染物SS、COD、TN和TP的净化能力。结果表明,改良型透水混凝土铺装对各类污染物的去除效果随着降雨重现期的增大而减弱;改良型透水混凝土铺装去除径流污染物的能力强于普通透水混凝土铺装。降雨间歇时间的增加对COD和TP的出水浓度影响为先降低后趋于稳定,但对SS和TN的去除影响较小。

关键词：透水铺装再生骨料径流雨水污染物去除

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零价铁还原和吸附去除水中污染物的研究进展

环境科学与技术 2012年第S2期35卷 206-211页

作者：谷静丽洪军李圣全罗小叶中国地质大学环境学院湖北武汉430074

近年来,零价铁以其低毒、廉价、易操作且对环境不会产生二次污染等优点,在水污染治理中受到重视。文章介绍了零价铁处理污水的机理,对利用零价铁的还原和吸附作用去除污水中的氯代有机物、硝基芳香族化合物、偶氮染料、重金属、高氯酸... 详细信息

近年来,零价铁以其低毒、廉价、易操作且对环境不会产生二次污染等优点,在水污染治理中受到重视。文章介绍了零价铁处理污水的机理,对利用零价铁的还原和吸附作用去除污水中的氯代有机物、硝基芳香族化合物、偶氮染料、重金属、高氯酸盐、硝酸盐等的研究情况进行了综述,指出了零价铁废水处理技术的研究方向。

关键词：零价铁还原吸附污水污染物去除

人工湿地基质材料及其对污染物的去除作用研究进展

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化工环保 2024年

作者：邱霖刘勇江成聂发辉曹文平江西省科学院能源研究所华东交通大学土木建筑学院江西省碳中和研究中心温室气体核算与碳减排江西省重点实验室江苏莲洋港环保科技有限公司

基质是人工湿地的重要组成部分，对人工湿地的运行效果意义重大。综述了基质对传统污染物和新型污染物的去除机理，从基质的级配和组合、新基质研发、基质改性3个方面详细介绍了其研究和发展现状。指出今后关于基质研究的重点在于：做... 详细信息

基质是人工湿地的重要组成部分，对人工湿地的运行效果意义重大。综述了基质对传统污染物和新型污染物的去除机理，从基质的级配和组合、新基质研发、基质改性3个方面详细介绍了其研究和发展现状。指出今后关于基质研究的重点在于：做好不同基质之间的级配、组合；加强对基质材料的研发和改性；开展基质的再生利用和资源化；关注人工湿地对新型污染物的处理效果，有针对性地开发相应的基质材料。

关键词：人工湿地基质污染物去除发展趋势

改良型透水混凝土铺装去除径流污染物效能研究

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改良型透水混凝土铺装去除径流污染物效能研究

作者：刘蕊绍兴文理学院

学位级别：硕士

径流雨水污染是一种常见的城市路面污染问题,其发生会造成城市水环境的破坏,同时城市化建设过程中产生的建筑废弃物也在一定程度上增加了社会环境负担。随着国家“海绵城市”及“无废城市”生态建设理念的提出,使有效控制径流污染并回... 详细信息

径流雨水污染是一种常见的城市路面污染问题,其发生会造成城市水环境的破坏,同时城市化建设过程中产生的建筑废弃物也在一定程度上增加了社会环境负担。随着国家“海绵城市”及“无废城市”生态建设理念的提出,使有效控制径流污染并回收利用建筑废弃物成为可能。鉴于此,本文利用建筑废弃物再生骨料设计改造透水混凝土铺装系统,通过柱状试验和Hydrus-1D软件模拟相结合的方法,对其在不同因素影响下的控污效能开展了以下研究:首先,根据国内外研究现状确定柱状试验材料、装置及试验方案,通过对透水混凝土面层和内部结构进行改良,制备了改良型透水混凝土铺装系统,同时制备普通透水混凝土铺装系统作为对照。通过开展不同降雨重现期、不同降雨间歇时间、不同径流雨水进水污染物浓度情况下的柱状试验,研究了改良型透水混凝土铺装系统对径流典型污染物SS、COD、TN和TP的净化能力。结果表明,改良型透水混凝土铺装对各类污染物的去除效果随着降雨重现期的增大而减弱;改良型透水混凝土铺装去除径流污染物的能力强于普通透水混凝土铺装;降雨间歇时间的增加对COD和TP的出水浓度影响为先降低后趋于稳定,但对SS和TN的去除影响较小;径流雨水进水污染物浓度的增加对各个典型污染物的去除大体上呈现出小幅度降低3%～5%的趋势,污染物SS和TP的去除能达到较好效果,COD和TN的去除效果一般。其次,为了进一步研究不同因素影响下改良型透水混凝土铺装系统去除径流污染物的效果,利用Hydrus-1D软件构建数值模型,进行去污效果的数值模拟。通过对比模拟与实测出水浓度值,计算纳什效率系数验证模型可靠性。结果显示污染物TN、TP的相应出水浓度模拟结果与实测结果的差值较小,对应纳什效率系数E具有较高的可靠性,即说明建立的模型和设置的参数是合理可靠的。最后,利用Hydrus-1D数值模型开展了不同降雨强度、不同结构层厚度、不同初始含水率情况下透水铺装的控污效能研究。结果表明,当降雨强度逐渐增大时,各个观察点处径流污染物的出水浓度均会随着增加,改良型透水铺装系统去除径流污染物的能力也在逐渐减弱;随着系统内部结构层厚度的增加,改良型透水铺装系统整体对径流污染物TP的去除效果提升;在相同的时间内,随着模型初始含水率的提高,模型中径流污染物TP的出水浓度逐渐降低,污染物去除率逐渐提高。因此,为更好地适应不同地区气候特点,可通过调整其结构层厚度等进行更高效的工程应用。以上研究表明本文提出的改良型透水混凝土铺装系统对建设“海绵城市”与“无废城市”具有较好的工程可行性和参考价值。

关键词：透水混凝土再生骨料径流雨水污染物去除 Hydrus-1D

滇池流域生态沟渠截留—去除污染物的影响因素及控制技术研究

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滇池流域生态沟渠截留—去除污染物的影响因素及控制技术研究

作者：鲁露云南大学

学位级别：硕士

农业面源污染己成为绝大多数开放水体氮、磷的主要污染源,并且通过沟渠输移,因此在流域源头构建控制农业面源污染的生态沟渠,并提高其对污染物的削减能力,对减轻下游水体氮磷养分负荷、改善环境质量具有重要意义。本研究以滇池流域柴河... 详细信息

农业面源污染己成为绝大多数开放水体氮、磷的主要污染源,并且通过沟渠输移,因此在流域源头构建控制农业面源污染的生态沟渠,并提高其对污染物的削减能力,对减轻下游水体氮磷养分负荷、改善环境质量具有重要意义。本研究以滇池流域柴河子流域的农田生态沟渠作为研究对象,结合野外试验及室内模拟试验,对影响生态沟渠对污染物截留、去除效果的几个关键因素进行研究,并找出主导因素,基于主导因素对现有农田沟渠进行生态化工程改良并获得相关参数,以期较有针对性的提高农田沟渠的污染物削减滞留作用,为有效控制滇池流域农田面源污染提供科学支持和技术指导。本研究获得的主要结果如下：(1)野外构建了两种不同类型的生态沟渠,雨季时对植物生态沟、嵌草砖生态沟和土质对照沟进行了采样监测。结果表明,植物生态沟对总氮、硝氮、铵氮、总磷、COD、SS的平均削减率分别为24.24%、22.01%、42.89%、36.31%、17.51%、5.79%,嵌草砖生态沟的平均削减率分别为11.83%、10.22%、25.78%、4.87%、0.97%、-1.07%,土质沟对各污染物的平均削减率分别为1.53%、0.66%、30.24%、-22.15%、-12.84%、0.44%。综合比较,植物生态沟的污染物削减效果最好,土质沟的污染物削减效果最差。(2)室内模拟实验研究了影响生态沟渠去除污染物的主要因素,包括进水浓度、水力停留时间、底泥饱和度、秸秆废弃物堆积、植物种植等。结果表明：①除初始浓度较低的铵氮和COD外,上覆水中其他污染物的削减量随着水力停留时间的延长而增加;②所有污染物的削减量和终浓度都随初始浓度的上升而增加;③秸秆废弃物的覆盖会增加上覆水中铵氮、总磷和COD的浓度,但却促进了硝氮和总氮的去除,这可能和秸秆废弃物降解释放的有机物对微生物反硝化的促进作用有关;④植物的种植仅对上覆水总氮的削减有显著促进作用,可能和植物生物量较小且根系不发达,底泥养份过多且较少吸收水体中的污染物有关。综合比较,初始浓度和水利停留时间是最重要的两个主导因素。(3)在模拟实验中,还研究了底泥对污染物的吸附特性,发现底泥自身的内源性氮磷是决定氮磷吸附／解吸平衡浓度的一个重要因素。氮吸附效率和氮吸附能参数(Kf)与氮的NAP值呈极显著相关,表明沉积物对上覆水体中氮的吸附能力受本底吸附态氮的影响;磷吸附效率与底泥全氮显著相关,磷吸附能参数(Kf)与磷NAP极显著相关,说明沉积物对上覆水体中磷的吸附能力不仅受本底吸附态磷的影响,还与底泥的全氮含量有关。(4)根据室内模拟的结果,在野外沟渠中设计、构建了有利于污染物截留和去除的“生态陷阱”,并对构建的“生态陷阱”沟渠和土质沟进行了污染物去除的对比研究。结果表明,生态陷阱沟渠对总氮、硝氮、总磷、COD、SS的削减效果最好,平均削减率分别为22.91%、21.10%、32.15%、28.64%和6.32%,优于土质沟(5.98%、-0.40%、11.90%、28.53%和1.64%);土质沟对铵氮的削减效果优于陷阱沟,平均削减率为34.17%,优于生态陷阱沟(22.29%)。由此可见,经工程改造的“生态陷阱”沟渠对污染的削减效果明显优于未改造的原有土质沟渠,实现沟渠生态化改造的目的。基于以上研究结果,对滇池流域农田沟渠生态化改造和管理提以下几点建议：(1)合理控制农田施肥量,降低沟渠渠水的污染负荷;(2)定期进行沟渠底泥的清淤,并清理其内堆积的秸秆废弃物;(3)对现有沟渠进行改造或增强生态化水平,以增加径流的水力停留时间,达到面源污染物的削减效能;(4)生态沟渠在植物的选择上,沟底可采用植株较矮小的铜钱草,沟壁选种匍匐类植物狗牙根,不影响沟渠排灌,并利于固土护坡和污染物削减;(5)生态陷阱对沟渠径流污染物有较好的处理效果,且维护简单,可进行优化和推广。

关键词：滇池流域生态沟渠污染物去除影响因素生态陷阱

土壤渗滤系统改良及对降雨径流污染物的去除研究

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土壤渗滤系统改良及对降雨径流污染物的去除研究

作者：崔蒙蒙安徽大学

学位级别：硕士

雨水径流是地表水体污染物的一个重要来源,径流中含有的众多污染物质可能造成城市水体富营养化,重金属超标,有机污染等一系列环境问题,采用经济有效的方法去除径流污染物的研究对于雨水污染的管理和控制具有重要意义。土壤渗滤系统是一... 详细信息

雨水径流是地表水体污染物的一个重要来源,径流中含有的众多污染物质可能造成城市水体富营养化,重金属超标,有机污染等一系列环境问题,采用经济有效的方法去除径流污染物的研究对于雨水污染的管理和控制具有重要意义。土壤渗滤系统是一种传统的污水土地处理方式,污染物经过土壤层通过截留、沉淀、吸附、络合、微生物降解等物理、生化作用得到净化。然而传统土壤渗滤系统在处理污水的过程中极易发生堵塞,主要原因是处理用的土壤多为黏土,对污染物吸附作用强烈,但土壤渗透性较差,随着运行时间的延长,污染物质及微生物分解产物极易堵塞土壤孔隙。本研究采用聚氨酯泡沫、人工草皮及枯枝落叶等简单易得的材料对传统土壤渗滤系统进行改良,基于对合肥地区雨水径流污染的检测数据,通过室内配水模拟研究改良土壤渗滤系统对地表径流污染物的去除效果。试验旨在通过改善黏土层理化环境从而达到土壤渗滤系统的高效运行及有效去除城市地表径流污染物的目的。研究一方面可以为城市径流污染的治理提供一种处理思路,另一方面对三种改良渗滤系统去除径流污染物的研究可以为工程应用提供理论依据,并进一步完善土壤渗滤系统这一污水处理工艺在城市地表径流污染治理过程中的有效运行。试验主要由两部分组成,第一部分主要为室外监测,在已有对雨水地表径流污染研究基础之上,对安徽大学磬苑校区路面地表径流污染状况进行监测。研究方法主要通过布点采样,对理工楼(工作区),研究生食堂(餐饮区)及教师中转房(生活区)三处采样点的三场有效降雨过程中路面地表径流污染状况进行监测,所得数据也为进一步开展的研究工作提供背景资料。第二部分为室内模拟,研究方法为在实验室内采用人工配水并控制配水浓度及流速大小,分别构建聚氨酯泡沫土壤柱,人工草皮土壤柱及枯枝落叶土壤柱模拟改良渗滤系统对污水的净化过程,收集不同条件下的出水并对出水污染物浓度进行检测,以去除率衡量系统对污染物的去除效果。室外监测结果表明,路面地表径流中氮污染物主要为NH4+-N及TN,NO3--N及NO2--N含量相对较低,且NH4+-N及TN浓度均为地表水V类标准,污染较严重。地表NH4+-N及TN主要来源于生活及餐饮中的蛋白质、糖类、脂肪等造成的有机污染,因而教师中转房及食堂的NH4+-N和TN浓度高于理工楼工作区。降雨特征参数对初期地表径流污染影响较为明显,雨前干期长,雨量大,初期地表径流污染越严重。聚氨酯系统及草皮系统对NH4+-N均具有较好的净化效果,平均去除率在98%以上。不同污染负荷下,两种改良渗滤系统对NO3-N的去除效果表现为低、中污染浓度下出水NO3--N浓度均高于进水,表明系统内一部分NH4+-N通过生物转化作用变成了NO3--N。高浓度下聚氨酯系统对NO3-N有一定的去除率,但去除率较低,为17.52%。聚氨酯系统对NO2--N的平均去除率为87.29%,高于草皮系统53.77%的平均去除率。聚氨酯系统和草皮系统对TN的平均去除率分别为72.65%和71.07%。两种渗滤系统基本上可以全部去除进水中的Cu、Pb,出水低于系统检测限,去除效果较好。草皮系统对Zn的去除率高于聚氨酯系统,草皮系统平均去除率为90.04%,聚氨酯系统平均去除率为80.3%。不同进水流速下,聚氨酯系统,草皮系统及枯叶系统对TP、SS的去除效果较好,对COD的去除效果相对较差。聚氨酯系统对TP和SS的平均去除率分别为87.04%和94.32%,草皮系统为89.07%和82.78%,枯叶系统为91.31%和87.71%。对于COD的去除,三种改良渗滤系统表现出聚氨酯系统>草皮系统>枯叶系统的规律,平均去除率分别为74.36%,66.83%和56.40%。进水流速增大导致系统水力停留时间缩短,系统对污染物的去除率相对降低。研究结果表明,枯枝落叶含有的丰富养料为微生物生长提供适宜环境,有利于污染物的降解,其所具有的涵水性可以缓冲水流对系统的冲击,确保污染物具有一定的去除率。草皮根系对于土壤理化及生物环境的改善具有一定的效果,并对氮磷及重金属具有吸收去除作用。聚氨酯泡沫材料可以改善土壤的渗透性,增大系统氧气含量,但试验运行后期系统出现一定程度的堵塞,主要原因可能是聚氨酯泡沫含量较少,且与土壤混合不均匀,只在局部增大了土壤孔隙率。因而需在增加改良层聚氨酯填料的量及提高聚氨酯与土壤混合的均匀度方面做进一步研究。

关键词：地表径流污染改良土壤渗滤系统聚氨酯泡沫污染物去除

以金属有机框架为自模板构建催化剂用于污染物的去除

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以金属有机框架为自模板构建催化剂用于污染物的去除

作者：陈萌青岛科技大学

学位级别：硕士

随着社会经济和工业生产的快速发展,水污染问题日趋严峻,太阳能驱动半导体光催化降解及高级氧化工艺是目前去除污染物的重要途径。本文以金属有机框架(MOFs)为自模板,通过煅烧、硫化等处理,制得一系列MOFs衍生复合催化剂,表征了复合催... 详细信息

随着社会经济和工业生产的快速发展,水污染问题日趋严峻,太阳能驱动半导体光催化降解及高级氧化工艺是目前去除污染物的重要途径。本文以金属有机框架(MOFs)为自模板,通过煅烧、硫化等处理,制得一系列MOFs衍生复合催化剂,表征了复合催化剂的结构、组成、光电化学性质,考察了其光催化还原Cr(VI),水分解产氢以及活化H2O2去除四环素(TC)性能。研究内容主要有以下部分:(1)以复合碳量子点的In-MIL-68为模板,硫化制得具有片状层次结构的碳量子点@In2S3(CQDs@In2S3)空心管,用于光催化还原Cr(VI)。与In2S3相比,复合CQDs后的CQDs@In2S3具有更高的电子-空穴分离效率。在p H为5.5的溶液中,CQDs@In2S3-2显示出最佳的Cr(VI)还原率,60 min接近100%,表观速率常数(k)为0.062 min–1,比In2S3高4.3倍。同时催化剂具有较好的循环使用性能。自由基捕获实验表明·O2–是还原Cr(VI)的主要活性物种。(2)以ZIF-8@ZIF-67为模板,煅烧制备了Co封装的N掺杂碳(Co@NC),用于修饰硒化镉量子点(Cd Se QDs),制得Co@NC/Cd Se复合催化剂。考察了催化剂的光催化还原Cr(VI)和分解水产氢性能。修饰Co@NC显著提高了Cd Se的可见光吸收和光生电荷分离性能。最优制备的2%Co@NC/Cd Se的Cr(VI)还原表观速率常数为0.095 min–1,为Cd Se的33.9倍。自由基捕获实验证实e–和H2O2是还原Cr(VI)的主要活性物种。此外,2%Co@NC/Cd Se在10%乳酸溶液中析H2速率为6.48 mmol g–1 h–1,约为Cd Se的58.9倍。(3)以ZIF-67为模板,掺杂Fe3+经硫化制得Fe/Co3S4双金属复合催化剂,用于活化H2O2去除TC。催化剂的中空结构、Co-S-Fe间电子转移及Co3+/Co2+和Fe3+/Fe2+之间的氧化还原循环提高了催化剂活化H2O2的能力。最优制备的10%Fe/Co3S4样品45 min内TC去除率为97%,表观速率常数为0.19 min–1,是Co3S4的1.9倍。同时催化剂具有较好的循环稳定性和抗干扰性。自由基捕获实验证实·OH、·O2–、1O2是该反应的主要活性氧物种,并提出了TC降解的两种途径。

关键词：金属有机框架自模板复合催化剂污染物去除光催化 H2O2高级氧化