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颗粒活性炭活化过硫酸钠降解水中酸性橙

环境科学与技术 2024年第S1期47卷 8-14页

作者：谢鹏飞马梦杰章慧娟王诗生安徽工业大学能源与环境学院安徽马鞍山243002 安徽工业大学生物膜法水质净化及利用技术教育部工程研究中心安徽马鞍山243002

该文以偶氮染料酸性橙7(AO7)为目标污染物,研究颗粒活性炭(GAC)活化过硫酸钠(PS)降解水中AO7的效能和机理。通过研究GAC含量、PS浓度及p H对AO7降解的影响,发现当GAC为0.4 g/L、PS/AO7摩尔比=15∶1、150 min时,AO7的去除率可达到96.1%。... 详细信息

该文以偶氮染料酸性橙7(AO7)为目标污染物,研究颗粒活性炭(GAC)活化过硫酸钠(PS)降解水中AO7的效能和机理。通过研究GAC含量、PS浓度及p H对AO7降解的影响,发现当GAC为0.4 g/L、PS/AO7摩尔比=15∶1、150 min时,AO7的去除率可达到96.1%。在pH为3~9的条件下,AO7的去除均能达到较好的效果。猝灭实验结果表明,除了·OH、SO_(4)^(-),体系中的单线态氧及表面结合SO_(4)^(-)也参与了AO7的降解。XPS分析结果表明,C-O及π^(*)键可能作为活性位点参与PS活化产生活性物种对AO7进行降解。

关键词：颗粒活性炭过硫酸钠 AO7 活性物种活性位点

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颗粒活性炭对亚甲基蓝的吸附与再生研究

林产化学与工业 2024年第3期44卷 69-77页

作者：许伟刘军利孙康陈超张燕萍中国林业科学研究院林产化学工业研究所、江苏省生物质能源与材料重点实验室、国家林业和草原局林产化学工程重点实验室、林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心江苏南京210042 南京林业大学江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210037

为推进颗粒活性炭在染料废水治理中的应用,采用自制的木质素基颗粒活性炭吸附亚甲基蓝(MB),考察了MB初始质量浓度、吸附温度和溶液pH值对吸附过程的影响,并利用吸附等温线和动力学对吸附过程进行了探讨,最后探索了活性炭的再生性能。研... 详细信息

为推进颗粒活性炭在染料废水治理中的应用,采用自制的木质素基颗粒活性炭吸附亚甲基蓝(MB),考察了MB初始质量浓度、吸附温度和溶液pH值对吸附过程的影响,并利用吸附等温线和动力学对吸附过程进行了探讨,最后探索了活性炭的再生性能。研究结果表明:颗粒活性炭更适合高浓度MB吸附,吸附速率随溶液初始质量浓度的降低而降低;平衡吸附量受吸附初始质量浓度、吸附温度的影响较大,最佳吸附温度25℃,受溶液pH值影响较小。颗粒活性炭对MB的吸附等温线遵循Langmiur模型,吸附过程符合准二级动力学模型,颗粒内扩散模型分析表明内扩散及外扩散都是吸附的限速因素。吸附后活性炭在300℃热再生30 min,颗粒活性炭的MB吸附值可达240 mg/g,恢复达初始样品的94.12%,反复吸附再生4次后,颗粒活性炭的MB吸附值仍保持在85%以上。

关键词：颗粒活性炭亚甲基蓝吸附再生

颗粒活性炭强化葡萄酒生产废水与剩余污泥厌氧共消化的影响

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环境工程学报 2024年

作者：马芷萱南亚萍余涛廖驰杨丹于莉芳郑兰香西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安建筑科技大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室宁夏大学生态环境学院

葡萄酒生产废水和剩余污泥厌氧共消化具有均衡底物营养、缓减毒物抑制和增加菌群多样性等优点。为进一步提高产甲烷效率，研究考察颗粒活性炭(5～20 g·L-1)对中温（35±1）℃厌氧共消化系统产甲烷性能、微生物活性和微生物群落结构的... 详细信息

葡萄酒生产废水和剩余污泥厌氧共消化具有均衡底物营养、缓减毒物抑制和增加菌群多样性等优点。为进一步提高产甲烷效率，研究考察颗粒活性炭(5～20 g·L-1)对中温（35±1）℃厌氧共消化系统产甲烷性能、微生物活性和微生物群落结构的影响。批次实验结果表明，最佳颗粒活性炭投加量为10 g·L-1，相应累计产甲烷量可达283.9 mL·g-1（以VS计），比空白组高41.3%,GAC主要通过刺激污泥胞外聚合物分泌和有机物降解提高累积产甲烷量。在GAC投加量为10 g·L-1下，运行80 d的半连续运行实验中发现，稳定期间共消化产甲烷速率为（293.9±3.3） mL·（g·d）-1（以TCOD计），最大比产甲烷活性为119.4 mL·（g·d）-1（以VSS计），辅酶F420含量和电子传递活性相比未添加GAC分别提高了29.5%和16.7%，并且GAC可通过加速丙酸和丁酸降解和调节pH等途径提高系统稳定性能。此外，GAC促进了互营VFAs氧化细菌Syntrophomonas和具有胞外电子传递功能细菌Pseudomonas和Desulfovibrio的丰度，以及可作为电子受体参与直接种间电子转移的产甲烷菌Methanobacterium的丰度，从而强化了细菌和产甲烷菌的种间电子传递，提高有机物代谢速率。以上结果表明，添加GAC可有效提高葡萄酒生产废水和剩余污泥的共消化性能，提高整个消化系统的处理效率。

关键词：葡萄酒生产废水剩余污泥厌氧共消化颗粒活性炭种间电子传递

颗粒活性炭-纳滤对二级出水中条件致病菌和有机物的去除效能

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中国农村水利水电 2024年第9期 1-7,14页

作者：孙丽华张凯权梅筱禹李瑞瑛张妍北京建筑大学城市雨水系统与水环境教育部重点实验室北京100044 北京建筑大学环境与能源工程学院北京100044 北京市水务规划研究院北京101117

再生水回用是解决水资源短缺的重要途经,被广泛应用于工业生产、城市绿化方面,但其中含有大量的条件致病菌,对环境及人体健康具有潜在威胁。研究拟对污水厂二级出水采用颗粒活性炭(Granular Activated Carbon,GAC)、生物活性炭(Biologic... 详细信息

再生水回用是解决水资源短缺的重要途经,被广泛应用于工业生产、城市绿化方面,但其中含有大量的条件致病菌,对环境及人体健康具有潜在威胁。研究拟对污水厂二级出水采用颗粒活性炭(Granular Activated Carbon,GAC)、生物活性炭(Biological Activated Carbon,BAC)两种过滤单元与纳滤(nanofiltration,NF)组合工艺,来达到水中三种条件致病菌(军团菌、铜绿假单胞菌和鸟分枝杆菌)、大肠杆菌和有机物的去除的目的,采用直接NF、GAC-NF和BAC-NF三种处理工艺对去除效果进行分析。结果表明:在GAC过滤的滤速为5 cm/h,NF的过滤压力为0.4 MPa条件下,直接NF及其组合工艺均可实现二级出水中条件致病菌的完全去除,相较于直接NF和GAC-NF,BAC-NF工艺对水中DOC、UV254、微生物代谢副产物类和腐殖酸类有机物的去除率最高,分别为85.2%、74.5%、76.2%和82.0%;水中条件致病菌与大肠杆菌、DOC之间均有显著相关性,可以通过强化水中大肠杆菌和有机物的去除,达到提高不同组合工艺对条件致病菌削减的目的;BAC表面生物膜细菌中的假单胞菌、气单胞菌、硝化螺旋菌和不动杆菌占比最高,上述细菌对条件致病菌的生长繁殖起抑制作用;生物膜真核微生物中的线虫和轮虫占比最高,这两种微生物能通过捕捉的方式实现对水中条件致病菌的削减。

关键词：条件致病菌纳滤颗粒活性炭二级出水有机物.

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颗粒活性炭对AnDMBR污水处理性能与动态膜性质的影响

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环境工程 2024年第2期42卷 104-112页

作者：屈艺胡以松刘乐程东兴杨媛陈荣王晓昌西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室西安710055 西安建筑科技大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室西安710055

构建了颗粒活性炭(GAC)强化型厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR),考察了GAC投加量(3,6,10,20 g/L)对工艺的过滤性能、污染物去除、产甲烷性能以及动态膜性质的影响,探究了GAC的物化和生物强化作用。研究结果表明,与未投加GAC相比,随着投加GA... 详细信息

构建了颗粒活性炭(GAC)强化型厌氧动态膜生物反应器(AnDMBR),考察了GAC投加量(3,6,10,20 g/L)对工艺的过滤性能、污染物去除、产甲烷性能以及动态膜性质的影响,探究了GAC的物化和生物强化作用。研究结果表明,与未投加GAC相比,随着投加GAC浓度的增大,浊度去除率分别提高了3.1~12.3百分点,COD去除率分别提高了5.7~12.1百分点,GAC投加量越大对污染物去除的贡献越大。与未投加GAC相比,随着投加GAC浓度的增大,甲烷总产率分别提高了23.7%、34.6%、24.2%、8.3%,最佳GAC投加量为6 g/L。投加GAC改善了AnDMBR的污染物去除性能和产甲烷性能。GAC的投加有利于降低厌氧污泥和动态膜中EPS的含量,削减出水中荧光性溶解性有机物的含量,减小跨膜压差(TMP)的增长率。同时GAC的吸附与生物富集效应可形成生物活性炭,增大污泥粒径,改善污泥性质和动态膜的多孔结构,对AnDMBR的长期运行起到了积极作用。

关键词：厌氧动态膜生物反应器颗粒活性炭生活污水过滤性能污泥性质

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新疆伊犁弱粘煤制备高性能颗粒活性炭的研究

工业用水与废水 2024年第2期55卷 67-71页

作者：李海胜金学坤赵汉成杨卫红冯昌华伊犁新天煤化工有限责任公司新疆伊犁835004 清华大学环境学院北京100085

以伊犁地区典型弱粘煤为原料制备颗粒活性碳,首先考察了不同类型粘结剂对活性炭成型效果的影响,创新性开发出非焦油环保复合粘结剂,得到了经济环保最优成型方案。优选出炭化温度为580℃,停留时间为60 min,水蒸气流量为8 mL/min,活化时间... 详细信息

以伊犁地区典型弱粘煤为原料制备颗粒活性碳,首先考察了不同类型粘结剂对活性炭成型效果的影响,创新性开发出非焦油环保复合粘结剂,得到了经济环保最优成型方案。优选出炭化温度为580℃,停留时间为60 min,水蒸气流量为8 mL/min,活化时间为2 h,活化温度为920℃的工艺条件。最终制备出高品质4 mm颗粒活性炭产品,其强度为93.2%,碘值为910 mg/g,BET比表面积为727.75 m^(2)/g,得炭率为32%,满足GB/T 7701—2008要求,吸附性能研究及孔结构分布情况表明该材料在废水处理方面应用潜力较大。

关键词：弱粘煤伊犁煤颗粒活性炭水处理材料

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颗粒活性炭对磺胺类抗生素的单一和共吸附

环境工程 2023年第S1期41卷 58-63页

作者：齐凯英张书源刘瑛琦王明樾张絜青刘清杨柳兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070 兰州市疾病预防控制中心兰州730030

以颗粒活性炭(GAC)为吸附剂,采用间歇吸附实验研究了GAC对磺胺类抗生素的吸附特征。探究了磺胺吡啶(SPD)、磺胺噻唑(STZ)在GAC上单一吸附和SPD、STZ、磺胺嘧啶(SD)在GAC上共吸附的动力学特性。并研究了反应温度、pH值和溶液初始浓度对... 详细信息

以颗粒活性炭(GAC)为吸附剂,采用间歇吸附实验研究了GAC对磺胺类抗生素的吸附特征。探究了磺胺吡啶(SPD)、磺胺噻唑(STZ)在GAC上单一吸附和SPD、STZ、磺胺嘧啶(SD)在GAC上共吸附的动力学特性。并研究了反应温度、pH值和溶液初始浓度对吸附过程的影响。结果表明:在单一吸附体系中,GAC对SPD和STZ的吸附过程符合拟一级动力学模型。结合颗粒内扩散方程拟合结果分析,GAC吸附SPD和STZ速率由表面吸附和颗粒内扩散共同控制。在共吸附体系中,GAC对SPD和STZ的吸附过程同样符合拟一级动力学模型,但由于竞争物质在GAC表面形成空间位阻,在共吸附体系中,SPD和STZ的吸附量均低于单一吸附体系。Langmuir吸附等温模型可以很好地描述SPD在GAC上的吸附行为,而STZ的数据更符合Freundlich等温吸附模型。SPD和STZ吸附量随着pH值的变化而变化,其中SPD吸附量的变化受π-πEDA相互作用和静电排斥作用两者共同作用,而STZ吸附量的变化主要受静电作用的影响。

关键词：颗粒活性炭单一吸附共吸附磺胺吡啶磺胺噻唑磺胺嘧啶

颗粒活性炭强化升流式AnDMBR处理生活污水的效能研究

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颗粒活性炭强化升流式AnDMBR处理生活污水的效能研究

作者：刘乐西安建筑科技大学

学位级别：硕士

厌氧动态膜生物反应器(An DMBR)是将厌氧消化与动态膜(DM)技术相结合起来的新型污水处理工艺,具有成本低、通量高、膜清洗简便等优势。但是长期运行过程中厌氧污泥在膜组件上的吸附/沉积,导致厌氧动态膜厚度增加,孔径变小,过滤阻力增加... 详细信息

厌氧动态膜生物反应器(An DMBR)是将厌氧消化与动态膜(DM)技术相结合起来的新型污水处理工艺,具有成本低、通量高、膜清洗简便等优势。但是长期运行过程中厌氧污泥在膜组件上的吸附/沉积,导致厌氧动态膜厚度增加,孔径变小,过滤阻力增加,膜污染问题依然存在,且工艺性能的稳定性亟待提升。基于投加颗粒活性炭(GAC)提升反应器效能的技术思路,本文分别构建了无GAC投加的C-An DMBR、C-AnMBR(厌氧膜生物反应器)、C-UASB(传统厌氧反应器)和有GAC投加的G-An DMBR、G-UASB工艺系统来处理实际生活污水。开展工艺实验比较了C-An DMBR与C-AnMBR的过滤性能,比较了C-An DMBR与CUASB的工艺性能,重点考察了G-An DMBR的工艺性能和GAC强化机制,同时通过批式实验考察了GAC对污水厌氧处理的影响。取得的主要研究成果如下:(1)通过批式生化产甲烷潜力(BMP)实验,研究了GAC投加量对生活污水厌氧产甲烷性能的影响,基于工艺实验比较了G-An DMBR和C-An DMBR的长期产甲烷性能。结果表明,相比于石英砂对照组,GAC组的累积产甲烷量、最大产甲烷速率较高,且延滞期无明显差异。当GAC的质量浓度为25 g/L时,厌氧产甲烷性能最好。此外,在工艺实验中,G-An DMBR比C-An DMBR的生物气产量、甲烷产量和气态产甲烷率分别提高了67.1%、44.3%、34.0%,因为GAC不仅改变了微生物群落结构而引发直接种间电子传递(DIET),还可以提升污泥活性。COD平衡分析发现G-An DMBR中COD转化为气态甲烷的转化率最高,能量收支平衡表明G-An DMBR可以提高产甲烷量进而提高由甲烷转化的电能和热能。(2)通过工艺实验,对比分析了UASB、C-An DMBR、G-An DMBR的污染物去除和膜过滤性能。结果表明,C-UASB、C-An DMBR、G-An DMBR对COD的去除率分别为79.2%、82.1%、86.7%。通过C-UASB与C-An DMBR对比,表明动态膜层可有效截留COD。通过C-An DMBR与G-An DMBR对比,表明具有吸附性能的GAC可以有效提升对有机污染物的去除情况。C-An DMBR与G-An DMBR需分别运行20天和3天,出水浊度可降至25.0 NTU以下,也说明投加GAC提高了An DMBR初期出水水质。G-An DMBR内部p H比C-An DMBR更稳定,说明GAC有助于维持较为稳定的环境条件。另外,G-An DMBR以挥发性脂肪酸(VFAs)为底物的产甲烷活性(SMA)值是C-An DMBR的1.1～2.1倍,说明GAC增强了以VFAs为底物时的SMA。G-An DMBR的TMP增长速率(0.045 k Pa/d)低于CAn DMBR(0.057 k Pa/d),表明投加GAC可以缓解膜污染,延长运行时间。GAn DMBR泥饼层的胞外聚合物(EPS)含量低于C-An DMBR,分析认为是GAC吸附了EPS且提高了污泥结构稳定性。对G-An DMBR运行结束后的膜组件进行物化清洗,尼龙网经过水力清洗即可恢复通量。(3)应用宏基因组学,分析了投加GAC对微生物群落结构、直接种间电子传递(DIET)相关基因丰度以及甲烷代谢路径中关键酶的影响。对于细菌群落分析表明,投加GAC后污泥和GAC-生物膜中变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度降低,拟杆菌门(Bacteroidetes)和绿湾菌门(Chloroflexi)的相对丰度增加。针对古菌群落分析表明,GAC提高了氢营养型的甲烷杆菌属(Methanobacterium)、甲基营养型产甲烷菌(Candidatus＿Methanofastidiosum)的相对丰度。DIET相关基因丰度分析发现,GAC提高IV型菌毛组合蛋白的基因丰度。GAC通过以下两方面介导DIET:(1)GAC本身作为电子传递的一种导体;(2)改变微生物丰度通过导电菌毛进行电子传递。GAC可以刺激甲烷代谢路径中关键酶的基因表达来改善催化速率,进而提升产甲烷效果。

关键词：厌氧动态膜生物反应器颗粒活性炭污水处理膜污染生物能量平衡回收

颗粒活性炭强化厌氧消化油脂产甲烷的效能及其机制研究

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颗粒活性炭强化厌氧消化油脂产甲烷的效能及其机制研究

作者：许魏嘉桂林理工大学

学位级别：硕士

与传统的氢气和甲酸主导的种间电子传递相比,厌氧体系中的协同菌通过种间电子直接传递(DIET)进行电子传递更为高效。在厌氧消化油脂过程中添加碳基导电材料(例如颗粒活性炭(GAC))可以激发DIET从而提高甲烷产量。前期研究主要围绕GAC的... 详细信息

与传统的氢气和甲酸主导的种间电子传递相比,厌氧体系中的协同菌通过种间电子直接传递(DIET)进行电子传递更为高效。在厌氧消化油脂过程中添加碳基导电材料(例如颗粒活性炭(GAC))可以激发DIET从而提高甲烷产量。前期研究主要围绕GAC的导电性和添加剂量来优化由GAC激发的DIET,从而提高油脂向甲烷的转化率,然而,GAC的吸附性能(包括微生物的附着以及长链脂肪酸(LCFAs,油脂厌氧消化的中间产物)在GAC表面的吸附)对激发DIET的影响却鲜有报道,其影响机制尚未明确。因此,本研究在GAC投加剂量一定的情况下,通过改变接种物中颗粒污泥的粒径、群落组成以及GAC的投加方式来探究GAC的吸附性能对激发DIET并强化油脂向甲烷转化的影响及其机制。研究结果如下:(1)接种物的粒径不同(S和L型)会影响LCFAs在GAC表面的吸附,从而影响能够参与DIET的微生物在GAC表面的附着,导致使用S型与L型接种物的甲烷产量分别降低了57%和10%。(2)当接种物的群落组成不同时,在GAC表面的微生物组成发生显著变化,被驯化的接种物更能激发DIET,比未驯化组的甲烷产量增加了31%;(3)当GAC的投加顺序不同时,微生物预先附着在GAC上比LCFAs先吸附在GAC上更能发挥GAC激发DIET的作用,尤其是对于不饱和脂肪酸(如C18:1)可以将甲烷产量提高5.6倍。综合以上三个影响因素,使用GAC预先与驯化后的并含有大颗粒的接种物混合,然后再进行厌氧消化油脂的反应,能够在最短时间内获得最大程度的甲烷提升量(提升了66%);微生物群落分析结果表明,在最优情形下,GAC的存在富集了大量导电微生物,在GAC和悬浮污泥中的产甲烷途径也发生了变化。本研究的结果为设计和优化投加GAC强化厌氧消化油脂产甲烷的工艺提供了科学依据。

关键词：废油脂厌氧消化颗粒活性炭直接电子转移微生物群落