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MOFs基材料高级氧化除菌

化学进展 2022年第12期34卷 2700-2714页

作者：楚弘宇王天予王崇臣北京建筑大学建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室北京100044 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

环境中的病原微生物对人类的健康造成了较大的威胁,传统抗菌剂不足以满足当今人类的需求,因此开发新型高效抗菌剂是目前重要的研究领域。由于具有较大的孔隙度、丰富的表面电荷、周期性分散的金属团簇和活性位点,金属有机框架(MOFs)基... 详细信息

环境中的病原微生物对人类的健康造成了较大的威胁,传统抗菌剂不足以满足当今人类的需求,因此开发新型高效抗菌剂是目前重要的研究领域。由于具有较大的孔隙度、丰富的表面电荷、周期性分散的金属团簇和活性位点,金属有机框架(MOFs)基材料不仅能够通过可控地缓释金属离子实现除菌,还能通过光催化、活化过硫酸盐、类Fenton反应、电催化等高级氧化过程对细菌产生高效杀灭效果。本文系统总结了具有高级氧化除菌性能的MOFs材料及其复合物、衍生物和宏观器件的研究进展,对MOFs基材料的设计理念、抗菌性能和机理进行了讨论。最后提出了MOFs基材料在除菌领域所面对的挑战,并对其应用前景进行了展望。

关键词：金属有机框架高级氧化催化剂除菌机理

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给水厂污泥对重金属竞争吸附探究

工业水处理 2022年第9期42卷 72-78页

作者：仇付国王肖倩童诗雨吕华东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

探究了pH、反应时间和污泥投加量对给水厂污泥竞争吸附Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)4种重金属离子的影响。分析实验结果表明,重金属离子自身的相对原子质量、离子半径、电负性及水解常数都将影响其与给水厂污泥间的亲和力[Pb(Ⅱ)>Hg(... 详细信息

探究了pH、反应时间和污泥投加量对给水厂污泥竞争吸附Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)4种重金属离子的影响。分析实验结果表明,重金属离子自身的相对原子质量、离子半径、电负性及水解常数都将影响其与给水厂污泥间的亲和力[Pb(Ⅱ)>Hg(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)>Cr(Ⅵ)]。当Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)处于同一体系时,各离子间存在较强的竞争吸附,Cr(Ⅵ)和Hg(Ⅱ)具有相互协同作用;吸附竞争能力较弱的重金属离子的去除率可以通过增加给水厂污泥的投加量来提高。给水厂污泥对重金属离子的吸附机理包括发生共沉淀现象、重金属离子与给水厂污泥的表面官能团发生络合反应、形成分子间范德华力以及给水厂污泥的多孔结构使Hg(Ⅱ)发生污泥内扩散。

关键词：给水厂污泥竞争吸附 Pb(Ⅱ) Hg(Ⅱ) C(rⅥ) Cd(Ⅱ)

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雨水生物滞留系统控制径流污染物研究进展

环境工程学报 2016年第4期10卷 1593-1602页

作者：仇付国陈丽霞北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室北京100044

雨水生物滞留系统作为《海绵城市建设技术指南》中推荐优先利用的技术措施,能够从源头上削减雨洪径流量和净化水质,达到降雨时吸水、蓄水、渗水、净水的目的。为促进该技术的推广运用,分析了生物滞留系统的结构及水文特性,重点总结了生... 详细信息

雨水生物滞留系统作为《海绵城市建设技术指南》中推荐优先利用的技术措施,能够从源头上削减雨洪径流量和净化水质,达到降雨时吸水、蓄水、渗水、净水的目的。为促进该技术的推广运用,分析了生物滞留系统的结构及水文特性,重点总结了生物滞留系统去除径流污染物的研究现状,针对生物滞留系统对氮、磷等污染物去除效果较差的问题,论述了优化改进生物滞留系统的技术措施,为该技术的进一步研究和应用提供借鉴和参考。

关键词：生物滞留系统雨洪控制氮磷

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UiO系列金属-有机骨架的合成方法与应用

无机化学学报 2017年第5期33卷 713-737页

作者：王茀学王崇臣王鹏邢碧枞北京建筑大学建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室北京100044 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

本文综述了包括UiO-66、UiO-67和UiO-68在内的UiO系列金属-有机骨架(MOFs)材料的合成方法、结构特点及各类应用。系统介绍了利用包括扩散法、溶剂热法、微波辅助法、机械研磨法、持续流合成法及电化学合成法等方法合成UiO系列MOFs材料... 详细信息

本文综述了包括UiO-66、UiO-67和UiO-68在内的UiO系列金属-有机骨架(MOFs)材料的合成方法、结构特点及各类应用。系统介绍了利用包括扩散法、溶剂热法、微波辅助法、机械研磨法、持续流合成法及电化学合成法等方法合成UiO系列MOFs材料的反应条件、产物特征及优缺点。UiO系列MOFs因稳定的Zr-O键及超高的配位数而具有超高热稳定性和化学稳定性等,其在化学催化、光催化、气体吸附、气体分离、液相吸附有机污染物、荧光、传感、医学和电容器等方面均具有十分广泛的应用。同时,本文还根据UiO系列MOFs材料的研究现状对其未来发展趋势进行了展望。

关键词：金属-有机骨架 UiO系列吸附分离催化光催化药物传递电容器

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污水厂污泥流变特性变化规律

环境工程学报 2015年第4期9卷 1956-1962页

作者：曹秀芹崔伟莎杨平王远北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室北京100044

污泥流变特性是影响其传质效果的重要因素,对污泥管道输送、搅拌、混合以及热交换等处理处置单元的设计和运行均起到重要作用。本研究利用旋转黏度计测定了污水处理厂含水率分别为90%、93%和96%时污泥的流动曲线和黏度曲线,并分析了污... 详细信息

污泥流变特性是影响其传质效果的重要因素,对污泥管道输送、搅拌、混合以及热交换等处理处置单元的设计和运行均起到重要作用。本研究利用旋转黏度计测定了污水处理厂含水率分别为90%、93%和96%时污泥的流动曲线和黏度曲线,并分析了污泥含水率、温度对污泥流变特性的影响。实验结果表明,污泥属于典型的假塑性流体,其流变特性可以用Ostwald de Vaele模型,即幂律模型τ=K(D)n来拟合。污泥黏度随含水率的减小而增加,且剪切速率越小,这种增加趋势越明显;污泥黏度随温度升高呈现降低趋势,且这种趋势在低剪切速率时表现的比较明显,在高剪切速率时变化幅度很小。

关键词：污水厂污泥流变特性幂律模型变化规律影响因素

生物膜短程硝化系统的恢复及其转化为CANON工艺的过程

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环境科学 2017年第4期38卷 1536-1543页

作者：付昆明周厚田苏雪莹王会芳北京建筑大学环境与能源工程学院城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室北京100044

在温度为30℃±1℃条件下,以改性聚乙烯为填料,人工配置无机NH+4-N废水为进水,研究生物膜短程硝化系统的恢复过程.短程硝化首先通过过量曝气破坏,使NOB适应高浓度游离氨后,在连续曝气条件下,DO控制在0.5 mg·L^(-1)以下,FA控制在1.5 mg... 详细信息

在温度为30℃±1℃条件下,以改性聚乙烯为填料,人工配置无机NH+4-N废水为进水,研究生物膜短程硝化系统的恢复过程.短程硝化首先通过过量曝气破坏,使NOB适应高浓度游离氨后,在连续曝气条件下,DO控制在0.5 mg·L^(-1)以下,FA控制在1.5 mg·L^(-1)以上,维持反应器运行83 d未实现短程硝化,84 d改连续曝气为间歇曝气,出现NO-2-N积累现象,142 d再次验证这一规律.随着反应器的运行,生物膜系统中为ANAMMOX菌提供了生存环境,厌氧氨氧化作用产生,短程硝化系统逐步转化为CANON工艺,并逐渐增加进水NH+4-N浓度和进水流量,反应器的TN去除率与TN去除负荷逐渐提高.当反应器运行至450 d,TN去除率达到64.03%,去除负荷为2.52 kg·(m^3·d)^(-1).因此,一旦NOB适应了高浓度的游离氨,生物膜系统的短程硝化恢复不易实现,但间歇曝气是一个有效的方法,随着反应器的连续运行,短程硝化工艺最终转化为CANON工艺,而且,这一转变进一步强化了短程硝化的稳定性.

关键词：生物膜短程硝化亚硝酸化率 CANON工艺游离氨厌氧氨氧化

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液-液射流搅拌提高热水解污泥混合性能分析

环境工程学报 2018年第1期12卷 316-323页

作者：曹秀芹丁浩蒋竹荷袁海光北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室北京100044

在厌氧消化反应器中,机械搅拌是广为应用的搅拌方式,但机械搅拌在运行过程中存在设备维修困难、能耗高等问题。基于前期的研究,利用Ansys 17.2软件平台,构建3 000 m^3液-液射流搅拌厌氧消化反应器1∶1仿真模型,为考察液液射流装置对热... 详细信息

在厌氧消化反应器中,机械搅拌是广为应用的搅拌方式,但机械搅拌在运行过程中存在设备维修困难、能耗高等问题。基于前期的研究,利用Ansys 17.2软件平台,构建3 000 m^3液-液射流搅拌厌氧消化反应器1∶1仿真模型,为考察液液射流装置对热水解污泥在反应器内的搅拌混合效果,模拟得出速度云图、速度矢量图、剪切速率图以及死区分布图,并对搅拌性能、搅拌机理进行分析。结果表明:流场区域流速范围0~1.50 m·s^(-1),剪切速率范围0~200 s^(-1);依据斯托克斯定律计算出该流场中沉降速度阈值0.30 m·s^(-1),低于该速度值的部分形成死区,死区主要分布在流场中心区域,其体积为600.88 m^3,占总体积20.58%;相对于流场中心区域,流场内其他区域流速均值为0.60 m·s^(-1),得到较好的搅拌混合。

关键词：热水解污泥厌氧消化 CFD模拟搅拌性能流场分析

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剩余污泥厌氧共消化技术研究现状及应用趋势

环境工程学报 2016年第12期10卷 6809-6818页

作者：郝晓地唐兴曹达啓北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室北京100044

污水处理厂碳中和运行目标使得剩余污泥厌氧消化产CH4途径重获新生。然而,剩余污泥量取决于进水中有机物(COD)浓度,而我国污水碳源低的特点决定了不可能仅靠剩余污泥转化能源便完全满足碳中和运行目标。研究显示,多种外源有机废弃物与... 详细信息

污水处理厂碳中和运行目标使得剩余污泥厌氧消化产CH4途径重获新生。然而,剩余污泥量取决于进水中有机物(COD)浓度,而我国污水碳源低的特点决定了不可能仅靠剩余污泥转化能源便完全满足碳中和运行目标。研究显示,多种外源有机废弃物与剩余污泥厌氧共消化可以取得"1+1>2"的能量转化效果,这就为我国污水处理厂碳中和运行提供了一种潜在能量来源。在简述剩余污泥厌氧共消化技术特性的基础上,对7种典型外源有机废弃物与剩余污泥共消化试验研究进行了归纳,同时列举国外6个业已实现碳中和运行的污水处理厂共消化应用实例,充分说明外源有机废弃物与剩余污泥共消化的工程应用前景。虽然我国目前环境政策限制了污泥厌氧共消化的工程化进程,但污泥与餐厨垃圾、市政修剪花草/树木、旱厕粪便等几种基质共消化将会是共消化的未来研究方向,更是综合解决市政有机固体废弃物的现实需要。

关键词：污水处理剩余污泥有机废弃物厌氧共消化餐厨垃圾碳中和

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城市道路沉积物氮、磷溶出特性

环境工程学报 2014年第3期8卷 891-896页

作者：尚丽民王建龙张雅君北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室北京100044

国内外众多研究表明,城市不透水表面沉积物是雨水径流中污染物的重要来源。以北京市某道路沉积物为研究对象,对城市道路沉积物的粒径分布进行了分析,并通过批量实验,研究了不同粒径道路沉积物中氮、磷营养物及有机物(COD)的溶出特性。... 详细信息

国内外众多研究表明,城市不透水表面沉积物是雨水径流中污染物的重要来源。以北京市某道路沉积物为研究对象,对城市道路沉积物的粒径分布进行了分析,并通过批量实验,研究了不同粒径道路沉积物中氮、磷营养物及有机物(COD)的溶出特性。实验结果表明,粒径较大的沉积物中氮含量较高,而粒径较小的沉积物中磷含量较高;虽然TP、PO3-4、TN、NO-3、NH+4、COD的溶出浓度、溶出速率变化特征各不相同,但总体趋势是粒径越小氮、磷及COD溶出浓度和溶出速率越大,且最大溶出速率都出现在前5 min。因此,为实现对城市雨水径流污染的有效控制,应采用源头控制措施对小粒径道路沉积物和初期雨水进行有效控制。

关键词：道路沉积物氮磷雨水径流