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气化细渣、铝灰的活化及其吸附性能的研究

化工进展 2024年

作者：刘新维高珊王红涛王建成太原理工大学环境科学与工程学院大气复合污染识别与控制山西省重点实验室

以工业废渣——煤气化细渣（FS）、铝灰（AA）为原料，一步碱熔法制备介孔吸附材料。研究了上述介孔材料对水中亚甲基蓝的吸附性能，结果表明，FS的最佳处理条件为，mFS:mNaOH=5:10，煅烧温度为450℃，处理时间为5h；AA的最佳处理条件为... 详细信息

以工业废渣——煤气化细渣（FS）、铝灰（AA）为原料，一步碱熔法制备介孔吸附材料。研究了上述介孔材料对水中亚甲基蓝的吸附性能，结果表明，FS的最佳处理条件为，mFS:mNaOH=5:10，煅烧温度为450℃，处理时间为5h；AA的最佳处理条件为，mAA:mNaOH=5:8，煅烧温度为550℃，处理时间为3h。经碱熔处理后，FS材料对水中亚甲基蓝的吸附容量由1.16mg/g（FS-0）提升到67.85mg/g（FS-2），增长了近60倍；AA对水中亚甲基蓝的吸附容量由1.4mg/g（AA-0）提升到24mg/g（AA-2），增长了近20倍。XRD、SEM、BET及FTIR等表征结果表明，两种材料在碱熔过程中形成的介孔孔道、带有氧缺陷位的Si—O—基团以及大量的Al—OH和Si—OH键是其对亚甲基蓝吸附性能得到大大提升的原因。本研究表明FS和AA可以应用为一种廉价的亚甲基蓝吸附剂，为二者的资源化利用和印染废水的处理提供了一种潜在的方法。

关键词：废水吸附气化细渣铝灰

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黑臭水体沉积物中新型溴代阻燃剂的污染特征

中国环境科学 2024年第7期44卷 3945-3954页

作者：黄晨晨曾艳红管克兰刘银娥鲁祺鸿汪善全罗孝俊麦碧娴中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室与广东省资源环境利用与保护重点实验室广东广州510640 中山大学环境科学与工程学院广东广州510006

测定了中国74个城市的173条黑臭水体沉积物中6种新型溴代阻燃剂(NBFRs)的污染现状.结果表明,十溴二苯乙烷(DBDPE)是沉积物中主要的NBFRs,其浓度范围为未检出~603.76ng/g干重,平均浓度占比高达(99.49±0.82)%;六溴苯(HBB)和五溴甲苯(PBT... 详细信息

测定了中国74个城市的173条黑臭水体沉积物中6种新型溴代阻燃剂(NBFRs)的污染现状.结果表明,十溴二苯乙烷(DBDPE)是沉积物中主要的NBFRs,其浓度范围为未检出~603.76ng/g干重,平均浓度占比高达(99.49±0.82)%;六溴苯(HBB)和五溴甲苯(PBT)占比较低.NBFRs的组成符合其在中国的生产和使用情况.尽管DBDPE、HBB和PBT均在不同城市间具有显著的浓度差异,但是总体呈现东部高(华南、华东和东北地区)、西部低(西北和西南地区)的分布格局,各地区的产业结构和城市化率是控制其空间分布的重要因素.DBDPE作为多溴联苯醚十溴工业品(BDE209)的替代品,其在沉积物中的浓度仍普遍低于BDE209,且DBDPE/BDE209比值与各城市的生产总值和工业产值呈显著的负相关关系.生态风险评价表明黑臭水体沉积物中DBDPE、HBB和PBT均不足以对水生生物造成暴露风险.

关键词：城市黑臭水体表层沉积物新型溴代阻燃剂污染特征生态风险评估

皂苷源土壤连作障碍的成因及生物炭修复缓解机制研究进展

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环境污染与防治 2024年第3期46卷 406-415页

作者：王薛梅计丕霞芦梦陈全吴敏潘波昆明理工大学环境科学与工程学院云南省土壤固碳与污染控制重点实验室云南昆明650500

以皂苷类化感物质为诱因引发的土壤连作障碍已成为制约药用植物产业和土地资源管理可持续发展的重要因素。目前修复皂苷源土壤连作障碍的手段主要有生物防治、轮作套作、土壤消毒等,但都无法从根本上高效、稳定地调控植物分泌和土壤中... 详细信息

以皂苷类化感物质为诱因引发的土壤连作障碍已成为制约药用植物产业和土地资源管理可持续发展的重要因素。目前修复皂苷源土壤连作障碍的手段主要有生物防治、轮作套作、土壤消毒等,但都无法从根本上高效、稳定地调控植物分泌和土壤中积累的皂苷,连作障碍仍会反复。生物炭作为一种低成本、高性能的优良土壤修复材料,在修复连作障碍土壤上有值得期待的良好前景。综述了皂苷类化感物质通过化感及自毒作用恶化土壤微生态环境等方式诱发连作障碍,分析了生物炭可通过吸附土壤中积累的皂苷、优化植物生存环境与土壤微生态环境、调控植物分泌皂苷总量、减少土传病病发率等途径修复缓解连作障碍的可能性。最后对还原剂改性生物炭防治皂苷源土壤连作障碍提出了合理展望,探究了改性生物炭的制备、应用及其可能产生的环境风险,为克服药用植物连作障碍提供理论支撑。

关键词：皂苷连作障碍改性生物炭土传病

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催化法治理挥发性有机物污染的研究进展

Chinese Journal of Catalysis 2024年第6期61卷 71-96页

作者：张红红王治伟隗陆刘雨溪戴洪兴邓积光北京工业大学材料科学与工程学院区域大气复合污染防治北京市重点实验室绿色催化与分离北京市重点实验室北京100124

挥发性有机物(VOCs)具有毒性、刺激性、致癌性和致畸作用,主要来源于石油化工、制药、制鞋业、电子制造和餐饮油烟等人类活动.VOCs和NO_(x)是生成细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)等二次污染物的重要前体物,严重制约了社会的可持续发展,并对... 详细信息

挥发性有机物(VOCs)具有毒性、刺激性、致癌性和致畸作用,主要来源于石油化工、制药、制鞋业、电子制造和餐饮油烟等人类活动.VOCs和NO_(x)是生成细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)等二次污染物的重要前体物,严重制约了社会的可持续发展,并对人类健康构成了严重威胁.因此,治理VOCs污染对于降低环境风险至关重要.鉴于实际工况条件复杂,多种VOCs(烷烃、芳香烃、卤代烃、醛酮和醇酯等)共存,它们的极性和浓度存在差异,在催化剂上的吸附、活化和转化过程不同,因此,对催化剂高效消除多组分VOCs的能力提出了挑战.目前,在众多净化VOCs的技术中,催化氧化法因其高效率、低能耗等优势在末端污染控制中越来越受到重视.本文主要介绍了近十年来通过热催化或光热催化消除污染物的代表性研究工作.首先,系统地总结了用于热催化消除单一VOC和典型多组分VOCs(例如,医药行业:甲苯和丙酮;家具涂料行业:甲苯和异己烷等)、协同消除VOCs和NO_(x),以及VOCs资源化利用(选择催化转化VOCs为高附加值产品)而设计和制备的各种具有独特形貌和结构的过渡金属氧化物纳米催化剂、贵金属颗粒纳米催化剂、贵金属单原子催化剂等,并探讨了其氧化还原性、酸性、氧物种、载体孔结构、贵金属分散度等对催化活性和稳定性的影响机制及优化策略.其次,鉴于化石燃料的日益减少,本文还概述了光热协同催化技术,该技术结合了光催化和热催化技术,通过太阳光的光热转换,能够在较低的温度下高效催化消除VOCs,并介绍了其效率和转化机制.此外,文中还深入分析了H_(2)O,CO_(2)和SO_(2)等气体对催化稳定性的影响机制.最后,考虑到我国当前大气污染防治面临更为复杂的复合污染问题等挑战,对未来发展趋势提出了展望:(1)利用活性空间和活性位点分离策略协同催化净化VOCs和NO_(x),从而实现催化氧化和还原反应的高效进行.(2)聚焦于大气污染物和温室气体的协同处理,探究CO_(2)和VOCs协同转化的路径和效率,为减污降碳和实现碳中和提供新思路.(3)设计合成新型串联催化剂用于安全转化含CVOCs的多组分污染物,以实现VOCs污染广谱性控制.(4)发展先进的原位表征技术(如原位电子显微镜、同位素示踪技术、原位拉曼光谱、原位X射线光电子能谱等)以实时检测催化剂的原子结构变化、吸附VOCs分子降解的中间体变化等,并结合理论计算确定最优反应路径,从而指导催化剂的设计与优化.(5)深入研究外场(例如,光能、电能、磁能)耦合热催化降解VOCs的技术,以期实现反应条件更温和、反应速率更高的催化过程.综上,本文综述了通过实验和理论计算手段揭示催化剂消除VOCs污染的性能与构效关系的研究进展,系统地呈现了治理VOCs污染研究的基本逻辑和框架体系,以期为后续开发高活性、高稳定性和高选择性的催化剂及其工业化应用提供借鉴.

关键词：挥发性有机物纳米催化剂催化氧化协同催化资源化利用

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聚丙烯纳米塑料对生物脱氮和功能基因的影响及机制

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中国环境科学 2024年

作者：黄健徐军帅张华罗涛何春华刘俊帅子晨安徽建筑大学环境与能源工程学院环境污染控制与废弃物资源化利用安徽省重点实验室安徽省生态文明研究院工业园区污染治理与资源化利用安徽省联合共建学科重点实验室

选取了聚丙烯纳米塑料（PP NPs）为研究对象来探究其对生物脱氮的影响.通过水质、氮转化功能基因丰度和污泥系统物生物活性的检测，并采用Pearson相关性分析及线性回归模型分析等方法，探索不同浓度PP NPs (1～100 mg/L)对生物脱氮和功... 详细信息

选取了聚丙烯纳米塑料（PP NPs）为研究对象来探究其对生物脱氮的影响.通过水质、氮转化功能基因丰度和污泥系统物生物活性的检测，并采用Pearson相关性分析及线性回归模型分析等方法，探索不同浓度PP NPs (1～100 mg/L)对生物脱氮和功能基因的影响及机制.结果表明，随着PP NPs浓度升高，抑制作用增强.低浓度PP NPs对脱氮性能的影响较微弱，高浓度PP NPs（100 mg/L）影响明显.qPCR表明，除nirK基因和norB基因外，其余氮转化功能基因的丰度随PP NPs浓度的升高而逐渐降低.随着PP NPs浓度升高，污泥细胞氧化应激状态严重，导致细胞膜结构受损、细胞活性下降.Pearson相关性表明，理化参数与部分功能基因之间存在较强的相关性.1 mg/L PP NPs胁迫下，好氧末端硝氮与功能基因的负相关性变为正相关性.1～100 mg/L PP NPs胁迫下，出水氨氮与nxrA、nirK、norB基因间呈不同程度的正相关性.线性回归模型表明，amoA和nxrA是氨氧化和硝化的关键驱动因素，nirS是亚硝酸盐还原的关键驱动因素，nosZ和narG是反硝化的关键驱动因素.该研究从分子生物学角度揭示PP NPs对生物脱氮的影响及机制.

关键词：纳米塑料生物脱氮功能基因相关性线性回归模型

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厌氧氨氧化代谢途径及反应器效能表征方法

水处理技术 2024年第5期50卷 13-18,24页

作者：薛同站杨欣蕾李卫华杨厚云闫祥宇全志道安徽建筑大学环境与能源工程学院环境污染控制与废弃物资源化利用安徽省重点实验室安徽合肥230601

厌氧氨氧化颗粒污泥中的厌氧氨氧化菌以及其他功能菌存在多种代谢途径,代谢途径的不断深入探索有助于研究强化厌氧氨氧化菌生长代谢活性以及提高厌氧氨氧化系统脱氮效能。对厌氧氨氧化颗粒污泥中功能菌代谢途径的研究进展进行详细介绍,... 详细信息

厌氧氨氧化颗粒污泥中的厌氧氨氧化菌以及其他功能菌存在多种代谢途径,代谢途径的不断深入探索有助于研究强化厌氧氨氧化菌生长代谢活性以及提高厌氧氨氧化系统脱氮效能。对厌氧氨氧化颗粒污泥中功能菌代谢途径的研究进展进行详细介绍,同时综述了厌氧氨氧化反应器通过代谢酶、三维荧光光谱、紫外-可见吸收光谱表征反应器中厌氧氨氧化菌的生长情况以及反应器的脱氮效能,通过这些表征手段能够较为及时的对反应进行调控。提出对未来厌氧氨氧化代谢途径和表征方法进一步研究的展望,以期为后续研究厌氧氨氧化反应器效能的提升以及调控提供参考。

关键词：厌氧氨氧化代谢途径表征酶光谱

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单宁酸复合海藻酸钠微球富集U（Ⅵ）的机理

工业水处理 2024年

作者：刘清黄健滨李伟凡招国栋杨景景南华大学土木工程学院南华大学污染控制与资源化技术湖南省高校重点实验室南华大学资源环境与安全工程学院

随着核能的大力发展，开发环境友好型生物基吸附剂对于放射性核素污染控制有着重要意义。采用混合交联法制备一种新型单宁酸复合海藻酸钠微球（TA/SA），探究其在水溶液中对U（Ⅵ）的吸附行为及机理。系统考察pH、投加量、U（Ⅵ）初始... 详细信息

随着核能的大力发展，开发环境友好型生物基吸附剂对于放射性核素污染控制有着重要意义。采用混合交联法制备一种新型单宁酸复合海藻酸钠微球（TA/SA），探究其在水溶液中对U（Ⅵ）的吸附行为及机理。系统考察pH、投加量、U（Ⅵ）初始浓度、接触时间和温度等因素对TA/SA吸附U（Ⅵ）的影响，并进行了吸附动力学和热力学研究。研究表明，在313 K、pH为4时，TA/SA对U（Ⅵ）的最大吸附容量为263.42 mg/g，吸附行为符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型。TA/SA对U（Ⅵ）的吸附是一个自发吸热的过程。静电相互作用和还原反应在TA/SA微球对U（Ⅵ）的吸附中起主导作用。

关键词：单宁酸海藻酸钠铀

“双碳”战略背景下沿黄九省份报废光伏组件产生量及其时空分布预测

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环境科学研究 2024年第1期37卷 171-179页

作者：周梦婷朱宏飞林民松徐亚刘玉强中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室固体废物污染控制技术研究所北京100012 辽宁工程技术大学环境科学与工程学院辽宁阜新123000 甘肃省工业废弃物循环与调控重点实验室甘肃兰州730000

沿黄九省份是我国风电光伏重点布局区域,科学预测光伏组件的报废量有利于合理布局再生和处置能力,对行业绿色可持续发展和黄河高水平保护具有重要意义.为支撑沿黄九省份报废光伏组件回收和处置能力合理建设和布局,研究采用灰色模型,结... 详细信息

沿黄九省份是我国风电光伏重点布局区域,科学预测光伏组件的报废量有利于合理布局再生和处置能力,对行业绿色可持续发展和黄河高水平保护具有重要意义.为支撑沿黄九省份报废光伏组件回收和处置能力合理建设和布局,研究采用灰色模型,结合文献收集获得的区域性服役寿命特征,对“双碳”战略背景下2023-2040年沿黄九省份的光伏组件装机量、废物流及其省域分布与时间演化进行预测.结果表明:(1)沿黄九省份光伏组件装机容量2021-2040年呈增长趋势,2030年、2040年新增装机容量在2023年基础上分别增长了5.2倍、18.9倍,但年均增速由前期(2023-2030年)的28.12%降至后期(2031-2040年)的10.65%.(2)常规退役模式下,报废重量呈爆发式增长,其平均增长倍数为6.7,早期退役模式下增速更快,2030年和2040年报废重量分别是常规退役模式的2.32倍和1.91倍.(3)因装机量、服役环境等因素的影响,不同省份之间区域差异呈现显著变化,2030年报废重量排名前三的省份为宁夏回族自治区、内蒙古自治区和青海省,2040年报废重量排名前三的省份变为青海省、甘肃省和内蒙古自治区,占比为48.89%,随着时间变化区域差异格局不断凸显,2030年和2040年报废重量排名前三的省份总占比呈现下降趋势,而山东省占比快速增长.研究显示,2020-2040年期间,报废光伏组件将大量产生,且时空分布格局变化剧烈,需要根据产生情况科学布局区域报废光伏组件回收和处置能力.

关键词：固废 “双碳”战略黄河流域新增报废重量累计报废重量

共价三嗪有机框架材料对水中氯酚类污染物的光催化脱氯降解

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环境化学 2024年第2期43卷 623-632页

作者：黄璐玫穆毅郑灵玲陈鹏宋晓红梁延鹏曾鸿鹄邹建平桂林理工大学环境科学与工程学院桂林541006 江西省持久性污染物控制与资源化利用重点实验室南昌航空大学南昌330063

利用共价三嗪有机框架材料(CTF-1)对4-氯酚(4-CP)、2,4-二氯酚(2,4-DCP)、2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)和五氯酚(PCP)等4种不同氯原子取代数目的氯酚类污染物进行光催化降解研究,探讨了底物结构对氯酚脱氯降解效率的影响及机制.结果表明,氯... 详细信息

利用共价三嗪有机框架材料(CTF-1)对4-氯酚(4-CP)、2,4-二氯酚(2,4-DCP)、2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)和五氯酚(PCP)等4种不同氯原子取代数目的氯酚类污染物进行光催化降解研究,探讨了底物结构对氯酚脱氯降解效率的影响及机制.结果表明,氯酚脱氯降解过程明显受苯环氯原子取代数目的影响,氯原子数目越多,脱氯降解效率越高,氯原子数目与表观速率常数呈显著正相关,氯酚降解及脱氯速率均为:PCP>2,4,6-TCP>2,4-DCP>4-CP.对CTF-1光催化降解氯酚机制研究表明,活性物种在反应中不起作用,体系反应机制为针对氯酚上取代氯位点进行水解脱氯过程.本研究结果为深入揭示氯酚脱氯降解机制提供了理论依据,也为光催化技术处理卤代酚类废水提供了技术参考.

关键词： CTF-1 氯酚光催化降解脱氯氯原子数目