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屋面雨水集汇过程中新污染物分布及归趋特性

环境科学 2024年第7期45卷 4032-4043页

作者：巨昕玥高赞郑文昊张琼华西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安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

雨水中新污染物(ECs)识别逐渐受到广泛关注,掌握其在降水过程赋存及迁变特性成为雨水资源化利用的关键.选取典型屋面,研究了2023年春季3~5月期间6场降雨事件不同集汇过程中雨水水质状况及ECs赋存差异,采用主成分分析(PCA)和相关性分析,... 详细信息

雨水中新污染物(ECs)识别逐渐受到广泛关注,掌握其在降水过程赋存及迁变特性成为雨水资源化利用的关键.选取典型屋面,研究了2023年春季3~5月期间6场降雨事件不同集汇过程中雨水水质状况及ECs赋存差异,采用主成分分析(PCA)和相关性分析,探明了屋面雨水集汇过程中ECs归趋特性.结果表明,54种目标ECs在净湿沉降、干湿沉降和屋面径流过程中共检出44种,总浓度范围为63.0~432.4 ng·L^(-1)(平均值为166.8 ng·L^(-1)).其中,双酚A(BPA)浓度水平最高,其范围为14.7~265.6 ng·L^(-1)(平均值为62.5 ng·L^(-1)),其次为氧氟沙星(OFX)和甲氧基肉桂酸乙基己酯(EHMC);溶解性有机质(DOM)、氮污染物和颗粒物是影响ECs赋存特性的重要因子,Mantel相关系数最高可达0.98(P<0.01);初期雨水集汇过程中净湿沉降的ECs浓度最高,而后期干湿沉降和屋面径流的ECs浓度较高,干、湿沉降对屋面径流的ECs平均贡献率分别为21.48%和78.52%,药品与个人护理品(PPCPs)、内分泌干扰物(EDCs)和农药等在集汇过程中超30%沉积在屋面.研究结果可为城市屋面径流中的ECs识别和控制以及雨水安全利用提供科学理论依据.

关键词：新污染物(ECs) 屋面径流湿沉降干沉降集汇过程

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硼掺杂介孔炭吸附四环素的效能与机制

环境科学 2024年第2期45卷 885-897页

作者：邹震许路乔伟唐茂森金鹏康西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055 西安交通大学人居环境与建筑工程学院西安710049

以椰壳和硼酸为原料,通过简单的一步热解法制备出新型硼掺杂椰壳介孔炭材料(B-CSC)用于水中四环素类污染物的高效吸附去除.系统研究了关键制备条件热解温度和硼碳质量比对其吸附性能的影响,使用比表面积及孔径分析仪(BET)、场发射扫描电... 详细信息

以椰壳和硼酸为原料,通过简单的一步热解法制备出新型硼掺杂椰壳介孔炭材料(B-CSC)用于水中四环素类污染物的高效吸附去除.系统研究了关键制备条件热解温度和硼碳质量比对其吸附性能的影响,使用比表面积及孔径分析仪(BET)、场发射扫描电镜(SEM)、X射线光子能谱仪(XPS)、拉曼光谱仪(Raman)以及Zeta电位仪(Zeta)对其微观结构及物化性质进行了表征分析.系统考察了初始pH值、不同金属阳离子以及不同背景水质条件对其吸附效果的影响.结合材料表征与相关分析等对其强化吸附机制进行了深入讨论与分析.结果表明,一步热解能够将硼掺入椰壳炭的表面及晶格,导致其拥有更大的比表面积和孔体积,引入硼的形态主要是H_(3)BO_(3)、B_(2)O_(3)、B和B_(4)C.B-CSC对四环素的吸附量达到297.65 mg·g^(-1),是原始椰壳介孔炭(CSC)的8.9倍.同时,B-CSC对于水环境中常见污染物罗丹明B(RhB)、双酚A(BPA)和亚甲基蓝(MB)的吸附量分别高达372.65、255.24和147.82 mg·g^(-1).B-CSC对四环素的吸附过程是物理化学作用共同主导的,主要涉及液膜扩散、表面吸附、介孔与微孔内扩散和活性位点吸附,H3BO3是其主要吸附位点.吸附强化机制主要是硼掺杂降低了其碳网络的化学惰性,增强了其与四环素分子的π—π相互作用和氢键作用.

关键词：椰壳介孔炭硼掺杂吸附四环素

低温相变V_(1-x)Mo_(x)O_(2-y)F_(y)(M)的固相合成及其光学隔热性能研究

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功能材料 2024年第4期55卷 4127-4134页

作者：刘党豪孟晓荣张丽萍吴娇杜金晶王斌朱军西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055 西安建筑科技大学化学与化工学院西安710055 西安建筑科技大学冶金工程学院西安710055

为解决低温热致相变性VO_(2)(M)智能窗材料实际应用对绿色节能生产技术的需求,借助偏心振动磨作为预处理分散设备,以V_(2)O_5和酸为原料,优化了固相法合成VO_(2)(M)的合成工艺,研究了Mo/F共掺型低温热致相变V_(1-x)Mo_(x)O_(2-y)F_(y)... 详细信息

为解决低温热致相变性VO_(2)(M)智能窗材料实际应用对绿色节能生产技术的需求,借助偏心振动磨作为预处理分散设备,以V_(2)O_5和酸为原料,优化了固相法合成VO_(2)(M)的合成工艺,研究了Mo/F共掺型低温热致相变V_(1-x)Mo_(x)O_(2-y)F_(y)材料的制备工艺及Mo/F掺量对VO_(2)(M)的相变调控规律,评价了其光学及隔热性能。结果显示10 min/10.0 g原料的研磨时间和750℃的焙烧温度下可获得纯相VO_(2)(M)。以钼酸铵和氟化铵为Mo/F共掺原料,可获得相变温度随掺量呈规律性下降的低温热致相变V_(1-x)Mo_(x)O_(2-y)F_(y)(M),2%Mo和3%F掺杂后VO_(2)(M)相变温度降低至38.20℃。VO_(2)(M)和V_(1-x)Mo_(x)O_(2-y)F_(y)(M)粒径在300 nm左右,热致回宽(ΔT_c)介于之间6.1~7.9℃之间,显示了灵敏的热致相变能力。V_(1-x)Mo_(x)O_(2-y)F_(y)(M)/PVB复合薄膜可见光透过率48.7%,具有良好的隔热效果。

关键词：偏心振动磨 Mo/F掺杂二氧化钒智能窗

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高含固污泥厌氧消化中甲硫氨酸分解抑制特性

安全与环境学报 2024年第4期24卷 1587-1595页

作者：韩芸文天祥卓杨周梦雨余芬西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055

高含固污泥热水解厌氧消化条件下,沼气中硫化氢体积分数较常规含固率污泥厌氧消化低。沼气中硫化氢主要来源于污泥中含硫氨基酸的降解,而硫化氢体积分数下降与甲硫氨酸分解抑制相关。在测定高含固厌氧消化过程中含硫氨基酸分解中间产物... 详细信息

高含固污泥热水解厌氧消化条件下,沼气中硫化氢体积分数较常规含固率污泥厌氧消化低。沼气中硫化氢主要来源于污泥中含硫氨基酸的降解,而硫化氢体积分数下降与甲硫氨酸分解抑制相关。在测定高含固厌氧消化过程中含硫氨基酸分解中间产物分布的基础上,以甲硫氨酸为基质对高含固厌氧消化污泥进行富集,分析富集后微生物种群结构特性及甲硫氨酸分解过程中挥发性有机硫分布,探讨高含固厌氧消化环境对甲硫氨酸分解过程的抑制特性。结果显示:高含固厌氧消化环境下,甲硫氨酸厌氧分解含硫产物包括甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫和硫化氢。常规含固率及高含固率环境下,甲硫氨酸分解批次试验中硫化氢积累体积分数分别约为2417×10^(-6)和1418×10^(-6),表明高含固厌氧消化过程中硫化氢生成量下降可能由甲硫氨酸厌氧分解时中间产物积累导致。高含固污泥采用甲硫氨酸富集培养时,结果显示Pseudomonas相对丰度为26%,分解产物包括氨氮、甲硫醇和二甲二硫等。其中,二甲二硫先于甲硫醇达峰值,体积分数分别约为267.7×10^(-6)和164.9×10^(-6),推测反应前期甲硫醇快速转化为二甲二硫,后期速率减慢,甲硫醇开始累积。当氨氮质量浓度增至4000 mg/L时,二甲二硫生成速率降低16.79%,表明高含固系统的高氨氮环境可抑制甲硫氨酸分解产生二甲二硫。

关键词：环境工程学高含固污泥厌氧消化甲硫氨酸二甲二硫氨抑制

Anammox生物膜富集培养过程中硝化菌的增殖特性

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中国环境科学 2024年第2期44卷 730-738页

作者：李韧于莉芳刘甜刘然余涛彭党聪西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西西安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陕西西安710055 西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室陕西西安710055

在升流式厌氧固定床生物膜(UAFB)反应器中,通过逐步提升氮负荷富集培养厌氧氨氧化(Anammox)生物膜,考察培养过程中Anammox生物膜上硝化菌的增殖特性.结果表明,逐步提升氮负荷可以成功实现厌氧氨氧化菌(An AOB)的富集,但随着基质浓度的提... 详细信息

在升流式厌氧固定床生物膜(UAFB)反应器中,通过逐步提升氮负荷富集培养厌氧氨氧化(Anammox)生物膜,考察培养过程中Anammox生物膜上硝化菌的增殖特性.结果表明,逐步提升氮负荷可以成功实现厌氧氨氧化菌(An AOB)的富集,但随着基质浓度的提升,反应器中ΔNO_(3)~-/ΔNH_(4)^(+)比值逐渐从0.76±0.11降低至0.42±0.10,表明高基质浓度更有利于Anammox生物膜的培养且不利于亚硝酸盐氧化菌(NOB)竞争亚硝酸盐.而随着培养进行,生物膜的氨氧化活性(AUR)和亚硝酸盐氧化活性(NUR)均大幅增加但最终趋于稳定.高通量测序结果表明,系统在成功富集了33.51%的***和3.02%的***的同时,氨氧化菌(AOB)-Nitrosomonas的相对丰度仅有0.78%,但培养后优势NOB-Nitrospira的丰度高达2.32%,因此,Anammox生物膜培养过程中硝化菌的增殖现象不可避免,而明显的NOB优势增殖有可能会对PN/Anammox生物脱氮工艺的稳定运行造成负面影响.

关键词：厌氧氨氧化生物膜升流式厌氧固定床生物膜反应器(UAFB) Nitrospira 硝化菌

结构和价态调控的Ce-MOFs及其衍生物吸附水中氟离子的机理

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重庆大学学报 2024年第6期47卷 1-14页

作者：屈敏何皎洁杨异星裴从虹杨悦赵红梅孙燕杨利伟长安大学建筑工程学院西安710064 西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055

严控饮水氟浓度,可以有效降低人体罹患氟骨症和氟牙症的风险。近年来,铈基吸附材料在解决氟污染问题中表现优异,而铈盐与有机酸反应生成的铈基金属有机框架材料(Ce-MOFs)或其衍生物,能有效去除水中的氟离子。硝酸铈铵(Ce(NH_(4))_(2)(NO... 详细信息

严控饮水氟浓度,可以有效降低人体罹患氟骨症和氟牙症的风险。近年来,铈基吸附材料在解决氟污染问题中表现优异,而铈盐与有机酸反应生成的铈基金属有机框架材料(Ce-MOFs)或其衍生物,能有效去除水中的氟离子。硝酸铈铵(Ce(NH_(4))_(2)(NO3)6)和均苯三甲酸(H_(3)BTC)在不同反应时长下生成了Ce-MOFs CeT1及其衍生物CeT2,更换H_(3)BTC为对苯二甲酸(H2BDC),反应生成2种Ce-MOFs,CeD1和CeD2。利用XRD、BET、SEM、XPS和FTIR对材料的结构、比表面积、元素含量和组成基团,进行系统的表征;通过控制吸附时间、溶质初始浓度、溶液pH值和竞争离子种类研究4种材料的吸附性能;对实验数据进行吸附动力学模型和吸附等温模型拟合,探究吸附机理。表征结果显示,CeT1为高度配位不饱和的Ce(Ⅳ)-MOFs,CeD1为比表面积最大(1 003.10 m^(2)/g)的Ce(Ⅳ)-MOFs,而CeT2和CeD2则同为Ce(Ⅲ)占比较高的吸附材料。吸附实验中,CeT1、CeT2、CeD1和CeD2的最大吸附容量分别为99.38 mg/g、142.45 mg/g、60.45 mg/g和124.55 mg/g,CeT1、CeT2和CeD2符合假二级动力学模型,CeD1符合假一级动力学模型。4种材料对氟离子的吸附机理主要为静电吸引、离子交换和沉淀。其中,CeT1的不饱和配位可提供吸附位点进行离子交换和静电吸引,CeD1的大比表面积增加了污染物与材料的碰撞几率,而CeT2和CeD2中含有的Ce(Ⅲ),可通过形成溶度积常数极小的CeF3(K_(sp)=8×10^(-16)),以沉淀作用固定氟离子。实验分析了4种材料的特点与吸附性能之间的关系,为Ce-MOFs及其衍生物的制备与优选提供参考。

关键词：氟离子 Ce-MOFs 配位不饱和价态沉淀

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枯水期西安水体中DOM的组成、性质和来源

中国环境科学 2024年第2期44卷 953-960页

作者：杨毅董承璇朱裕强舒麒麟刘伟吴沁芸西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室西北水资源与环境生态教育部重点实验室陕西西安710055

由于区域水体中DOM存在多样性和差异性,以西安市水体为研究对象,采用三维荧光光谱结合平行因子分析和紫外光谱技术,探究西安市枯水期水体中DOM的荧光组分、来源及分子性质差异.结果表明,西安市枯水期水体DOC为2.66~9.48mg/L,DOM中含有2... 详细信息

由于区域水体中DOM存在多样性和差异性,以西安市水体为研究对象,采用三维荧光光谱结合平行因子分析和紫外光谱技术,探究西安市枯水期水体中DOM的荧光组分、来源及分子性质差异.结果表明,西安市枯水期水体DOC为2.66~9.48mg/L,DOM中含有2种类腐殖质(总贡献率平均值在70%以上)和1种类蛋白质,以富里酸为主,主要来源为生物源,自生源特征较强或很强、整体腐殖化程度较弱.浐灞河下游、皂河、临河、护城河和漕运渠中DOM的相对含量及苯环取代程度相对较高,黑河中DOM的相对含量和苯环取代程度较低,而相对分子量较高.灞河、皂河和沣河下游段DOM的相对分子量和所含富里酸比例小于上游段.水体DOC与其UV_(254)、α_(355)和总荧光强度呈两两正相关(r=0.850~0.939,P西安市枯水期水体中DOM的分子性质和来源呈空间异质性,属于类腐殖质主导型.水体DOC的UV_(254)、α_(355)及总荧光强度可间接表示DOM的相对含量.本研究可为制定有效的水环境治理措施提供参考.

关键词： DOM 荧光特性分子特性来源空间分布

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微纳米气泡共混凝工艺下多因素交互作用

中国环境科学 2024年第2期44卷 747-754页

作者：黄晓江陈鲲宇张志强李萍李春波卢金锁西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西省环境工程重点实验室陕西西安710055 西安建筑科技大学西部绿色建筑国家重点实验室陕西西安710055

为强化微纳米气泡共混凝工艺性能,本文以聚合氯化铝(PACl)、微纳米气泡进气量(Q_(g))以及溶液pH值为影响因素,以沉淀出水中腐殖酸(HA)去除效率和剩余Al^(3+)浓度为响应值,通过Box-Behnken设计(BBD)以及响应面法探究该工艺背景下各因素... 详细信息

为强化微纳米气泡共混凝工艺性能,本文以聚合氯化铝(PACl)、微纳米气泡进气量(Q_(g))以及溶液pH值为影响因素,以沉淀出水中腐殖酸(HA)去除效率和剩余Al^(3+)浓度为响应值,通过Box-Behnken设计(BBD)以及响应面法探究该工艺背景下各因素间的交互作用.实验结果表明,PACl投加量、Q_(g)以及pH值均能够显著影响该工艺对HA的去除效率.但对于沉淀出水中Al^(3+)浓度而言,PACl投加量以及Q_(g)均不会造成显著影响,pH值为该响应值的显著影响因素.与常规混凝工艺相比,混凝过程中微纳米气泡的参与能够显著降低沉淀出水中剩余Al^(3+)浓度,提高混凝过程中PACl的利用效率.对HA去除效率及剩余Al^(3+)浓度的综合评估结果表明,微纳米气泡共混凝工艺更适用于处理pH值为中性的原水.上述结论再次突出了微纳米气泡共混凝工艺的优越性,同时也为该工艺的工程应用提供了可靠的数据支撑和理论支持.

关键词：微纳米气泡强化混凝响应面法 BBD 腐殖酸

关中住宅燃煤排放PM_(2.5)中NACs污染特征及吸光特性

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中国环境科学 2024年第9期44卷 4844-4852页

作者：王佳丽张倩王翌璇赵子异孙健沈振兴西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西西安710055 西安交通大学环境科学与工程系陕西西安710049

为探究关中农村地区住宅散煤采用不同燃烧方式产生的硝基芳香族化合物(NACs)的分子组成、区域排放量及吸光贡献差异,本文选定烟煤和无烟煤,基于现场炉灶加稀释采样系统,利用超高效液相-四级杆飞行时间质谱联用仪开展煤燃烧排放NACs的特... 详细信息

为探究关中农村地区住宅散煤采用不同燃烧方式产生的硝基芳香族化合物(NACs)的分子组成、区域排放量及吸光贡献差异,本文选定烟煤和无烟煤,基于现场炉灶加稀释采样系统,利用超高效液相-四级杆飞行时间质谱联用仪开展煤燃烧排放NACs的特征研究.研究结果表明,关中地区煤燃烧过程中ΣNACs的平均排放因子(EF_(ΣNACs))为3.7mg/kg,其中烟煤型煤(7.5mg/kg)>无烟煤型煤(2.7mg/kg)=烟煤(2.7mg/kg)>无烟煤(1.7mg/kg),使用不同炉灶对煤进行燃烧产生的EF_(ΣNACs)差异较大,在传统炉灶中,烟煤型煤排放的EF_(ΣNACs)最高,无烟煤型煤和烟煤原煤次之,无烟煤原煤最低.使用配风炉后,烟煤型煤排放的EF_(ΣNACs)降幅最大.在365nm处ΣNACs吸光值烟煤型煤传统炉灶>无烟煤型煤传统炉灶>烟煤配风炉>烟煤型煤配风炉>无烟煤配风炉>烟煤传统炉灶>无烟煤传统炉灶.本文估算出2019年关中五市煤炭燃烧产生ΣNACs总排放量为198.8t,其中渭南(91.6t)>西安(32.2t)>咸阳(29.2t)≈宝鸡(29.0t)>铜川(16.8t).

关键词：煤燃烧硝基酚类化合物排放因子排放量吸光