期刊导读 | 《环境工程》2022年第十一期
专论
01
锅炉与工业窑炉协同处置城市固废及腐蚀风险研究现状
陈冠益1 刘馨仪1 孙昱楠1∗ 杜承明1 王晓华1 颜蓓蓓2,3 程占军2,3 林法伟2,3
1.天津商业大学 机械工程学院
2. 天津大学 环境科学与工程学院
3. 生物气 / 油技术工程研究中心,天津市生物质废弃物利用重点实验室
摘要：在循环经济背景下,能源化与资源化利用成为我国城市固废处置的有效途径。然而,城市固废来源广泛、种类复杂、成分多变,对处置城市固废的设备稳定运行造成影响。 通过综述锅炉与工业窑炉处置城市固废现状、运行过程腐蚀现象、机理及影响因素,概括了目前针对性防腐措施,介绍了 S、Cl、碱金属元素对锅炉与工业窑炉协同处置城市固废工艺的影响,总结了当前研究的不足,在此基础上提出了需进一步探究的方向,为城市固废的回收利用提供了必要依据。
关键词：城市固废;锅炉;工业窑炉;循环利用;腐蚀
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科学研究
02
连续流分段进水短程反硝化-厌氧氨氧化耦合工艺的反硝化脱氮特性
张树军1,2 黄剑明1,2,3 马淑勍2 王聪1,2 田夏迪1,2 李琨1,2 赵丹1,2 韩晓宇1,2∗
1. 北京市资源化工程技术研究中心
2. 北京城市排水集团有限责任公司
3. 北京北排科技有限公司
摘要：采用连续流分段进水短程反硝化-厌氧氨氧化(partial denitrification-anaerobic ammonium oxidation,PD-Anammox)耦合反硝化工艺处理低C/N生活污水,研究了污染物去除、典型周期COD及氮素沿程变化特征、短程反硝化-厌氧氨氧化和反硝化对 TN 去除贡献。 结果表明:在平均进水 ρ(COD) 、ρ(NH4+-N)、ρ(TN) 为 193.1,58.6,60.3 mg / L 的条件下,系统出水平均 ρ(COD)、ρ(NH4+-N)、ρ(TN)分别为 46.3,1.5,13.4 mg/L,低于 GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级 A 标准。 采用 NO3--N预缺氧和进水点后置,可实现缺氧区 NO3--N→ NO2--N 转化,同时完成厌氧氨氧化过程;缺氧区设置厌氧氨氧化悬浮填料,可提高系统 TN 去除率。 通过缺氧区物料衡算,缺氧1区厌氧氨氧化对TN去除贡献率(ΔPD-Anammox/ΔTN)均值为54.37%,缺氧2区的ΔPD-Anammox/ΔTN 均值为 64.17%。
关键词：分段进水;连续流;短程反硝化-厌氧氨氧化;预缺氧;贡献率
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03
细砂比例对均匀级配石英砂滤料过滤性能的影响
杜伊明1,2,3 李凯1,2,3 黄廷林1,2,3∗ 雷春元4 卢磊5 王志勇5 王鹏飞5
1. 西安建筑科技大学 环境与市政工程学院
2. 陕西省环境工程重点实验室
3. 西北水资源与环境生态教育部重点实验室
4. 西安市自来水有限公司
5. 西安市自来水有限公司乐游原水厂
摘要：石英砂过滤是去除水中颗粒物最常用的技术,其中均匀级配滤料因纳污能力较强、过滤周期较长而得到广泛应用。 但目前工程设计标准中对均匀级配滤料的有效粒径(d10) 和均匀系数(K60) 的界定较为宽泛,为进一步探明滤料组成对均匀级配滤料过滤性能的影响,通过中试试验考察了不同比例细砂(<0.9,0.9 ~ 1.0 mm) 的2种均匀级配滤料滤柱的除浊效果和运行特性,并采用不同表面电位和粒径的粉末活性炭作为示踪颗粒研究2种滤料对颗粒物的截留特性。 结果表明:与细砂比例较低(16%)的滤料相比,细砂比例较高(29%) 的滤料出水浊度低0.2NTU左右,流柱水头损失平均增长速率高 8.7%~31.6%、滤层含泥率高12%~27%,以滤后水浊度为控制指标时运行周期长7 h;颗粒物截留方面,2种滤料对颗粒物的截留均随着颗粒表面电负性增大和粒径减小而降低,其中细砂比例较高的滤料对颗粒物的截留受颗粒性质影响较小,表现出更稳定的截留效果。 因此,适当提高均匀级配石英砂滤料中细砂比例虽然使过滤水头损失略有增加,但能获得更低的出水浊度和更稳定的颗粒物截留效果。
关键词：均匀级配滤料;石英砂;细砂比例;颗粒性质;过滤性能
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04
浮珠浮选法中浮珠材料对小球藻采收效率的影响
文豪∗ 闫玉亭 钟洁雯 章浩文 尹鸿伟 田思雨
安徽理工大学 地理与环境学院
摘要：浮珠浮选法是目前一种新的微藻采收方法,其中浮珠材质对于采收效率具有重要影响。为选取采收效率高的浮珠材料及其探索在采收过程中与小球藻的作用机理,以普通小球藻为例,选用目前较为常见的硅硼酸钠、空心玻璃珠、粉煤灰和乳胶颗粒作为浮珠材料进行分析,发现硅硼酸钠采收效率最高,在不添加药剂的条件下可达到 63.24%。浮珠颗粒和微藻粘附过程中在 16.6 nm 时出现第二能穴,硅硼酸钠表面疏水性和粗糙度是影响采收率的主要因素。
关键词：浮珠浮选法;浮珠材料;小球藻;采收;作用机理
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05
条形磁铁几何构形对层流中磁性颗粒分离行为影响的数值研究
罗威1,2 李品一1,2 彭辉1,2∗ 叶永1,2∗
1. 三峡大学 三峡库区生态环境教育部工程研究中心
2. 三峡大学 水利与环境学院
摘要：增强磁场对流体中磁性颗粒或团聚物的分离回收作用是开梯度磁分离技术中的关键问题。通过建立数值模型,研究条形磁体4种排列方式(轴向交替排列、轴向并发排列、横向交替排列、横向并发排列) 及不同磁端间距对颗粒捕获率的影响,并结合颗粒运动轨迹和磁场力分布情况对颗粒捕获结果进行分析。同时研究了磁体长宽比、颗粒磁化率、流体流速、磁体磁化强度对颗粒捕获率的影响。 结果表明:对于条形磁体,当磁体间距足够远时轴向布置优于横向布置;在小磁端间距下,轴向交替排列方式最优;对于横向交替排列,在同等磁通量和截面面积的矩形磁体下,长宽比为 1∶1 的方形磁体对颗粒的捕获作用最优。以期为多磁体组合的磁分离器设计提供理论参考。
关键词：条形磁铁;磁场梯度;开梯度磁分离;数值模拟
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06
西安市极端降雨时间演变特征分析
杜颖恩1 侯精明1∗ 柴洁2 白光弼3 李轩1 张宏芳3 张兆安1 陈光照1 李丙尧1
1. 西安理工大学 省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室
2. 西北农林科技大学
3. 陕西省气象局 陕西省气象服务中心
摘要：全球气候变化导致城市洪涝灾害频发,极端降雨具有历时短、成灾快的特点,是造成城市内涝的主要原因,研究极端降雨的变化趋势,可为城市应对内涝提供参考。为分析西安市极端降雨事件的时间演变特征,采用滑动平均、线性回归、M-K 突变性检验和Hurst指数分析等方法对西安市1990—2020 年的降雨资料进行分析,得出西安市近 30 年降雨事件随时间的变化特征,并对未来变化趋势进行预测分析。 结果表明:1) 西安市年降雨量无明显变化趋势,但极端降雨量以每10年29 mm的速率呈增加趋势,并且在 2002 年突变性增加;2)极端降雨频次以每10年0.85 次的速率呈增加趋势,并且在 2014年突变性增加;3)极端降雨量和极端降雨频次的 Hurst 指数分别为 0.974 和 0.893,具有较强的持续性,这表明两者变化趋势与过去相一致,未来西安市的极端降雨事件会呈持续增加趋势。
关键词：极端降雨量;极端降雨频次;西安市;M-K突变性检验;Hurst指数
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07
察汗淖尔湖泊面积变化及其对气候的响应分析
王奕璇1 邢世禄1∗ 丁宁2
1. 内蒙古工业大学 能源与动力工程学院
2. 国家林业和草原局 生物灾害防控中心
摘要：以察汗淖尔流域为研究对象,利用1990—2020年Landsat 遥感影像,通过归一化水体指数(MNDWI) 结合人工目视解译的方法提取察汗淖尔31年的丰水期湖泊面积并分析其演化规律。 选取化德、尚义和商都3个气象站点的月气温、降水、蒸发量和相对湿度数据,采用线性倾向估计法和Mann-Kendall检验法分析了气候要素的变化趋势,并利用主成分分析和相关性分析法综合说明了察汗淖尔湖泊面积对气候因子的响应关系。结果表明:1) 近31年来,察汗淖尔流域呈气温上升、降水量下降、蒸发量上升的暖干化趋势;2) 察汗淖尔湖泊面积经历稳定、减少、增长、再减少,4 个变化阶段,1990—2020 年 31 年中湖泊面积于1991年达到最大49.72 km2,于 2005 年达到最小0.074 km2,整体呈下降趋势;3)湖泊面积对气候的响应迅速,夏季降水量和夏季蒸发量为影响丰水期湖泊面积的主要因素,同时也是造成湖泊季节性变化明显的主要因素。
关键词：察汗淖尔;湖泊面积;气候因素;主成分;相关性分析
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08
硅藻土负载MnFe2O4纳米颗粒活化PMS降解金橙Ⅱ
张理军1,3 严群2∗ 周子琳2 陈燕1 陈锦富2
1. 江西理工大学 资源与环境工程学院
2. 江西理工大学 土木与测绘工程学院
3. 江西理工大学 赣江流域水质安全保障工程技术研究中心
摘要：采用溶胶-凝胶法制备硅藻土/MnFe2O4复合型催化剂(DMF),以金橙Ⅱ为目标污染物,分析DMF活化过一硫酸盐(PMS)的性能和作用机制。结果表明:1)MnFe2O4颗粒均匀负载于硅藻土上,使 DMF 具有更好的分散性和活化性;2)DMF对PMS的活化能力优于纯MnFe2O4,DMF(1∶1)/PMS 体系降解金橙Ⅱ符合准一级动力学模型,且降解速率是MnFe2O4/PMS体系的 2.16 倍,0.5 g/L DMF 和 0.5 mmol/L PMS 在 40 min内对 50 mg/L 金橙Ⅱ降解率达到93.1%;3)反应体系中存在·OH、SO4-·、1O2、·O2- 4 种活性物种,·OH 和SO4-·起主导作用;4)DMF复合材料具有更好的结构稳定性,金属离子溶出量远低于MnFe2O4。研究结果可为新型高效 PMS催化剂在处理工业废水的实际应用提供参考。
关键词：高级氧化;MnFe2O4;硅藻土;过一硫酸盐;金橙Ⅱ
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09
脱硫废水添加对煤燃烧时汞析出特性的影响
王宏亮1,3 许月阳1,2,3 仲兆平2∗ 韩磊2 黄佳伟2 徐元强2
1. 国家能源集团科学技术研究院有限公司
2. 东南大学能源与环境学院
3. 清洁高效燃煤发电与污染控制国家重点实验室
摘要：为探究含氯脱硫废水溶液添加对煤燃烧时汞析出特性的影响,分别利用沉降炉和管式炉实验装置进行了 3种煤在 1200 ℃下的燃烧实验。 实验时通过改变模拟脱硫废水溶液的添加量来控制燃煤中氯的质量分数分别为 0.00、0.02%、0.04%和 0.06%。然后通过分析煤燃烧后烟气中汞浓度、吸收液、飞灰和煤灰中汞含量的变化情况发现:随着加氯量的增加,烟气中Hg0浓度逐渐降低,Hg2+浓度则逐渐升高,但对Hgt(气态总汞) 浓度的提升效果相对较差。当加氯量为 0.06%时,煤种 B 在沉降炉中燃烧后烟气中Hg0浓度下降约 2.3 μg/m3,而 Hg2+浓度提高约 2.6 μg/m3,但Hgt浓度仅提高了 0.3 μg/m3。 而氯的添加也使飞灰中汞含量增加,煤灰中汞含量降低。 再通过综合对比分析沉降炉和管式炉实验结果发现:无论是否添加氯,煤在沉降炉中燃烧后烟气中Hg0比例均小于管式炉实验结果。 当煤种B加氯量为 0.06%时,在沉降炉和管式炉中燃烧后烟气中Hg0所占比例分别为 50.6%和 67.8%。此外,还发现 3 种煤粉在管式炉中加氯燃烧后汞的析出率提高趋势较沉降炉明显。故含氯脱硫废水溶液的添加可以改变煤燃烧时汞的析出特性,且有利于促进烟气中Hg0的氧化,对燃煤烟气脱汞具有重要作用。
关键词：煤;脱硫废水;汞;析出特性
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10
氨基离子液体/椰壳活性炭CO2吸附性能的负协同效应
裴鉴禄∗ 王坤俊 陈欣 李晓晨 李源 田林涛 李永国
中国辐射防护研究院
摘要：本研究通过三亚乙基四胺与 L-乳酸的酸碱中和反应合成[TETA][L]离子液体,并将不同质量分数的离子液体负载到椰壳活性炭中,利用傅里叶红外光谱仪、X 射线衍射仪、全自动比表面和孔径分布分析仪研究[TETA][L]离子液体浸渍对椰壳活性炭微观结构以及CO2吸附性能的影响。结果表明:离子液体与活性炭之间的相互作用会导致石墨微晶细晶化,对活性炭的结构稳定性有不利影响,而离子液体对椰壳活性炭孔隙结构的“ 堵塞式” 填充导致的复合材料CO2物理吸附性能的显著下降和CO2化学吸附性能的有限增加,是造成复合材料CO2总吸收性能显著降低的根本原因,且离子液体在活性炭中呈现一种由小孔径到大孔径的“阶梯式”填充行为
关键词：负协同效应;CO2吸附;离子液体;化学吸附
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11
基于CFD的袋式除尘器流场优化及漏袋模拟
刘威1 仲兆平1∗ 刘瑾2 周育国2 俞舜尧2
1. 东南大学 能源与环境学院
2. 苏州协昌环保科技股份有限公司
摘要：基于计算流体力学(CFD)对苏州某环保公司实验用下进风袋式除尘器,4种方案下的流场模拟结果进行分析比较,分别为无导流板(方案1) 、直板加同向翼板(方案2) 、直板加异向翼板(方案3) 、竖直导流板加整流格栅(方案4) ,选取滤袋进口前100 mm处截面速度相对标准偏差作为评价指标,并对不同面积破袋情况进行数值模拟,研究压差、流速和浓度作为检漏特征因子的可行性。 结果表明:方案4的流场分布最为均匀,优于方案2和3;方案2的阻力增幅最小,显著低于方案3和4。研究从模拟角度验证了小范围破袋出口浓度与破袋面积呈线性正相关,并发现选取压差和流速作为检漏特征因子影响不显著,浓度变化最为灵敏。综合气流分布均匀性和阻力两个重要评价指标,方案2速度均匀性指数为 0. 36,方案4速度均匀性指数为 0.2,且方案2阻力增幅远小于方案4,方案2更具实用性。本文提供的数值模拟方案可为下进风袋式除尘器的导流板布置及监测传感器的选用提供一定的参考依据。
关键词：计算流体力学;袋式除尘器;流场优化;导流板;漏袋模拟
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12
焦化脱硫废盐在水-乙醇体系下溶析提纯
梁转转1 杨艳青1∗ 高远1 张艳荣2 张卫珂2
1. 太原理工大学 环境科学与工程学院
2. 太原理工大学 材料科学与工程学院
摘要：基于硫氰酸钠(NaSCN)和硫代硫酸钠(Na2S2O3)在水-乙醇体系下的溶解度,通过脱色+水-乙醇体系分溶分离法对焦化厂2类脱硫混盐进行分盐提纯,得到纯度为94%~98%的NaSCN产品及纯度为95%~96%的 Na2S2O3产品,其中第一类废盐(白色,改良 ADA 脱硫法)中 NaSCN 和Na2S2O3的回收率分别为 90.8%和 68.3%,第二类废盐(绿色,PDS脱硫法)中 NaSCN 和Na2S2O3的回收率分别为91.3%和81.8%。通过 XRD、TG-DSC 以及 FT-IR 等表征手段分析发现,经过水-乙醇体系分溶分离法提纯分离后的产品接近市售的纯 NaSCN 和Na2S2O3的品质。 因此,水-乙醇体系可以代替无水乙醇、甲醇等纯溶剂对废盐进行分离提纯,且操作过程相对安全;此外,与分步结晶工艺相比,该工艺具有产品纯度高、耗能少等优点。因此,脱色+水-乙醇体系分溶分离法对焦化脱硫废盐的资源化利用具有一定的理论和实践参考。
关键词：焦化脱硫废盐;改良 ADA脱硫法;PDS脱硫法;水-乙醇体系;硫氰酸钠;硫代硫酸钠
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13
针铁矿改性生物炭的制备及对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究
王梓婷 邹家伟 周集体 金若菲∗
大连理工大学 环境学院
摘要：在不同热解温度及原料配比条件下,采用水解共沉淀方法制备针铁矿改性生物炭材料(GMB) ,借助SEM-EDS、XRD、FTIR、XPS 进行表征,并进行 Cr(Ⅵ)吸附实验,探究吸附性能和机理。结果表明:1)经改性后生物炭表面生成了羟基氧化铁(FeOOH) ,吸附能力有大幅提升;2)热解温度为 600 ℃ 、生物炭与 Fe(NO3)3·9H2O的质量比为1∶12的GMB600-12表现出最佳吸附性能,最大吸附容量为 20.67 mg/g;3) 准二级动力学揭示 Cr(Ⅵ)的吸附主要以化学吸附为主,Langmuir 和 Freundlich 模型都能很好地描述 GMB对Cr(Ⅵ)的吸附特征;4) XPS 的结果进一步表明GMB去除水溶液中Cr(Ⅵ)是氧化还原和表面吸附协同作用的结果。
关键词：生物炭;针铁矿;Cr(Ⅵ) ;吸附
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14
不同碳源农林废弃物与厨余垃圾协同堆肥对腐熟度和臭气排放的影响
张兰霞1 杜巍2 王岩2 徐志程1 袁京1 亓传仁1 李军港2 罗文海1李扬阳1 何威2 李国学1∗
1. 中国农业大学 资源与环境学院 农田土壤污染防控与修复北京市重点实验室
2. 北京固废处理有限公司
摘要：针对北京市生活垃圾分类后厨余垃圾含水率高,在堆肥过程中存在酸化严重、升温慢、渗滤液产率高、产品品质差和臭气排放严重等问题。研究了玉米秸秆、园林剪枝和西瓜秧作为外加碳源对厨余垃圾堆肥腐熟度和臭气排放的影响,其中3种辅料添加比例均为15%,采用机械强制连续通风,通风速率为 0.5 L/(kg DM·min) 。堆肥周期为16 d,每 4 d 翻堆1次。 结果表明:纯厨余垃圾单独堆肥酸化严重,未升温,添加辅料高温期( > 55 ℃) 持续时间超过10 d。碳源辅料影响有机质降解难易程度,西瓜秧添加在堆肥前期升温迅速,园林剪枝在堆肥中期温度较高,玉米秸秆在堆肥中后期温度较高。 添加玉米秸秆、园林剪枝和西瓜秧可分别减少 95%、39%和 17%的渗滤液。秸秆和西瓜秧处理的种子发芽率指数(GI)第12天达到 100%,比园林剪枝缩短 4 d。 与西瓜秧相比,添加秸秆减少了 66.6%硫化氢(H2S)和 86.3%甲硫醚(Me2S)排放,园林剪枝减少 82.3%Me2S排放。 影响厨余垃圾堆肥腐熟度和臭气排放的主要理化因素为pH和温度。
关键词：厨余垃圾;农林废弃物;协同堆肥;腐熟度;臭气
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15
垃圾焚烧炉掺烧陈腐垃圾及其配风优化的数值模拟
李德波1∗ 陈兆立1 陈智豪1 冯永新1 黄梓淦2 韦琛2 马晓茜2
1. 南方电网电力科技股份有限公司
2. 华南理工大学 电力学院
摘要：以某 350 t/d的垃圾焚烧炉为研究对象,采用 CFD模拟方法研究了城市生活垃圾掺烧填埋场陈腐垃圾及不同配风方案对燃烧过程、流场分布及NOx排放规律等影响。结果表明:掺烧陈腐垃圾延后了床层焦炭燃烧过程,有利于挥发分析出,从而使燃烧区及烟道气相燃烧更剧烈,提高了炉膛整体温度,但也加剧了局部超温,同时一烟道出口NOx浓度从 247.85 mg/Nm3降低到198.75 mg/Nm3。工况4增大了上下层二次风,使燃烧区流体充分混燃,且烟道流体湍动度增大,使炉膛内温度更加均匀,有利于缓解一烟道高温腐蚀现象。合适的配风比可极大降低一烟道出口NOx浓度,使之从 198.75 mg/Nm3降至 89.80 mg/Nm3,同时也延长了炉膛烟气的停留时间。该研究结果均可为垃圾焚烧炉改进陈腐垃圾掺烧比和配风比提供参考。
关键词：陈腐垃圾;垃圾焚烧炉;氮氧化物;配风优化;数值模拟
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16
厨余垃圾半连续干式厌氧发酵的影响因素研究
赵丽雅 林佩茹 郑义 王攀∗ 任连海
北京工商大学 生态环境学院 国家环境保护食品链污染防治重点实验室
摘要：探究了半连续干式厌氧发酵过程中有机负荷(organic loading rate,OLR) 、搅拌速率和物料停留时间对甲烷产量的影响;并采用结构方程模型探究调控因素与厌氧体系中间产物和甲烷产量的动态变化。 结果表明:提高 OLR至5.5 g VS/(L·d)时,产甲烷效果最佳,平均日甲烷产量达到 3084.40 mL/(L·d) 。提高搅拌速率和物料停留时间可促进甲烷产生,但过低或过高的停留时间会导致 NH4+-N 和 VFAs积累并抑制厌氧产甲烷过程;综合考虑,搅拌速率为 20r/min,停留时间为1 d最有利于甲烷的生成。结构方程模型结果显示:在厨余垃圾半连续干式厌氧发酵过程中,搅拌速率和物料停留时间对甲烷产量的影响大于OLR,其标准总效应分别为 0.435、0.370 和-0.04,这主要是由于提高搅拌速率有效缓解了干式厌氧发酵中VFAs对甲烷产量的抑制效应。
关键词：干式厌氧发酵;厨余垃圾;甲烷产量;结构方程模型
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17
基于微尺度技术精准评估2种覆盖剂对砷的钝化效果
燕文明1 蒋 超1 陈翔1 麻林2 颜秉龙3 何翔宇1 李敏娟1 田玢1 吴挺峰4∗
1. 河海大学 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室
2. 湖南省水利厅
3. 连云港市水利规划设计院有限公司
4. 中国科学院南京地理与湖泊研究所
摘要：为探究原位覆盖材料对表层沉积物砷(As)的钝化效果,选择可推广应用的锁磷剂(LMB)和增氧剂(CaO2+CaCO3) ,通过室内培养实验,应用微电极技术和高分辨率平衡式间隙水采集技术(HR-Peeper) ,研究覆盖材料对沉积物中砷(As)钝化的影响机制。实验设置锁磷剂组、增氧剂组和对照组共3个处理组,分为4个实验阶段( 加入覆盖剂后的第 4,30,90,150 天) 结果表明:锁磷剂与增氧剂可有效去除沉积物中的 As。锁磷剂覆盖最高可降低 50.86%的溶解态 As,影响深度-100 mm,有效期150 d。增氧剂覆盖最高可降低 55.52%的溶解态 As,影响深度-100 mm,90 d 后效果减弱。锁磷剂与增氧剂覆盖显著降低了溶解态As的释放通量。锁磷剂上的镧离子对砷酸盐有很强的亲和力,可去除溶液中的砷酸盐。此外,锁磷剂和增氧剂增加了沉积物-水界面中的 Eh 值,使Fe(Ⅱ)被氧化成Fe(Ⅲ) ,吸附As从而降低As浓度。此外,溶解态 As与Fe(Ⅱ)在沉积物剖面上同步变化且显著正相关(P< 0.001) ,证实了Fe和As的耦合释放机制。研究结果可为淡水生态系统中 As 污染的控制和治理提供支撑。
关键词：锁磷剂;增氧剂;HR-Peeper;覆盖;砷
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18
5种矿区土著植物对铅污染土壤的修复潜力研究
卢楠1,2,3,4,5∗ 魏样1,2,3,4,5 李燕1,2,3,4,5
1. 陕西省土地工程建设集团有限责任公司
2. 陕西地建-西安交大土地工程与人居环境技术创新中心
3. 自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室
4. 陕西省土地整治工程技术研究中心
5. 陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司
摘要：为评估我国西北某矿区茵陈蒿、蒲公英、苜蓿、大叶苦菜和车前草5种土著作物对含铅土壤的修复潜力,采用盆栽实验,设置4种不同铅含量水平(0、2‰、3‰和 5‰,w/w) ,测定了作物不同组织器官和种植前后土壤中 Pb含量,以及根际与非根际土壤微生物生物量碳含量、过氧化氢酶活性等指标。结果表明:茵陈蒿和车前草适合种植于铅含量为2‰、3‰、5‰的土壤中且可去除 12%~32%的土壤 Pb,车前草根系和茵陈蒿茎叶对Pb的累积量最高分别达到 3.62‰和 0.72‰,显著高于其他植物,作为土壤铅污染修复植物的潜力较大。根际土壤微生物生物量碳含量比非根际土壤微生物生物量碳含量高 2.37%~13.89%。土壤Pb抑制了根际与非根际土壤过氧化氢酶活性,使其活性低于对照组0.44%~22.3%,根际土壤过氧化氢酶活性比非根际过氧化氢酶活性高 0.89%~8.09%。研究结果可为Pb污染矿区废弃地植物修复和土壤环境质量评价提供理论依据。
关键词：土壤铅污染;植物修复;累积;过氧化氢酶;微生物生物量碳
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修复药剂对碱溶液提取-火焰原子吸收分光光度法测定土壤六价铬的干扰
滕慧1,2 李东1,2∗ 吴君如1,2
1. 重庆大学 环境与生态学院
2. 重庆大学 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室
摘要：生态环境部发布的HJ1082—2019《土壤和沉积物六价铬的测定碱溶液提取-火焰原子吸收分光光度法》于2020年6月正式实施,是目前国内唯一的法定土壤和沉积物Cr(Ⅵ)测定方法。 然而现有研究发现,修复后的Cr(Ⅵ)污染土壤测定结果存在假阳性或负偏差的问题。 针对其中与溶解性Cr(Ⅲ) 、淋洗剂( 柠檬酸盐) 和还原剂(FeSO4、Na2S2O5、Na2S 和CaSx)相关的问题进行研究。结果表明:修复过程中产生的Cr(Ⅲ)在整个修复和检测过程中均处于过饱和状态,导致检测结果出现较小正偏差,存在误判风险。土壤对Cr(Ⅲ)的吸附作用对降低检测正偏差至测定下限以下起着至关重要的作用。柠檬酸盐能显著促进Cr(Ⅲ)溶解,可能导致正偏差。修复后土壤中残留的大量还原剂会在碱消解或 pH 调 节 过 程 中 将 提 取 的 Cr(Ⅵ) 还 原 为Cr(Ⅲ) ,导 致 显 著 的 负 偏 差。火 焰 原 子 吸 收 分 光 光 度 法(FAAS)检测的正偏差程度较小且存在较大不确定性,不能抵消残留还原剂产生的负偏差。
关键词：HJ 1082;HJ 687;铬污染土壤;修复;柠檬酸盐
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20
尾矿库重金属污染土壤电动-植物模拟修复方法研究
郭琳1∗ 曹书苗2 袁训锋1 刘俊1
1. 商洛学院 电信学院
2. 西安建筑科技大学 陕西省环境工程重点实验室
摘要：尾矿库重金属污染土壤的修复过程复杂且缓慢,为缩短修复周期,促进土壤修复技术的智能化和精细化发展,灵活运用电动修复+植物萃取法的机理与规律,建立修复变量评价指标体系,融合随机森林分类器和 GRA 模拟算法,建立土壤模拟修复 GRA-RF 模型,进行模拟修复与实验修复对比。结果表明:1) 修复变量中电压梯度(0.092) 重要度等级值最高,其后是 电 流 大 小 ( 0.078) 、 土 壤 湿 度 (0.074) 、 通 电 时 间 ( 0.069) 、 土 壤 动 态 pH 值 (0.066) 、 电 极 间 距(0.063) 、电极布置方式(0.06) 、添加剂种类(0.057)和电极材料( 0.053) ,其余变量等级值小于平均值。 按照变量重要度次序改变修复变量大小,直到获得最优修复效果;2)8个修复样本的模拟修复效率高于实验修复效率,修复环境A1~A4的相对误差分别为 2.22%、4.72%、8.75%和 3.89%,B1~B4 分别为 9.91%、8.28%、6.74%和 5.63%,环境 A下Cd、Cu 和 Pb的修复效果优于环境 B,而Zn的修复效果则相反;3) 通过对比算法错误率,GRA-RF 模型的的修复效果优于 Random-RF。此方法真实模拟了污染土壤强化修复过程,通过优化修复变量指标提高土壤修复效率,为制定和改进土壤修复方案奠定了基础。
关键词：尾矿库;重金属;污染土壤;电动-植物法;模拟修复
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技术与应用
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农村河道微生态系统构建及原位修复底泥
王亦铭 丁露 徐佳莹 石雷 刘一帆 梁文伯 杨小丽∗
东南大学 土木工程学院
摘要：我国农村河道底泥氮磷元素蓄积严重,物化修复技术存在污染物去除不彻底、易破坏水生生态系统等问题。 采用生物生态修复技术不仅能抑制底泥污染释放,还能恢复水生生态系统,强化水体自净功能。 构建了由“玉米秸秆生物炭固定化脱氮菌-苦草/伊乐藻-中华田园螺”组合的泥水界面复合微生态系统,并探究了该系统对底泥和上覆水中污染物的去除效果及对底泥微生物群落结构的影响。结果表明:复合微生态系统能有效降低底泥中的氮磷污染,运行62 d后底泥有机质、TN 和 TP 去除率分别为 85.41%、77.40%和 54.98%,可将 TN、TP、有机质严重污染水平的底泥分别修复至轻度污染、中度污染和清洁水平;同时微生态系统对上覆水氮素具有较好的去除效果,上覆水 NH4+-N、TN浓度均达到 GB 3838—2018《地表水环境质量标准》Ⅲ类水标准。微生态系统的构建提高了河道底泥系统中的生物多样性,指示底泥污染的 Chloroflexi(绿弯菌门)相对丰度降低,具有降解污染物能力的 Proteobacteria( 变形菌门) 相对丰度提高。
关键词：微生态系统;农村河道;玉米秸秆生物炭;底泥原位修复;上覆水水质
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生活垃圾焚烧飞灰中钙的脱除与回收
黎梅 何雪连 冯艳平 刘建∗
西南交通大学 地球科学与环境工程学院
摘要：采用氯化铵溶液浸出生活垃圾焚烧飞灰中钙后,再用碳化法对其进行回收。 通过单因素实验和响应面设计获取钙离子浸出的最佳条件为:氯化铵浓度为 3.9 mol/L,反应时间为64 min,液固比为 5.6 mL/g;3个因素对钙离子浸出的影响程度排序为液固比>氯化铵浓度>反应时间。飞灰残渣重金属毒性浸出结果表明: Pb、Cu、Zn、Cd、Ni 浸出浓度分别为 0.0929,0.0012,0. 0054,0.0017,0.0002 mg / L,明显低于 GB 8978—1996《污水综合排放标准》中规定的最高允许排放浓度限值,即飞灰残渣的重金属毒性浸出结果满足 HJ 1134—2020《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范(试行)》中 6.3 条综合利用要求。采用自制的 PAN-PEI吸附盐洗液中的重金属后,再回收的碳酸钙品质极佳,其主要晶型为球霰石,Pb、Cd、Fe 含量分别为 0.0009%、0.0002%、0.0103%,符合 HG/T 2776—2010《 工业细微沉淀碳酸钙和工业微细性沉淀碳酸钙》标准要求,具有广泛的应用潜力。
关键词：飞灰;氯化铵;重金属;钙离子;碳酸钙
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基于数值模拟的某污染区地下水风险管控值确定
汪成1,2 陈坚1∗ 牛浩博1 宫志强3
1. 生态环境部环境规划院 长江经济带生态环境联合研究中心
2. 中国地质大学(北京)水资源与环境学院
3. 河北省地质环境监测院 河北省地质资源环境监测与保护重点实验室
摘要：针对地下水风险管控目标值确定较难的问题,以某废弃铁合金厂为研究对象,讨论地下水中 Cr( Ⅵ) 污染对下游敏感目标河流的环境影响,采用数值模拟方法,确定水力截获条件下该污染区地下水风险管控目标值。结果表明:天然条件下,2500 d 后,Cr(Ⅵ)浓度>0.5 mg/L 污染羽将迁移至河流处;在水力截获条件下,当水力截获 Cr(Ⅵ) 浓度为10 mg/L 以上的污染羽范围时,排泄至河流处 Cr(Ⅵ)最高浓度为 0.46 mg/L,可达到地下水风险管控的目的。 最终确定本场地地下水风险管控值为10 mg/L,使地下水风险管控的面积减少了约 9.45 万 m2,节约了污水处理的成本。研究为地下水风险管控目标值的确定提供方法支撑,为我国污染地块地下水修复方案编制提供设计支撑。
关键词：GMS;水力截获;地下水修复目标值;地下水风险管控目标值
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光热光电驱动的海岛型太阳能海水淡化装置研制与性能分析
袁合涛1 彭昌盛2∗
1. 安康学院
2. 中国海洋大学 环境科学与工程学院
摘要：针对偏远海岛淡水资源和常规能源缺乏问题,综合利用光热与光伏驱动,通过技术设计、数学计算、传热传质、模拟测试、性能分析等程序研制一种适用于海岛的太阳能海水淡化装置,实验结果表明:1)3 种不同模式下,淡化装置在光热模式的平均产水速率为 225 mL/h,光热光伏模式的平均产水速率为332 mL/h,比光热模式提高了 47.6%,而电加热模式平均产水速率可达到 1910 mL/h,反映了中高温太阳能集热管的重要性;2) 淡化装置的最佳实验条件为:蒸发舱温度为 103 ℃ ,冷却水温度为41 ℃ ,环境温度为 30 ℃ ,此条件下的瞬时产水量高达2389 mL/h,各因素的影响程度顺序为蒸发舱温度>冷却水温度>环境温度;3) 淡化装置在光热和光热光伏模式下的单位面积产水量分别为 2172,1167 mL(m2·d) ,太阳能蒸馏过程的最小热耗为 2.03 kW·h/m3。
关键词：太阳能;海水淡化;光热光电;海岛
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气相臭氧氧化协同湿法吸收脱硝技术的性能和氮转化
孙也1 李帅帅1 庞琳琳1 胡小吐2 李杰3 刘勇2 钟璐2 朱天乐1∗
1. 北京航空航天大学 空间与环境学院
2. 广东佳德环保科技有限公司
3. 唐山燕山钢铁有限公司
摘要：气相臭氧氧化协同湿法吸收脱硝技术具有脱除效率高、设备简单、投资低、运行易控等优点,适用于钢铁烧结、焦炉和陶瓷等较低温度(<150 ℃)和较低 NOx浓度(<400 mg/m3)烟气的深度净化。 从理论上分析了臭氧氧化协同湿法吸收脱硝反应过程物理化学行为,并采用傅里叶红外光谱和离子色谱等方法,分别考察了气相臭氧氧化NO和气相臭氧氧化协同湿法吸收脱硝的氮产物分布,计算氮转化率。结果表明:n(O3)∶n(NO)和水溶性是影响NO氧化程度和氧化产物吸收脱除效率的关键因素。当n(O3)∶n(NO)>1.5时,NO的氧化产物是与SO2水溶性相当的N2O5和HNO3,可实现在传统脱硫吸收塔中同步高效脱除,而且产物为稳定性良好的NO3-。 氮平衡分析结果表明,氮转化率接近99%,而不可检测的氮组分可以忽略不计或者不存在。
关键词：臭氧氧化;吸收;脱硝;化学行为;水溶性;氮转化
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Orbal 氧化沟工艺达标排放难点诊断及脱氮潜力分析
周乙新1 支丽玲2 郑凯凯3 王燕3 支尧4 王小飞4 李激3,5,6∗
1. 无锡市市政公用产业集团有限公司
2. 无锡市水务集团有限公司
3. 江南大学 环境与土木工程学院
4. 无锡普汇环保科技有限公司
5. 江苏省厌氧生物技术重点实验室
6. 江苏高校水处理技术与材料协同创新中心
摘要：江苏省于2018年6月颁布了 DB 32/1072—2018《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》 ,随后太湖流域城镇污水处理厂开展了新一轮的提标改造。以太湖流域某市政污水处理厂为研究对象,采用全流程分析方法作为评估诊断的手段,探讨奥贝尔(Orbal)氧化沟工艺在实际运行过程中存在的主要问题。 结果表明:该厂活性污泥的反硝化潜力和速率分别为 8.0,2.24 mg NO3--N/( g VSS·h),通过化学需氧量(COD)及总氮(TN)的全流程分析可知,碳源相对缺乏、内回流比低、氧化沟底部淤积等因素限制了脱氮效率的进一步提高,优化运行后尚有一定的脱氮潜力。这为该厂的实际运行管理及后续的提标改造方案设计提供依据,也为同样具有提标改造需求的城镇污水处理厂提供借鉴。
关键词：Orbal 氧化沟;全流程分析;反硝化速率/潜力;流速
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环境管理
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某化工厂爆炸场地土壤污染物的分布特征及风险评估
李安娜1 王辉1∗ 刘强男2 李泰平2
1. 河南科技大学 化工与制药学院 环境工程系
2. 北京建工环境修复股份有限公司
摘要：以某发生爆炸事故的有机化工厂遗留地块为研究对象,运用单因子指数法、综合污染指数法和 HJ 25.3—2019《建设用地土壤污染风险评估技术导则》中推荐的风险评估模型,对场地的污染程度和健康风险进行评价,并基于人体健康风险评估,提出目标污染物的风险控制值。 结果表明:土壤中的超标污染物为 1,1,2-三氯乙烷、氯苯和 1,4-二氯苯,主要富集于研究区中部及西北部下层土壤(2~8 m)中。单因子污染指数结果表明:3种有机物在下层土壤中存在不同程度的污染,其中氯苯的污染程度最为严重。 综合污染指数结果表明:表层土壤未污染,部分下层土壤的综合污染程度呈重度污染水平。 健康风险评价结果表明:研究区中部及西北部下层土壤的致癌风险和危害商超出可接受阈值,主要暴露风险来自氯苯和1,4-二氯苯等气态污染物的室内吸入途径。风险控制值计算结果表明:污染物的风险控制值远低于最大检出值,选择分层计算的风险控制值作为修复目标值时,可有效减少污染治理量。
关键词：土壤;污染评价;空间分布;健康风险评估;有机物
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咪唑基离子液体用于天然气脱水过程中的技术-环境评价
王佳琪 代成娜 于刚强∗ 武斌 刘宁 徐瑞年 王宁 陈标华
北京工业大学 环境与生命学部
摘要：利用 Aspen Plus 建立离子液体天然气脱水的工艺流程模拟,结合灵敏度分析及生命周期评价方法,对该工艺应用不同离子液体产生的技术及环境影响进行比较,并分析离子液体结构对天然气脱水工艺技术及环境评价的影响。结果表明:与烷基链较短的 阳 离 子 结 合 的[BF4]-离 子 液 体 具 有 较 好 的 脱 水 性 能([EMIM] [BF4]>[BMIM][BF4]>[OMIM] [BF4]；对于生产 1 kg 甲烷气体而言,[BMIM] [PF6]脱水法的环境影响最大,达到[ OMIM] [BF4] 脱水法环境影响的 5 倍;此外,对于具有 相 同 阴 离 子[BF4]-的 脱水情况,环境影响顺序为 [OMIM] [BF4]<[BMIM] [BF4]<[EMIM] [BF4] 。该结果从技术和环境评价的角度为筛选或开发天然气脱水过程中选择适当的离子液体提供了指导。
关键词：天然气脱水;过程模拟;离子液体;生命周期评价;能量分析
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综述
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基于文献计量学的2001—2020堆肥臭气研究进展
吴伟霞1,2,3 黄彩红1,2∗ 唐朱睿1,2 李艳红3 朱琳1,2 马彩云1,2
1. 中国环境科学研究院 环境基准与风险评价国家重点实验室
2. 中国环境科学研究院 化学品生态效应与风险评价国家环境保护重点实验室
3. 桂林理工大学 环境科学与工程学院
摘要：堆肥是有机固废资源化利用的重要方式,而堆肥过程中产生的组分复杂的恶臭气体,限制了该技术的发展与推广应用。为了解堆肥臭气控制领域的研究趋势与重点,通过CiteSpace软件对 CNKI 和 Web of ScienceTM 核心合集数据库中 2001—2020 年共20年关于堆肥臭气研究的文献进行可视化分析。 结果表明:近20年以来,堆肥臭气控制领域的发文量呈增长势态。核心研究团队为中国农业大学李国学团队。研究热点主要关注畜禽粪便、污泥、厨余等富含蛋白质或碳水化合物等易产生臭气的堆肥物料,氨气和挥发性有机物等臭气种类,添加外源调理剂、生物作用等除臭手段。食物垃圾堆肥产生的臭气治理,微生物作用下的臭气减排作用机理,以及臭气、重金属与抗生素抗性基因等多种性质污染物间的协同控制可作为未来的研究前沿。综上,堆肥臭气研究领域正处于活跃的发展状态,未来的研究视角也将更为多样化。
关键词：堆肥;臭气;CiteSpace;核心团队;研究热点;研究前沿
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基于文献计量的电催化还原CO2研究状况及发展趋势分析
张泽坤1 万丹1,2 徐浩1,3∗ 延卫1,3 金晓亮2
1. 西安交通大学 环境科学与工程系
2. 陕西正为环境检测股份有限公司
3. 浙江西安交通大学研究院
摘要：通过电能将CO2还原成高能化学品以实现碳减排受到全球关注,大数据时代的到来为其提供了1个新的研究平台。基于此,对Web of Science 核心数据库中2012—2021年关于电催化还原CO2研究的4089 篇文献进行调研汇总,并利用引文分析软件VOSviewer 进行了计量统计和可视化分析。从多个角度分析了该领域研究发展态势,并对未来发展趋势做出预测。结果表明:2012—2021 年,电催化还原CO2领域发文量保持稳中有增的态势,其中中国、美国、法国在电催化还原CO2领域处于领先地位,3个国家的科研成果相对突出;电催化还原CO2 领域研究重点由单一的金属及合金催化剂材料制备向非金属纳米结构催化剂、催化剂性能精确调控及电催化反应机理揭示等方向转变。
关键词：电催化;CO2还原;文献计量学;可视化分析;VOSviewer
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白酒酿造固体废弃物资源化利用新进展
卢皓1 田金平1, 3 吕一铮1 叶宁1 万梅2 陈吕军1, 3∗
1. 清华大学 环境学院
2. 浙江清华长三角研究院
3. 清华大学生态文明研究中心
摘要：白酒酿造产生的酒糟固体废弃物产量大、富含有机质、储存易腐,处理处置成本高,导致资源化利用效率仍较低。聚焦于 2017—2021年关于白酒糟资源化利用的文献,从资源化应用途径及处理技术2个角度综述了研究新进展。 研究发现:利用白酒糟制取动物饲料是当前资源化应用的主要方向;处理技术方面,混菌发酵技术对纤维素的降解率为24%~42%,对粗蛋白增率在 21%~60%,能有效均衡酒糟饲料制品的养分,应用广泛。 近年来白酒糟炭化热解制取生物炭研究进展迅速,生物炭产率在33%~43%。 构建白酒酿造、白酒糟制生物炭与作物种植的综合处理体系,可为规模化处理酒糟固废建立新模式。
关键词：白酒酒糟;固废资源化;酒糟饲料化;酒糟炭化热解
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MOFs基多孔材料吸附去除VOCs的研究进展
常甜1,2,3∗ 王宇1 赵作桐1 王亚琪1 高瑞丽2 李小飞1 王羽琴1 张立欣1 陈庆彩1
1. 陕西科技大学 环境科学与工程学院
2. 省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室(宁夏大学)
3. 中国科学院 地球环境研究所 黄土与第四纪地质国家重点实验室
摘要：大气中挥发性有机物(VOCs)严重威胁生态环境和人类健康,其治理迫在眉睫。 吸附法因操作简单、效率高、能耗低等优势成为目前处理 VOCs 最经济有效的方法之一。传统吸附材料如分子筛、活性炭、硅藻土等存在吸附容量小、易堵塞、选择性低且再生困难等问题。 因此,发展高效稳定的VOCs吸附材料仍是目前的研究热点。金属有机框架材料( metal-organic frameworks, MOFs)是一种比表面积高、孔道结构丰富的新型多孔材料,在VOCs吸附净化方面具有良好的应用潜力。针对近10年MOFs基多孔材料吸附去除 VOCs 的研究,从MOFs的结构和特点出发,详述 MOFs的分类及其复合材料的类型,基于MOFs基多孔材料吸附 VOCs 过程中的影响因素和机制,对其在VOCs吸附应用方面的研究进展进行总结,并对其在该领域的未来发展进行展望。
关键词：金属有机框架材料;挥发性有机物;影响因素;吸附机制
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基于群体感应的水处理膜生物污染控制研究进展
陈新语1 侯冰倩1 耿茹1 周向同1,2 吴智仁1,2 韦静1,2,3∗
1. 江苏大学 环境与安全工程学院
2. 江苏大学 环境健康与生态安全研究院
3. 苏州科技大学 江苏水处理技术与材料协同创新中心
摘要：生物污染是水处理膜分离应用面临的主要问题之一。生物膜的形成受细菌群体感应系统调控,群体感应抑制是控制膜生物污染的新兴技术。介绍了群体感应机制及其参与生物膜形成的有关研究。通过干扰和阻断细菌的信息交流通路,可阻止群体感应依赖型基因表达从而抑制细菌的特定群体行为。综述了基于细菌群体感应和群体淬灭的水处理膜生物污染控制研究,考察了各类群体感应抑制剂在膜法水处理系统中的应用,以及抑制剂固定化、膜材料改性等研究进展,展望了群体感应理论在膜生物污染控制中的研究方向。
关键词：膜分离技术;群体感应;水处理;生物污染;生物膜
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关于期刊
《环境工程》创刊于1982年，是国内外公开发行的国家级环境科学类期刊，由中冶建筑研究总院有限公司主办、工业建筑杂志社有限公司出版发行。本刊主编由中国工程院院士、美国国家工程院外籍院士、中国科学院生态环境研究中心研究员、清华大学教授曲久辉担任。报导内容涵盖水污染防治、大气污染控制、有机固废生物处理与资源化、过程工程环境污染控制与资源化、环境生态工程、海绵城市建设规划与实践、碳减排技术路径研究与实践等。本刊已入选北大中文核心期刊要目总览、中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊（核心库）、RCCSE中国核心学术期刊、ISTIC中国科技核心期刊、环境科学领域高质量科技期刊分级目录T2级、世界期刊影响力指数(WJCI)报告等。在科学技术迅猛发展和全球变化的大背景下，《环境工程》既要关注解决环境治理工程难题的最新科技进展，也必须突破以末端治理为主要目标的学科局限，深刻认识制约我国社会经济发展的重大环境工程问题，深入思考环境工程科技发展的未来与方向，深度融合相关学科的科技成果，报导更有学术高度和应用价值的综合性成果。
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