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同济大学于赛车pk10水利教授研究团队近年发表的

文章来源: admin     时间: 2019-08-14

  

  原标题:同济大学于水利教授研究团队近年发表的SCI代表性论文引用情况和成果转化

  1)不但给出了SCI论文的中文摘要、期刊的影响因子等信息,还给出了论文的被引用情况,便于追踪了解研究成果的国际影响力;

  2)我看到了每个发光的个体,可见他们既重视团队合作,又能充分调动每个成员的创造性,充分鼓励个体创新;

  3)重视研究成果转化,有事实有数据,SCI论文成果也可以接地气,产生实实在在的效益。

  正如团队黎雷博士所言:要做就尽量做得完善一点,这大概就是他们不断追求完美、卓越的团队精神吧!

  研究室共有研究人员6人,包括,学术顾问侯立安院士,于水利教授,唐玉霖、郭美婷、李攀和黎雷副教授。在读博士后、博士、硕士研究生37人。

  高等学校优秀青年教师教学科研奖励计划获得者,国家“创新研究群体”成员。曾主持水专项3项,国家基金自然科学基金等17项。

  1.国家自然科学基金项目——基于纳滤膜的两性荷电改性与膜孔径的调控增加矿物质的透过率提高小分子有机物的去除效果(2016.1-2019.12)

  2.国家自然科学基金项目——水分子有序透过且亲水性高的分离膜开发及高品质饮用水处理效能与机制 (2018.1-2021.12)

  摘要:在聚驱采油废水的超滤过程中,膜的物理不可逆污染严重且不可避免。具体来说,阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)能够加剧膜通量损失,在膜清洗中也是个挑战。基于超滤膜聚合物污染的分子机制,本文研究了聚合物(阴离子聚丙烯酰胺(APAM))污染后聚偏氟乙烯(PVDF)超滤(UF)膜的化学清洗程序,包括清洗效果、不同药剂间协同作用和分子间相互作用。化学清洗效果和污染物-污染物分子间作用力表明次氯酸钠(NaClO)、乙二胺四乙酸的钠盐(EDTA-Na)和十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)分别能够解构氢键聚合网状结构、鸡蛋-箱体型配位网状结构和高分子链纠缠网状结构,使膜通量显著恢复。对于不同药剂间的协同作用,复配清洗和分步清洗是不同的。另外,乳浊油滴有利于APAM的清洗和减缓膜通量损失。最终,超滤处理聚驱采油废水的生产试验中,对于污染膜的清洗效果和膜通量(清洗后运行过程中),本文开发的清洗技术明能够有效去除膜污染物,从而显著恢复膜通量。这些研究结果对控制膜的聚合物污染具有重要意义。

  中文标题:采用4-二甲氨基吡啶(DMAP)催化均苯三甲酰氯(TMC)和丝氨醇界面聚合制备新型复合聚酯酰胺纳滤膜

  摘要:为整合聚酰胺复合(TFC)纳滤膜(NF)和聚酯TFC NF膜的优点,在平板聚醚砜(PES)底物膜上,通过丝氨醇和4-二甲基氨基吡啶(DMAP)催化均苯三甲酰氯(TMC)界面聚合,制备了一种新型复合聚酯酰胺纳滤膜。通过优化不同的制备参数优化膜的性能。反应分为四个基本过程。 X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱证明膜具有部分交互关联的活动层,包括酯键,酰胺键和残余的羟基。结构分析表明,与典型的聚酰胺膜不同,PEA-TFC-NF膜表面呈颗粒状。接触角和Zata电位测量证明,在所测试的整个pH范围内,PEA-TFC-NF膜高度亲水且带负电。在0.5MPa和25℃下,优化后的PEA-TFC-NF膜的截留分子量(MWCO)为474Da,透水率为6.0L/(m2·h·bar)。 该膜的盐截留顺序为Na2SO4 MgSO4 NaCl MgCl2,其分别为96.27%,83.92%,58.68%和28.76%,而且PEA-TFC-NF膜具有较好的抗污能力。

  中文标题:中试研究紫外/亚硫酸盐体系去除饮用水中的溴酸盐:经济成本比较,环境参数的影响和反应机制

  摘要:由于具有较高的去除率,易与紫外线消毒相结合,紫外/亚硫酸盐工艺去除饮用水中的溴酸盐(BrO3-)受到了人们的高度关注。这项研究证实了紫外/亚硫酸盐体系的有效性,并进一步研究了典型环境参数,如紫外剂量,亚硫酸盐浓度([S(IV)T]),pH,重碳酸盐(HCO3-),腐殖酸(HA)和硝酸盐(NO3-)对BrO3-降解的影响。结果表明,溴酸盐的分解速率随着紫外辐照度和[S(IV)T]的增加而增加,而仅在pH4.5-8.0范围内提高pH值,观察到去除效率有较大的提升,这可能是由于紫外/亚硫酸盐体系中亚硫酸根离子浓度随pH值变化而变化。相比之下,2-5mg/L HA成比例抑制UV /亚硫酸盐体系对BrO3-的去除,并且对去除动力学有显著抑制作用,这表明HA主要作为活性基团的淬灭剂,并且,2-8mM HCO3- 略微降低了BrO3-去除,表明在光化学过程中HCO3-是一种弱抑制剂。此外,NO3-的淬灭实验表明,在中试研究中,UV /亚硫酸盐体系分解BrO3-主要是由于水合电子的作用,而溴离子是唯一产物,因为在BrO3-中几乎所有溴原子都被分解为Br-。主成分分析进一步证实,线-和HA浓度导致中试试验中BrO3-的去除效率低于在小试试验中的效率。

  中文标题:紫外灯,四价硫浓度和pH对UV /亚硫酸盐体系去除溴酸盐的影响:机理和应用

  摘要:溴酸盐(BrO3-)是一种可能的人类致癌物,饮用水中BrO3-含量的限值为 10 µg/L。由于其具有较高的还原效率和与紫外线(UV)消毒相结合的能力,高级还原技术(ARP)去除BrO3-备受关注。在这项研究中,我们采用紫外/亚硫酸盐工艺去除BrO3-,并研究了紫外灯,硫(IV)浓度和pH对系统分解BrO3-的有效性的影响。由于UV-L的高紫外-C(UV-C)效率,选择低压UV灯(UV-L)替代中压UV灯(UV-M)。增加的硫(IV)浓度与增强的降解动力学成比例相关。主成分分析表明,相比于硫(IV)浓度和紫外灯种类,pH值是最主要的影响因素,pH值在6.0-9.0范围内时,体系对BrO3-的还原作用增强。随后研究了不同pH水平的降解机理。结果表明,pH 9.0时水合电子(eaq)诱导体系发生还原反应,在pH 4.0,氢自由基(H)诱导体系还原,在pH 7.0时,eaq和H共同诱导还原作用。在光催化体系中eaq和H形成的有效量子效率分别为0.109±0.001和0.034±0.001mol E-1。进一步,在pH7溴和硫质量平衡计算表明溴化物,硫酸盐和可能的连二硫酸根离子是主要产物,并且提出了相应的去除途径。此外,初始溴酸根浓度为0.1mM,2.0mM硫(IV),pH 9.0,反应20分钟内,在自来水中存在和不存在O2,去离子水中不存在O2的情况下,紫外/亚硫酸盐工艺对溴酸盐的去除效率分别为82%,95%和99%。

  摘要:溴酸盐(BrO3-)是一种可能的人类致癌物,饮用水中的BrO3-含量严格控制 10 µg/L以下。目前,BrO3-去除技术主要分为三大类:去除溴酸盐前提物溴化物(Br-),减小在臭氧化过程中BrO3-的生成,并且去除臭氧化后水体中的BrO3-。然而,前两种方法表现出较低的去除率和高的处理成本。第三种技术有明显的优点,比如还原效率高,性能更稳定,易与紫外线消毒相结合,因此在水处理中得到广泛应用。最近,高级还原技术(ARP),如BrO3-光催化工艺,由于其性能的提高引起了很大关注。为了增加光催化体系的可行性,这项工作的重点总结了该技术的发展历程,还原剂种类,活化方法,操作参数及其应用。进一步阐述了紫外/亚硫酸盐均相光催化和紫外/二氧化钛多相光催化两种典型工艺的反应机理。相应提出了ARPs未来在饮用水处理方面达到全面潜力的研究需求。

  摘要:研究了中试规模电渗析(ED)处理含油废水时,离子交换膜(IEM)的化学清洗。通过电渗析实验探究化学清洗对离子交换膜脱盐性能的影响,结果表明,相比于NaOH,HCl是阳离子交换膜(CEM)和阴离子交换膜(AEM)更为有效的清洗剂。通过分析清洗溶液的成分,我们认为NaOH可以有效地去除CEM上的阴离子聚丙烯酰胺(APAM)污垢,而HCl较好地去除AEM上的APAM,这是因为NaOH/HCl去质子化/质子化作用对APAM和IEM之间静电相互作用力的影响。结果表明NaOH能有效去除IEM上的油污;通过双重分解和中和作用,盐酸清洗掉无机沉淀。另外,对清洗后的IEM和污染物进行了结构分析,结果证实,大部分无机污染物能通过HCl清洗去除。进一步,X射线衍射(XRD)分析表明,IEMs上的无机污染主要是由于方解石沉积造成的。

  中文标题:四溴双酚A在多壁碳纳米管上与pH值相关的吸附动力学和界面热力学

  摘要:多壁碳纳米管(MWCNTs)的表面官能化用酸和乙二胺混合制备。通过电子显微镜,X射线衍射,拉曼光谱,傅里叶变换红外,N2吸附-脱附和X射线光电子光谱。研究了四溴双酚A(TBBPA)对原始和官能化的MWCNTs的pH依赖性吸附。发现TBBPA吸收的减少取决于碱性条件下吸附pKa。20分钟内,两种类型MWCNT表现快速TBBPA吸附结合动力学。使用假二级模型,粒子内扩散模型和Boyd模型分析TBBPA在MWCNT上的吸附动力学。结果表明,TBBPA在MWCNTs和N-MWCNTs上的吸附可以用拟二级动力学模型很好地描述,限速步骤为外扩散(边界层扩散)。扩展Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek(XDLVO)理论被用于计算界面自由能,并解释吸附剂和溶质之间的吸附特性。该分析揭示了MWCNT吸附TBBPA时疏水吸引相互作用力(即界面AB相互作用力)起主要作用。

  摘要:合成了一种具有磁性,分子筛和较高的阳离子交换性能的新型沸石。磁性确保其从复杂的多相体系有效分离出废弃的复合物,用于再生和回收,安全的废物处理以及有价值物质的回收。沸石提供了支持一个令人信服的、新的、简单、有效和经济的方法,即通过水热反应合成稳定的纳米零价铁(NZVI),改良沸石的性质。 NZVI有优异的性能,如较好的反应性能和热稳定性,并且不会团聚。因此,铁可以渗入沸石的骨架中,作为其一部分,在广泛应用中提供所需的功能。磁性组分(Fe-O),沸石和铁渗入沸石的骨架,构成了具有特定功能的新型复合材料。这是一种实际可行、经济上可持续发展和环保的新型先进材料的代表。本文重点介绍了该复合材料的新型合成方法及其表征,展示了其作为吸附剂去除水中铵盐的应用实例。。该多功能材料具有作为可回收催化剂,生物反应器的填料和吸附剂的潜在应用。

  2015年入选同济大学青年骨干英才计划,曾主持国家自然科学基金3项,国家重大水专项子课题1项,国家科技支撑子课题1项。

  国家自然科学基金:基于废塑料的磁性纳米碳材料构筑及其催化机理研究(2018.1-2021.12)

  摘要:通过将铁盐和具有不同官能团的聚苯乙烯煅烧,可以直接得到易再生的磁性纳米碳材料,磁性纳米碳材料可有效去除水中四溴双酚A。吸附试验表明,磁性纳米碳材料对水中的四溴双酚A表现出极高吸附效能,最大吸附容量高达117.00 mg/g。反应符合伪二级动力学,在室温、初始TBBPA浓度为4.0mg/L、pH=8.0条件下,初始吸附速率为42.87 mg/g/min。Langmuir等温模型比Freundlich等温模型更适合磁性碳纳米碳材对四溴双酚A的吸附。热力学参数表明四溴双酚A在磁性碳纳米碳材料上的吸附是自发、放热的。当pH值为8.0、四溴双酚A 3.0mg/L、时间30 分钟及温度298K时,达到最佳吸附,受水中腐殖酸影响较大。磁性碳纳米碳材料在多次循环后仍可去除85.5%的四溴双酚A,表现出良好的重复使用性。拉曼和傅里叶变换红外光谱表明磁性碳纳米碳材料中的C-O-Fe键对四溴双酚A去除起主要作用。本研究为有机污染物处理提供了有前景的磁性吸附剂,同时也为回收、重复利用高分子塑料提供了新思路。

  摘要:四溴双酚A是一种被广泛使用的溴化阻燃剂,因其污染面广,对人体和生态环境的影响较大而受到广泛关注。溴代阻燃剂的生产,四溴双酚A的生产,电子产品的回收是最主要的污染源。本文探讨了四溴双酚A在水环境中的分布、迁移和控制,当其释放至水环境中后,四溴双酚A通常经历吸附,光以及生物降解几个过程。降低四溴双酚A对环境和人类的风险主要取决与相关的控制和管理措施,同时,加强法律法规的执行力度,提高电子塑料废弃物处理以及四溴双酚A相关污染点源的污水处理是是降低四溴双酚A在环境中的释放量和暴露剂量的有效方法。

  摘要:本文研究了石墨烯和二价铬离子对铜绿微囊藻的联合作用。单独石墨烯在低浓度时对铜绿微囊藻几乎没有影响; 石墨烯的联合极大的促进Cd 2+对藻类的作用,Cd 2+的96 h半致死浓度从0.51 ± 0.01 mg/L降低为0.474 ± 0.01 mg/L。当石墨烯浓度超过5 mg/L时,Cd 2+/GO体系对铜绿微囊藻的影响没有显著增加。GO在Cd 2+存在条件下很容易粘附并进入藻细胞,通过对活性氧和丙二醛的测定来反映其对藻的作用机理。光合作用参数的测定在纳米材料和重金属联合作用方面非常有用。

  中文标题:还原氧化石墨烯/磁铁矿复合材料的合成及其去除氟喹诺酮类抗生素研究

  摘要:本研究原位合成了还原化石墨烯/磁铁矿复合物,并对抗生素氟喹诺酮、环丙沙星和诺氟沙星的吸附。用TEM、SEM、EDX、VSM、XRD进行表征。其高饱和磁化强度(12.0 emu/g)使其在外部磁场下从水溶液中更易、更快地分离。试验中石墨烯/磁铁矿复合物对环丙沙星和诺氟沙星表现出吸附亲和力。298 K下,Langmuir和Temkin模型能很好地拟合,伪二级动力学模型可描述复合物对环丙沙星和诺氟沙星吸附,热力学参数表明吸附为自发放热过程,受pH值的影响较大。石墨烯/磁铁矿复合物可作为去除水中氟喹诺酮类抗生素的高效吸附剂。

  摘要:本文研究了氧化石墨烯对四溴双酚A的吸附去除特性,测定了接触时间、pH、温度、共存阴离子和腐殖酸对去除的影响。实验结果表明吸附过程在10h时达到平衡,在碱性和高温条件下去除量大幅度降低。阴离子对吸附过程的影响顺序:NO3-SO42-HPO4-HCO3-,腐殖酸的存在对吸附过程有很大影响。吸附符合Langmuir等温模型,且最大吸附量为115.77mg/g。氧化石墨烯对四溴双酚A的吸附依靠π-π键和氢键共同作用,可以用准二级动力学模型拟合,为一个放热的自发过程。

  摘要:本研究探究颗粒状氢氧化铁对水中氟化物的吸附去除特性,及影响因素如离子强度,pH,表面基团和主要共存阴离子。在pH值为2-11时,氟离子吸附平衡与pH值显著相关,而不受离子强度的影响。在pH值为3-6.5时实现最大吸附量。在相同pH条件下,氟化物的吸附遵循Freundlich等温线,研究结果表明颗粒状氢氧化铁表面存在不同基团。XPS和ATR-IR光谱数据显示颗粒状氢氧化铁表面上氟化物吸附是通过内层络合和增加氢键和表面羟基化实现的,水中主要阴离子按对氟化物去除的抑制关系:H 2PO 4 - HCO 3 - SO 4 2- Cl -。颗粒状氢氧化铁可以控制水中阴离子污染物的新材料。

  国家自然科学基金:紫外消毒对污水中耐药细菌与基因的去除机制及耐药特征影响(2014-2016)

  摘要:近年来,人们广泛研究了以纳米材料为例的新材料对水环境中生物物质的影响。同时,抗性基因作为一种新型环境污染物受到越来越多的重视。氧化石墨烯作为一种具有独特结构的纳米材料,对耐药细菌及抗性基因或许有不容忽视的影响。因此,文章研究了氧化石墨烯对细菌耐药性的影响。结果表明,氧化石墨烯对耐药细菌的灭活作用有限:高浓度(高于10mg/L)的氧化石墨烯能够破坏耐药质粒,从而降低细菌耐药性;但低浓度(低于1mg/L)的氧化石墨烯对耐药质粒几乎没有影响。同时,试验中所用剂量的氧化石墨烯均可提高接合转移频率1-3倍,其中低浓度(1-10 mg/L)和高浓度(100mg/L)的氧化石墨烯对接合转移的促进效果最弱。总体而言,氧化石墨烯对细菌耐药性的影响仍需进一步试验探究。

  摘要:污水微生物群落中的抗性基因传播问题受到了越来越多的重视,但作为微生物控制手段的消毒工艺对抗性基因传播的影响仍未经评估。试验通过搭建以大肠杆菌为代表的革兰氏阴性菌间的接合转移模型,研究了紫外消毒和氯消毒对抗性基因传播的影响。结果表明,紫外消毒和氯消毒均能显著影响接合转移。低剂量的紫外消毒(8 mJ/cm2以下)对接合转移频率没有显著影响,且紫外消毒仅能降低细菌数量,不能改变细胞膜渗透性。与此相反,低剂量的氯消毒(40 mg Cl2 min/L以下)会显著促进接合转移频率,使之增加2-5倍。产生这种现象的原因是:生成的氯胺可以刺激细菌,提高细胞膜通透性,且使得供体细菌表面产生更多作为抗性基因转移通道的菌毛。而高剂量的紫外消毒(10mJ/cm2以上)及氯消毒(80 mg Cl2 min/L以上)均可以显著抑制抗性基因转移。

  摘要:污水处理厂是耐药污染物的巨大“储藏所”。然而,迄今为止,关于污水处理技术对细菌耐药性变化影响的研究非常有限。试验通过利用实验室规模活性污泥系统,以污水厂取水为进水,选取红霉素这种在医药方面大规模使用的抗生素的耐药性为研究对象,研究了细菌水平、细菌群落水平以及基因水平的变化;采用包括高通量测序以及定量聚合酶链反应在内的分子生物学手段检测了异养细菌群落的红霉素耐药性变化,以及与红霉素耐药性相关的九种基因的浓度变化。结果表明,在生物处理过程中,异养菌群中的红霉素耐药细菌(红霉素耐受度高于32mg/L)的丰度由9.6%增加到了21.8%,表明生物处理过程可以放大细菌群落的红霉素耐药性。高通量测序的结果表明,生物处理后,耐红霉素细菌群落多样性显著升高;变形菌门和拟杆菌门是生物反应器进出水中红霉素耐药细菌组成占比最大的两个门类,然而,经活性污泥法处理后,红霉素耐药细菌门类由18个增加至29个,而变形菌门的占比由76%下降至59%。同时,生物处理过程也使得基因erm(A), mef(E)和erm(D)的浓度发生显著变化。文章推测,活性污泥中丰富的微生物种群给耐药基因的转移提供了便利条件,而基因水平转移可能导致了红霉素耐药性的提高。因此,人们需要重视污水处理过程中这种细菌耐药性风险提升的威胁。

  摘要:迄今为止,现有研究中关于紫外消毒对耐药细菌的生物选择性的部分很有限,且结果互相冲突。为了研究紫外消毒对耐药细菌的影响,试验选取了由某市政污水处理厂二级出水中分离出的总异养菌群以及耐药细菌(包括耐头孢氨苄、环丙沙星、红霉素、庆大霉素、万古霉素、磺胺嘧啶、利福平、四环素、氯霉素等种类的耐药细菌)进行研究。同时也研究了以耐红霉素和四环素为例的多重耐药菌经紫外消毒后生物特性的变化。

  结果表明,紫外消毒对总异养菌群和耐药细菌都具有显著灭活效果,剂量为5 mJ/cm2的紫外辐照对九种耐药细菌的去除率分别为(1.0±0.1)log至(2.4±0.1)log不等;耐红霉素和四环素的多重耐药菌对紫外消毒的剂量-灭活率曲线与总异养菌群类似。结果显示,紫外消毒可以去除污水处理厂出水中的耐药细菌,确保公共卫生安全。我们的研究表明,紫外消毒可以提高菌群中耐磺胺嘧啶、万古霉素、利福平、四环素耐药细菌的丰度,降低耐头孢氨苄、红霉素、庆大霉素、环丙沙星耐药细菌的丰度。这一结果揭示了紫外消毒对耐药细菌具有生物选择性。

  中文标题:紫外消毒降低市政污水中红霉素及四环素耐药细菌及其抗性基因基因浓度

  摘要:污水中的耐药性问题日益严峻,威胁公共卫生安全,但现阶段有关消毒对耐药细菌及抗性基因的研究非常有限。试验选取了两种常用且在环境中广泛存在的抗生素——红霉素及四环素的耐药细菌及抗性基因为研究对象,评估了紫外消毒对某污水处理厂二级出水中的耐药异养菌以及其相关抗性基因的影响。结果表明,剂量为5 mJ /cm2的紫外辐照对红霉素耐药异养菌及四环素耐药异养菌的去除率分别为(1.4 ± 0.1)log和(1.1 ± 0.1)log。紫外消毒后,四环素耐药细菌的丰度由3%变为5%,几乎翻倍,这表明四环素耐药细菌比红霉素耐药细菌对紫外辐射的耐受度更高(p 0.05)。由qPCR测得的基因拷贝数并与原始样本进行归一化处理后得到,红霉素抗性基因及四环素抗性基因的总浓度分别为(3.6 ± 0.2)ⅹ105copies/L 及(2.5 ± 0.1) ⅹ105copies/L;剂量为5 mJ/cm2的紫外辐照对红霉素抗性基因及四环素抗性基因的去除率分别为(3.0± 0.1)log和(1.9 ± 0.1)log。因此可以认为,紫外消毒能够显著降低污水中的耐药污染物浓度。

  (2)低能耗高浓度微米气泡产生技术和纳米气泡稳定技术开发,以及微纳米气泡的应用技术研究。

  国家自然科学基金:基于微气泡爆破生成羟基自由基处理印染废水中聚乙烯醇的效能与机理(2013.01-2015.12)

  摘要:本文应用水力空化克服了纳米零价金属颗粒的团聚对其还原反应速率限制的缺点。在有无水力空化的水溶液中分别用纳米零价铜进行甲基橙偶氮染料的脱色实验,发现水力空化大大加快了甲基橙的脱色速率。同时研究了释放压力、溶液初始pH、纳米铜浓度等重要操作参数对降解率的影响,发现存在最佳的释放压力以获得最佳的脱色率。较低的pH有利于脱色。甲基橙降解的拟一级动力学常数随铜投加量的增加呈线性增大。紫外可见光谱和傅里叶变换红外光谱分析证实了降解中间体的生成。结果表明,羟基自由基在脱色过程中起关键作用。因此,水力空化强化甲基橙脱色可以归因为纳米颗粒的解聚和原位生成的羟基自由基的氧化作用。这一发现大大提高了纳米Cu/水力空化技术在含危险废物的废水处理领域的应用潜力。

  摘要:文章研究了水力空化对藻类生长抑制的影响。其对有气囊的铜绿微囊藻和无气囊的小球藻的影响不同。当铜绿微囊藻处于水力空化条件下,经过三天的培养,其细胞密度和光合活性均下降了接近90%。然而,小球藻的细胞密度仅减少了63%,并且最后的光合活性没有受到影响。电子显微镜证实水力空化对无气囊的藻类细胞影响很小。在水力空化过程中,剪切应力只会适当地抑制铜绿微囊藻的生长。相对丙二醛(MDA)含量作为脂质过氧化的定量指标,在水力空化处理过程中显著增加,说明有自由基生成。因此,在水力空化处理过程中加入H2O2促进了自由基的产生,也促进了藻类的灭活。水力空化和超声空化的结果和能量效率的比较表明水力空化作用最好:经过10分钟的空化处理,水力空化的藻类去除率可以达到88%,而超声去除率只有39%。

  摘要:藻类大量繁殖是富营养化水体中的一个季节性问题,需要采取新的方法来去除藻类。采用实验室规模装置研究了水力空化对铜绿微囊藻的去除效果。水力空化处理后的样品随后在光照培养条件下生长。结果表明,在不破坏细胞的情况下,用水力空化进行短时间处理可以有效地解决自然生长的铜绿微囊藻。经过3天的培养,10分钟处理的样品的藻细胞密度和叶绿素a分别显著下降88%和94%。研究了不同的水力空化运行参数,表明对铜绿微囊藻的抑制主要依赖于处理时间和压力变化。电子显微镜证实,藻类的沉淀是由于胞内气囊的破坏所致。对光合作用的损伤也导致了对藻类生长的抑制。空化过程产生的自由基可以作为水力空化处理强度的间接指标,尽管它们对藻类的损害最小。综上所述,我们认为水力空化处理是一种可以从水环境中去除藻类的潜在高效且可持续的方法。

  摘要:本文关注微米气泡爆破技术在废水处理中的应用。实验证实,常见污染物苯酚的降解是由爆破的空气微米气泡产生的羟基自由基引起的。当以空气作为微米气泡的气源时,两小时内苯酚的降解率可以达到约60%。同时,我们研究了溶液的pH和微米气泡中的气体种类与苯酚降解的关系。伪一级动力学常数k随溶液中的氢离子浓度增加而线性增大。氧气微米气泡可以使得k值达到最大(1.6h-1)。羟基自由基在苯酚的降解中发挥了重要作用。本论文实验成果将对微米气泡在废水处理领域的应用起到重要作用。

  摘要:水溶液中的微米气泡爆破可以诱导自由基的生成,但是这种方法产生的自由基浓度太低而不能实际应用。在本研究中,通过电子自旋共振光谱分析发现在酸性条件下铜可以强化氧气微气泡产生羟基自由基。另外,实验发现,铜催化空气微气泡爆破技术可以降解臭氧不能降解的聚乙烯醇。这一发现大大提高了微米气泡爆破技术在废水处理领域的应用潜力。

  主持国家自然科学基金2项,国家重大水专项子课题1项,获上海市浦江人才计划。

  (1)蓝藻及其代谢污染物(嗅味物质、藻毒素等)在饮用水处理工艺中的迁移转化

  国家自然科学基金(面上):饮用水特征嗅味物质与溶解性有机物的结合/解离及其去除特性研究(2017-2020)

  国家自然科学基金(青年):藻源型有机质(AOM)的氯消毒生物稳定性及其机理研究(2014-2016)

  上海市浦江人才计划:超滤对青草沙藻源有机质的控制及基于微界面过程的膜污染机制解析(2014-2016)

  中文标题:铜绿微囊藻细胞内胞外有机物(AOM)的表征及相关消毒副产物和嗅味化合物生成研究

  摘要:藻源有机物(AOM),包括胞内有机物(IOM)和胞外有机物(EOM),导致了许多水质问题,其中消毒副产物(DBPs)和嗅味(O&T)化合物的形成尤其受到关注。本研究对指数生长期铜绿微囊藻IOM和EOM的理化性质进行了全面表征,并对AOM氯消毒DBP和O&T生成进行了定量研究。结果表明,IOM和EOM中亲水有机物分别占DOC的86%和63%。IOM中分子量(MW)为1kDa,40-800kDa和 800kDa的有机物DOC占比分别为27%,42%和31%,而EOM主要包含1-100k Da的分子。另外,低SUVA(0.84 L/mg m)和三维荧光光谱表明,AOM(特别是IOM)主要由蛋白质类物质组成,而不是类腐殖质物质。IOM中三氯甲烷,氯乙酸和亚硝基二甲胺的形成潜力分别为21.46,68.29和0.0096 ug/mg C,对应EOM的生成潜力分别为32.44,54.58和0.0189 ug/mg C。此外,从EOM和IOM产生的主要嗅味化合物分别是2-MIB(68.75 ng/mg C)和b-环柠檬酸(367.59 ng/mg C)。值得注意的是,在厌氧培养后二甲基二硫化物成为主要嗅味化合物。

  摘要:藻源有机质AOM(包含胞内有机质IOM和胞外有机质EOM)是处理含藻水时膜污染物的主要来源。本文研究了EOM和IOM对聚醚砜死端平板超滤膜(UF)污染特性的影响。基于XDLVO理论,分析了膜孔隙几何尺寸以及膜和表面污染物的相互作用自由能的变化。数据表明:在特定的过滤体积3.75 mL/cm2时,UF能够截留住57%的IOM以及46%EOM,但是相应的膜通量也会降低到原有水平的28%和33%。膜污染模型表明:膜表面滤饼(cake formation)的形成是膜污染的主要机制,此外,由于IOM污染物比EOM污染物有更大的凝聚自由能,所以其会在膜表面形成更密实的滤饼层。但是,小分子疏水性EOM会吸附在膜孔内部,这会导致膜孔径和膜通量的急剧下降。因此,当综合考虑上述膜污染机制时,由IOM和EOM造成的整体污染速率是相当的。

  中文标题:高锰酸钾降解铜绿微囊藻的动力学:藻细胞的灭活及胞内藻毒素的释放与降解

  摘要:高锰酸钾预氧化可以提高蓝藻的去除率,然而,其对于细胞活性、潜在的藻毒素释放的影响还没有被全面报道过。本文研究了高锰酸钾对铜绿微囊藻的灭活性能、胞内藻毒素的释放和降解特性,结果表明,细胞灭活和胞内微囊藻毒素的释放过程都符合两段式二级动力学,转折点处的高锰酸钾暴露剂量分别为cty、ctr。高锰酸钾首先与胞外溶解性有机物反应,暴露剂量在达到临界值cty之前,细胞活性降低的很慢,释放的微囊藻毒素很少,在这之后,氧化剂到达细胞壁的内层并引起细胞活性的迅速下降,当暴露剂量进一步增至ctr时,细胞裂解且大量的微囊藻毒素从胞内释放。总的来说,藻毒素的释放速率远远低于其被氧化降解的速率,但如果高锰酸钾完全消耗殆尽,藻毒素仍会持续释放至胞外从而导致处理水中的含量急剧升高。

  摘要:本文提出了高度约束、简洁实用的亚砷酸盐(As(III))氧化模型,以及As(III)、砷酸盐,硅酸盐和磷酸盐竞争吸附模型,该模型可适用于较宽泛的操作条件(电荷剂量率)和溶液化学(pH,共生离子)条件。模型解释了为什么更高的pH值和更低的电荷剂量率(Coulombs /L/min)能促进As(III)被电凝聚(EC)工艺去除。我们的模型还能模拟计算不同水质条件下将500μg/L As(III)去除至50μg/L所需的最低铁含量。研究为地下水中As(III)的同步氧化吸附去除提供了理论支撑。

  该技术工艺于2012-2015年在大庆油田公司采油二厂聚南2-2处理站成功应用(规模9570吨/日),曾在2012年获“ GE绿色创新挑战奖”。该研究得到了国家自然科学基金、国家“863”和国家“973”的资助,并获得多项国家发明专利。

  2.高浊度水透光脉动絮凝投药控制技术,该技术获国家科技发明3等奖,国家自然科学基金委员会 “优秀成果”

  基于在线检测高浊度水透光脉动值,测定高浊度水絮凝颗粒的粒径,从而实现高浊度水絮凝投药控制,并创建了相应的控制理论,解决了高浊度水絮凝投药控制的技术难题。该成果获国家科技发明3等奖。该技术在济南黄河二水厂、鞍山钢铁厂等50余家水厂应用

  通过扰流组件使反应池内的水流形成自由涡运动、强制涡运动及组合涡运动,从而促使杂质颗粒之间产生高效碰撞、反应,大大提高了絮凝反应池的反应效率。该技术在大庆水务公司、江苏连云港新海发电厂等成功应用。

  基于高级还原原理,开发了饮用水中的溴酸盐的处理技术,为解决原水溴离子浓度高时,采用臭氧-活性炭工艺存在的溴酸盐问题,提供了新的途径。该技术研究得到国家科技支撑项目和水专项的资助,发表论文10篇,其中SCI收录4篇,申请国家发明专利项3项。

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