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过硫酸钠强化活性锰氧化物滤料去除BPA:NH_(4)^(+),Mn^(2+)的影响

中国环境科学 2025年第2期45卷 1176-1184页

作者：程亚张笑笑曲木果洱文刚黄廷林西安建筑科技大学西北资源环境与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 西安建筑科技大学陕西省水污染控制与水质安全保障协同创新中心陕西西安710055

活性锰氧化物(MnO_(x))滤料在去除水中氨氮和锰污染物方面表现出高效催化氧化性能,但在去除双酚A(BPA)方面稳定性不足,且其与其他无机污染物相互作用机理尚不明确.采用过硫酸钠(NPS)增强活性滤料(FM)去除BPA,实验发现,0.1mmol/LNPS即可... 详细信息

活性锰氧化物(MnO_(x))滤料在去除水中氨氮和锰污染物方面表现出高效催化氧化性能,但在去除双酚A(BPA)方面稳定性不足,且其与其他无机污染物相互作用机理尚不明确.采用过硫酸钠(NPS)增强活性滤料(FM)去除BPA,实验发现,0.1mmol/LNPS即可将去除率提升至80%以上,且随着NPS浓度增加,去除效率进一步提升,可达100%.NH_(4)^(+)和Mn^(2+)的加入分别通过促进电子转移和提供电子,增加活性物质产生,从而提高BPA去除效率.循环实验显示,虽然FM稳定性较好,但连续使用11次后去除率降至48%,而加入NPS后去除率可维持在65%以上.自由基淬灭和EPR实验以及X射线光电子能谱(XPS)分析证实,滤料/NPS体系中的主要活性物质为SO_(4)^(·-)、·OH和^(1)O_(2),Mn(Ⅲ)在催化氧化去除BPA过程中起关键作用,NPS的加入有助于Mn(Ⅲ)的形成,促进BPA去除.

关键词：过硫酸钠氧化锰 BPA去除滤料

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采用流式细胞仪快速计量饮用水中微塑料数量的方法学研究

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中国环境科学 2025年

作者：步海鑫邵森林李凯文刚黄廷林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省水污染控制与水质安全保障协同创新中心武汉大学土木建筑工程学院

微塑料作为一种新型污染物，因其体积小、易吸附、易转移等特点，已经引起广泛的关注.由于缺乏不需要视觉分类或预处理的快速监测技术，饮用水中的微塑料难以识别和量化..本文基于流式细胞仪，开发可快速测定饮用水中微塑料数目的新方法... 详细信息

微塑料作为一种新型污染物，因其体积小、易吸附、易转移等特点，已经引起广泛的关注.由于缺乏不需要视觉分类或预处理的快速监测技术，饮用水中的微塑料难以识别和量化..本文基于流式细胞仪，开发可快速测定饮用水中微塑料数目的新方法.结果表明，选用尼罗红染料（NR），以甲醇作为的其溶剂、染料浓度选用10 μg/mL、染色10 min后，再采用流式细胞仪进行测定，可以实现水中微塑料的定量分析，单个样品的测试时间可以缩短到14 min以内.应用该方法测定了商品瓶装水和超滤膜进出水的微塑料，结果表明商品瓶装水中微塑料浓度在（0.46～1.52）×105个/L.新使用的聚偏氟乙烯（PVDF）超滤膜仅在过滤初期（第1天）存在较高的微塑料释放风险，在长期运行中微塑料的释放可以忽略，另外其对进水中微塑料可以实现99.99%的高效去除.

关键词：微塑料定量分析流式细胞仪瓶装水超滤膜

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持续自然混合期水体微生物特性变化及对水质改善影响研究

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环境科学学报 2025年第1期45卷 216-227页

作者：宋云霞黄廷林张轩寇莉青张春晓刘宇轩蔡晓春西安建筑科技大学环境与市政工程学院西北水资源与环境生态教育部重点实验室西安710055 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西安710055 西安建筑科技大学陕西省水污染控制与水质安全保障协同创新中心西安710055 西安建筑科技大学秦岭水源地水质陕西省野外科学观测研究站西安710055 西安水务(集团)李家河水库管理有限公司西安710016

近年来,大中型水库逐渐成为城市主要的饮用水来源,其水质安全逐渐成为全球关注的问题.原位实验证明,扬水曝气系统可以破坏水库水体分层,人为诱导水体提前进入自然混合时期,比未经人为干预的水体提前了2.5个月.然而,对于持续自然混合期... 详细信息

近年来,大中型水库逐渐成为城市主要的饮用水来源,其水质安全逐渐成为全球关注的问题.原位实验证明,扬水曝气系统可以破坏水库水体分层,人为诱导水体提前进入自然混合时期,比未经人为干预的水体提前了2.5个月.然而,对于持续自然混合期的水体生物特性(碳代谢活性、群落结构及多样性)变化与水质改善之间的关系仍缺乏深入研究.为此,本文系统研究了持续自然混合期李家河水库水质参数、污染物浓度、细菌碳代谢活性、物种组成和微生物群落共生模式的时空变化.持续自然混合初期水体菌群具有较高的丰度及碳代谢活性,随着持续混合的进行,均呈现逐渐下降的趋势.整个持续自然混合期水体细菌群落结构以放线菌门和变形菌门为主,优势属为CL500-29_marine_group(26.65%)和hgcI_clade(18.21%).共生网络分析表明持续自然混合初期细菌群落间相互作用更复杂紧密.冗余分析则表明微生物种群结构受环境因子和水质因子的共同调控.相关性分析表明功能微生物与水质间具有显著相关性,对水质改善起到积极作用.总体而言,该研究结果将为饮用水水源水质改善原位生物修复提供科学依据.

关键词：饮用水水库持续自然混合生物改善共生网络分析污染物去除

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原水浊度变化对重力流超滤性能的影响

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中国环境科学 2025年

作者：尉童韩敏田宝义李荣光文刚黄廷林李凯西安建筑科技大学西北水资源环境与生态教育部重点实验室西安建筑科技大学陕西省水污染控制与水质安全保障协同创新中心内蒙古自治区水利水电勘测设计院有限公司天津水务集团有限公司

本研究考察了原水浊度阶段性升高对重力流超滤(GDM)系统稳定通量，除污性能及生物滤饼层的影响.结果表明，原水浊度升高导致GDM通量明显下降，但经过17～30 d后重新达到稳定，与始终低浊(1.8 ～ 3.7 NTU)的对照组相比，原水浊度升高至10... 详细信息

本研究考察了原水浊度阶段性升高对重力流超滤(GDM)系统稳定通量，除污性能及生物滤饼层的影响.结果表明，原水浊度升高导致GDM通量明显下降，但经过17～30 d后重新达到稳定，与始终低浊(1.8 ～ 3.7 NTU)的对照组相比，原水浊度升高至10、50和100 NTU使GDM系统稳定通量分别降低15%、36%和61%;颗粒物携带的大分子有机物被生物滤饼层中微生物降解为小分子有机物后透过膜，因此原水浊度升高导致出水中溶解性有机物增加;GDM系统启动9 d后对氨氮的去除率可达80%以上，原水浊度升高导致氨氮去除能力暂时降低，但经过7 ～ 11 d的适应期后恢复;原水浊度升高使生物滤饼层厚度增加1.8 ～ 7.9倍，滤饼层中微生物胞外聚合物增加37% ～ 98%，微生物种群结构发生一定变化.本研究表明GDM系统对原水浊度升高有一定的适应能力.

关键词：重力流超滤(GDM) 原水浊度稳定通量氨氮生物滤饼层

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过渡金属离子活化地下水厂泥饼除氨效能及机理

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环境工程技术学报 2025年

作者：刘晓丹殷芳青程亚黄廷林熊子康文刚丁正华西北水资源与环境生态教育部重点实验室西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室西安建筑科技大学西安建筑科技大学陕西省水污染控制与水质安全保障协同创新中心深圳市福田区水务局深圳市楠柏环境科技有限公司

因地下水厂泥饼含锰氧化物能够回收作为催化氧化去除水中氨(NH4+-N)的潜力材料，而过渡金属元素能使锰氧化物提高催化活性，故本研究在此基础上探究了5种过渡金属离子(Mn2+、Fe2+、Cu2+、Co2+、Ni2+)对泥饼催化氧化除氨活性形成（活化... 详细信息

因地下水厂泥饼含锰氧化物能够回收作为催化氧化去除水中氨(NH4+-N)的潜力材料，而过渡金属元素能使锰氧化物提高催化活性，故本研究在此基础上探究了5种过渡金属离子(Mn2+、Fe2+、Cu2+、Co2+、Ni2+)对泥饼催化氧化除氨活性形成（活化）的影响，并将活化效果最佳的泥饼负载石英砂滤料，考察其实际运行效果。研究结果表明：同时投加2种不同的过渡金属离子及单独投加Cu2+、Co2+、Ni2+时会抑制泥饼形成除氨活性，而单独投加Mn2+或Fe2+时会促进其形成良好除氨活性。其中每克泥饼投加0.5 mg Fe2+能够使泥饼形成最好活性，在该条件下泥饼催化氧化除氨的能力提高近30%，氨去除速率可达0.234 mg/（g·h）。将该活化条件下泥饼负载滤料后，可使滤柱启动时间缩短近10 d，连续运行13 d后氨去除率稳定达到96.7%，且滤料在实际地下水和地表水环境下均适用。通过表征分析，泥饼经过Fe2+活化后生成更多以Fe2O3和FeOOH形态为主的铁物相，其中FeOOH中的氧原子活性位点活跃，利于与反应体系中的氨反应；Mn（Ⅲ）、金属—O及金属—OH的含量上升，增强了泥饼催化氧化活性。活化后泥饼及其反应后溶液中均不含有致病微生物，重金属元素未超标，将其负载滤料应用后出水水质良好。该技术为高效利用废物资源及提高水厂除氨效率提供新思路，具备实际应用价值。

关键词：地下水厂泥饼过渡金属离子催化氧化氨锰氧化物

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CoFe_(2)O_(4)改性活性炭活化PMS控制超滤膜有机污染

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中国环境科学 2024年第11期44卷 6132-6138页

作者：王青云李凯文刚黄廷林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省水污染控制与水质安全保障协同创新中心陕西西安710055

采用溶胶-凝胶法制备了负载CoFe_(2)O_(4)的改性活性炭(CoFe_(2)O_(4)/PAC),考察了其活化过一硫酸盐(PMS)用于超滤膜前预处理控制有机污染的效能与机制.结果表明,CoFe_(2)O_(4)/PAC+PMS预处理使腐殖酸(HA)造成的膜通量下降大幅减缓,与PA... 详细信息

采用溶胶-凝胶法制备了负载CoFe_(2)O_(4)的改性活性炭(CoFe_(2)O_(4)/PAC),考察了其活化过一硫酸盐(PMS)用于超滤膜前预处理控制有机污染的效能与机制.结果表明,CoFe_(2)O_(4)/PAC+PMS预处理使腐殖酸(HA)造成的膜通量下降大幅减缓,与PAC+PMS预处理后相比,比通量提高了55%,可逆和不可逆污染阻力分别下降了62%和51%;CoFe_(2)O_(4)/PAC+PMS预处理对污水厂二级出水中有机物(Ef OM)矿化效率高,对DOC的去除率达到76.4%,对主要荧光组分的去除率达到53.1%~67.7%,且优先去除分子量较高的有机物,因此使可逆和不可逆污染阻力分别减少了69%和67%;此外,Co Fe_(2)O_(4)/PAC具有较好的磁分离性能和可重复利用性.

关键词：超滤膜污染过一硫酸盐(PMS) CoFe_(2)O_(4)改性活性炭污水厂二级出水有机物(EfOM)

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淡水甲藻水华形成原因及原位控制研究进展

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中国环境科学 2023年第5期43卷 2239-2253页

作者：文刚王茹温成成白愿楠曹瑞华司凡李凯黄廷林西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西省水污染控制与水质安全保障协同创新中心陕西省环境工程重点实验室陕西西安710055

甲藻是一类浮游植物,多数在海洋生长,但部分甲藻可以在淡水中生长并引发水华,导致水生生物大量死亡,产生藻毒素和嗅味物质,引发供水安全问题,因此明确其形成原因并探索高效的原位控制方法至关重要.目前关于淡水甲藻水华已有较多研究成果... 详细信息

甲藻是一类浮游植物,多数在海洋生长,但部分甲藻可以在淡水中生长并引发水华,导致水生生物大量死亡,产生藻毒素和嗅味物质,引发供水安全问题,因此明确其形成原因并探索高效的原位控制方法至关重要.目前关于淡水甲藻水华已有较多研究成果,但缺少综述性整理,尤其涉及饮用水水源.水华形成机制的研究主要包括外界环境因素(水动力条件、光照、温度、营养盐等)和甲藻独特的生理特性(孢囊、垂直迁移等),而控制方法主要包括物理、化学和生物方法等.本文从甲藻生理生态、淡水水华形成原因及原位控制方法等方面进行论述,并与常见蓝藻水华进行对比,展望后续研究热点,旨在推进淡水甲藻水华的相关研究,保障水体生态系统健康及饮用水水质安全.

关键词：甲藻水华生理生态水华机制原位控制

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暴雨径流对峡谷型水库水质的影响

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中国环境科学 2024年第11期44卷 6387-6396页

作者：黄康哲薛睿康侯毅季刚黄廷林文刚西安建筑科技大学环境与市政工程学院秦岭水源地水质陕西省野外科学观测研究站陕西省水污染控制与水质安全保障协同创新中心陕西西安710055

以三河口水库为代表,对2022年汛期多场暴雨径流进行实地监测,探究了不同降雨特征下的径流污染特征、径流入库潜流规律及其对水库水质的影响,并提出优质取水方案.结果表明,降雨径流中总磷和总铁以颗粒态为主,其浓度随降雨强度升高而显著... 详细信息

以三河口水库为代表,对2022年汛期多场暴雨径流进行实地监测,探究了不同降雨特征下的径流污染特征、径流入库潜流规律及其对水库水质的影响,并提出优质取水方案.结果表明,降雨径流中总磷和总铁以颗粒态为主,其浓度随降雨强度升高而显著升高,可分别升高至基流中浓度的19和37倍;而总氮和高锰酸盐指数以溶解态为主,其浓度与降雨强度相关性弱,仅可分别升高至基流中浓度的2.6和2.1倍.径流以等密度层潜流的形式进入库区,入库过程通常呈现温跃层潜流,并使中下层水质变差.综合考虑前期降雨指数与日降雨量可有效预测径流量,而径流量是判断主库区是否直接受暴雨径流影响的关键指标.2022-10-03的洪峰流量大于1300m^(3)/s,潜流直接进入主库区,使温跃层的总氮、总磷、总铁和高锰酸盐指数分别由1.224,0.019,0.106,3.790mg/L升高至1.511,0.079,0.828,4.320mg/L,温跃层水质超过地表水Ⅲ类标准长达半个月.工程中可通过分层取水来规避高浊度高污染源水.

关键词：水源水库降雨径流径流污染入库潜流优质取水

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人工紊流对铜绿微囊藻生理生化的影响

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中国环境科学 2024年第12期44卷 6865-6873页

作者：刘欢王娜张海涵刘涛马奔刘祥潘思璇西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西省水污染控制与水质安全保障协同创新中心秦岭水源地水质陕西省野外科学观测研究站陕西西安710055

为探明水体扰动对藻类生长和生理学影响机制,研究了人工紊流扰动下铜绿微囊藻细胞的生长代谢和光合作用.结果表明:适当的扰动能促进铜绿微囊藻细胞对氮磷的吸收,从而促进藻类的生长,而过高的扰动则会抑制藻类生长.同时,适宜的扰动增加... 详细信息

为探明水体扰动对藻类生长和生理学影响机制,研究了人工紊流扰动下铜绿微囊藻细胞的生长代谢和光合作用.结果表明:适当的扰动能促进铜绿微囊藻细胞对氮磷的吸收,从而促进藻类的生长,而过高的扰动则会抑制藻类生长.同时,适宜的扰动增加了藻细胞的光合活性和光合速率及三磷酸腺苷(ATP)的生成.试验进行14d时,400r/min扰动组中的光系统II(PS II)有效量子产量(Y(Ⅱ))是扰动前的3.77倍.而500r/min转速下,铜绿微囊藻细胞通过产生更多的抗氧化酶来抵抗积累的活性氧(ROS)对细胞带来的氧化损伤,以维持细胞自身的正常生长.三维荧光结果表明,适宜的扰动会促进藻类胞内有机物(IOM)的生成.因此,在蓝藻水华暴发的水体中通过一定的紊流扰动可在一定程度上实现原位抑藻.

关键词：人工紊流铜绿微囊藻生长代谢活性光合作用

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地下水厂泥饼的活化及其负载滤料去除水中氨

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中国环境科学 2023年第8期43卷 4024-4031页

作者：江凌欣程亚黄廷林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省环境工程重点实验室陕西省水污染控制与水质安全保障协同创新中心陕西西安700055

为了将富含锰(Mn)的地下水厂泥饼回收应用于催化氧化去除水中氨(NH_(4)^(+)-N),对泥饼催化氧化活性形成(简称活化)过程进行优化,探究活化泥饼除NH_(4)^(+)-N效能与机理,并考察其负载滤料实际运行效果.结果表明:活化的最优条件为每克泥... 详细信息

为了将富含锰(Mn)的地下水厂泥饼回收应用于催化氧化去除水中氨(NH_(4)^(+)-N),对泥饼催化氧化活性形成(简称活化)过程进行优化,探究活化泥饼除NH_(4)^(+)-N效能与机理,并考察其负载滤料实际运行效果.结果表明:活化的最优条件为每克泥饼投加1.5mg NH_(4)^(+)与0.5mgMn^(2+),NH_(4)^(+)-N去除速率最大可达0.243mg/(g·h).活化泥饼与挂膜形成的活性滤膜相比已形成了较高的催化氧化活性.活化泥饼对NH_(4)^(+)-N的去除过程符合一阶幂律动力学模型.在298.15K~318.15K,NH_(4)^(+)-N的催化氧化活化能为10.70kJ/mol.在滤柱实验中通入1.5mg/LNH_(4)^(+)-N,地下水及自来水的启动时间分别为9和13d,最大去除效率可达到93.5%和82.42%.通过SEM、EDS和XPS分析发现,活化过程使得泥饼表面形成丰富的孔隙并发生了锰氧化物(MnO_(x))沉积.推测活化泥饼除NH_(4)^(+)-N主要通过活化过程中锰自催化氧化形成MnO_(x),进而催化氧化氨形成硝氮,最终脱附去除.活化泥饼不含大肠杆菌等致病微生物且没有重金属析出风险,是一种经济高效且清洁环保的水处理材料.

关键词：地下水厂泥饼氨催化氧化锰氧化膜

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