近年来,氮、磷污染物大量入河导致蓝藻水华频发,严重威胁水生态与饮用水安全。为此,本研究以铜绿微囊藻为处理对象,在常规超声控藻基础上耦合微纳米气泡,提出了一种低能耗、高效抑藻的技术方法。通过开展0.21~2.52 J/mL能量密度下的单次与双循环超声试验,系统评估了抑藻效果并优化运行参数。研究结果表明,微纳米气泡可显著增强超声的长期抑藻效果,延缓藻类恢复;在0.63 J/mL下单次处理,藻去除率达47.15%,能效值达74.84 mL/J;采用双循环策略（总能量1.26 J/mL）后,去除率提升至69.47%,能效值仍能达到55.13 mL/J。机理分析表明,微纳米气泡主要通过强化机械作用（剪切力与微射流）破坏藻细胞,而对羟基自由基生成的化学作用无显著促进。该耦合工艺在中等能量下兼具抑藻效果与能耗经济性,结合双循环策略可进一步提升控制持续性。此外,采用实际藻水样品对典型工况进行了验证,最大藻去除率可达81%~95%。在此基础上提出了集成化超声-微纳米气泡耦合处理船的工程应用方案,并对其能耗与运行成本进行了初步评估,结果表明该技术具有一定的工程应用可行性。

本研究构建人工湿地-微生物电解池耦合系统（ECW）,探究其对水产养殖尾水中典型新污染物氟苯尼考（FF）的处理效能与响应机理。通过设置50 μg/L（低浓度）与1 mg/L（高浓度）FF胁迫,并以传统人工湿地（CW）为对照组,运行 150 d发现：ECW 系统表现出显著的工艺韧性,最高COD去除率达99.64%,NO₃^--N去除效率较CW提升18.06%;同时,N₂O与CO₂排放通量分别削减11.36%和12.95%。针对目标污染物FF,ECW1（87.45%）与ECW2（91.71%）较对照组显著提升24.52%和6.70%。微生物分析表明,ECW通过富集变形菌门、厚壁菌门及放线菌门,优化了微生物群落结构,有效缓解了FF胁迫。本研究证实ECW具备脱氮效能提升与温室气体减排的协同效应,为抗生素废水的深度净化与碳减排提供了理论支撑。

通过界面聚合反应将磺丁基-β-环糊精（SBE-β-CD）离子传输通道引入电纳滤膜内,并利用所得电纳滤膜替代传统离子交换膜应用于电渗析过程,以实现Li⁺/Mg²⁺高效分离。通过对电纳滤膜形貌、结构的表征以及电渗析测试,证明SBE-β-CD的引入显著改变了膜的微观结构和理化性质,进而影响了分离性能。在适宜浓度范围内,分离层的尺寸筛分作用和SBE-β-CD对Mg²⁺的主-客体络合作用赋予膜出色的分离能力;同时,SBE-β-CD的亲疏水分相结构和磺酸基团促进了Li⁺的传输,有效降低了膜面电阻。在SBE-β-CD浓度为2.0wt%时获得了最佳Li⁺/Mg²⁺分离性能（${{J}_{L{{i}^{+}}}}$=3.83×10^-8 mol/（cm²∙s）、$P_{M{{g}^{2+}}}^{L{{i}^{+}}}$=6.00）。

近年来,基于过硫酸盐的高级氧化工艺在废水有机污染物去除领域得到了广泛应用。钙钛矿因成本低、制备简便、稳定性好,成为理想的过硫酸盐催化剂,但因其较低的电子持续转移能力导致金属氧化还原对转化速率慢,限制了过一硫酸盐（PMS）的活化效率。本研究采用静电纺丝技术成功构筑了具有高比表面积、异质结构且富含氧空位的新型LaCoO₃/La₂O₃催化剂用于活化PMS降解典型有机污染物。通过结构表征与催化性能测试,该PMS催化剂降解罗丹明B（RhB）时,10 min内降解率高达98.9%,反应速率常数（0.454 min^-1）为纯LaCoO₃的1.6倍,且经5次循环使用后降解率仍稳定在95.0%以上。同时,LaCoO₃/La₂O₃对盐酸四环素（TC）、亚甲基蓝（MB）、盐酸雷尼替丁（RAN）等多种有机污染物均表现出优异降解性能。机制研究表明,其污染物降解过程是以¹O₂为主的非自由基路径,兼具自由基的协同作用,展现了静电纺丝异质结构PMS催化剂在高效、稳定降解有机污染物的显著优势。

反渗透（RO）技术具有分离效率高,过程无相变等优点,已广泛应用于水处理领域。反渗透膜片是反渗透技术的核心材料,本研究分别选取相同应用场景下的国产反渗透膜和进口反渗透膜,对两种膜的分离性能及抗污染性能进行测试,并通过扫描电镜（SEM）,原子力显微镜（AFM）,以及X射线光电子能谱（XPS）等表征手段,对其表面形貌,粗糙度,电负性,亲水性以及表面基团种类进行分析。结果显示,国产反渗透膜的通量高于进口反渗透膜,两种膜的截留率相当,但是进口反渗透膜的抗污染能力高于国产反渗透膜;同时,国产反渗透膜的亲水性、电负性、粗糙度以及机械强度均高于进口反渗透膜,进口反渗透膜表面的酰氯基团和胺基基团种类均多于国产反渗透膜。

为高效处理印染废水中的直接黑22,本研究首先采用复合共聚法制备了无机絮凝剂聚硅酸铝镁（PSAM）,通过单因素实验,对PSAM的制备条件进行了优化。接着,将PSAM与阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）进行复配,得到聚硅酸铝镁-阳离子聚丙烯酰胺（PSAM-CPAM）絮凝剂。探讨了PSAM-CPAM复配比、投加量及共存离子对直接黑22絮凝效果的影响。通过絮体的分形维数、红外光谱和扫描电镜等表征手段对PSAM-CPAM絮凝机理进行了深入研究。结果表明,PSAM-CPAM的最佳制备条件为：n（Mg+Al）∶n（Si）=1∶1、n（Mg）∶n（Al）=1∶4、pH=4、温度20 ℃、聚合时间2.5 h、PSAM-CPAM投加量为15 mg/L、m（PSAM）∶m（CPAM）=5∶5。在此条件下,PSAM-CPAM对直接黑22的去除率可达96.58%,相较于单独使用PSAM的去除率提高了15.37%。PSAM-CPAM絮体表面呈现出粗糙的不规则网状结构,絮体结构紧实,絮团间粘连紧密;在PSAM-CPAM絮体的红外光谱中出现了PSAM和CPAM的特征吸收峰,说明PSAM-CPAM絮体是PSAM和CPAM的共同作用的产物。絮体的分形维数越大,絮体结构越密实,其沉降性能越好。此外,Fe³⁺、CO₃^2-、HCO₃^-、H₂PO₄^-等共存物质对直接黑22的去除具有不利影响。

全氟辛酸类物质（PFAS）因其稳定性和生物累积性,已成为水环境中典型微污染物,亟需高效的去除技术。本文选取四种商用纳滤膜（EQC、NF90、NF30、NF270）,系统评估其PFAS去除性能及机理。通过SEM、AFM、FTIR和XPS表征膜的结构与化学组成,并结合接触角和Zeta电位测试分析亲疏水性与表面电荷。PEG截留实验进一步确定MWCO和孔径分布。PFAS截留结果表明,膜对PFAS去除效率依次为EQC > NF30 > NF270 > NF90。PFAS截留率与分子量显著正相关,说明尺寸排阻是主导机制;表面电荷与亲水性则协同影响短链PFAS去除。EQC膜因孔径较小且表面性质适中,表现出最高去除率效能同时展现了优异的抗污染特性,从而显示出较强的工程应用潜力。本研究旨在揭示NF膜去除PFAS的作用机理,并为膜材料优化及水处理应用提供参考。

以海藻酸钠和聚乙烯亚胺为原料,双重交联合成一种绿色环保的海藻酸钠/聚乙烯亚胺复合膜材料（SA/PEI膜）。通过批量吸附实验探讨了SA/PEI膜对Mo（Ⅵ）的吸附特性,包括初始pH、吸附动力学、吸附等温模型、吸附热力学、循环再生稳定性和共存离子实验,结合膜材料特性测试、FTIR、SEM-EDS和XPS表征手段,对SA/PEI膜的理化性质和吸附机理进行了探索。结果表明,SA/PEI膜在pH=3时对Mo（Ⅵ）吸附效果最佳。Langmuir吸附模型和拟二级动力学模型可以很好地描述SA/PEI膜吸附Mo（Ⅵ）的过程,说明吸附形式是单分子层吸附且吸附速率主要受化学反应控制。最大吸附量为358.692 mg/g。根据FTIR和XPS的表征结果,SA/PEI膜对Mo（VI）的吸附主要通过静电吸引和配位反应实现。这项研究成果为处理水中钼离子提供了一种高去除率和高吸附容量的绿色方法。

为制备回收便捷、方法简单、具有高活性和稳定性的臭氧氧化催化剂,采用一步电沉积法制备了活性碳毡负载铜基催化剂（CF-Cu）。考察其制备的最佳条件以及进行SEM、XRD、Raman和XPS等表征分析,同时考察催化剂降解磺胺二甲嘧啶（SMT）过程中的催化活性以及稳定性,探究其催化臭氧氧化降解机理。结果表明：Cu²⁺浓度为2 mmol/L、电沉积电压5 V、电沉积时间5 min为催化剂最佳制备条件。通过SEM、XRD、Raman和XPS表征可以观察到属于Cu及Cu氧化物的特征峰,证明Cu成功负载到CF上,最佳条件下制备出的材料反应10 min后,对SMT的降解效率和矿化率分别达到89.82%和57.69%。催化剂投加量为5.4 g/L、臭氧流量30 mL/min、溶液初始pH为7为最佳反应条件,电子顺磁共振波谱和猝灭实验证明反应体系中存在着·OH、·O₂^-、¹O₂并且参与反应。通过液相色谱-质谱联用仪（LS-MC）对SMT及SMT中间产物进行检测,判断其存在有四种降解路径。同时催化剂循环试验表明,循环5次的CF-Cu催化剂的降解效率从84.71%降至77.99%,具有优异的催化稳定性和重复利用性。

本研究探讨了蒸汽爆破预处理所制备生物炭对废水中Cr（VI）的去除效果的提升机制。研究以废弃烟梗为原料,采用响应面法优化蒸汽爆破制备生物炭的条件,结果表明,当蒸汽爆破压力为0.5 MPa,维压时间为5 min,炭化温度为500 ℃,炭化时间为3 h,升温速率为15 ℃/min时,所获得的生物炭（QBBC-5）对Cr（VI）的去除效果最佳。与未经处理的生物炭（BC）相比较,QBBC-5在pH为2,投加量大于0.1 g,吸附温度为35 ℃,吸附时间超过200 min的条件下,对Cr（VI）的去除率超过90%。通过SEM、BET和FTIR表征分析可知,蒸汽爆破显著改善了生物炭的孔隙结构和比表面积,具有优越的多层吸附特性。吸附等温线与热力学分析结果表明,该吸附过程为非自发性和吸热反应,同时伴随熵减。该研究为废弃烟梗的利用及水污染治理,尤其是水中铬的去除,提供了新思路和方法。

通过改变反应物浓度制备了不同粒径（70、130、250 nm）的苯胺/吡咯共聚中空纳米球（PPHMNs）,然后将其添加到界面聚合的水相溶液中制备反渗透膜。利用原子力显微镜探究了不同粒径PPHMNs在聚砜基膜表面的沉积状态,定量分析比较了不同粒径PPHMNs与聚酰胺之间的界面面积。结果表明,当PPHMNs粒径中等（130 nm）时,其与聚酰胺之间具有最大的界面面积,理论上能最大限度地提高膜的渗透性能;当粒径为70 nm时,PPHMNs与聚酰胺之间的界面面积最小。膜的渗透性测试结果表明,中等粒径（130 nm）PPHMNs改性的膜具有最佳的渗透性能,水通量为34.1 L/（m²·h）,NaCl截留率为99.02%;尽管较大粒径（250 nm）的PPHMNs与聚酰胺之间具有比70 nm PPHMNs更大的界面面积,但其却表现出最低的渗透性能,这可能是其分离层厚度增大所致。

为实现农业废弃物高值化并治理水中三氯生（TCS）污染,以青稞秸秆为碳源,550 °C热解2 h制得生物炭（BC）,经酸碱盐活化后,聚焦盐酸活化生物炭（BC-HCl）对水中TCS污染物降解的研究。结果表明,BC-HCl比表面积为322.56 m²/g,孔体积为0.179 7 mL/g最优。吸附符合准二级动力学与Langmuir模型,298 K时最大吸附量66.667 mg/g,240 min TCS去除率达到92%;吸附为自发放热过程,BC-HCl吸附自发性更强,且在pH 2~10.5范围内性能稳定。TCS经“吸附-催化协同”降解为H₂O、CO₂。本实验研究首次将青稞秸秆生物炭用于TCS的吸附-催化协同降解,为TCS污染治理提供了可行路径及实验基础。

针对煤化工废水中芳烃类有机物浓度高、毒害性强的难题,本研究设计并制备了一系列超交联改性树脂,用于废水中芳烃类有机物的吸附分离。通过对改性前后树脂的表面形貌及孔隙结构分析表明,胺功能化的树脂（HPNs-NH₂）具有丰富的介孔和大孔的结构。此外的研究结果表明在pH=7、T=298 K的体系中对废水中酚类物质和多环芳烃的去除率分别可以达到65.59%和19.95%。而且HPNs-NH₂在经过多次的循环吸附解吸后,其性能持续稳定。最后,通过动力学以及等温模型的拟合分析,进一步揭示了HPNs-NH₂对芳烃类有机物的吸附以物理吸附为主导的多层、自发且放热的吸附。可以发现,本研究制备的超交联树脂对于实现煤化工废水中芳烃类有机物的持续高效分离具有重要的实际意义。

为提高氧化石墨烯复合膜对罗丹明B（RhB）分离性能,本研究通过在氧化石墨烯层间嵌入多环π共轭阳离子（甲苯胺蓝O,TBO）,同时在TBO插层分散亲水性材料UiO-66-NH₂,成功制备出TBO@UiO-66-NH₂/GO复合膜。研究TBO和UiO-66-NH₂的引入对膜表面形貌、横切面结构及分离性能的影响。结果表明,由于TBO和UiO-66-NH₂的引入,TBO@UiO-66-NH₂/GO膜表面褶皱和缺陷消失,其对RhB截留率达到99%以上,对不同浓度、pH、过滤体积的RhB也能保持较高截留率（95%以上）。稳定性实验表明,复合膜具备较强的过滤稳定性和机械稳定性。

以核桃壳为原料,分别采用KOH碱改性、Fe-Ca金属改性及二者复合改性制备生物炭,通过吸附实验筛选最优材料,并利用BET、XRD等表征手段分析其理化性质与吸附机理。将最优粉末生物炭制成球,对比其与传统浮岛基质的脱氮除磷性能。结果表明：碱-铁钙复合改性生物炭（KFC-BC1）表现出最优的吸附性能,当投加量为100 mg,氮磷初始浓度分别为40 mg/L和10 mg/L时,其对氨氮和磷酸盐的吸附量分别达21.84 mg/g和8.92 mg/g。成型后的KFC@BC1生物炭球在极低投加量（1 g/L）下,对磷和氨氮的24 h去除率分别高达69.1%和46.4%,性能显著优于传统砾石、沸石及陶粒等浮岛基质。

膜分离技术在废水处理与回用领域具有较大的应用潜力,但受限于trade-off效应和膜污染问题,膜分离技术的应用受到了限制。与传统的哌嗪单体相比,大环胺单体空间立体结构增大,可以使分离层具有更多的空腔和自由体积,有利于提升膜的透水性。本文采用表面活性剂组装调控界面聚合（SARIP）法制备大环胺纳滤膜,并处理烟台某厂印染废水,出水COD可降至27 mg/L,出水水质达到GB 4287–2012的印染废水水质回用标准,浓缩倍数可达10倍,废水回用率达到90%。在印染废水处理过程中,SARIP膜的通量衰减低于商业膜NF270,且处理效果优于NF270。这归因于其表面较少的-COOH含量、特殊表面微结构和均匀的孔径分布。对污染前后膜的表面形貌、元素组成和亲疏水性等性质进行分析,研究纳滤膜处理印染废水过程中的污染特性。SARIP膜表面主要以无机污染为主,而NF270膜表面主要以有机污染为主。SARIP膜对印染废水具有更好的分离效率和抗污染性能,在印染废水处理领域具有较大的应用潜力。

采用一种简单的方法,引入易挥发的有机强碱四甲基氢氧化铵（TMAH）,使聚偏氟乙烯（PVDF）在成膜前脱落HF,生成活性C=C键。而后具有较高亲水性的4-丙烯酰吗啉（ACMO）被原位接枝到该活性C=C键上形成共聚物,经相转化成膜。之后采用膜表面的原位聚合办法构建了一层聚多巴胺,此涂层有较大的粘附性以及高度的反应性,紧接着,接枝聚合富含N、S配位基团的烯丙基硫脲,以此达成对汞离子的高效吸附性能,成功制得拥有出色汞离子吸附能力的ACMO-DA-AT/PVDF复合膜。该膜汞离子最大吸附量为91.08 mg/g,在Cu²⁺、Pb²⁺和Cd²⁺金属离子共存的情况下,Hg²⁺的去除率可达96.1%,远高于Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的去除率。使用后经简单打捞即可实现分离和回收,多次重复使用后其结构和性能仍保持稳定。吸附机理研究表面,该ACMO-DA-AT/PVDF复合膜对汞离子的去除主要为含N、S、O官能团的协同化学螯合作用。

将固态的疏水性二氧化硅纳米颗粒（HSiNPs）和液态的聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为共同改性剂,通过物理共混法,对聚偏氟乙烯（PVDF）微孔膜进行表面疏水改性,成功制备出一种孔隙率高、疏水性强的新型微孔曝气膜（MF-PDMS-HSiNPs）,并对其向水中曝气充氧性能进行研究。结果表明,与对照样品PVDF微孔膜相比,改性膜水接触角从62°显著提升至123°,孔隙率从35.8%增至68.9%,泡点压力降至0.01 MPa。在相同实验条件下的水中充氧测试中,MF-PDMS-HSiNPs膜的充氧效率较PVDF膜提高了1.41倍。此外,MF-PDMS-HSiNPs膜在长期运行中表现出优异的稳定性,且可在工业线上批量制备出中空纤维膜,在废水曝气充氧领域表现出较好的应用前景。

采用溶剂热法成功在双网络海藻酸铜/聚乙烯醇复合凝胶球中原位合成了Cu-MOFs,并用于吸附去除水中的NaCl。通过SEM、FTIR、XRD对Cu-MOFs复合球的微观形貌和化学结构进行了分析,研究了其对水中NaCl的吸附性能和机理。研究结果表明,Cu-MOFs成功负载于复合凝胶球表面;准二级动力学模型和Langmuir模型更能准确其吸附NaCl过程,298 K下经Langmuir模型拟合的最大吸附量为41.71 mg/g;5次吸附-解吸实验后,Cu-MOFs复合球的吸附能力变得不稳定,但对NaCl的解吸率较为稳定,可达47%以上;7次连续吸附脱盐后,进料液中的盐浓度从10 000 mg/L降至1 836 mg/L。Cu-MOFs复合球吸附NaCl的机理主要包括负载Cu-MOFs的强相互作用以及部分还原的Cu（I）与Cl^-反应形成CuCl沉淀。同时,Cu-MOFs复合球具有固液易分离的特性,可为节能海水淡化技术提供新的思路。

聚偏氟乙烯（PVDF）膜在油水分离领域应用广泛,但PVDF材料固有的疏水性使得PVDF膜易被污染,导致膜的通量及油水分离效率下降。通过把PVDF与亲水性金属有机框架材料UiO-66-NH₂共混制备成混合基质膜,探究了UiO-66-NH₂的负载量对膜的形貌结构和油水分离性能的影响。结果表明,所制备的膜截面均为海绵状孔结构。UiO-66-NH₂的负载能有效增大PVDF/UiO-66-NH₂混合基质膜的水通量并增强膜的亲水性,并获得更强的耐污染性能。与纯PVDF膜相比,UiO-66-NH₂的负载量为5%（质量分数）时的混合基质膜的水接触角从72.9°降低到56.0°,纯水通量从1 023.8 L/（m²·h·bar）提升了86%,达1 904.5 L/（m²·h·bar）,同样清洗条件下,水通量恢复率从70.9%提高到96.3%,不可逆污染率从29.1%降至3.7%。不同UiO-66-NH₂负载量的混合基质膜的油/水乳液截留率均达到92%以上,能够有效进行油水分离。

膜吸收脱氨是一种适用于高氨氮工业废水脱氨的新型膜分离技术,然而废水中普遍存在的表面活性剂类物质往往引发严重的膜润湿问题。为了提高膜吸收脱氨技术的运行稳定性和应用范围,本研究提出采用界面聚合法在疏水性聚丙烯中空纤维膜表面构筑致密亲水皮层的策略,缓解废水中表面活性剂类物质造成的膜润湿。通过优化水相和油相单体浓度,获得了主体疏水表面亲水、主体多孔表面致密的Janus脱氨膜。该膜在处理含0.2 mmol/L的十二烷基三甲基氯化铵的高氨氮废水时,运行14 d未发生膜润湿现象,该研究可拓展膜吸收脱氨技术在高浓度氨氮工业废水处理领域的应用范围。

本研究构建了植物-沉积型微生物电化学反应系统（P-SMES）,用于降解2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）,并逐步考察了外加电压、不同植物种类、外加碳源以及2,4-DCP初始浓度对降解效率的影响,同时分析了2,4-DCP的降解机制。实验结果表明,在外加碳源化学需氧量（COD）为1 000 mg/L、2,4-DCP初始浓度为10 mg/L的条件下,外加电压在1.4 V时,72 h内的降解效率可达83.1%,相较于未施加电压的73.2%提高了13.5%。当外加电压固定在1.4 V、2,4-DCP浓度为10 mg/L时,外加碳源COD在500 mg/L至2 000 mg/L变化,72 h内的降解效率为86.6%至94.5%,比未添加碳源时的73.3%提高了18.1%以上。通过优化实验条件,在COD浓度为1 000 mg/L,外加电压为1.4 V、pH=7的条件下,微生物电化学-菖蒲体系中初始浓度为10 mg/L的2,4-DCP在72 h内的降解率达到了93.3%。反应过程中,通过高效液相色谱和液相色谱-质谱联用技术对降解中间产物进行了定性分析,主要产物包括对氯苯酚、苯酚、对苯二酚和丁二酸等。

随着染料行业的高速发展,染料废水排放量持续增长,其高效处理已成为亟待解决的环境难题。本研究通过层层组装法将纳米ZIF-8与亲水性氧化石墨烯（GO）纳米片负载于聚偏氟乙烯（PVDF）基底膜,并系统探究复合膜的分离与抗污染性能。使用XRD、SEM、接触角对膜材料进行了表征,结果表面,ZIF-8/GO已均匀负载于PVDF膜表面,并增强了膜的亲水性。该复合膜对罗丹明B（RB）表现出优异的分离性能。ZIF-8/GO/PVDF复合膜具有良好的运行稳定性,连续运行24 h后仍能维持较高的截留率与稳定的膜通量。在光芬顿耦合膜过滤体系中,该复合膜展现出优异的自清洁能力;机理研究揭示,羟基自由基（•OH）是驱动膜表面污染物降解的核心活性氧物种。本研究为染料废水的膜分离处理技术提供了一种全新的思路与方案。

为解决氨氮废水质量浓度超标的问题,以废弃玉米秸秆为对象,采用浸渍法,通过静态试验,分析了改性方式、热解温度和时间、碱液浓度和浸渍比、浸渍时间对生物炭制备的影响,确定生物炭的最佳制备条件,利用SEM、EDS、FTIR和BET等表征分析,并通过动力学和热力学模型明确了氨氮吸附机理。不同改性方式的生物炭对氨氮的吸附效果依次为BC_Na > BC_FeNa > BC_MgNa > BC,BC_Na对氨氮的吸附量是BC的1.31倍。热解温度和碱液浓度对生物炭制备有明显影响,在热解温度300 ℃、热解时间2 h制备的生物炭,经1 mol/L的NaOH以1：15的浸渍比浸渍12 h后对氨氮的吸附量、去除率和出水浓度分别达到0.84 mg/g,83.25%和1.88 mg/L,出水质量浓度达到《地表水环境质量标准》（GB 3838–2002）V类标准。BC_Na 对氨氮的吸附符合准二级动力学和Langmuir等温线模型,理论最大吸附量q_e^m和K_F分别为6.418 mg/g和0.403 2 g/（mg·min）。碱改性生物炭的过程中清除了生物炭孔径中的灰分和溶解性物质,增加了Na⁺和-OH、C=O等官能团,促进对氨氮的离子交换,提高了改性生物炭的吸附效果。

全球水产养殖集约化发展导致高密度模式下废水氨氮（NH₄⁺-N）浓度激增,严重威胁水体生态安全与养殖生物健康。玉米秸秆生物质炭（CBC）具多孔结构及表面负电荷特性,常用作吸附材料,但其原始吸附能力与选择性不足,需通过改性提升效能。本研究首先以水热转化法制备CBC作为实验对照组,继而采用化学浸渍法分别利用硫酸（H₂SO₄）、氢氧化钾（KOH）对其进行改性。通过系统表征材料理化性质,深入分析其对NH₄⁺-N及硝酸盐氮（NO₃^--N）的吸附特性。研究表明,经60% H₂SO₄酸改性后,材料表面形成丰富酸性官能团和大量介孔,使NH₄⁺-N和NO₃^--N吸附量分别提升至未改性组的2.1倍和1.3倍;经1 mol/L KOH碱改性后,发达的孔结构和含氧官能团使NH₄⁺-N和NO₃^--N平衡吸附量分别达到13.10 mg/g和4.09 mg/g。机理分析表明,酸碱改性显著优化了材料表面结构与官能团组成,从而增强了吸附位点密度与离子交换能力。

以海带多糖（LJP）、海藻酸钠（SA）为原料制备水凝胶微球LJP@SA,采用XRD、SEM、BET方法分析LJP@SA的结构与形貌,在优化吸附参数的基础上,研究其对CV的吸附性能,利用FT-IR、XPS方法探究吸附机理。结果表明,添加60%LJP制备的LJP-60@SA具有相对较高的CV吸附量,微球表面粗糙,截面具大量孔隙结构,平均孔径18.3 nm,比表面积25.455 7 m²/g,吸附孔容0.066 426 cm³/g。当CV初始质量浓度100 mg/L,投加量1.0 g/L,pH8.0,温度25 ℃时,LJP-60@SA对CV的去除率达94%以上。吸附过程是吸热的单分子层吸附,符合Langmuir等温模型和拟二阶动力学模型。LJP-60@SA经5次吸附-解吸后,对CV的吸附率仍在90%以上。吸附机理涉及氢键、静电相互作用、离子交换、化学反应。LJP-60@SA可以作为一种高效、环保、可循环利用的吸附剂用于CV废水的净化。

为了解决污水处理系统中氧化还原介体材料使用后难以回收且催化活性及稳定性较差的问题,制备一种新型磁性氧化还原介体材料,呈现了一种以磁性纳米颗粒（CoFe₂O₄）为核心,以EPS为包覆层的核-壳结构。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜及红外对材料进行了表征分析,同时探讨了不同反应过程中的时间、Na₂S₂O₈用量以及温度因素对于磁性核心CoFe₂O₄负载能力的影响,最终确定了最优的制备条件。研究结果表明磁性CoFe₂O₄纳米颗粒投加量为0.1 g、反应温度为0 ℃、EPS投加量为0.04 g、Na₂S₂O₈投加量为0.1 g、混合液搅拌时间为5 h时,制备的CoFeO@EPS/N的性能最好。

研发一种可有效降解天然有机物（NOM）的净化工艺,有效预防NOM的过度累积导致的隧道排水系统淤堵病害,从而提升高速公路隧道的养护效果和安全性。鉴于此,开发一种Co（II）介导的电化学活化过氧单硫酸盐（PMS）高级氧化技术（EC/Co（II）/PMS）用于隧道排水系统中NOM的高效去除。研究结果表明,以腐殖酸（HA）作为目标底物,在Co（II）介导的PMS体系上引入电场,对HA的去除率可在25 min内达到90.8%。阴极促进了Co（III）/Co（II）周转,从而高效活化PMS产生硫酸根自由基（SO₄^•-）、羟基自由基（HO∙）和单线态氧（¹O₂）,并伴随Co（IV）的产生。体系中存在SO₄^•-、HO∙和¹O₂这些活性物质协同Co（III）、Co（IV）和直接电氧化作用共同氧化分解去除隧道排水系统水质中HA。SO₄^•-、HO∙和其他活性物质的氧化贡献率分别为19.8%、2.0%和78.2%。提升电流密度、Co（II）浓度、适当提升温度和PMS浓度以及在弱碱性环境下均有利于HA的去除,但过度提升电流密度会产生过多的能耗,会降低Co（II）的环境容纳性以及PMS的利用率。重复试验结果显示,电极可保持Co（II）稳定的催化能力。在不同水基质成分中,氯盐有利于HA的去除,碳酸盐则是抑制作用。实际隧道水试验显示,Co（II）介导的电化学活化PMS体系对于隧道排水系统的有机物表现出良好的去除效果,从而显著抑制了结晶淤堵的产生,有助于隧道排水系统淤堵病害的预防。

微生物絮凝剂因其绿色、可降解、无二次污染等优势,在污水处理等行业均具有极大的应用潜势。以某污水处理厂二沉池剩余污泥为菌源,经分离筛选获得一株新的高效絮凝剂产生菌GS1,通过高通量测序鉴定,该菌株隶属于微杆菌属。经研究发现,微杆菌GS1在发酵条件为接种量5%、pH=8、170 r/min、30 ℃、培养至16~20 h时絮凝活性最佳;外加阳离子为Ca²⁺、投加比例为微杆菌发酵液∶助凝剂∶高岭土悬液的比例为1∶1∶25、反应体系pH为11时为最佳絮凝条件。微生物絮凝剂MBFGS1在混凝体系通过利用电荷中和、吸附架桥和网捕卷扫机理进行絮凝。絮凝剂产生菌GS1所需发酵条件温和,投加量少絮凝效率高且适应酸碱环境。因此,其在工业化生产和水处理方面都有潜在的应用前景。

为了强化混凝工艺对污水中氟离子的去除,本研究考察了一种连续投加混凝（Continuous Dosing Coagulation, CDC）工艺的除氟效果。结果表明,在相同混凝剂投加量下,CDC工艺相比于常规混凝工艺具有更好的除氟性能。随后进行了响应面优化试验,以混凝剂投加量、初始pH、搅拌速度、混凝剂投加速度为自变量,残留氟离子浓度为响应值,采用Box-Behnken试验设计方法,建立二次多项式响应曲面模型。模型优化结果显示,各影响因子对氟离子去除率的影响顺序为：混凝剂投加量>搅拌速度>初始pH>混凝剂投加速度,最佳工艺条件为：混凝剂投加量为80 mg/L,初始pH为6.3,搅拌速度为613 r/min,混凝剂投加速度为0.98 mL/min。验证性试验表明,此模型具有较高的可行性和有效性。研究结果为含氟废水强化处理提供了技术支持与理论依据。