面对富营养化水体修复中除磷效率低、吸附剂易团聚等挑战,本研究通过共沉淀法制备了铁铈改性壳聚糖颗粒（Fe/Ce-CB）,系统研究了吸附剂投加量、溶液初始pH和共存离子对磷酸盐吸附特性的影响,通过吸附动力学模型、吸附等温线模型及位点能量分布理论分别探究了磷酸盐吸附的动力学行为、平衡特性及Fe/Ce-CB表面能量分布特征,并通过多种表征技术揭示除磷机理。结果表明,Fe/Ce-CB具有褶皱表面和介孔结构,其比表面积为6.26 m²/g,Fe（4.9%）与Ce（13.4%）协同提供了丰富的吸附位点。吸附过程符合伪n级动力学模型（Adj. R²=0.997 6）,颗粒内扩散是磷酸盐吸附的限速步骤,Dubinin-Radushkevich模型预测的最大吸附量为83.5 mg/g。溶液初始pH显著影响除磷效率,在较低pH下因静电吸引而有利于磷酸盐去除。除SO₄^2-外,其余共存离子对除磷干扰较弱,显示了Fe/Ce-CB的高选择性。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）揭示了磷酸盐通过Fe/Ce-O-P键合与表面羟基发生化学吸附的机制。本研究开发了一种高效的除磷剂,其颗粒化设计克服了传统粉末吸附剂的团聚缺陷,兼具工程应用潜力。

膜分离技术处理含油废水具有去除效率高的优点,然而微小油滴极易在膜表面粘附,造成严重的膜污染。通过负载微纳米颗粒提高膜表面粗糙度和亲水性,是缓解膜污染的有效途径,然而负载颗粒粒径大小对改性膜抗污染性能的研究鲜有报道。通过耦合Stöber法和多步晶种生长法制备了一系列不同粒径的二氧化硅（SiO₂）微球,优化硅酸四乙酯和氨浓度及晶种添加量使其在0.36 μm至2.10 μm范围内粒径均一、可控。从中选择4种不同粒径的SiO₂微球负载在PVDF膜表面,制得亲水疏油型SiO₂/PVDF膜（SP膜）。其中粒径为1.08 μm的SiO₂微球改性膜处理含油乳液时的渗透性能和抗污染性能最好,在0.7 bar的运行条件下和0.3 bar的反洗压力下其标准化通量和通量恢复率依旧达到了15%和95%以上。该研究结果可为微纳米颗粒改性油水分离膜的制备提供重要依据。

中空纤维超/微滤膜是成熟的水处理分离材料,近年来,随着膜材料技术不断进步,超/微滤膜的渗透性能显著提升,如何科学、准确地测试膜的渗透性能是衡量这些进步的关键。基于现行中空纤维超/微滤膜纯水透过率测试标准（超滤膜GB/T 32360–2015、微滤膜HY/T 051–1999）,本研究系统考察了跨膜压差的定义、膜丝长度与数量、预压稳态处理以及测试模式（死端与错流）对纯水透过率的影响。结果表明：对于高渗透性能的膜材料,现有的死端过滤测试方法存在测试结果偏低情况,主要原因为采用入口压力作为跨膜压差,忽略沿膜丝的压降,若以入口与出口平均压力作为跨膜压差可显著提升测试准确性;在死端过滤条件下,压降与膜丝长度成正比,导致不同长度膜丝的测试结果差异显著,研究发现膜丝数量对纯水透过率测试的准确性无影响,也未观察到中空纤维膜的压实现象。研究表明,对高渗透性能的中空纤维膜材料采用错流过滤方式更准确。

通过形貌调控及非金属掺杂等调控带隙结构,采用水热合成法制备由二维纳米片功能自组装的三维花球状Bi₂WO₆以及I_x-Bi₂WO₆掺杂型光催化材料,考察其形貌、化学组成、光学性质等。同时,以罗丹明B（RhB）为降解对象,研究I_x-Bi₂WO₆复合催化剂的光催化性能及催化机制。结果表明：在可见光照射下I_3.00-Bi₂WO₆对RhB表现出优异的催化降解性能：当RhB初始浓度为10 mg/L、催化剂投加浓度为2.0 g/L、RhB初始pH为7时,脱色率达到近97%。催化剂在多次回收使用后,对RhB仍有较高的脱色率,化学稳定性较好。复合催化剂光催化降解RhB过程中,空穴和电子发挥主导作用,其次是羟基自由基和超氧自由基。

以蔗渣为原料,经氢氧化钠溶液浸泡,高温烧结制备活性炭,采用十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）对其进行改性,制得CTMAB改性蔗渣活性炭（CTMAB-NaBC）,研究其吸附刚果红（CR）效果,阐述其吸附机理。结果表明：CR溶液质量浓度800 mg/L、固液比0.25 g/L、pH=7、在318 K吸附60 min后吸附量为3 194.61 mg/g,经过4次吸附-脱附后,CTMAB-NaBC吸附CR效率仍为82.96%;CTMAB-NaBC吸附CR符合准二级动力学模型,吸附过程以化学吸附为主,物理吸附为辅。SEM结果表明CTMAB-NaBC表面粗糙且具有一定孔隙结构。BET结果表明CTMAB-NaBC具有丰富介孔结构。XRD结果表明吸附CR后CTMAB-NaBC具有稳定的晶型结构。TGA结果表明吸附CR后CTMAB-NaBC具有一定热稳定性。实验结果表明CTMAB-NaBC成功吸附CR,为有机染料废水处理提供新思路。

以蔗糖和聚乙烯醇（PVA）为前驱体,通过水热法结合高温碳化及NaOH活化制备多孔碳球（NaOH-PCS）,并研究其对水中诺氟沙星的吸附性能。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和氮气吸脱附（BET）对材料进行表征。结果表明,NaOH-PCS为表面粗糙的多孔球形结构,比表面积达258.77 m²/g,孔径分布以微孔为主（0.4~2 nm）。吸附动力学符合准二级动力学模型,表明化学吸附为主导机制;吸附等温线拟合显示Freundlich模型更优,最大理论吸附量为82.24 mg/g。热力学参数（ΔG⁰<0,ΔH⁰>0,ΔS⁰>0）表明吸附过程为自发、吸热且熵增。NaOH活化显著提升了多孔碳球的吸附性能,为水中抗生素污染治理提供了新材料。

为提升污泥生物炭对水体重金属的吸附去除性能,以橘皮与市政污泥共热解制备生物质-污泥混合基生物炭（O-SBC）并优化制备工艺,系统探究O-SBC对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附特性与作用机制。结果表明：O-SBC对Pb²⁺吸附能力最佳的最优制备条件为热解温度700 ℃、热解时间4 h、橘皮添加量20%;对Cd²⁺吸附能力最佳的最优制备条件为热解温度700 ℃、热解时间4 h、橘皮添加量40%。添加橘皮后,O-SBC比表面积较纯污泥生物炭提升两倍,孔容增加27%。反应条件对Pb²⁺、Cd²⁺吸附去除的影响趋势一致,最优吸附条件为固液比2.5 g/L、溶液初始浓度100 mg/L、pH=6、接触时间6 h。O-SBC对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附过程均符合准二级动力学模型,吸附等温线分别契合Langmuir模型与Freundlich模型。机理分析表明,吸附过程涉及化学络合、离子交换、孔隙填充等多重机制,其中含氧表面官能团的络合作用为吸附主导机制。竞争吸附体系中,Pb²⁺因水合半径更小,可优先占据吸附活性位点,吸附竞争力优于Cd²⁺。

本研究针对黄磷废水高浊度、高磷酸盐、高氟化物的复合污染特征,构建了聚硅酸铁钙镧（PSFCL）与羟基磷灰石（HAP）复配絮凝-吸附体系,并耦合亚铁离子（Fe²⁺）原位氧化进行深度处理。在pH=5时,PSFCL与HAP协同作用使磷酸盐、氟及浊度去除率分别达98.48%、97.03%和93.24%,较单独HAP提升2.95、2.2、2.56倍,其机理归因于HAP配体交换释放OH^-与游离Fe³⁺发生质子中和,优化了絮凝微环境。关键在于,后续投加Fe²⁺经缓慢氧化原位生成Fe³⁺,其特有的共边/共角铁配位结构促进了与磷酸根的内层络合,显著抑制絮体自解析,使磷去除率提升至99.45%,固磷稳定时间由24 h延长至48 h。研究表明,Fe²⁺复配并非简单补充,而是通过调控铁物种生成路径与配位微环境,从本质上强化了磷的去除效率与固相稳定性,为黄磷废水深度净化提供了高效、稳定的技术路径。

以农业废弃物棉秆和垃圾渗滤液处理剩余污泥为原料,在限氧条件下经600 ℃高温热解制备污泥/棉秆生物炭复合材料（SBC）。通过BET、FTIR、Raman等表征结果表明,共热解使复合材料的比表面积、表面含氧官能团密度及结构缺陷程度显著提升。构建以SBC为催化材料的可见光（Vis）耦合过一硫酸盐（PMS）体系（SBC/Vis/PMS）降解水中三氯生（TCS）,结果表明协同体系对TCS降解率（92%）及反应速率常数（0.982 0×10^-2 min^-1）显著高于SBC/PMS体系和SBC/Vis体系。机理研究表明,该体系中TCS的降解通过自由基途径（•OH、SO₄^•-、h⁺和O₂^•-）与非自由基途径（¹O₂）协同驱动。材料经5次循环降解后,TCS降解率仍保持84%以上,表明SBC具有优异的催化稳定性。研究成果为开发绿色可持续催化系统提供了理论参考。

伴随全球淡水资源短缺问题日益严峻以及化石能源的快速消耗,开发一种可持续、环境友好且高效的淡水生产技术成为了当前研究的热点。太阳能界面蒸发技术凭借其高效、低能耗和绿色环保的优势,成为解决淡水短缺的重要研究方向之一。为此,以土豆作为生物质碳材料的原料,通过人工开孔设计并制备了具有三维垂直水通道的多孔碳蒸发器,结合天然的蜂窝状孔隙结构,有效改善了材料的水传输路径和蒸发界面的热分布。结果表明,该材料在1 kW/m²光照下的蒸发速率为1.43 kg/（m²·h）,转化效率高达97%,显著优于未开孔处理的碳材料。此外在20 wt% NaCl高盐溶液中持续蒸发6 h,该材料仍然保持1.13 kg/（m²·h）的蒸发速率和83.8%的转化效率,这说明三维水通道的设计有效延缓了盐离子的堆积,保持了较好的蒸发稳定性和耐盐性能。

超疏水/超亲油材料因其独特的表面润湿特性,在油包水乳液分离领域展现出显著优势。本研究采用三种不同链长的硅烷偶联剂——十二烷基三甲氧基硅烷（DTMS）、十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）和十八烷基三氯硅烷（OTS）对石英砂进行表面改性,成功制备了具有梯度疏水性能的改性石英砂材料（DTMS-QS、HDTMS-QS和OTS-QS）。结果表明,改性后材料的水接触角（WCA）由原始石英砂的47.5°分别提升至148.2°、152.4°和156.6°,而油接触角（OCA）均接近0°,呈现出典型的超疏水/超亲油特性。其中,OTS-QS表现出最优异的疏水性能,因此被选为后续油包水乳液分离的研究对象。将OTS-QS应用于不同油包水乳液分离时表现出卓越的性能：分离效率始终维持在98.34%~99.76%的高水平,同时保持1 552.36~2 082.25 L/（m²·h）的稳定油通量。本研究提出的表面改性方法简单高效,为开发高性能颗粒基油水分离材料提供了新思路。

在筛选出优势除砷吸附剂羟基氧化铁（HFO）的基础上,通过包埋制得羟基氧化铁-藻酸钙复合珠（IACB）。在影响因素实验、动力学以及热力学实验的基础上,开展连续流实验预测As穿透曲线,探究材料的动态吸附容量,并通过数学模型拟合分析动态吸附动力学。在1.5、2.0、2.5 mL/min三种不同的进水流速下,Thomas模型预测IACB对矿井水中砷的平衡动态吸附容量分别为13.876、15.810、12.712 mg/g,Yoon-Nelson模型预测50%穿透点对应的时间分别为91、78、67 d,Adams-Bohart模型拟合结果表明,吸附的速率与吸附剂剩余容量以及被吸附物浓度之间并非呈正比关系。进一步通过表征分析揭示了连续流实验中IACB与矿井水中砷的反应机理。研究表明,IACB的静态或连续流吸附效果优于活性氧化铝、改性海泡石、改性活性炭等材料,不仅解决了HFO应用的缺陷,而且具备动态吸附容量高和长效使用的优势,在矿井水砷污染治理领域具有良好的应用前景。

本研究构建了介质阻挡放电等离子体（DBDP）协同硅钛复合催化剂（SI-TI）活化过硫酸盐（PS）的复合氧化体系,考察了运行参数对PFOS降解的影响,采用响应面法优化工艺条件,并结合猝灭实验解析降解PFOS的协同机制。结果表明,DBDP/SI-TI/PS协同体系的降解率和脱氟率分别达到94.13%和44.95%,明显高于两个子体系。放电电压与SI-TI/PS质量比交互作用显著,优化的反应条件为初始浓度10 mg/L、放电电压9 kV、载气流速5 L/min、SI-TI/PS质量比1：5。猝灭实验表明,SO₄•^-、•OH、¹O₂、•O₂^-和h⁺共同参与了PFOS断链脱氟,反应过程中生成短链含氟中间体,ECOSAR预测显示主要产物毒性低于PFOS。该体系可为含PFOS废水深度氧化处理提供参考和机制依据。

微塑料因其难降解特性对生态环境构成持续威胁,而现有分离技术在微米级颗粒处理能力上尚有不足,亟需发展高效分离方法。水力旋流器因其结构简单、处理量大且无需化学药剂等优势,已成为固-液分离的有效手段之一,但其微型化后分离效率受环隙结构影响显著,相关规律尚不清晰。本研究以双进口微型水力旋流器为对象,选用粒径为15 μm的聚氯乙烯（PVC）微塑料颗粒,以去离子水为连续相,配制浓度为100 mg/L的悬浮液作为分离对象,采用实验设计（DOE）、计算流体力学（CFD）模拟与实验验证相结合的方法,系统考察环隙插入上边界（s）、环隙下边界（l）、环隙直径（D_h）及环隙宽度（w）四个关键几何参数对分离性能的影响。DOE与CFD相结合的方法在旋流器结构优化中具有良好适用性;经实验验证,优化后的微型水力旋流器分离性能显著提升。DOE与CFD优化后的参数为：w=3.2 mm、s=7 mm、l=12.4 mm、D_h=7.5 mm时,分离效率达95.57%,其中,环隙宽度对分离效率影响最为显著;研究揭示了环隙结构参数对微塑料分离效率及内部流场的影响规律,为微型水力旋流器处理微塑料颗粒的工程设计提供了理论依据和实践指导。

针对传统臭氧（O₃）传质效率低、氧化效果差等问题,本研究系统对比了臭氧-微纳米气泡（O₃-MNB）与传统O₃体系的传质系数（K_La）与羟基自由基（∙OH）暴露量及对新污染物的降解特性。结果显示,O₃-MNB的K_La是O₃的1.13~1.42倍,饱和O₃浓度是O₃的1.07~1.77倍,O₃利用率是O₃的1.89~2.26倍,∙OH暴露量是O₃的1.31~1.40倍,表明MNBs可显著强化O₃传质并促进∙OH产生。反应动力学研究表明,O₃-MNB将磺胺嘧啶、舒必利的反应动力学常数提高至O₃的3~15倍,并将难降解二甲双胍的反应动力学常数提高3~6倍。MBR出水中试试验表明,O₃-MNB体系降低了O₃/COD和O₃/TOC比值,并强化对蛋白质类有机物的去除。本研究从传质强化与自由基生成两方面阐明了O₃-MNB体系的增效机理,为其工程化应用提供了理论依据。

江苏泰州某医药园区污水处理厂出水被检测含有多种抗生素,其中氧氟沙星（OFL,0.45~1 300 ug/L）浓度最高,为应对更高的新污染物管控要求,发展高效绿色的新污染物废水处理技术十分迫切。本研究通过金属螯合-热解法制备了双金属铁钴单原子催化剂（FeCo-N-CNTs）,并将FeCo-N-CNTs制备电极用于电芬顿深度处理OFL废水。探究了碳纳米管（CNTs）管径、金属载量等电极制备因素对OFL降解速率的影响,将该系统用于深度处理污水处理厂出水,结果发现OFL去除率高达92.9%。本研究表明FeCo-N-CNTs催化剂可用于电芬顿电极合成,其在抗生素污染物去除领域具有广阔的应用前景。

通过水热法并结合氮气氛围热解,制备基于铁铜双金属-有机框架（Fe/Cu-MOF）衍生的催化剂（Fe_xCuCNS-y）,并将其应用于活化过一硫酸盐（PMS）以去除水体中的磺胺甲噁唑（SMX）。采用XRD、SEM、拉曼光谱等方法对该催化剂的结构与形貌进行表征。结果显示,衍生物材料中的主要物相为Fe₃O₄、Cu⁰和石墨碳,其形貌主要呈现为棒状及纺锤型骨架,骨架上附着大小不一的颗粒。深入探究了Fe/Cu摩尔比、热解温度对催化性能的影响。结果表明,Fe/Cu摩尔比为3∶1、热解温度为650 ℃的衍生物（Fe₃CuCNS-650）具备最佳的催化性能。当PMS浓度为0.65 mmol/L、催化剂投加量为100 mg/L、pH为7.0、SMX浓度为10 mg/L时,60 min后SMX的去除率可达到100%。该催化剂展现出良好的稳定性和抗干扰能力,在3.0~8.0的宽pH范围内表现出色。循环3次后,仍能保持94.7%的活性,且无金属离子浸出。通过自由基捕获实验与EPR分析,证实体系的主要活性物质为SO4·-、·OH及¹O₂,并初步探究了其催化机理。本研究为抗生素废水处理提供了高效且稳定的新策略。

以尿素为氮源,通过一步水热法成功制备了氮掺杂溴氧化铋纳米片,系统考察了氮掺杂对材料形貌、晶相结构、光电性能及可见光催化降解盐酸四环素（TC）性能的影响。结果表明,适量氮掺杂（N₉-BiOBr）可显著减小BiOBr纳米片尺寸、增大比表面积（提升至23.2 m⊃2;/g）,并诱导晶格膨胀与能带结构优化。在可见光照射60 min内,N₉-BiOBr对TC的降解率高达99.1%,反应速率常数（k = 0.076 5 min^-⊃1;）为纯BiOBr的2.8倍。结合XPS、密度泛函理论（DFT）计算及活性物种捕获实验,发现氮掺杂不仅增强了催化剂表面对H₂O和O₂的吸附能力,还促进了光生电子-空穴对的分离与迁移,其主要活性物种为光生空穴（h⁺）和超氧自由基（O₂^•-）。本研究为设计面向抗生素废水治理的高效非金属掺杂光催化剂提供了理论依据与实验参考。

针对矿山固废资源化和环境污染治理的需求,以铁尾矿（IT）和偏高岭土（MK）为主要原料,开展锰掺杂地聚物催化材料（Mn/ITGs）的制备及应用研究,系统探究了地聚物基催化材料的制备工艺、降解性能及实际应用潜力。通过简单碱激发溶胶-凝胶法,制备出具备多孔结构与多价态活性位点的锰掺杂地聚物复合材料,并探究了其活化过氧单硫酸盐（PMS）类芬顿降解四环素的催化机理。研究结果表明,Mn掺杂量为10%、催化剂投加量为0.6 g/L、PMS浓度为0.2 g/L、四环素初始浓度为15 mg/L时,在60 min内降解率可达90%以上,显著优于传统芬顿体系。其中,锰作为主要活性位点,在地聚物基质中高度分散,Mn⊃2;⁺/Mn⊃3;⁺物种的价态循环有效驱动了Mn/ITGs/PMS体系中产生活性氧自由基SO₄∙^-和∙OH,且两者的协同作用是Mn/ITGs/PMS体系高效降解的核心机制。

中空纤维膜水中透气过程测试是判断其结构和性能的重要方法,与膜的亲水性、孔缺陷、孔径参数、机械性能、完整性等息息相关。为了提高中空纤维膜在水中透气过程测试结果的准确性,利用负压脱气和液体置换过程,建立了一种准确的中空纤维膜水中透气过程测试的方法。以多种中空纤维膜为研究对象,开展了测试液体对中空纤维膜耐压性能影响的研究、水对中空纤维膜浸润能力的研究、本文测试方法与现行测试方法的比对研究,并对该测试方法的精度进行了评价。结果表明,与有机试剂相比,中空纤维膜在水中具有更强的耐压能力,但很难在水中完全浸润,会造成透气过程测试结果出现较大偏差。该测试方法原理科学,测试结果准确,精确度高,适用于不同材质、孔径的中空纤维膜在水中透气过程的测试,能够解决亲水性较差的膜在水中透气过程测试的难题。

本文构建了Fe²⁺/过氧乙酸（PAA）体系,系统探究其对磺胺甲恶唑（SMX）的降解效能及机制。实验表明,在初始pH=6.5条件下,Fe²⁺/PAA体系5 min内可完全去除5 μmol/L的SMX,显著优于单独PAA和传统Fenton体系。自由基淬灭实验证实羟基自由基（HO•）为关键活性物种,有机自由基（CH₃COO•和CH₃COOO•）亦参与反应。优化实验表明,PAA与Fe²⁺的最佳投加量分别为75 μmol/L和600 μmol/L,过量Fe²⁺会因竞争自由基而抑制降解。共存NO₃^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺及天然有机物对SMX降解无显著影响,而Cl^-、HCO₃^-通过淬灭HO•产生抑制作用。此外,SMX在真实水体中的降解效率因pH缓冲及共存离子影响而下降。基于鉴定出的6种反应产物,揭示了SMX的羟基化、断键、氨基氧化及开环降解路径;并预测分析了其降解产物的毒性,评估了其潜在的生态风险。

通过Pickering乳液聚合法将钠基蒙脱土（NaMMT）与丙烯酰胺（AM）交联聚合制得NaMMT-AM气凝胶,利用浸渍法经十八烷基三氯硅烷（OTS）疏水改性制备T-NaMMT-AM气凝胶。采用SEM、FT-IR、BET、水接触角测试等方法考察疏水改性前后气凝胶的理化性质,再通过开展一系列吸附测试获取气凝胶对于油品的吸附量,深入分析气凝胶的吸附性能与吸附机理。结果表明：该气凝胶具有丰富的片层结构,水接触角能够达到 137°,具有较好的疏水性。吸附过程更适合准一级动力学模型,能够在 180 min 内达到吸附平衡,能够进行 5 次吸附-解吸的循环过程,还能保有自身重量10倍的吸附量,具有较好的可重复使用性。

采用溶胶-凝胶法在羟基磷灰石（HAP）掺杂双金属制备了Ca10-x-yFexCoy（PO4）6（OH）2（DHAP）材料用于活化过硫酸氢盐（PMS）降解水中磺胺甲噁唑（SMX）。SEM、TEM、XRD、BET和FT-IR表征表明,Co⊃2;⁺/Fe⊃3;⁺成功取代HAP晶格中的Ca⊃2;⁺并诱导表面氧空位形成,同时保留HAP的分层介孔结构,并将比表面积提升至98.87 m⊃2;/g。猝灭实验、EPR和XPS分析证实,催化剂表面的Co/Fe活性位点与氧空位协同活化PMS,生成硫酸根自由基（SO₄•⁻）、羟基自由基（•OH）和单线态氧（⊃1;O₂）。在催化剂0.04 g/L,PMS 0.1 mmol/L,pH=7的最佳条件下,30 min内SMX降解率达98.96%,反应速率常数k为0.146 min^-⊃1;。该催化剂在pH=3~11宽泛范围及50 mmol/L的高浓度阴离子共存时仍保持大于80%的降解效率,DFT计算结果证明相对于HAP,DHAP对PMS具有更强的吸附作用。通过LC-MS分析,确定了SMX的降解路径。采用T.E.S.T对中间产物毒性分析可知,SMX降解后其毒性降低。在五次循环后,SMX的降解率仍保持在75%以上。

本研究设计制备了一种的C、N（NH₄⁺）掺杂CN石墨烯负载铜钴双金属氧化物芬顿催化剂,用于活化过碳酸盐降解水中磺胺嘧啶（SDZ）。利用XRD、SEM、TEM、EDS、XPS和N₂吸附-脱附比表面与孔隙度分析仪等方法对CuCoOx/CN进行结构和性能表征,并考察CuCoOx、CuCoOx/C和CuCoOx/CN催化剂降解磺胺嘧啶性能及影响因素。结果表明,CuCoOx/CN催化剂比表面积高于CuCoOx/C,金属氧化物等活性组分分布在分子筛孔道表面,表现出优异的降解效能。CuCoOx/CN催化剂对磺胺嘧啶去除受碳酸盐浓度、pH和磺胺嘧啶浓度等操作条件影响显著。在碳酸盐浓度为2.5 mol/L,pH为8.5,催化剂用量2 g/L的条件下,反应时间50 min时,CuCoOx/CN催化剂对5 mg/L的磺胺嘧啶降解率可达97%以上。

为提高市政污泥脱水性能及减量化效果,提出了Fe²⁺/过硫酸盐（PDS）高级氧化与PAC/PAM絮凝联合调理技术,并探讨了其对污泥结构及界面热力学行为的影响。结果表明,在单独Fe²⁺/PDS体系中,反应6 h、PDS投加量8 mg/g、温度35 ℃时,污泥脱水性能最优,毛细吸水时间（CST）降至73 s,污泥比阻（SRF）降至3.01×10⁹ s²/g;胞外聚合物（EPS）有效降解,水溶性有机物（SCOD）、多糖和蛋白质分别增加了19.6、34.3和7.2倍。进一步引入PAC/PAM絮凝剂,污泥脱水性能得到显著提升。当PAC/PAM质量比为4、反应时间2 h时,CST和SRF分别降至30 s和2.02×10⁸ s²/g,泥饼含水率降至71%,污泥减量率高达75.6%。机理分析表明,Fe²⁺/PDS体系通过硫酸根自由基（SO₄^-·）的强氧化作用,破坏了EPS的凝胶网络,释放出被束缚的有机物和水分;随后,PAC/PAM通过电中和与吸附架桥作用,增强了絮体结构,形成有利于水分排出的通道。基于Flory-Huggins晶格理论,研究揭示了氧化和絮凝联合作用通过削弱水-EPS相互作用和重构疏松骨架结构,显著增强了水分迁移的驱动力,为优化污泥脱水工艺提供了新的理论视角。

为了获得去除水中微量重金属离子的吸附材料,本文选择典型的碳材料（活性炭、改性活性炭和羟基碳纳米管）为吸附剂,首先以吸附水中微量的重金属Co²⁺,系统开展碳材料形貌结构、表面基团和电荷等对重金属离子吸附性能的影响。结合吸附模型和热力学计算,揭示不同碳材料吸附重金属离子的主要机制。结果发现,活性炭和N改性活性炭作为吸附剂,对水体中微量的Co²⁺等重金属离子有良好的吸附性能,尤其N改性活性炭材料对Co²⁺去除能力最强,对Co²⁺的吸附去除率最高可达80%左右。碳材料对Co²⁺的吸附过程属于放热过程且是单层吸附,符合Langmuir等温吸附模型。Co²⁺在活性炭的吸附过程以物理吸附为主,吸附能力与碳材料的比表面积和孔容有关。而N改性活性炭对Co²⁺的吸附过程不仅有物理吸附还存在化学吸附,吸附能力与表面羟基等基团数量相关。N改性活性炭对其他重金属离子（如Pb²⁺与Cr⁶⁺）都具有较好的吸附性能,说明该碳材料在实际废水中去除重金属离子的应用上具有广阔的前景。

加湿除湿（Humidification-dehumidification,HDH）技术是一种基于低热蒸发原理,利用低品位热源（60~90 ℃）对含盐溶液进行盐和水分离的热法脱盐工艺。该技术对进料水质包容度好,适用于高浓度含盐溶液的减量化处理。本工作设计并搭建了小型的四风道HDH实验系统,以不同浓度的NaCl水溶液为对象,着重对近饱和浓度NaCl溶液的减量化处理涉及的功能表现进行实验研究。结果表明,料液浓度对蒸发冷凝相变的纯水产量有规律性的抑制作用,但在固定浓度下的产水量是稳定的。在近饱和浓度工况下,该系统依然可以实现对料液的稳定减量化处理,单位时间产水量降低约40%。结晶盐的析出随着大流量料液冲刷排走,对系统的产水量没有明显影响。本工作验证了采用HDH技术减量化处理近饱和含盐溶液的可行性和稳定性,结合离心式固液分离等潜在方法,HDH技术有潜力作为工业含盐废水处理的末端系统和装备。

本文通过球磨法制备了一系列炔基修饰的碳化硅（SiC）,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱等表征分析了材料的物相结构、表面形貌、元素化学态。结果表明,炔基成功修饰于SiC表面,且未破坏其晶体结构。光催化性能测试显示,样品0.5-C/SiC对左氧氟沙星的吸附和光催化降解性能以及光催化固氮性能,显著优于纯SiC。自由基捕获实验证实,^·O₂⁻为该降解过程的主要活性物种。瞬态光电流证实炔基修饰显著提升了光生载流子数目。电化学阻抗谱（EIS）表明,与未修饰SiC相比,0.5-C/SiC具有更低的界面电荷转移电阻,更有利于载流子传输。塔菲尔（Tafel）和转换频率（TOF）均证实炔基碳的引入有效提升材料的本征反应动力学与反应活性。总之,炔基功能化优化了其电荷动力学行为,提高了碳化硅对太阳光的利用率,从而增强了光催化性能。本研究首次成功构建了炔基官能团化SiC光催化材料,为开发高效SiC基光催化材料提供了新路径。

本文采用单相法合成策略制备了具有丰富磺酸基团的共价有机框架纳米片（TpPa-SO₃H）,并通过阳离子交换法构建了单原子级分散的铁基催化剂（Fe-TpPa-SO₃H）。由于开放纳米片结构及磺酸基团的强配位作用,Fe活性位点实现了高度分散与稳定锚定。实验结果表明,Fe-TpPa-SO₃H在活化过硫酸氢钾（PMS）降解环丙沙星（CIP）反应中表现出卓越的催化活性,15 min内去除率接近100%。自由基捕获实验证实了FeIV=O为主导的非自由基氧化路径。这种非自由基机制赋予了催化剂优异的抗干扰能力,使其在宽pH范围及共存无机阴离子存在下仍能保持高效稳定的降解性能。本研究为设计高性能非自由基主导的环境催化材料提供了新思路。

以毛竹与壳聚糖为原材料,采用熔碱法和原位沉淀法,制备了竹基活性炭负载壳聚糖复合材料CTS/PBC-A,以期解决低浓度含铀放射性废水深度处理效率低的问题以及生物炭基材料与壳聚糖材料单用对水中U（Ⅵ）去除效率均不高的问题。当U（Ⅵ）初始质量浓度为5.00 mg/L,CTS/PBC-A投加量为0.10 g/L,pH为6,温度25 ℃,在2 h后达到平衡,最大吸附容量达321.36 mg/g,去除率达97.8%,比竹基活性炭 （PBC-A） 提高了28.9%,该吸附过程经动力学与吸附等温线模型拟合证实其主导机制为多分子层化学吸附。FTIR、XPS、XRD等检测结果证明熔碱与原位沉淀在PBC表面成功引入的Na元素与壳聚糖,活化了表面官能团,极大促进了对U（Ⅵ）离子交换和表面络合。