NO2在高岭石表面的非均相反应研究

高岭石是典型的1∶1型层状结构的硅铝酸盐,研究其非均相反应对于了解粘土类矿物的非均相反应具有重要的意义.因此,试验以原位漫反射红外傅里叶变换光谱（DRIFTS）为研究手段,对NO2在高岭石表面的非均相反应进行了系统的研究.结果表明,NO2在高岭石表面发生歧化反应生成NO3-和NO2-.相对湿度对非均相反应具有重要影响,有水汽存在时会增加反应的持续能力,但相对湿度的增加会使摄取系数降低.在干态和湿态条件下,NO2在高岭石表面的反应机理不同,干态下为二级反应,湿态下为一级反应.     

光照对SO2在矿质氧化物表面非均相反应的影响

使用原位漫反射红外傅里叶变换光谱(DRIFTS)研究了SO_2在α-Al_2O_3、TiO_2、CaO和α-Fe_2O_3颗粒物表面的非均相反应,考察了紫外光光照(波长约365 nm)对SO_2在不同氧化物表面反应的影响.结果表明,无紫外光照射条件下,SO_2在TiO_2、α-Al_2O_3、CaO颗粒物表面反应的主要产物为亚硫酸盐;有紫外光照射条件下,SO_2在TiO_2、α-Al_2O_3、CaO颗粒物表面反应的主要产物为硫酸盐;但紫外光照射对SO_2在α-Fe_2O_3表面的反应并没有明显的影响.推测机理可能是光照促进了颗粒物表面的亚硫酸盐向硫酸盐的转化.     

大气颗粒物表面非均相反应的模式研究

在CBM-Ⅳ机理中添加了非均相反应机理,运用盒子模型研究了颗粒物表面非均相反应对大气中气态物种及颗粒态物种浓度的影响.结果表明,非均相反应使得NO₂、N₂O₅ 和NO₃ 浓度最大值分别下降了2%、11%和4%,硝酸盐和硫酸盐最大值分别增加了7%和36%,HONO的浓度则增加了4.6 倍.各个非均相反应对物种浓度的作用程度受反应摄取系数大小的影响很大.非均相反应的影响程度与颗粒物质量浓度呈正相关,与颗粒物粒径及稀释系数呈负相关.     

NOx和/或NH3气氛下SO2在高岭土表面非均相转化的实验研究

利用自制气溶胶反应器研究了NO_x和/或NH_3气氛下SO_2在高岭土表面的非均相转化过程,应用扫描电镜(SEM)对高岭土颗粒物形貌进行了表征.结果表明:高岭土颗粒表面的SO_2非均相转化致使其成分和形貌产生了较大变化.相同实验条件下,SO_2转化的协同作用程度由高到低依次为NH_3、NO_x/NH_3和NO_x气氛,相对湿度40%、有光照条件下,SO_2转化量增幅最高可分别达125%、75%和50%.所有气氛下,协同作用在无光照时在高相对湿度(40%~70%)区间更为突出,有光照时其显著性则体现在低相对湿度(20%~40%)区间.SO_2、NO_x、NH_3三者共存时,在高岭土颗粒表面发生的非均相反应过程既有协同作用又存在竞争反应.     

以MnOx/TiO2作为催化剂的低温SCR反应过程中还原剂NH3的作用

研究了在以MnOx/TiO2作为催化剂的低温SCR反应过程中,还原剂NH3所起的作用.当系统中NH3浓度较低时,增加气相中NH3的浓度可以大幅度提高NO的去除率.但当系统中NH3浓度较高时,NO去除率基本不随NH3浓度变化而变化.并且瞬态研究中,NH3对NO去除率的影响较为复杂.为了探明NH3在SCR反应中的作用,用原位傅立叶红外检测了各个反应历程中NH3在催化剂表面形成的基团变化及其活性特征.结果表明,在SCR反应过程中,在催化剂表面形成的配位态的NH3是参与反应的主要物质.并且在催化剂表面,此种NH3会与NO生成的硝酸盐形成竞争吸附,当催化剂活性点首先被硝酸盐占领时,将会影响配位态NH3的生成,从而在一定程度上降低了NO的转化率.     

TiO_2-ZrO_2基催化剂SO_2中毒机理研究

利用原位漫反射红外光谱仪,设计多种进气工况的单吸附/共吸附实验,并结合SO_2中毒前后的BET、XRD、XRF表征和性能实验,研究了V_2O_5-WO_3/TiO_2-ZrO_2催化剂的SO_2中毒机理。原位漫反射红外实验表明NH_3和SO_2都可吸附在催化剂的表面,产生竞争吸附,且两者的竞争吸附能力不相上下;NO在催化剂表面无吸附,SO_2和NO不存在竞争吸附;不论气相中是否有O_2,催化剂表面都不会有吸附态的SO_3出现。BET的结果显示,催化剂在SO_2中毒前后的孔径分布结果基本相同,表明SO_2对于催化剂孔隙结构的影响较小。XRD的结果显示,催化剂在SO_2中毒前后的谱图基本相同,表明SO_2对于催化剂晶体结构的影响较小。XRF的结果显示,当催化剂在SO_2中毒后,催化剂表面会有极少量的S元素检出,表明SO_2的存在确实会导致金属氧化物的硫酸盐化。性能实验的结果显示,随着SO_2含量逐渐增加,催化剂的脱硝率逐渐降低。这些研究说明催化剂的SO_2中毒主要体现在SO_2与NH_3的竞争吸附。     

郑州市夏、秋季大气颗粒物中水溶性无机离子质量浓度及粒径分布特征

为研究我国中原城市群中心城市郑州市的不同粒径大气颗粒物的组成特征,利用八级撞击式采样器在夏、秋季进行大气颗粒物分级采样,利用离子色谱测定Na~+、Ca~(2+)、NH_4~+、K~+、Mg~(2+)、F~-、Cl~-、NO_3~-和SO_4~(2-)共9种离子的浓度,利用在线离子色谱分析仪监测颗粒物中硝酸盐的实时浓度.结果表明,采样期间郑州市水溶性离子平均浓度为(70. 9±52. 1)μg·m~(-3),其中监测的9种水溶性离子浓度从大到小顺序依次为:NO_3~- SO_4~(2-) NH_4~+ Ca~(2+) Na~+ Cl~- Mg~(2+) K~+ F~-、NO_3~-、SO_4~(2-)和NH_4~+占总水溶性离子的质量分数为79. 9%;无论在秋季或夏季SO_4~(2-)主要集中在≤1. 1μm粒径段上,而NO_3~-主要集中在0. 65～3. 3μm粒径段上. NO_3~-和SO_4~(2-)夏季和秋季均呈双峰分布,主要分布于细粒子中; NH_4~+夏季呈双峰分布,秋季呈单峰分布,表现出季节变化.郑州市夏季臭氧污染严重,O_3与NO_3~-明显地"错峰"现象,表示大气中存在光化学反应;秋季颗粒物污染严重,采样期间[NO_3~-]/[SO_4~(2-)]的比值远大于0. 5,移动源成为颗粒物重要的来源.夏季NOR、SOR峰值在1. 1～2. 1μm粒径段上,秋季两者峰值在0. 65～1. 1μm粒径段上;夏季硫的气-粒转化大于氮的转化,而秋季则相反.     

从烟道气中除去SO_2和 NO_X的LBL.phoSNOX过程

在湿洗气系统中,加黄磷可使烟道气中的SO_2、NO_x高效率一同除去。黄磷与O_2反应生成O_3,并能选择性把NO氧化为NO_2。因此,烟道中的NO_2与SO_2可通过溶解在碱液浆中除去,并转化为硫酸铵和石膏,黄磷被氧化生成符合商业需要的副产品磷酸。这项新技术已被LBL和Bechtel同用一个规模为20cfm[9.44×10~(-3)/sec]的洗气吸收器所验证。实验结     

成都市气态污染物NO2、SO2与大气颗粒物相关性分析

以成都市为例,研究气态污染物NO_2、SO_2与大气颗粒物之间的相关性。以2014—2016年成都市8个监测站3种污染物(PM_(2. 5)、NO_2、SO_2)的监测数据做统计数据分析,包括趋势分析和相关性分析。分析结果表明:PM_(2. 5)与SO_2和NO_2的关系密切,3种污染物之间总体呈现一致的季节性变化规律,即春、冬高,夏、秋低,且呈现不同的空间变化规律;在重度雾霾条件下,PM_(2. 5)与SO_2的关系较其他污染物密切,但在空气质量条件较好的情况下,PM_(2. 5)与NO_2的关系较其他污染物密切。这说明SO_2对雾霾的形成有着关键作用,特别是在SO_2突然变化的情况下更为明显。因此,未来研究需重点关注SO_2的来源及其清单的准确估算,这对于雾霾的控制异常关键。     

成都市大气颗粒物粒径分布及水溶性离子组成的季节变化特征

利用Anderson冲击式分级采样器,于2012年2月~2013年1月在成都市城东成都理工大学校园内按月采集了不同粒径的大气颗粒物样品,分析了颗粒物样品的质量浓度以及9种水溶性离子含量.结果表明,采样期间成都市PM_(2.1)和PM_(11)的年平均浓度分别为(125.9±56.14)μg·m~(-3)和(224.5±83.64)μg·m~(-3),颗粒物浓度冬季最高,春季次之,秋季浓度最低;成都市水溶性离子浓度平均水平为37.15μg·m~(-3),其中检测的9种离子浓度从大到小顺序依次为SO_4~(2-)NO_3~-NH_4~+Ca~(2+)Cl~-Mg~(2+)K~+Na~+F~-,SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+占总水溶性离子的78%,是主要的离子组分.SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+呈单峰分布,其主要分布于细粒子中;Ca~(2+)和F~-也呈单峰分布,但是主要分布在粗粒子中;Cl~-和K~+粒径分布相似,Mg~(2+)和Na~+分布相似,均呈双峰分布.成都市冬、春季节粗、细颗粒物中的水溶性离子浓度均明显高于夏、秋季节.结合离子相关性分析,细颗粒物中的SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+可能主要以(NH_4)_2SO_4或NH_4HSO_4、NH_4NO_3的形式存在,而粗颗粒物中的主要离子组分SO_4~(2-)、NO_3~-和Ca~(2+)则可能以Ca(NO_3)2、CaSO_4等形式存在.主成分分析结果表明,颗粒物中水溶性离子主要来自二次过程、土壤扬尘、生物质燃烧和农业源.     

O2 and H2S coexistence in stromatolites

The coexistence of O₂ and H₂S in recent microbial mats is demonstrated. Oxygen and H₂S are not only coexisting in considerable concentrations within recent stromatolites but high concentrations of the respective gases occur in alternating laminae. This “sandwich structure” is produced by alternating populations of oxygenic and anoxygenic photosynthetic bacteria and cyanobaeteria. The finding of such conditions may explain the alternation of oxidized and reduced iron minerals in Precambrian stromatolites and possibly also in the banded iron formations (BIFs).     

MnO2/TiO2改性沸石去除矿井水中Fe2+和Mn2+的试验研究

针对矿井水中Fe2+、Mn2+浓度超标及处理效果不稳定等问题,通过溶胶-凝胶法将纳米MnO₂和纳米TiO₂负载于天然斜发沸石表面制备出MnO₂/TiO₂改性沸石滤料,并分析了沸石改性前后的微观形貌和孔隙结构. 采用单因素动态吸附试验和Thomas模型拟合探究了MnO₂/TiO₂改性沸石对模拟矿井水水样中Fe2+、Mn2+的去除效果及机理,并考察水流速度、滤层厚度、溶液pH及硬度对去除效果的影响. 结果表明:较天然沸石而言,MnO₂/TiO₂改性沸石的比表面积、孔径、孔体积和阳离子交换量明显增大. 当水流速度为7 m/h、进水pH为9.5、水质硬度为350 mg/L、滤层厚度为110 cm时,改性沸石对Fe2+、Mn2+的最大吸附量分别为44.810、6.549 mg/g,且Thomas模型能较好地拟合改性沸石对Fe2+、Mn2+的吸附动力学特征. 反冲洗试验结果表明,反冲洗强度为13 L/(m2·s),反冲洗时间大于7 min时,改性沸石的再生效果良好,可重复使用. 研究显示,本文制备的MnO₂/TiO₂改性沸石吸附滤料可为同步去除矿井水中Fe2+、Mn2+污染提供一种解决办法.      

纳米二氧化锰的制备及其对Cd~(2+)的吸附研究

采用微乳液还原法,用甲苯还原KMnO4制备了纳米MnO2。采用傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法对所制纳米MnO2进行了表征。研究表明:所得纳米MnO2为球型颗粒,其粒径范围为50～70 nm,比表面积大,表面存在大量活性-OH基团,高温煅烧使纳米MnO2从无定型向α晶型转变。以水体中Cd2+为目标污染物,通过吸附实验,研究表明溶液pH、煅烧温度、初始浓度对吸附效果有显著影响。pH=6时,300℃煅烧的MnO2吸附Cd2+效果较好,去除率达99.36%。,符合Langmuir模型。     

Cu2O/Eu2O3-TiO2的制备及光催化制取氢气和烷烃的研究

文章采用水热法两步制备了Cu_2O/Eu_2O_3-TiO_2复合光催化剂,利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外可见漫反射仪(UV-vis DRS)和X射线光电子能谱仪(XPS)对所制得的光催化剂进行了分析和表征。表征结果表明:在复合光催化剂中TiO_2呈不规划的薄片状,Cu_2O和Eu_2O_3不均匀分散在薄片上;以乙酸为牺牲剂,考察不同Cu_2O/Eu_2O_3-TiO_2复合光催化剂的光催化产生氢气和烷烃的性能,实验结果表明:光催化的气体产物中氢气和烷烃比例随催化剂种类的改变而改变;20.7%Cu_2O/6%Eu_2O_3-TiO_2复合光催化剂产氢气和烷烃的性能最佳;20.7%Cu_2O/6%Eu_2O_3-TiO_2光催化乙酸的特征气体产物是氢气、甲烷、乙烷。     

Cd2+、Cu2+和Zn2+对人工湿地反硝化作用的影响

实验室研究了3种重金属离子Cd2+、Cu2+、Zn2+对人工湿地反硝化作用的影响.以100、500、1000mg/kg剂量的Cd2+、Cu2+、Zn2+处理人工湿地土壤样品,检测其N2O的产生.结果表明,3种金属离子的500、1000mg/kg处理组土样N2O的产生均显著降低,各金属离子抑制N2O产生的程度顺序为Cd2+＞Zn2+＞Cu2+,这与3种金属离子在土样中的有效态浓度顺序是一致的,反硝化微生物在处理过程中逐步产生了对重金属离子的耐受性,500、1000mg/kg处理组样品的NH4+-N浓度较对照组显著升高提示部分NO-3-N由于反硝化过程的抑制而异化性还原为NH+4-N.     

HHMHC对Cu2+、Ni2+的萃取性能

以对羟基苯甲酸为原料,通过化学修饰合成得到上沿羧基化的杯[6]芳烃羟肟衍生物,即5,11,17,23,29,35-六羧基-37,38,39,40,41,42-六羟肟酸甲氧基杯[6]芳烃(HHMHC),采用IR对其结构性能进行表征,并探讨了溶液初始pH值、初始重金属离子(Cu2+、Ni2+)浓度、萃取时间、温度等因素对HHMHC萃取重金属离子的影响.结果表明,在温度为30℃时HHMHC萃取Ni2+和Cu2+的最佳pH值分别为5.0、6.0,萃取平衡时间均为30min.用准二级动力学模型(R2>0.99)和Freundlich等温模型(R2>0.999)均可较好的拟合其萃取过程,通过计算萃取过程的热力学参数,得到Gibbs自由能(ΔG0)和焓变(ΔH0)均小于0,表明萃取反应是一个自发的放热反应.通过红外光谱图分析和考察溶液pH值对萃取分配比的影响,探讨HHMHC萃取Cu2+、Ni2+的机理,结果表明此萃取过程除了存在阳离子交换机理外,还存在与冠醚萃取相同的离子配位萃取,参与配位作用的主要是羟肟基团(–CONHOH).     

Heterogeneous reactions of SO2 and NO2 on carbonaceous surfaces

Four different types of carbonaceous material (active carbon, graphitized carbon black, source samples from a power plant and from an urban heating boiler) were exposed to synthetic gas mixtures of SO₂ and SO₂ + NO₂ in sub-ppm ranges at two different relative humidities (60 and 90% r.h.). The interaction of SO₂ and NO₂ with the carbonaceous materials led to sulfate and to three other products: NO, HONO and NO₂⁻. Formation of NO and NO₂⁻ was observed only on active carbon while the other three materials yielded HONO. It was also found that NO₂ enhances the deposition of SO₂ only on the source sample from the power plant at 60% r.h., whereas the material from the urban heating boiler had no effect both at low and high r.h. The results obtained show that no general statements on the effect of NO₂ on the heterogeneous reaction of SO₂ on these carbonaceous materials can be made and also that NO₂ reactions in the presence of SO₂ on carbon-containing surfaces should be considered as a source for the production of HONO in the urban environment.     

Die Bleisulfidhalogenide Pb2SJ2 und Pb2SBr2

The Science of Nature -