Ag@SiO_2核壳粒子SERS快速检测辛基酚

以Ag@SiO_2核壳粒子为基底,利用表面增强拉曼光谱(SERS)技术实现酚类内分泌干扰物的快速检测。采用柠檬酸钠还原硝酸银制得银纳米粒子,以正硅酸乙酯为硅源,在银纳米颗粒表面包裹不同厚度的SiO_2得到Ag@SiO_2核壳粒子。通过透射电镜、紫外光谱、X射线衍射等表征手段对Ag@SiO_2核壳粒子进行了表征和分析。以辛基酚为探针研究Ag@SiO_2粒子表面增强拉曼效应与SiO_2厚度、核壳粒子浓度的关系及辛基酚的检测限,并以此法检测实际环境样品中辛基酚的含量。结果表明,辛基酚的表面增强拉曼效应随着Ag@SiO_2壳厚的增加而减弱,随着辛基酚浓度的增大而增强,且在1 390 cm~(-1)处的峰强信息与浓度有着良好的线性关系,辛基酚最低检测限浓度为1μg·L~(-1),可以实现辛基酚的SERS检     

磁性金属有机骨架Fe3O4@ZIF-8的制备及对偶氮染料刚果红的高效吸附

采用常温搅拌法,在聚苯乙烯磺酸钠(PSS)处理过的Fe_3O_4表面诱导生长ZIF-8壳层,成功合成了磁性核壳金属有机骨架Fe_3O_4@ZIF-8,并对其吸附去除偶氮染料刚果红的性能进行了探究,考察了刚果红初始浓度和接触时间、Fe_3O_4@ZIF-8投加量以及pH对刚果红去除的影响。SEM、TEM、XRD、FT-IR及VSM表征结果证明,ZIF-8纳米颗粒已成功负载于Fe_3O_4表面,形成了典型的核壳结构,并且具有优异的磁学性能。吸附实验结果表明,反应最佳pH为6,吸附剂投加量为500 mg·L~(-1);当反应时间达到180 min时,吸附达到平衡。吸附反应的吸附动力学和吸附等温线分析表明,刚果红染料在Fe_3O_4@ZIF-8上的吸附动力学符合二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir模型。Fe_3O_4@ZIF-8吸附剂对刚果红具有高效的选择吸附性能并且在循环吸附中展现出良好的循环吸附性能。因此,磁性核壳金属有机骨架Fe_3O_4@ZIF-8作为吸附剂在去除刚果红染料方面有着广阔的应用前景。     

超声破解对剩余污泥内含营养物及粒径的影响

利用超声技术破解剩余污泥,不仅能有效降低污泥含水率,提高污泥稳定性,还能在上清液中释放C、N和P等有机物,为污泥资源化利用提供条件。通过考察超声时间、功率及频率等因素,分析超声空化对污泥稳定化程度和污泥内含营养物质释放的影响规律,形成超声破解污泥的最优实验方案。综合考虑超声效果与节能,选择超声频率22 k Hz,超声功率800 W,超声时间15 min为优化的工艺条件,其上清液中的COD浓度高达954.33 mg·L~(-1),总氮含量为153.16 mg·L~(-1),总磷含量为72.65 mg·L~(-1),污泥颗粒粒径显著减小,d50从原泥的34.82μm减小至2.99μm,并形成少量纳米级颗粒,探讨了纳米颗粒对污泥活性的影响,有利于后续污泥稳定化和减量化。     

氧化锌纳米颗粒对SBR中活性污泥脱氮性能及硝化细菌丰度的影响

在SBR中添加氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs),研究ZnO-NPs对活性污泥脱氮性能及硝化细菌丰度的影响。结果表明,低浓度(1 mg·L~(-1))ZnO-NPs对活性污泥脱氮性能无影响,高浓度(10、50 mg·L~(-1))ZnO-NPs可抑制活性污泥硝化性能,且对硝化菌活性抑制作用小于亚硝化菌。ZnO-NPs浓度梯度增加至50 mg·L~(-1)较直接投加50 mg·L~(-1)ZnO-NPs对污泥活性抑制作用小。高浓度ZnO-NPs改变活性污泥微生物胞外聚合物(EPS)产量和性质。SBR运行结束时,高浓度ZnONPs的添加导致亚硝化菌相对丰度大幅度减小,而对硝化菌相对丰度影响较小。     

载铁活性炭烧结滤芯的制备及其除砷性能

为实现高砷地下水分布区居民饮用水高效除砷,通过氧化法对椰壳活性炭进行载铁改性处理,采用成型活性炭烧结加工工艺,制备高效除砷滤芯。结果表明:所制得的长度为25.4 cm的除砷滤芯可将初始浓度为500μg·L~(-1)的高砷水,以1 L·min~(-1)的流量过滤处理为砷含量在10μg·L~(-1)以下的安全饮用水,使用寿命达260 L,相对于普通活性炭烧结滤芯,使用寿命提高了4倍;通过SEM和EDS分析,改性处理后的活性炭表面负载了铁的氧化物,导致其对砷的吸附能力提高了50%;同时滤芯加工过程中的高压处理使得载铁活性炭颗粒之间呈片状紧密堆叠在一起,含砷溶液透过致密活性炭层中的5～20μm孔隙时,溶液中的砷与活性炭及铁的氧化物接触而被吸附去除。该滤芯可应用于高砷地下水分布区居民家庭分散式净水除砷。     

纳米ZrO_2-SRB颗粒对铬和氟污染地下水修复的动态实验

为解决某矿区中超标污染物F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)等对地下水造成的危害,利用自制纳米ZrO_2-聚丙烯酰胺杂化材料固定硫酸盐还原菌,采用得到的纳米ZrO_2-SRB颗粒对超标污染物进行了处理。通过室内动态柱实验,探讨反应层种类、进水水力负荷、进水浓度对污染物去除效果的影响。结果表明:纳米Zr0_2-SRB颗粒作反应层对污染物的去除率要高于挂膜SRB,且纳米ZrO_2-聚丙烯酰胺杂化材料可以为SRB提供碳源,使SRB的活性增强;进水水力负荷控制在2.935 m~3·(m~2·d)-~1时较为适宜;增大Cr(Ⅵ)浓度和F~-浓度对整体出水浓度变化影响并不大;纳米ZrO_2对F~-的吸附选择性优于对Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)和SO_~(2-);去除机理包括还原和吸附双重作用。利用0.1 mol·L-~1 HCl、0.2mol·L~(-1)乙醇和质量分数为2.5%硫脲作为洗脱液,对纳米ZrO_2-SRB颗粒进行3次吸附-脱附循环后,仍能保持较好吸附能力。以上结果可为解决含有该类污染物的矿区地下水问题提供技术参考。     

基于蛋黄-蛋壳结构的Fe/FeS@SiO2材料去除水中三氯乙烯

针对硫化纳米零价铁(Fe/FeS)颗粒间的团聚以及环境适应性差的问题,用正硅酸乙酯(TEOS)为原料制备中空介孔氧化硅球,再通过化学反应在壳内形成大尺寸核的方法制备具有蛋黄-蛋壳结构的Fe/FeS@SiO_2材料以防止Fe/FeS的团聚并提高其活性,并将该材料用于三氯乙烯(TCE)的去除中;采用SEM和TEM观察、红外线光谱分析(FTIR)、X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)等分析方法对材料进行了表征。结果表明,在Fe/FeS@SiO_2材料还原降解TCE的实验中,Fe/FeS@SiO_2去除TCE的最佳铁与硫的摩尔比(铁硫比)为30,并且在TCE初始浓度10 mg·L~(-1)溶液中投加含有0.1 g Fe~0、铁硫比为30的Fe/FeS@SiO_2材料下,反应180 min后,TCE的去除率为90.75%,与未包裹氧化硅壳时的去除率(66.06%)相比,去除效果明显提高。介孔氧化硅壳阻止了Fe/FeS的团聚,其表面上的孔道使得材料具有更大的比表面积,加强了对TCE的吸附,同时材料中的空腔使得核与污染物的接触增加,提高了TCE的去除率。表征结果表明,Fe/FeS@SiO_2材料具有特殊的结构,包括中心核、空腔以及介孔壳,可以防止Fe/FeS的团聚。     

改进水热法合成纳米Co_xFe_(3-x)O_4(0≤x≤2)及其对刚果红染料的吸附性能

采用快速水热法制备了纯相Co_xFe_(3-x)O_4(0≤x≤2)纳米颗粒,并对样品进行了XRD、EDX、FTIR、SEM、N_2吸附-脱附以及VSM表征,研究了Co含量、初始浓度和pH值对水中刚果红吸附性能的影响。实验结果表明,Co_(1.6)Fe_(1.4)O_4纳米颗粒具有最大的比表面积170.1 m2·g-1和最好的吸附性能,在pH=3,初始浓度为200 mg·L~(-1)时,饱和吸附容量达到475mg·g-1。对Co_xFe_(3-x)O_4进行了吸附过程动力学和热力学分析,该吸附过程符合准二级动力学模型,根据Langmuir等温吸附模型计算得出最大吸附容量为370.4 mg·g-1。良好的磁性能使Co_(1.6)Fe_(1.4)O_4纳米颗粒很容易从水中分离再利用,实验表明,经过多次脱附/吸附过程,Co1.6Fe1.4O4纳米颗粒对刚果红仍具有良好的吸附性能。     

麦饭石固定化SRB污泥颗粒处理模拟煤矿酸性废水的适应性

针对多组分煤矿酸性废水(ACMD)污染严重、治理费用高的特点,采用PVA—硼酸包埋交联法制作以硫酸盐还原菌(SRB)和盐改性麦饭石为主体的固定化颗粒,依据不同水力负荷和污染负荷构造3组动态柱,对固定化颗粒进行水力条件适应性实验研究。结果表明,固定化颗粒在低水力负荷0.085 m3·(m~2·d)-1,水力停留时间32.495 h下运行效果较好,SO_4~(2-)和Mn~(2+)去除率分别为65.90%和37.65%,出水COD浓度635.06 mg·L~(-1),总铁元素TFe释放量4.03 mg·L~(-1),出水pH 6.94。提高污染物SO_4~(2-)和Mn~(2+)浓度到(2 657±96)mg·L~(-1)和(13.33±1.75)mg·L~(-1),SO_4~(2-)和Mn~(2+)去除率仍可达40.07%和20.52%,出水COD浓度64.07 mg·L~(-1),总铁元素TFe释放量2.69 mg·L~(-1),出水pH为7.38,综合处理效果较好,颗粒对高浓度污染物适应性较强,具有一定抗冲击负荷能力。     

基于硫酸亚铁的机械化学还原法处理六价铬污染土壤

通过机械化学还原法对六价铬污染土壤进行固化稳定化处理,采用《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T 299-2007)对处理效果进行评价,以及使用激光粒度仪、SEM和XPS对处理前后土壤样品的粒径、形貌以及铬的价态变化等性质进行表征。分析结果显示,机械化学还原法处理可以有效降低土壤中六价铬的浸出浓度。当未添加七水合硫酸亚铁时,土壤中六价铬的浸出浓度由115 mg·L~(-1)降低至2.0 mg·L~(-1);而添加七水合硫酸亚铁作为还原剂时,六价铬浸出浓度由115 mg·L~(-1)降至0.16 mg·L~(-1)。另外,经过机械化学还原处理后的土壤样品颗粒变细并形成致密的团聚体以及发生六价铬向三价铬的转化。     

用作固定SRB碳源的玉米芯的最佳改性条件

针对现阶段玉米芯作为SRB污泥颗粒内聚碳源所带来碳源释放不佳的问题,选用碱性H_2O_2对玉米芯进行改性,制备成SRB污泥颗粒处理AMD,经过单因素实验和正交实验分析,对玉米芯的最佳改性条件进行研究。结果表明,当玉米芯改性时间24 h,NaOH浓度为6%,H_2O_2浓度为1.5%,可制得最佳改性玉米芯。制备成SRB污泥颗粒处理AMD后,SO_4~(2-)、Mn~(2+)和Fe~(2+)去除率分别为93%、78%和95%,较未改性提高了29%、3%和23%;COD释放量为215 mg·L~(-1),较未改性减少了545 mg·L~(-1);Fe~(2+)剩余量为1.5 mg·L~(-1),较未改性减少了1.1 mg·L~(-1);溶液pH为7.8。同时经SEM和XRD分析,发现改性玉米芯颗粒较未改性玉米芯颗粒相比,内部结构变得的疏松多孔,且大分子物质被分解为小分子物质,可以更好被SRB所利用。说明了该改性法可以改善玉米芯的碳释性能,为微生物处理AMD的工程应用提供技术参考。     

松果活性炭对有机染料的吸附

以松果为原料,利用ZnCl2活化法和FeCl3改性剂进行活性炭的制备和改性,测定了松果活性炭的比表面积,并研究其对甲基橙染料的吸附性能。结果表明:改性后的松果活性炭比表面积达到681 m2·g~(-1),并以中孔为主,有利于大分子有机染料的吸附;当松果活性炭的投加量为0.3 g·L~(-1)、吸附30 min、甲基橙初始浓度100 mg·L~(-1)、pH=7以及25℃温度条件下,吸附效果最佳,甲基橙去除率高达99.41%;Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述甲基橙染料的吸附行为,说明吸附以表面单层覆盖为主;吸附动力学符合Lagergren准二级动力学方程,R2大于0.999。可为松果的开发利用和制备低成本、高吸附性的吸附剂提供参考。     

双分离层复合纳滤膜的制备及其性能

以改性后的聚丙烯腈(PAN)超滤膜为基膜,依次采用层层自组装(LBL)和界面聚合的方法制备了具有双层分离层的复合纳滤膜。以间苯二胺(MPD)为水相单体,均苯三甲酰氯(TMC)为有机相单体,聚乙烯亚胺(PEI)为阳离子聚电解质,聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)为阴离子聚电解质,探索了LBL条件对双分离层复合纳滤膜性能的影响,考察了通过不同制备方法获得的纳滤膜对硫酸镁(MgSO_4)的分离性能,得到了最佳的LBL制备条件:PEI溶液的浓度为1.00 g·L~(-1),pH为7;PSS溶液的浓度为1.00 g·L~(-1),p H为10,支撑电解质氯化钠(NaCl)浓度为1.00 mol·L~(-1),单一聚电解质(PEI或PSS)的沉积时间为20 min。与仅通过界面聚合法制得的聚酰胺纳滤膜相比,在界面聚合反应之前,先通过LBL沉积1.5层的聚电解质层时得到的复合纳滤膜分离性能优异稳定,在0.80 MPa的压力下,过滤2.00 g·L~(-1)MgSO_4溶液时的通量为18.6 L·(m~2·h)~(-1),截留率达到99.07%。     

溶胶-凝胶法制备TiO_2膜电极的研究进展

溶胶-凝胶法是制备纳米薄膜材料的常用方法之一,该方法制备的膜层均匀致密、性能稳定,化学成分准确、易于掺杂、灵活度高,因而应用非常广泛。将TiO2固定在导电基底上既能解决TiO2的回收分离问题,又能通过外加偏压提高光生电子与空穴的分离效率。详细介绍了溶胶-凝胶法制备TiO2膜电极的工艺过程和影响因素,综述了该方法制备TiO2膜电极和掺杂TiO2膜电极的研究进展及其应用,探讨了该方法的改进手段,并对其将来的发展进行了展望。     

粒径精确调控的微胶囊催化材料制备及应用

提出基于核材与壳材粒径双调控的微胶囊催化材料制备新思路,通过旋风分级和气力乳化聚合工艺优化,最终实现微胶囊的粒径调控。重点考察了气力乳化工艺参数和核材粒径、核壳材料质量比等对微胶囊平均粒径、粒径分布和包覆率的影响。实验结果表明:当气力乳化的气体流速为1.12 m·s~(-1)时,壳材液滴的融合和乳胶粒的粘并现象均较少,聚合体系可较稳定地保持均质化壳材液滴的尺寸;在保证高包覆率的条件下,核材粒径影响着微胶囊的平均粒径,核材粒径为15.4μm时,制备出的微胶囊平均粒径最小;核壳材料质量比对微胶囊粒径的影响明显,其为1:3.5时,微胶囊材料平均粒径为180μm;亲水亲油平衡值(HLB)对粒径调控能力有限,平均粒径最小时微胶囊包覆率最大。通过对乳化聚合工艺和配方的综合调节,可制得一系列粒径可调范围大,粒径均一,包覆率高的微胶囊材料,应用于烟气脱硝,温度600℃条件下,NO?转化率可达92%。     

粒径和底床地形对沉积物中有机磷释放的影响

主要研究了2种沉积物粒径(35μm和130μm)及底床微地形对沉积物中内源溶解性有机磷释放的影响。选取某浅水湖泊沉积物为研究对象,对其人工污染溶解性有机磷別用室内循环直流水槽顶盖驱动流模拟风生流,考察静态和风生流作用下不同粒径沉积物及底床微地形对溶解性有机磷释放的影响。实验结果表明:在20 cm·s~(-1)及38 cm·s~(-1)2种驱动流速条件下35μm粒径沉积物实验组中沉积物有机磷释放速率均大于130μm实验组。对于35μm粒径沉积物实验组在20 cm·s~(-1)驱动水流扰动下,沉积物有机磷的平衡释放量为0.44 mg·L~(-1),在38 cm·s~(-1)驱动水流扰动下为0.49 mg·L~(-1);对于130μm粒径沉积物实验组在20 cm·s~(-1),和38 cm·s~(-1)2种扰动下的沉积物有机磷平衡释放量分別为0.29 mg·L~(-1)、0.30 mg·L~(-1);驱动流速的提高促使达到平衡状态时的释放量提高小粒径沉积物提高驱动流速更利于平衡释放量的提高且高驱动流速缩短达到释放平衡所需的时间。在底床微地形(对地形的描述采用:y=O.1sin2πx)实验中发现,静态条件下波峰处上覆水有机磷浓度首先逐渐降低至0.18 mg·L~(-1),其后升高至0.40 mg·L~(-1)并达到平衡而波谷处则不断上升至极大值0.87 mg·L~(-1)其后下降至0.77 mg·L~(-1)并达到平衡;而在20 cm·s~(-1)的驱动水流扰动下,波峰波谷处上覆水有机磷浓度变化较为_致均逐渐增长至极大值0.39 mg·L~(-1)和0.45 mg·L~(-1)后达到平衡状态。此外,在静态和动态条件下,波谷处上覆水中有机磷含量始终高于波峰处。     

3种表面修饰活性炭对水体中磷的吸附

为克服活性炭磷吸附能力有限的问题,使用ZnCl_2、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)和Fe/Al(氢)氧化物纳米颗粒分别研究了物理结构法、表面活性剂法和载体法3种表面修饰方法对活性炭磷吸附能力的影响。实验发现,载体法为3种方法中最好的修饰方法。对载体法制备吸附剂的材料用量的比较发现,在Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)摩尔比为9:1的条件下,把1.5 g活性炭加入到总浓度为1 mol·L~(-1)的200 m L Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)混合溶液中,形成的纳米Fe/Al(氢)氧化物能够较好地利用活性炭表面,该复合材料1.5AC-Fe/Al在磷平衡浓度约为50 mg·L~(-1)时吸附量达到29.3 mg·g~(-1)。该材料表征结果表明,纳米Fe/Al(氢)氧化物颗粒被成功负载在活性炭表面。在酸性条件下,复合材料表面的—H~+和—OH_2~+所引起的静电吸附和配位交换是促进吸附带负电磷酸根离子的原因。     

大直径好氧颗粒污泥的培养及其特性

接种某城市污水处理厂的好氧颗粒污泥,采用较高的污泥负荷、高选择压和人工洗出絮状污泥的培养方式,促使好氧颗粒污泥直径迅速增长.考察了大直径好氧颗粒污泥的增长、破裂、稳定的变化过程.大直径好氧颗粒污泥最大直径可达9.6mm,最大沉淀速率为160 m/h,污泥指数(SVI)在32～60 mL/g左右.大直径颗粒污泥内部质地疏松有孔洞,外表层相对致密并由大量的丝状物质构成,且活性低于普通活性污泥.     

紫外光照凝胶固化-纳米颗粒增强LIBS检测强酸性废水中的重金属

强酸性废水组份复杂,且常规方法难以快速准确地检测其中的重金属,为此建立了基于样品固化预处理和激光诱导击穿光谱(LIBS)快速准确检测强酸性废水中重金属的方法。结果表明:在紫外光照条件下,固化剂丙烯酰胺和丙烯酸受光引发剂(2-羟基-4′-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮)作用聚合形成相互交联的长链聚合物网络结构,可在广泛的酸度下实现对强酸性废水的快速凝胶固化;同时凝胶表面覆上纳米银颗粒能增强激光对样品表面的烧蚀强度,增强了LIBS光谱强度;LIBS激发的Cu(I) 324.75 nm、Ni(I) 218.64 nm和Zn(II) 206.12 nm光谱强度与无纳米银颗粒相比得到了显著提高。在优化的固化条件和LIBS系统参数下,紫外光照凝胶固化纳米颗粒增强LIBS对强酸性废水中Cu2+、Ni2+和Zn2+重金属的检出限分别为1.489、1.512和4.886 mg?L-1。对实际强酸性废水中Cu2+、Ni 2+和Zn2+的加标回收测定结果表明,该方法对强酸性废水中重金属分析具有良好的准确性和稳定性。紫外光照凝胶固化-纳米颗粒增强LIBS方法可实现强酸性废水中重金属的快速和精准检测,为强酸性废水中重金属的检测提供新的技术支持。     

纳米铁原位注入技术对六价铬污染地下水的修复

纳米零价铁原位注入是六价铬污染地下水的有效修复技术之一。为验证其场地修复效果,在北京某电镀厂搬迁后的遗留六价铬污染场地,现场制备纳米铁并通过原位注入对场地内六价铬污染地下水进行原位修复现场中试研究。选取6 m×6 m实验场地,在地下水中六价铬污染浓度最高为2 mg·L~(-1)的中心点设置注射井并在四周设置4口监测井。实验结果表明,原位注入纳米铁药剂具有良好修复效果,修复后该实验场地范围内地下水中六价铬浓度均低于地下水质量Ⅳ类标准0.1 mg·L~(-1),注射井中六价铬还原率达到99%。通过对注射井及监测井地下水中pH、溶解氧、氧化还原电位等检测指标进行跟踪监测和相关性分析,发现氧化还原电位与污染物浓度变化相关性最强,可以作为污染物变化的表征因子。该中试研究结果对于六价铬污染地下水的原位修复具有重要的参考价值。