苯醌对聚合硅酸铁多相UV-Fenton体系的增效机制

通过构建苯醌增效聚合硅酸铁多相UV-Fenton体系,讨论了体系中橙Ⅱ的脱色和降解途径.在研究苯醌浓度对聚合硅酸铁铁离子的释放、Fe²⁺与Fe³⁺之间的转化、H₂O₂分解和·OH生成影响的基础上,提出了苯醌对聚合硅酸铁多相UV-Fenton体系的增效机制.结果表明,随苯醌浓度的增加,其紫外光下光解还原聚合硅酸铁并释放Fe²⁺的程度增大、H₂O₂分解速度加快、产生·OH浓度峰值增高且出现的时间提前;苯醌增效体系释放于溶液中的Fe²⁺可以通过Fenton反应转化成Fe³⁺,反应结束后聚合硅酸铁能重新吸附Fe³⁺并使其浓度降低,避免了增效体系铁离子的二次污染.本研究将为多相催化剂催化过程的调控提供新的视角,为多相光助-芬顿反应在有机废水资源化中的应用提供理论依据和技术支持.     

SiO_2-TiO_2纳米管的制备及其光催化性能的研究

文章采用水热法制备SiO2-TiO2纳米管,通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)考察了该纳米管的结构形态,并用X-射线衍射考察其晶体结构。实验结果表明所制得的纳米管是锐钛晶型,其两端开口,具有多层管壁;管径为8nm左右,管壁厚1～2nm。光催化降解酸性橙Ⅱ实验表明:SiO2-TiO2纳米管光催化速率比TiO2纳米管高出10%。这可能是因为Si元素的存在增大了钛纳米管的比表面积,同时SiO2的存在能降低光生电子和空穴的复合率。     

In situ preparation of g-C3N4/Bi4O5I2 complex and its elevated photoactivity in Methyl Orange degradation under visible light

A graphite carbon nitride(g-C_3N_4) modified Bi_4O_5I_2 composite was successfully prepared insitu via the thermal treatment of a g-C_3N_4/Bi OI precursor at 400°C for 3 hr.The as-prepared g-C_3N_4/Bi_4O_5I_2 showed high photocatalytic performance in Methyl Orange(MO) degradation under visible light.The best sample presented a degradation rate of 0.164 min~(-1),which is 3.2 and 82 times as high as that of Bi_4O_5I_2 and g-C_3N_4,respectively.The g-C_3N_4/Bi_4O_5I_2 was characterized by X-ray powder diffractometer(XRD),scanning electron microscopy(SEM),transmission electron microscopy(TEM),Raman,X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),ultraviolet-visible diffuse reflectance spectra(DRS),electrochemical impedance spectroscopy(EIS) and transient photocurrent response in order to explain the enhanced photoactivity.Results indicated that the decoration with a small amount of g-C_3N_4 influenced the specific surface area only slightly.Nevertheless,the capability for absorbing visible light was improved measurably,which was beneficial to the MO degradation.On top of that,a strong interaction between g-C_3N_4 and Bi_4O_5I_2 was detected.This interplay promoted the formation of a favorable heterojunction structure and thereby enhanced the charge separation.Thus,the g-C_3N_4/Bi_4O_5I_2 composite presented greater charge separation efficiency and much better photocatalytic performance than Bi_4O_5I_2.Additionally,g-C_3N_4/Bi_4O_5I_2 also presented high stability.·O_2~-and holes were verified to be the main reactive species.     

高岭土负载纳米Fe/Ni同时去除水中Cu2+和NO3-

工业废水常含有不同污染物如重金属离子和无机阴离子,而如何有效去除复合污染物就成为环境科学前沿研究的挑战性课题.这些污染物因化学性质不同而导致去除机理和途径也不同.本文采用合成高岭土负载纳米双金属Fe/Ni(K-Fe/Ni)同步去除水中Cu2+和NO-3.结果表明K-Fe/Ni能有效去除水中Cu2+和NO-3,但它们的去除效果却会相互受到影响.在Cu2+浓度为200mg·L-1时,NO-3的去除率达到42.5%;而未加入Cu2+时,NO-3的去除率仅有26.9%,说明Cu2+的存在提高了NO-3降解效率.同样,水中NO-3的存在也影响Cu2+的去除(Cu2+去除率从99.7%降到96.5%).但NO-3浓度对去除Cu2+的影响小于Cu2+浓度对NO-3的影响.通过BET比表面积、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能量散射(EDS)和X射线光电分析(XPS)对K-Fe/Ni表征的结果显示,反应后K-Fe/Ni的表面存在铁的氧化物、Ni0和被还原的Cu0.基于以上结果,我们发现K-Fe/Ni同步去除水中Cu2+和NO-3的机理是:高岭土负载下的纳米Fe0作为还原剂,在Ni0的催化产氢作用下将Cu2+还原成Cu0并沉积在K-Fe/Ni上而形成纳米Fe/Ni/Cu三金属催化剂,从而加速催化水中NO-3降解.     

FeⅡ(EDTA)络合协同RDB去除NO废气效能及过程分析

为进一步提高一氧化氮(NO)的去除效率,在新型生物转鼓反应器(rotating drum biofilter,RDB)中,以FeⅡ(EDTA)络合协同RDB生物转鼓的耦合技术强化难水溶性NO的气液传质速率,提高生物还原效能为目标进行了研究.结果表明,适量FeⅡ(EDTA)被添加到RDB底部营养液后,能迅速吸收气相中的NO并生成FeⅡ(EDTA)-NO络合物,进而可通过反硝化实现同步脱氮和络合剂再生.在转速0.5 r.min-1、空床停留时间(EBRT)57.7 s、温度30℃、pH 7～8的实验条件下,RDB的净化效能随络合剂的投加而显著改善;FeⅡ(EDTA)质量浓度从0增至500 mg.L-1后,NO去除率从61.1%提高到97.6%,去除负荷从16.2 g.(m3.h)-1上升到26.7 g.(m3.h)-1.分析了FeⅡ(EDTA)络合协同净化NO的反应过程,建立了NO净化效率与FeⅡ(EDTA)添加浓度的关联方程,可较好地拟合实验数据.     

酿酒酵母吸附Pb(Ⅱ)的表面特性研究

为深入探讨酿酒酵母吸附Pb（Ⅱ）的微观作用机制,本文利用表面显微分析技术（SEM-EDS、TEM-EDS、AFM）研究了酿酒酵母细胞吸附重金属离子Pb（Ⅱ）前后的细胞表面变化.研究结果表明,酿酒酵母细胞与Pb（Ⅱ）作用后,细胞表面除吸附Pb（Ⅱ）外,同时产生大量更高浓度的含Pb（Ⅱ）沉淀,导致Pb（Ⅱ）从溶液中被去除.酵母与Pb（Ⅱ）反应前,酵母细胞表面可检测到的主要元素包括C、O、N、P、S、K、Mg;酵母与Pb（Ⅱ）作用后,细胞表面始终保持C、O、P吸收峰,而N、K、Mg、S吸收峰随反应条件不同而减弱、消失或增强.P作为细胞表面组分可能与Pb（Ⅱ）结合.酵母与Pb（Ⅱ）作用过程中,重金属离子促进酵母细胞释放细胞内含物.原子力显微镜（AFM）证实,云母片表面对酵母吸附Pb（Ⅱ）后细胞的铺展变形作用明显增大.     

西辽河流域沙土的氨氮解吸行为研究

采用小型回填式土柱淋溶实验方法研究了西辽河流域沙土的氨氮解吸行为。结果表明,西辽河流域沙土的氨氮解吸行为符合Langmuir和Freundlich解吸等温式;沙土氨氮解吸比率Dr在0.44～0.99之间,平均为0.75,解吸迟滞性指数TⅡ在0.05～0.65之间,平均为0.29,沙土对氨氮的解吸迟滞性较强,解吸可逆性较弱。被吸附的氨氮解吸淋失的环境风险较小;沙土氨氮解吸比率Dr与土壤有机质含量、粘粒含量和粗粘粒含量呈极显著负相关,影响程度顺序为:有机质含量>粗粘粒含量>粘粒含量;解吸分配系数k和解吸迟滞性指数与土壤有机质含量分别呈极显著和显著正相关,与粘粒含量和粗粘粒含量没有相关性;草地、农田和林地结构由于土壤有机质和团聚体含量较高,氨氮解吸迟滞性较强,氨氮流失的环境风险较小,沙荒地结构氨氮流失的环境风险较大。     

活性炭负载Co3O4活化过一硫酸盐降解金橙G

通过浸渍煅烧法制备活性炭负载Co的活化剂(Co/AC),采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及X射线能谱仪(EDS)技术对活化剂进行表征,发现Co主要以Co_3O_4的形式负载于活性炭表面,并利用Co/AC活化过一硫酸盐(PMS)产生硫酸根自由基(SO_4~-·)降解偶氮染料金橙G(OG),研究了活化反应机制及不同因素对OG降解的影响.结果表明,SO_4~-·在OG降解过程中起主要作用,并且随Co/AC用量、PMS浓度、温度的提高,OG降解效率明显增加.反应初始pH对降解OG有较大影响,当p H在4~8范围内,SO_4~-·均能有效降解OG,但在强酸碱条件下,则不利于OG降解.Cl~-对活化降解OG具有双重作用,低浓度时抑制降解,而在高浓度时促进降解.Co/AC在重复使用6次时仍具有较好活化性能.通过紫外可见光谱及气相色谱-质谱(GC/MS)对OG降解过程及中间产物进行了分析.     

Fe(Ⅱ)/K2S2O8对水体中As(Ⅲ)的氧化研究

研究了Fe(Ⅱ)/K2S2O8对水体中As(Ⅲ)的氧化作用,以及pH值、Fe(Ⅱ)初始浓度等因素对氧化As(Ⅲ)的影响,并且采用分子探针法的竞争性实验鉴定了体系中产生的活性中间体,探讨了K2S2O8在Fe(Ⅱ)存在的条件下对As(Ⅲ)的氧化机理。     

光化学溶解氧传感器的开发与其在环境测量方面的应用

从对水环境分析要素DO、COD、BOD等的测定、对微生物等生命体呼吸活性的观测等需求出发,通过对激发态钌、铂等络合物遇氧后荧光减弱的消光特性研究,开发并制作出新型光化学传感器,从而实现对溶解氧浓度的测定。