铁/炭凝胶颗粒高效吸磷以及位点能量分析

以有机废弃物制备生物炭吸附水体中磷,同步实现了固废的高价值利用以及水体富营养化的抑制,然而缺乏表面修饰的生物炭对磷的吸附能力有限。该文以磁性Fe₃O₄作为生物炭表面修饰剂,并以壳聚糖为固化剂制备了高效的除磷凝胶颗粒。利用多种表征技术以及近似位点能量分布理论对磷的吸附机理进行了探讨,分析了吸附性能提升的关键原因。结果表明Fe₃O₄的加入极大地促进了磷的吸附,在293 K下,生物炭对磷的饱和吸附量由13.76 mg/g增加到87.79 mg/g。该凝胶颗粒对磷的吸附是一个吸热过程,准二级动力学模型以及Langmuir模型能够更好地描述磷在凝胶颗粒上的吸附行为。通过表征技术发现Fe与磷之间形成的沉淀是磷吸附的重要机制,孔隙填充、氢键结合和静电吸引同样是B-Fe-C吸附磷的机制。整体而言,化学吸附是主要的吸附机制。此外,对表面近似位点能量分布的分析发现,促进磷与吸附剂表面之间的亲和力以及增加表面高能吸附位点的密集分布是促进磷吸附的一种重要手段。研发的凝胶颗粒对于天然水体中的各种离子具有一定的抗干扰能力,在天...     

固化单宁纤维素基气凝胶吸附还原Ag(I)行为研究

以纤维素为原料,在Na OH/尿素/H2O溶解体系中通过交联作用将橡椀单宁固化在纤维素基体上,制得固化橡椀单宁纤维素基气凝胶(VTCA).通过SEM-EDS、FT-IR、XRD等对VTCA进行表征,并研究其对水溶液中Ag(I)的吸附行为.结果表明,VTCA具有明显的三维网格多孔结构,孔隙率达到97.95%,在较宽的p H范围内(1～8)对Ag(I)均保持较高的吸附效率(>75%).吸附过程符合拟二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型,温度升高有利于吸附,最高理论吸附量为147.2mg/g.吸附还原研究机理表明,VTCA主要通过静电吸引和螯合作用将Ag(I)吸附到其表面,并通过单宁结构上的酚羟基将其原位还原为Ag0,证明VTCA具有良好的吸附还原性能,能够实现对水体中Ag(I)的回收.     

Fe掺杂TiO2催化剂制备及其光催化脱汞机理

采用溶胶-凝胶法制备Fe-TiO₂(Fe掺杂纳米二氧化钛)催化剂,通过XRD(X射线衍射仪)、SEM(扫描电镜)、EDX(能量色散X射线光谱仪)和UV-Vis谱对其形态、结构、组成和性质进行表征. 采用Fe-TiO₂催化剂脱除气态Hg0(元素汞),研究了该催化剂在紫外光和可见光下的脱汞效果,并考察了Fe3+的最佳掺杂比. 结果表明:在Fe-TiO₂光催化剂中,TiO₂以锐钛矿相形态存在,当Fe3+掺杂浓度〔以n(Fe)/n(Ti)计〕达到0.010时,所制备的Fe-TiO₂在紫外光和可见光下的脱汞率均达到最大,分别为54.76%和18.92%. 提出了Fe-TiO₂光催化脱汞的可能机制:Fe3+掺入TiO₂结构中,使TiO₂的导带与Fe3+的d轨道发生重叠,导致TiO₂能带变窄,从而扩展了可见光的响应范围;Fe3+在TiO₂中作为一个浅俘获阱,当其俘获光生电子以后,光生空穴能够继续扩散到TiO₂表面发生表面化学反应,生成具有强氧化性的超氧自由基O₂-和·OH,对Hg0进行氧化;当Fe3+掺杂浓度大于0.010时,由于过多的Fe3+成为了光生电子和光生空穴的俘获位,从而使俘获的电子-空穴对通过量子隧道效应复合的概率增加,同时,活性氧化物种O₂-和·OH相互消耗,抑制了光催化效率.      

聚乙烯醇凝胶包埋固定化细菌联合植物的除氮研究

为了解聚乙烯醇(PVA)凝胶包埋固定化菌在富营养化水体生态修复中的效果,利用PVA凝胶包埋固定硝化和反硝化细菌并联合水芹(Oenanthe clecumbens)和蕹菜(Ipomoea aquatica)2种植物进行21 d的除氮试验。结果表明,加菌试验组TN、NH4+-N、NO3--N、NO2--N及TP去除率显著高于无菌试验组(P0.05);各试验组N的去除效率与添加PVA凝胶包埋固定硝化和反硝化细菌呈显著正相关(P0.05)。添加PVA凝胶固定硝化和反硝化细菌的蕹菜和水芹试验组植物的平均生长速率(RGR)分别为38.5和19.6 mg·g-1·d-1,而单纯蕹菜和水芹试验组RGR分别为29.9和9.5 mg·g-1·d-1。     

二氧化钛颗粒的制备及其脱硫吸附性能

采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)在不同烧结温度(340℃,440℃,540℃,640℃)下制备了4种多孔TiO₂颗粒,X射线衍射法(XRD)测得4种样品的晶相均为锐钛矿型.低温77K氮气吸附法计算4种样品的比表面积为79～124m²/g,平均孔径56.8～254.8 A.电子扫描电镜分析了样品的表面结构为多孔高孔隙率结构在固定床中对4种样品进行动态脱硫试验,试验结果表明烧结温度在540℃时制备的样品品质较好,每g TiO₂颗粒可吸附38.9mg的SO₂.以SG 540样品为例,研究了固定床中吸附温度,气相中SO2的浓度以及气体流速对其脱硫吸附性能的影响.与活性炭、沸石物理吸附剂比较,TiO₂颗粒具有较高的脱硫吸附能力.FTIR红外光谱分析法,结合加热脱附试验的结果,得知TiO₂颗粒吸附剂脱硫的机理主要是物理吸附.     

采用零价铁-缓释碳修复氯代烃污染地下水的中试研究

针对受氯代烃污染的地下含水层,采用零价铁-缓释碳技术进行修复中试研究。中试期间,向地下9～18 m受氯代烃污染的含水层(体积900 m3)注入7 200 kg零价铁-缓释碳药剂。对地下水中污染物进行定期监测,结果显示:零价铁-缓释碳技术可以高效地将地下含水层中的氯代烃污染物脱氯降解。其中1,2-二氯乙烷的去除率达99.90%以上,1,1-二氯乙烷的去除率达86.00%以上,氯仿的去除率达98.00%以上。在零价铁-缓释碳还原体系存在的条件下,1,2-二氯乙烷、1,1-二氯乙烷和氯仿三种污染物的半衰期分别为46,115,70 d。研究证明:零价铁-缓释碳技术可以高效地修复被氯代烃污染的地下含水层,并且修复期较短,对氯代烃类污染场地地下水的修复有重要的实用价值。     

缓释氧复合材料不同投加方式对沉积物-水界面污染物迁移的影响

为改善湖泊沉积物-水界面生境,开发了一种可原位供氧同时削减内源氮释放的缓释氧材料。发现以m（CaO₂）:m（白土）:m（水泥）=2:1:1制备的缓释氧材料具有较好的释氧和pH缓冲能力。通过模拟实验比较缓释氧材料不同投加方式（表层投加和泥内投加）对释氧和沉积物中污染物释放的影响。结果表明:1）表层投加缓释氧材料使得上覆水中DO浓度和pH值明显升高,而在泥内投加可以使pH值维持在7.5以内,同时DO浓度缓慢增加,延长了释氧周期;2）缓释氧材料对沉积物中NH₄+-N释放有显著的抑制作用,且表层投加方式明显高于泥内投加,以空白组作参比,静态培养31 d后,泥内加入缓释氧材料对NH₄+-N的抑制率为53.4%,而表层投加对NH₄+-N的抑制率达到81.1%,投加释氧材料有利于提高上覆水DO水平,促进硝化细菌的生长,从而抑制NH₄+-N的释放;3）缓释氧材料有利于微生物生长,促进了微生物腐殖化作用,从而对沉积物中类陆源腐植酸的释放略有促进,而对类酪氨酸蛋白释放略有抑制;4）缓释氧材料可促进沉积物中Fe/Al-P向Ca-P转化,对DIP的释放略有抑制,但由于pH增加导致沉积物中DOC以及重金属As和Cr的释放略有增加。     

恶唑酰草胺及其代谢物残留的加速溶剂萃取-凝胶渗透色谱净化-液相色谱测定

建立了环境样品中恶唑酰草胺及其代谢物的快速分析方法.以二氯甲烷作为提取溶剂,对试样采用加速溶剂萃取,自动凝胶渗透色谱仪净化预处理,液相色谱分离,PDA检测器测定,外标法定量.恶唑酰草胺及其代谢物的最低检测浓度,土壤和水稻植株为0.001-0.005 mg.kg-1,田水为0.001-0.002mg·l-1.其在田水、土壤、水稻植株中的平均回收率在80.0%-97.4%之间;相对标准偏差(变异系数)为2.0%-10.7%,线性相关系数均大于0.997.该方法的最低检测限和加标回收率均符合农药残留分析要求.     

污水处理用聚乙烯醇凝胶的制备及结构与性能

采用化学交联法研究制备聚乙烯醇(PVA)固定化微生物凝胶用于污水处理,通过对固化剂种类、固化时间等制备工艺研究,获得了具有较高力学强度和通透性的PVA凝胶小球.对固化剂与PVA分子间相互作用、PVA凝胶交联程度及凝胶形貌进行了探讨分析.将所制备PVA凝胶小球用于污水处理,其COD去除率可达90%以上.     

孔径分布和溶液浓度对碳气凝胶电极电吸附除盐性能的影响分析

在不同进水浓度下,采用两种比表面积相似但是孔径分布不同的碳气凝胶作为电极进行了一系列电吸附除盐平衡试验.结果表明,随着溶液浓度的变化,不同的孔径分布对碳气凝胶除盐效果影响不一样.其机理为双电层的存在,使得碳气凝胶空隙内的双电层扩散层相互叠加;同时,根据德拜定律,碳气凝胶空隙内的双电层扩散层在不同浓度溶液中厚度不同,从而使得双电层扩散层相互叠加的情况也随浓度变化而变化.这两种作用共同导致了实验结果.当溶液浓度为 0.01 mol·L-1时,选择主要孔径不小于20hm的碳气凝胶电极;当溶液浓度为 0.1 mol·L-1时,应选用主要孔径不小于 10nm 的材料;当溶液浓度为几 mol·L-1时.则分散层几乎消失,孔径大小对电吸附性能影响几乎不考虑.