多壁碳纳米管长期作用对活性污泥系统的影响

为研究MWCNTs(multi-walled carbon nanotubes,多壁碳纳米管)对活性污泥长期作用的影响,建立3组(每组包括3个平行反应器)序批式活性污泥反应器,研究了2种质量浓度(1、20 mg/L)的MWCNTs长期(120 d)作用对活性污泥系统废水处理效果的影响,并采用Illumina MiSeq高通量测序技术研究MWCNTs长期作用后活性污泥中细菌群落结构的变化. 结果表明:20 mg/L的MWCNTs对生物脱氮效果存在明显的抑制作用,TN平均去除率由83.4%降至71.7%;1 mg/L的MWCNTs长期作用后TN平均去除率由83.7%降至79.7%. 1和20 mg/L的MWCNTs对磷的去除均有抑制作用,TP平均去除率分别由98.0%和98.2%降至52.0%和34.0%. Illumina MiSeq高通量测序结果表明,不同质量浓度的MWCNTs长期作用后降低了活性污泥中细菌群落的多样性. 同时,活性污泥中细菌群落结构也发生了变化,其中α-Proteobacteria和γ-Proteobacteria的丰度升高,Bacteroidetes的丰度降低. 1 mg/L的MWCNTs长期作用可致以Defluviicoccus和Micropruina为代表的一类聚糖菌(glycogen-accumulating organisms, GAOs)丰度显著升高,20 mg/L的MWCNTs长期作用可致16个核心属的丰度明显降低.      

Pd-MWCNTs-泡沫镍电极对2,4-二氯苯酚的电催化加氢脱氯研究

为发展废水中氯代酚的处理技术和保护水环境安全,采用"浸渍-干燥-电沉积"法制备钯-多壁碳纳米管-泡沫镍电极,研究电极对2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）的去除能力和动力学特征,并探讨了2,4-DCP的脱氯机理.结果表明,在MWCNTs和Pd负载量分别为0.7 mg·cm^-2和0.01 mmol·cm^-2时制备的电极对2,4-DCP去除效果最好;掺入多壁碳纳米管（MWCNTs）可增大电极的表面积,提高Pd的分散性,增强电极的催化效率.当Na₂SO₄浓度为0.05 mol·L^-1,工作电压为-1 V,反应液初始pH为7时,50 mg·L^-1的2,4-DCP降解90 min的去除率达到99.74%,降解过程符合一级反应动力学模型,速率常数为0.0667 min^-1.采用高效液相色谱法监测2,4-DCP的降解产物,发现苯酚为2,4-DCP还原的最终产物,降解途径包括直接脱去2个氯原子转化为苯酚和分步脱去2个氯原子再转化为苯酚,但以直接脱去2个氯原子为主要途径.活性基淬灭实验证明,电极通过产生的吸附态氢原子（H_ads）对2,4-DCP进行加氢脱氯.     

纳米金/碳纳米管修饰石墨电极测定邻苯二酚

采用自沉积方法将HAuCl4直接还原成纳米金颗粒并修饰在碳纳米管表面,所制备的纳米金(Au-CNTs/C)修饰电极对邻苯二酚(CAT)具有高的电催化氧化作用.采用循环伏安法考察CAT在Au-CNTs/C电极上的电化学行为,发现CAT在该修饰电极上发生可逆的氧化还原反应,在0.25V有明显的氧化峰.在磷酸盐缓冲溶液PBS(pH7.4)中,CAT的响应电流与浓度在5.0×10-7~5.0×10-3mol/L范围内呈线性关系,相关系数为0.9992,检出限为3.3×10-7mol/L.     

碳纳米管界面改性超滤膜的抗污机理解析

以碳纳米管(CNT)为核心改性材料,采用喷涂法对聚醚砜(PES)超滤膜进行界面改性,研究改性膜的抗污染性能.结果表明:改性膜经聚乙烯醇交联稳定后,呈现微弱的通透性降低和明显的亲水性提升,CNT交织网状层提高了界面粗糙度;在牛血清白蛋白(BSA)污染试验中,CNT-10改性膜的抗污性能最好,在20mg/L BSA试验后,...     

羧基化多壁碳纳米管对蛋白核小球藻的生物学效应研究

碳纳米材料由于其具有优异的性能,得以广泛生产和使用,因而不可避免地进入水环境中,对水生生态系统造成潜在的影响。羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)作为功能化多壁碳纳米管的一种,其应用亦非常广泛,其潜在的环境效应受到人们越来越多的关注。以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)作为受试生物,通过暴露实验研究了MWCNTs-COOH对蛋白核小球藻的生物学效应。研究结果表明:1)MWCNTs-COOH在中高浓度以下(≤20 mg·L~(-1))未对C.pyrenoidosa生长造成影响;2)暴露96 h后,中、高浓度(10、20 mg·L~(-1))促进C.pyrenoidosa细胞可溶性蛋白的合成,但在高浓度(≥40 mg·L~(-1)),MWCNTsCOOH对C.pyrenoidosa造成毒性效应;3)随着MWCNTs-COOH浓度的增加,C.pyrenoidosa细胞总抗氧化能力(T-AOC)值减少,C.pyrenoidosa细胞丙二醛(MDA)含量显著增加,细胞的健康程度逐渐恶化,细胞结构受到严重损伤。     

TiO2纳米管催化活性再生处理技术

采用H2O2、Fe2（SO4）3和Fenton溶液对失活的TiO2纳米管进行再生处理，重点考察了3种溶液的浓度和处理时间等对再生效果的影响，初步分析了经处理后TiO2纳米管催化活性得到再生或增强的机理。结果表明，经H2O2溶液处理后TiO2催化活性能得到有效再生，经Fe2（SO4）3，和Fenton溶液处理后其催化活性不仅得到再生，还能显著增强，这与H2O2和Fenton的强氧化作用，及进入TiO2纳米管的Fe3＋的阻止电子．空穴对再复合作用有关。     

二氧化钛纳米管光催化降解水中百草枯

二氧化钛纳米管被用于光催化氧化水体中的百草枯,对光催化反应条件、常见Fe3+离子的干扰情况和百草枯光催化降解动力学规律进行了研究。结果表明,浓度为25 mg/L的百草枯溶液,在二氧化钛纳米管(TNT)1.0 g/L,H2O20.5 mL/50 mL,pH=5.0的最优光催化氧化条件下,经过30 min反应可以被100%从水体中去除,表现出非常高的光催化降解效率;动力学方程拟合表明,百草枯光催化氧化反应符合拟一级动力学规律,动力学方程为ln(C0/C)=1.0267t-0.1282,反应速率常数K为1.0267 h-1;双氧水存在时常见的Fe3+能够进一步提高百草枯光催化降解率;该光催化反应体系对低浓度百草枯废水有很好的处理效果,预示着光催化氧化技术适合地表或地下水体中百草枯的去除。     

TiO2纳米管催化活性再生处理技术简

采用H₂O₂、Fe₂（SO₄）₃和Fenton溶液对失活的TiO₂纳米管进行再生处理，重点考察了3种溶液的浓度和处理时间等对再生效果的影响，初步分析了经处理后TiO₂纳米管催化活性得到再生或增强的机理。结果表明，经H₂O₂溶液处理后TiO₂催化活性能得到有效再生，经Fe₂（SO₄）₃和Fenton溶液处理后其催化活性不仅得到再生，还能显著增强，这与H₂O₂和Fenton的强氧化作用，及进入TiO₂纳米管的Fe³⁺的阻止电子-空穴对再复合作用有关。     

A review for chromium removal by carbon nanotubes

Water pollution is still a serious problem for the entire world. Adsorption technology is a promising process which is based on the fabrication of novel, cheap, non-dangerous and highly sorptive materials for application in wastewater purification processes. Nanomaterials are functional groups which find use in many important fields such as medicine, food processing and agriculture. This review collects information from published works about the use of carbon nanotubes as efficient and promising adsorbents in chromium removal from (real or synthesised) wastewater. For this purpose, isotherm (Langmuir, Freundlich, etc.), kinetic (pseudo-first-, second-order, etc.), thermodynamic (free-energy Gibbs, enthalpy, entropy) and desorption–regeneration studies were discussed in detail. Moreover, significant factors such as pH, agitation time, temperature, adsorbent dosage and initial dye concentration are also reported extensively. The maximum monolayer adsorption capacities of Cr(III) and Cr(VI) ions were 0.39–238.09 and 1.26–370.3?mg/g, respectively. The absolute values of ΔG⁰ and ΔH⁰ ranged 0.237–48.62 and 0.16–58.43?kJ/mol, respectively.     

Surfactive stabilization of multi-walled carbon nanotube dispersions with dissolved humic substances

Soil humic substances (HS) stabilize carbon nanotube (CNT) dispersions, a mechanism we hypothesized arose from the surfactive nature of HS. Experiments dispersing multi-walled CNT in solutions of dissolved Aldrich humic acid (HA) or water-extractable Catlin soil HS demonstrated enhanced stability at 150 and 300 mg L⁻¹ added Aldrich HA and Catlin HS, respectively, corresponding with decreased CNT mean particle diameter (MPD) and polydispersivity (PD) of 250 nm and 0.3 for Aldrich HA and 450 nm and 0.35 for Catlin HS. Analogous trends in MPD and PD were observed with addition of the surfactants Brij 35, Triton X-405, and SDS, corresponding to surfactant sorption maximum. NEXAFS characterization showed that Aldrich HA contained highly surfactive domains while Catlin soil possessed a mostly carbohydrate-based structure. This work demonstrates that the chemical structure of humic materials in natural waters is directly linked to their surfactive ability to disperse CNT released into the environment.