Phosphine functionalised multiwalled carbon nanotubes: A new adsorbent for the removal of nickel from aqueous solution

Synthesised triphenylphosphine-linked multiwalled carbon nanotubes (Tpp-MWCNTs) were used to study the adsorption of nickel in aqueous solutions and their adsorption capabilities were compared with purified MWCNTs. The adsorption capacity increased with an increase in pH for all adsorbents. The adsorption equilibrium was reached in 40 and 30 min for purified MWCNTs and Tpp-MWCNTs, respectively. Both Freundlich and Langmuir isotherms used to investigate the adsorption process fitted the experimental data well with the correlation coefficient R² close to 1 for all adsorbents. On the other hand, the experimental data fitted well with a pseudo second-order model. The speciation of nickel also influenced the adsorption on the purified and Tpp-MWCNTs. The adsorbents used in this study showed superior adsorption capacity when compared to other adsorbents reported in the literature.     

碳纳米管影响无机砷(As(III)和As(V))对大型蚤毒性的研究：特定砷形态的作用

作为一种新兴的纳米材料,羟基多壁碳纳米管(OH-MWCNTs)可能与其他污染物在水环境中共存,并进一步影响它们的毒性、输移和归趋。因此,评价碳纳米管存在下砷的毒性变化需要得到更多的关注。该试验探索了在不同pH值条件下,OH-MWCNTs诱导砷(As(III)和As(V))对水生生物大型蚤的毒性变化的潜在机制。发现了H₂AsO₃^-和H₂AsO₄^-是对大型蚤毒性最大的As(III)和As(V)。比较As(III)和As(V)的结果,发现pH值是影响砷毒性最重要的因素。此外,OH-MWCNTs影响砷对大型蚤毒性的结果表明,OH-MWCNTs的存在可以提高砷的毒性。通过吸附实验进一步研究了砷与OH-MWCNTs的相互作用。OH-MWCNTs 对As(V)吸附容量高于As(III)。总而言之, OH-MWCNTs对某些形态砷的吸附是解释砷毒性增强的可靠证据。
精选自Xinghao Wang, Ruijuan Qu, Ahmed A. Allam, Jamaan Ajarem, Zhongbo Wei, Zuoyao Wang. Impact of carbon nanotubes on the toxicity of inorganic arsenic [As(III) and As(V)] to Daphnia magna: the role of the certain arsenic species. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 35, Issue 7, pages 1852–1859, July 2016. DOI: 10.1002/etc.3340
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.3340/full
     

碳质材料和溶解性有机质对沉积物中全氟化合物在摇蚊幼虫体内富集的影响

全氟化合物(PFASs)是一类具有疏水基团和亲水基团的新型污染物.目前,在环境条件对PFASs生物富集影响方面已开展了诸多研究,但有关碳质材料(CMs)和溶解性有机质(DOM)共存对PFASs在生物体内富集的影响还未见报道。为探讨这一问题,研究了沉积物-水体系中2种碳质材料木炭(W400)、多壁碳纳米管(MWCNT10)和4种DOM(丹宁酸、富里酸、蛋白胨和腐殖酸)对6种典型PFASs在摇蚊幼虫体内生物富集的影响。结果表明,暴露10 d后(已达到富集平衡状态),无论体系中是否存在CMs,添加1~50 mg C·L-1不同类型的DOM对PFASs在摇蚊幼虫体内生物富集的影响不显著。无论体系中是否存在DOM,添加CMs均能降低摇蚊幼虫体内PFASs的含量,且MWCNT10对PFASs生物富集的降低比例显著高于W400。与对照相比,添加0.4%的MWCNT10对摇蚊幼虫体内PFASs含量的降低比例为21%~56%,而同等添加量的W400对其降低比例均低于20%。这表明,在沉积物-水体系中,当CMs和DOM共存时,CMs是影响PFASs在摇蚊幼虫体内富集的主要因素,而少量DOM的引入对其影响不大。     

乙腈溶剂中单壁碳纳米管与常见有机化合物的相互作用

以单壁碳纳米管(SWCNTs)为固定相,采用高压匀浆法,制备HPLC色谱柱.测定乙腈相中18种有机化合物在SWCNTs色谱柱上的保留因子,研究SWCNTs与化合物的相互作用.结果表明,有机化合物取代基的种类和个数、杂原子的个数影响乙腈相中有机化合物与SWCNTs的相互作用.采用线性溶解能关系(LSER)定量表征SWCNTs与有机化合物的相互作用,所构建的LSER模型具有较强的拟合能力(R2=0.844)和稳健性(Q2LOO=0.768),发现π-/n-电子对作用和空穴/弥散作用是控制SWCNTs与有机化合物相互作用的主要因素.     

碳纳米管负载的镍及其氧化物对高毒气体PH3的催化分解性能

采用沉积-沉淀法制备了均一负载于碳纳米管(CNTs)载体的金属Ni和NiO,将其应用于PH3催化分解反应.通过XRD、TEM、XPS、BET等一系列检测手段,对样品的相结构、形貌、组分和比表面积进行了表征.研究结果表明,反应过程中,Ni和NiO很快被磷化为高活性的金属磷化物NiP2,作为反应的活性相.在420℃温度下,两样品对PH3的催化分解率均可达到99.5%以上.将反应中原位生成的NiP2进行催化反应,较钝化-还原的处理方式更有利于样品催化性能的保持.     

Cytotoxicity of single-walled carbon nanotubes,multi-walled carbon nanotubes,and chrysotile to human lung epithelial cells

Carbon nanotubes (CNTs) have found numerous applications in various industries. Recently, adverse effects of these materials on human and animal cells in vitro have been reported. In the present study, the cytotoxicity of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs), and chrysotile asbestos in human lung epithelial cells has been studied using the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide assay. The cells were exposed for 6 h and 24 h to between 0.97 and 1500 μg mL^?1 of CNTs and chrysotile fibers prepared in two culture media containing 5% serum and 0.5% dimethylsulfoxide. Dose–response curves were obtained to determine the nonobservable adverse effect concentration and the half-maximum inhibitory concentration (IC₅₀). The way of dispersion affects the cytotoxicity of CNTs. For MWCNT, the toxicological indexes were lower than for SWCNT. Chrysotile fibers were even less cytotoxic than CNTs. Therefore, workplace control measures are recommended as priority for occupational and environmental conditions.     

TiO2纳米管光催化还原Cr（Ⅵ）的研究

以水热法制备TiO2纳米管,采用X射线衍射仪(XRD),高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和紫外可见漫反射光谱对其结构和性质进行了表征.研究了光催化还原溶液中Cr(Ⅵ)的反应活性,分别考察了煅烧温度、反应溶液的pH、助催化剂对TiO2纳米管光催化还原的影响.实验结果表明,TiO2-550光催化活性最优;酸性条件有利于Cr(Ⅵ)的还原;NiO和Co2O3复合的TiO2-550光催化活性明显提高.     

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.