氰化尾渣制备微电解填料及降解甲基橙研究

以氰化尾渣为原料,采用煤基直接还原工艺制备铁碳微电解填料,并将填料用于处理甲基橙等模拟废水.研究了焙烧温度、焙烧时间、煤用量等制备条件对填料降解甲基橙的影响.结果表明,在焙烧温度为1250℃,焙烧时间为60min,煤用量为30%的条件下制备的微电解填料对甲基橙废水的脱色效果最好.提高填料用量和降低溶液初始pH值有利于去除甲基橙.用于处理400mL浓度为100mg/L的甲基橙溶液,在填料用量为2g,溶液初始pH值在3~6的范围内,当降解时间为30min时,甲基橙脱色率均接近100%.XRD分析表明,最佳条件下制备的填料中主要结晶物相为零价铁.SEM显示填料中的零价铁颗粒粒度均在50μm以下,零价铁与残碳构成微电解填料.     

冰中和水中四环素光降解动力学及其影响因素的比较

冰雪是一类重要且普遍的环境介质,而冰雪环境光化学是一门新兴的学科.在相同光照条件下比较冰中和水中有机污染物的光化学行为,有助于揭示冰雪光化学与水环境光化学之间的异同.本文以四环素（TC）为模型化合物,比较了模拟日光（λ>290 nm）照射下不同水体冰相和水相中TC的光降解动力学,研究了不同相中溶解性物质（腐殖酸（HA）、Cl^-、NO₃^-和Fe（III））对光降解的影响及作用机制,以揭示冰雪环境光化学和水环境光化学的异同.结果表明,冰中和水中TC光解遵循准一级反应动力学,纯水冰中表观光解量子产率为4.76×10^-3,高于纯水中表观光解量子产率（3.85×10^-3）.在不同水体中,冰相TC的光解快慢顺序为海水冰中 > 淡水冰中 > 纯水冰中,而在水相中光解快慢顺序与冰相不同,为淡水中 > 海水中 > 纯水中.通过考察主要溶解性物质对冰/水中TC光降解动力学的影响发现,无论是在冰相还是水相,Cl^-、HA、NO₃^-和Fe（III）均加快了TC的光降解,且促进作用随浓度的升高而增强.但在水相与冰相中每个因素促进的程度却存在差异,相对于水环境,冰中HA、NO₃^-、Fe（III）敏化作用较大,对TC光降解的促进作用较强;而冰中Cl^-对TC光解的促进作用较水相中弱.这些溶解性物质对TC光解的促进作用能够解释海水冰、淡水冰与海水、淡水中TC相对于纯水冰相/水相具有较强的光降解能力.进一步地,将实验数据外推到实际环境,在35°~50°N地区的仲冬季,冰雪表面和水体表层TC光化学降解的半减期分别为15.4~38.9 min和19.0~48.0 min,其不仅依赖于光解发生的纬度与季节,还受到反应基质（冰/水）的影响.以上结果揭示了冰中和水中TC光化学转化行为的异同,这对于准确评价寒冷环境中此类新型污染物的归趋具有重要意义.     

贵州草海底栖动物汞分布及其对沉积物汞的响应特征

以国家自然保护区贵州草海湿地为研究对象,系统采集草海湖中深水区和湖边浅水区生长的底栖动物,测定其总汞和甲基汞,探讨底栖动物汞和甲基汞分布特征及其对沉积物汞的响应特征,并评估了其面临的汞污染风险.结果表明,底栖动物总汞含量范围为0.51~46.55 ng·g~(-1)(均值7.82 ng·g~(-1)),甲基汞含量范围为0.04~27.71 ng·g~(-1)(均值4.31 ng·g~(-1)),低于其他自然保护区报道的底栖动物的汞含量.对比发现,夏季底栖动物总汞和甲基汞含量均高于其他季节;湖边点底栖动物总汞和甲基汞含量均高于湖中点同种类底栖动物汞含量,这与沉积物中甲基汞含量的空间分布特征一致,却与沉积物总汞含量空间分布特征相反,且中华圆田螺甲基汞含量与沉积物甲基汞含量呈显著相关(r=0.52,P0.05),表明湖边浅水区沉积物汞的甲基化程度、生物可利用性都明显高于湖中深水区.湖中湖边沉积物有机质的含量差异以及湖边沉积物存在干湿交替可能导致了这种明显的差异.底栖动物对水体或沉积物总汞和甲基汞的富集系数均较高,这些高富集系数足以引起对草海湿地水生食物链中汞污染风险的重视.     

影响大气汞化学过程的敏感因子分析

为了分析汞在大气中的化学行为,在一个化学模式中加入汞的气相、气液平衡和液相反应,模拟大气汞及其化合物的演变规律,并分析了气象因子(云、光解率、温度)和化学因子(气态O3、H2O2、HO2、OH和气态零价汞Hg0(g))的初始体积分数对各形态汞及其化合物浓度和Hg0(g)转化率的影响.模拟结果表明,在中等大气污染条件下,Hg0(g)的每小时平均转化率为2.91%.敏感性试验结果表明,云量、光解率、温度、O3和Hg0(g)的初始体积分数对不同形态汞的影响较为显著.云量的增加、光解率的增加、臭氧初始体积分数的升高,各形态汞的平衡时间缩短,除气态氧化汞和一价汞离子外,其他形态汞的平衡浓度均会降低,Hg0(g)的转化率增加.温度增加将抑制Hg0(g)的转化.Hg0(g)的初始体积分数增加,各形态汞的浓度升高,但其平均转化率没有显著变化.不同因子对汞化学过程的相对作用对区域或全球大气汞的环境模拟具有指导意义.     

Sensitivity of green and blue-green algae to methyl tert-butyl ether (MTBE) during a fifteen-day test

The test was designed to assess the toxicity of methyl tert-butyl ether (MTBE) to Chlorella ellipsoidea and Aphanizomenon flos-aquae during 15 d with concentrations of MTBE from high (2.00×104 mg/L) to low (2 mg/L). The results showed that the toxicity was low when the concentration of MTBE was 1.00×104-2.00×104 mg/L (the greatest inhibition of growth-rate was 70%-71%, occurring on day 1-5). Low concentrations (2-500 mg/L) stimulated algal growth up to the greatest effect of 85%-200% when the concentration of MTBE was 50-100 mg/L on day 3-5. The low concentrations may lead to an algal bloom owing to overabundance, which represents an aquatic ecological risk. However, the stimulatory effect occurred only during the day 1-5 and disappeared gradually during the day 13-15. The toxicity of MTBE (72-120 h EC50) is 6.65×103-9.58×103 mg/L for C. ellipsoidea and that is 1.14×104-2.00×104 mg/L for A. spiroides. We found that the toxicity and ecological risk of MTBE for the algal community structure were low. The toxicity was influenced by the duration of the test. We suggest that the duration of the test should not be shorter than half a life-cycle.     

交联壳聚糖-CdS颗粒可见光催化脱色甲基橙研究

利用壳聚糖对金属离子的配位络合作用和吸附性能,模拟生物矿化仿生制备交联壳聚糖/CdS复合粒子。以甲基橙为处理对象,氙灯模拟可见光,研究了该复合材料对甲基橙的降解脱色性能。用Langmuir-Hinshelwood方程从动力学的角度,考察了不同催化剂浓度、甲基橙的初始浓度、反应体系的pH值、外加无机阴离子等对甲基橙降解脱色的影响。结果表明,该复合材料的吸附性能和光催化活性产生的协同作用能较有效促进甲基橙染料的脱色,在低质量浓度条件下可见光催化过程为假一级反应。光催化剂的最佳用量为1.5g/L,甲基橙降解的最佳pH为4.0。Cl-和Br-均对MO的光催化脱色起抑制作用,而NO3-的添加明显促进MO的光催化速率。     

Fenton法氧化甲基橙溶液的脱色动力学实验研究

实验对甲基橙的Fenton氧化脱色降解反应过程进行了研究,结果表明在pH值为3、反应温度为30℃的反应条件下,Fenton试剂氧化甲基橙溶液脱色反应可以用一级动力学过程来描述,而且其反应速率常数受到亚铁离子初始浓度和过氧化氢初始浓度的影响很大,经过数据拟合分别得到了反应速率常数与亚铁离子初始浓度和过氧化氢初始浓度之间的数学关系。实验还对30℃～60℃不同温度下的Fenton反应过程进行了考察,结果表明不同温度下Fenton氧化甲基橙的脱色反应仍可以用一级动力学过程来描述,而且其反应速率常数受温度变化的影响不大,基本保持恒定。     

高度有序的TiO2纳米管阵列光催化性能研究

采用恒压阳极氧化法在纯钛箔表面制备TiO2纳米管阵列,利用SEM和XRD对其进行了形貌和晶型的分析和表征,并通过TiO2纳米管阵列膜对甲基橙光催化降解,探讨光照时间、甲基橙溶液的初始浓度、溶液的初始pH值和H2O2加入浓度等因素对甲基橙的脱色率影响.结果表明,H2O2加入浓度为50mg·L-1,紫外光照射2h,溶液为中性时,在30 mg·L-1的甲基橙溶液(50mL)中,甲基橙溶液的脱色率达到100%.当H2O2加入浓度进一步增大到100 mg·L-1时,光催化的效率进一步提高,紫外光照射1h,甲基橙溶液的脱色率就已经达到了100%,并未出现抑制光催化的现象.同时还研究了TiO2纳米管阵列电极的稳定性.实验结果表明,随着TiO2纳米管阵列使用次数的增加,其光催化效果略有所下降.     

水合氧化铁的制备及其吸附性能研究

采用恒pH沉淀法,以NaOH溶液为沉淀剂,在溶液pH为3~9的范围内制得4种水合氧化铁(即水铁矿,Fh)。通过XRD、表面零电荷时pH(pHPZC)的测定、N2吸附-脱附对其进行了表征。研究了溶液pH对Fh的甲基橙去除率的影响。表征结果显示:4种Fh均为2-线Fh;它们的pHPZC为6.7~7.9;溶液pH为5,7,9时制备的Fh(Fh5,Fh7,Fh9)的N2吸附-脱附曲线均为IUPAC定义的第Ⅲ种类型。实验结果表明:4种Fh均在溶液pH为4时对甲基橙去除率最高;当甲基橙初始质量浓度为30 mg/L时,Fh5对甲基橙的去除率最高,为92.8%。Langmuir方程更适合描述Fh5对甲基橙的吸附行为,甲基橙在Fh5上产生单分子层吸附,该吸附是自发、放热的物理吸附过程。     

用铜钨合金废料制备氧化亚铜

用硝酸浸取铜钨合金废料中的铜,再用亚硫酸钠还原硝酸铜制备氧化亚铜。采用X射线衍射仪对氧化亚铜进行表征,考察了氧化亚铜产品对溶液中甲基橙的光催化效果,并与分析纯五水硫酸铜制备的氧化亚铜进行了对比。实验结果表明:在硝酸浓度为5.6 mol/L,硝酸用量为2.5 m L/g(为理论用量的1.5倍),浸取温度为40℃,浸取时间为6 h的最优浸取条件下,铜浸取率稳定在87%以上;在还原反应温度为80℃、还原反应时间为4h、硝酸铜浓度为0.8 mol/L的条件下,可制备得到较高纯度的氧化亚铜;在甲基橙质量浓度为20 mg/L、氧化亚铜加入量为2 g/L,500 W氙灯照射时间为2.5 h的条件下进行光催化反应,甲基橙降解率可达93%以上。与分析纯五水硫酸铜制备的氧化亚铜相比,两者形貌相似、光催化效果基本相当。