铁铜双金属有机骨架MIL-101(Fe,Cu)活化双氧水降解染料性能

针对非均相芬顿传质效率低和Fe（Ⅲ）Fe（Ⅱ）转化慢导致活性低等问题,采用溶剂热法制备铁铜双金属有机骨架材料[MIL-101（Fe,Cu）],并研究了材料界面性质、催化降解染料（亚甲基蓝）性能以及活化催化机制.结果表明,MIL-101（Fe,Cu）晶体结构完整且呈三维八面体形状;比表面积和平均孔径分别为667.2 m² ·g^-1和1.9 nm,可充分暴露反应活性位点.MIL-101（Fe,Cu）在广谱pH范围可活化H₂ O₂高效降解亚甲基蓝.当pH=5、反应20 min,MIL-101（Fe,Cu）/H₂ O₂对20 mg ·L^-1亚甲基蓝的去除率为100%,较MIL-101（Fe）/H₂O₂和单独H₂ O₂分别提高43.1%和88.9%.自由基猝灭实验与反应前后铁和铜价态变化结果表明,羟基自由基（·OH）是MIL-101（Fe,Cu）/H₂ O₂催化降解亚甲基蓝的主要活性物种;Cu（Ⅱ）掺杂引入新的活性位点,且Cu（Ⅱ）/Cu（Ⅰ）循环和Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）循环可协同产生·OH,进而提高催化效率.MIL-101（Fe,Cu）作为新型非均相类芬顿催化剂,无需复杂pH调节即可获得良好催化效果,在工业废水处理上具有较好地应用前景.     

零价铁还原脱氯污染土壤中PCBs的实验研究

利用零价铁或铁的双金属对模拟污染土中多氯联苯(PCBs)在常温常压下的还原脱氯情况进行实验研究.采用高效离子色谱分析样本,结果表明:零价铁或者镍(Ni)铁双金属对土壤中浓度为5 mg·g-1的PCBs有一定的脱氯效果;当PCBs浓度降低为1 mg·g-1时只有钯(Pd)含量为0.05%的钯铁处理具有显著的脱氯效果;升高土壤温度到45℃,或者简单加入醋酸、活性炭、石墨以及硫粉等处理均不能有效提高脱氯效果;先添加硫粉和水培养,使土壤氧化还原电位降低后,添加含铜(Cu)为2%的铜铁及含钴(Co)为1%的钴铁双金属对土壤中的PCBs有明显的脱氯效果.     

树脂D001负载纳米Pd/Fe双金属脱溴2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)的研究

采用大孔树脂D001交换吸附Pd2+、Fe2+并在厌氧条件下以硼氢化钠溶液还原吸附的钯铁离子制备成负载纳米Pd/Fe双金属树脂。利用该树脂对2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)进行脱溴反应,探讨了该法的可行性和特性。结果表明:当大孔树脂D001、氯化钯、硫酸亚铁用量分别为0.75 g、2μg和0.2 g时所制备的双金属树脂脱溴水-乙醇溶液中的BDE-47效果最佳,反应遵循准一级动力学,速率常数k约为0.161 d-1,半减期为1.21 d。负载Pd/Fe的D001连续3次脱溴反应都有较好的效果,水-乙醇溶液中超过90%以上的BDE-47在反应6 d后被降解。负载Pd/Fe双金属的树脂可以重复活化再生,但再生2次后其脱溴效率变差,反应6 d只有47.3%的BDE-47被降解。用气相色谱-质谱联用仪和离子色谱仪跟踪Pd/Fe双金属树脂脱溴BDE-47反应,可知产物包括溴离子、三溴联苯醚、二溴联苯醚、一溴联苯醚和联苯醚。     

菱角种植对三垟湿地富营养化水体的修复作用研究

在三垟湿地河道内选取富营养化程度不同的两个区域,进行为期6个月(2016年5—10月)的围隔(a和b)种植菱角修复富营养化水体试验研究,每月对围隔内外的水质指标、浮游生物等进行监测。结果发现:(1)菱角的种植对水体透明度、营养盐和叶绿素a浓度等指标均有明显改善作用。(2)围隔内外水体透明度在7月差异最显著,围隔a、b内透明度比围隔外分别增加20、63cm,分别提高0.4、2.3倍。(3)TN在5月差异最显著,围隔a、b内TN较围隔外分别下降39.7%(质量分数,下同)、20.6%。(4)围隔a内外的TP在6月差异最显著,围隔b则在5月差异最显著,分别较围隔外下降58.6%、42.6%。(5)氨氮在6月差异最显著,围隔a、b内分别较围隔外下降72.1%、61.3%。(6)围隔a内外的叶绿素a在7月差异最显著,围隔b则在5月差异最显著,分别较围隔外下降61.4%、77.5%。(7)围隔内高锰酸盐指数均低于围隔外。(8)围隔内外的浮游生物优势种不同,围隔内浮游动物密度显著降低,但围隔内外浮游生物多样性指数差异不显著。     

树脂D001负载纳米Pd/Fe双金属脱溴2,2＇,4,4＇-四溴联苯醚（BDE-47）的研究

采用大孔树脂D001交换吸附Pd2＋、Fe2＋并在厌氧条件下以硼氢化钠溶液还原吸附的钯铁离子制备成负载纳米Pd/Fe双金属树脂。利用该树脂对2,2＇,4,4＇-四溴联苯醚（BDE-47）进行脱溴反应,探讨了该法的可行性和特性。结果表明：当大孔树脂D001、氯化钯、硫酸亚铁用量分别为0.75 g、2μg和0.2 g时所制备的双金属树脂脱溴水-乙醇溶液中的BDE-47效果最佳,反应遵循准一级动力学,速率常数k约为0.161 d-1,半减期为1.21 d。负载Pd/Fe的D001连续3次脱溴反应都有较好的效果,水-乙醇溶液中超过90%以上的BDE-47在反应6 d后被降解。负载Pd/Fe双金属的树脂可以重复活化再生,但再生2次后其脱溴效率变差,反应6 d只有47.3%的BDE-47被降解。用气相色谱-质谱联用仪和离子色谱仪跟踪Pd/Fe双金属树脂脱溴BDE-47反应,可知产物包括溴离子、三溴联苯醚、二溴联苯醚、一溴联苯醚和联苯醚。     

纳米Co/Fe脱氯3,3＇,4,4＇-四氯联苯（BZ#77）

用气-质联用仪（GC-MS）监测厌氧条件下溶液中3,3’,4,4’-四氯联苯（BZ#77）被纳米级零价铁、Ni/Fe和Co/Fe双金属脱氯的情况,并尝试了用纳米级Co/Fe脱氯污染沙土中的四氯联苯,GC-MS结果表明：在3,3’,4,4’-四氯联苯浓度为10mg·l-1的乙醇/水体系中,纳米级Fe,Ni/Fe,Co/Fe的脱氯率分别为23.4%,68.6%和74.2%,其中,Co/Fe效果最好.溶液初始pH值为酸性时,纳米Co/Fe完全脱氯溶液中的3,3’,4,4’-四氯联苯可在几小时内实现,而溶液的离子强度对脱氯反应影响不大.对于模拟污染沙土含量为100mg·kg^-1的3,3’,4,4’-四氯联苯,10d后约11%的四氯联苯被纳米Co/Fe脱氯,添加乙醇可使脱氯率增加到25%,但不能完全脱氯.同位素实验证明,纳米Co/Fe脱氯3,3’,4,4’-四氯联苯是逐步进行的,氢取代苯环上的氯,氢原子源自反应介质中的水,最终脱氯产物为联苯.     

花状二维铜基卟啉气凝胶制备与气体吸附与分离性能研究

本研究针对混合气体选择性分离和二氧化碳捕获等问题,在小分子聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和三氟乙酸的作用下控制纵向生长,通过金属铜离子与卟啉配体的自组装形成花状二维金属有机框架材料（2D Flower-like Cu-TCPP）,进一步冷冻干燥获得低密度纯2D Flower-like Cu-TCPP气凝胶.元素含量分析显示,2D Flower-like Cu-TCPP可以充分暴露金属活性位点,克服传统三维纳米材料内部位点难以被利用的缺点;比表面积（BET）分析显示,2D Flower-like Cu-TCPP比表面积为321.92 m²·g^-1,主要孔道尺寸分布在1.8 nm左右.由于充分暴露出金属活性位点Cu-O-Cu,对CO₂、N₂和CH₄表现出优异的吸附分离性能.根据Langmuir吸附等温线拟合得到,CO₂、CH₄和N₂的最大吸附量分别为7.357、2.852、2.002 mmol·g^-1.CO₂/N₂、CO₂/CH₄和CH₄/N₂的最大分离系数分别为9.86、2.52和4.00.2D Flower-like Cu-TCPP在碳捕获、混合气体选择性分离中具有较好的应用前景.     

板蓝根水煎液中13种金属元素形态分析

利用电感耦合等离子体-质谱仪（ICP-MS）测定板蓝根原药材和水煎液中13种元素的含量。形态研究采用高速离心和滤膜分离水煎液中的溶解态和颗粒态,元素的溶解态再用树脂XAD-4、树脂D001、树脂D301和树脂D751分别区分非极性吸附态、阳离子交换态、阴离子交换态和螯合吸附态。结果表明,板蓝根药材含有微量Cu、Pb和Cd等重金属,同时含有丰富的Mg、Ca、Fe、Al等大量元素,其中Ca含量最高,为2739 mg·kg-1;Zn、Mg、Ca、Mn、Al和Fe的浸出率较高,在42.9%到81.9%之间;Pb和Cu的浸出率最低,只有10%左右。Zn、Mg、Ca、Mn和Pb元素颗粒态比例在0%到9.3%之间,其他元素颗粒态比例在14.3%到85.7%之间。在溶解态当中,所有元素都具有阴离子交换态;Cu、Sn、Cr和Al没有或者很少有阳离子交换态,其余元素的阳离子交换态在32.4%到98.3之间;Al、Fe、Cu、Cr和Sn没有或者很少螯合吸附态,其余元素在54.9%到98.4%之间;Zn、Cu、Sn、Cd和Pb有非极性吸附态,其余元素没有。     

纳米Co/Fe脱氯3,3',4,4'-四氯联苯(BZ#77)

用气质联用仪(GC-MS)监测厌氧条件下溶液中3,3',4,4'-四氯联苯(Fe和Co/Fe双金属脱氯的情况.并尝试了用纳米级Co/Fe脱氯污染沙土中的四氯联苯,GC-MS结果表明:在3,3',4,4'-四氯联苯浓度为10mg·1-1的乙醇/水体系中,纳米级Fe,Ni/Fe,Co/Fe的脱氯率分别为23.4%,68.6%和74.2%,其中,Co/Fe效果最好.溶液初始pH值为酸性时,纳米Co/Fe完全脱氯溶液中的3,3',4,4'-四氯联苯可在几小时内实现,而溶液的离子强度对脱氯反应影响不大.对于模拟污染沙土含量为100mg·kg-1的3,3',4,4'-四氯联苯,10d后约11%的四氯联苯被纳米Co/Fe脱氯,添加乙醇可使脱氯率增加到25%,但不能完全脱氯.同位素实验证明,纳米Co/Fe脱氯3,3',4,4'-四氯联苯是逐步进行的,氢取代苯环上的氯,氢原子源自反应介质中的水,最终脱氯产物为联苯.