多环芳烃类有机物在腐殖酸上的吸附行为研究

利用CPMAS13CNMR与元素分析相结合的方法测定了3种固体腐殖酸颗粒的化学组成,利用1H-NMR测定了3种腐殖酸溶解部分的化学性质,研究了不同接触时间3种腐殖酸颗粒吸附3种典型多环芳烃类有机物(PAHs)——萘、菲、芘的环境行为.实验结果发现,在吸附的不同阶段,3种腐殖酸吸附PAHs的规律和模式有很大差别:开始阶段,分配作用可能是吸附的主要模式,吸附参数与腐殖酸溶解部分化学性质有一定的相关性;随着接触时间的延长,吸附参数发生突跃性变化,意味着吸附模式发生了转变,此时固体腐殖酸化学组成可能是影响吸附的主要因素.     

不同源胡敏酸的表征及其对磺胺嘧啶光降解的影响

以国际腐殖酸协会(IHSS)推荐的方法为基础,对四川省绵阳市青义镇泥炭地、水稻田及凋落物覆盖土层中的胡敏酸(HA)进行提取纯化.通过元素组成、紫外-可见光谱、傅里叶红外光谱及三维荧光光谱对各HA样品的结构特性进行对比分析,并探讨各HA对磺胺嘧啶光降解行为的影响.结果表明:泥炭地HA(NTHA)、水稻田HA(SDHA)、凋落物覆盖土HA(LYHA)及市售商品HA(SPHA)均主要由C、H、O、N 4种元素构成,芳香性大小为SPHANTHALYHASDHA;与提取的HA相比,SPHA含有更多的含氮类、芳香类、脂类化合物及含氧官能团,腐殖化程度高,可能含有较多的光活性基团;磺胺嘧啶(SDZ)在黑暗条件下表现出良好的稳定性,而紫外光照条件下发生了缓慢降解,光降解过程符合一级反应动力学;添加不同来源HA后,各体系SDZ的光降解速率均大于纯水溶液,且HA表现出的促进作用大小为SPHASDHANTHALYHA,这可能与各HA的腐殖化程度相关.     

腐殖酸极性与有机农药吸附行为的关系

用不同的方法对腐殖酸(HA)进行了结构改性处理,并用元素分析仪、红外光谱仪和电位滴定仪对改性前后的HA进行了表征;通过振荡平衡法,研究了HA改性前后对有机农药甲基对硫磷、西维因、克百威的吸附行为.结果表明,水解处理使得HA的碳水化合物结构减少,肟化处理使得HA的C=N结构增加,氧化处理使HA的芳香环发生开环反应、-COOH基团增加,肟化和氧化处理均使得HA极性增强;有机农药甲基对硫磷、西维因、克百威通过分配作用吸附于HA,分配系数Kd与HA有的机碳含量成正比,HA的极性越强,吸附量越小.     

Kinetics study of aqueous sorption of phenanthrene to humic acids and sediments

IntroductionThesorptionofhydrophobicorganiccontaminants(HOCs)onnaturalgeosorbentsplaysasignificantroleintheirtransport,degradationandultimatefateintheaquaticenvironment (Alexander,1995 ;Luthy ,1997;Weber,2 0 0 1) .Sincethelate 1970s,theorganicmatter(OM)ha…     

不同有机物料对黑土腐殖质元素组成及结构的影响

 利用元素分析仪及红外光谱仪研究施用不同有机物料对黑土腐殖质元素组成及结构影响的差异性.结果表明:与对照(CK)相比,有机物料施用5a后,黑土胡敏酸(HA)中C、H含量均显著降低,并以木本处理作用最显著.除动物粪便处理HA中N含量与CK相等外,其余有机处理N含量均显著高于CK,施用动物残体则使HA中O含量显著降低.施用草本残体可以提高富里酸(FA)中N含量.动物残体使FA中H含量显著降低.施用草本残体、木本残体使FA中C含量升高,O含量影响降低.有机物的施用使铁结合胡敏素(HMi)中C、H含量下降而使O含量上升,并以草本处理作用最显著,同时草本处理也使HMi中N含量降低.与CK相比,施用动物粪便、木本残体提高了粘粒结合胡敏素(HMc)中C、N含量而降低了O含量,有机物料施用5a后均使黑土HMc中H含量降低,且各处理之间差异显著.与CK相比,有机物料施用五年后均使HA及FA脂族性减弱,并以草本残体处理影响最明显.对于HMc,施用有机物料有利于提高其脂族性,同时使芳香C=C振动减弱,并且以木本处理影响最明显.有机物料施用5a后使HMi的羟基含量及碳水化合物减少,而使其脂族性提高.试验结果证实,不同有机物料处理对黑土腐殖质各组分特征的影响有明显差异.     

Effects of humic acid fractions with different polarities on photodegradation of 2, 4-D in aqueous environments

Four fractions (A, B, C, and D) of humic acids (HAs) were separated based on the polarity from weak to strong. UV-vis absorption and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis show that the fractions C and Dpossessedmore aromatic C=C content. The influences of HAs and their fractions on the photolysis were investigated by the photodegradation of 2,4-D solutions under simulated solar light irradiation. The degradation rate of 2,4-D was found to decrease in the presence of bulk HAs or their fractions especially at high HAs concentration. The fractions of strong polarity C and D retarded the degradation rate more than the fractions of weak polarity A and B. This could be attributed to the different absorption intensity of the four HAs fractions in the order of D ⩾ C > A > B, and the stronger π-π electron donor-acceptor interactions between the strong polar fractions and 2,4-D.     

温度对好氧颗粒污泥吸附铅离子的影响

由活性污泥培养得到好氧颗粒污泥,研究了温度对好氧颗粒污泥吸附Pb²⁺的影响.结果表明,好氧颗粒污泥主要含有C、H、N、O、P等元素,其经验结构式为C_5.7H_10.9O3.9NS_0.04.好氧颗粒污泥表面主要由球状细菌组成,具有明显的孔隙结构.在20～40℃时,Pb²⁺在好氧颗粒污泥上的吸附过程可以由Langmuir和Freundlich等温方程进行拟合（R²>0.914）.Pb2+最大吸附量Qmax由80.65 mg·g-1（20℃）增至97.09　mg·g-1（40℃）.吸附过程的表观自由能变ΔG<0、 ΔH>0、 ΔS>0,表明Pb2+在好氧颗粒污泥表面的吸附为吸热、熵增的自发过程.红外扫描分析(FTIR)结果表明,吸附过程Pb2+主要与—OH、蛋白质中的—COOH以及PO发生作用,与含氮官能团无关.     

腐殖酸对土壤铅镉吸附、赋存形态及生物可给性的影响

腐殖酸（HAs）对重金属土壤环境行为及其生物有效性的影响与其组分分子量大小关系密切.通过3种in vitro试验方法（PBET、SBRC、IVG）探讨了HAs不同分子量组分（F1：<5kDa、F2：5~10kDa、F3：10~30kDa、F4：>30kDa）对土壤镉（Cd）、铅（Pb）生物可给性的影响,同时结合批量等温吸附实验、化学连续提取形态分级方法,分析了土壤Cd、Pb吸附和形态转化与生物可给性的关系.结果表明：土壤对Cd、Pb吸附能力既受HAs添加量的影响,也受到HAs分子量大小的影响.HAs添加量为0.2% C~1% C条件下,<5kDa分子量组分促进了土壤对Cd、Pb的吸附,且随着HAs添加量的增加,促进作用更强.而>10kDa的其他组分则降低了土壤吸附Cd、Pb的能力.在本试验HAs添加量范围内,不同组分均促进了土壤中酸提取态Cd向残渣态转化,且低分子量组分对其促进作用更强.土壤Pb²⁺主要以可还原态的形式存在,占57%~89%,随着HAs组分分子量的增加,酸交换态Pb占比逐渐下降,HAs的添加促进了活性态Pb向难利用态Pb转化,从而降低了Pb²⁺活性.3种in vitro方法生物可给性测定结果表明,<5k和5~10k组分均提高了胃、肠阶段土壤Cd、Pb生物可给性（BA_Cd、BA_Pb）,而其余组分则使土壤Cd、Pb生物可给性降低.Cd、Pb生物可给性取决于Cd、Pb在土壤中转化平衡后的赋存形态,酸交换态占比高生物可给性相应也越高,土壤对重金属的吸附固定难以反映生物可给性.     

不同裂解温度稻壳生物炭对阿特拉津的吸附行为及机制

为探究不同裂解温度下稻壳生物炭的结构和性质差异及其对阿特拉津（AT）的吸附作用机制和构-效关系,以稻壳为原料在300、500和700℃下制备稻壳生物炭（分别记为RH300、RH500、RH700）,通过电镜扫描、元素分析仪、比表面积分析仪和傅里叶变换红外光谱分析仪等对3种稻壳生物炭进行结构表征分析,并采用批量等温吸附法研究稻壳生物炭对AT的吸附特性.结果表明:裂解温度由300℃升至700℃时,稻壳生物炭中w（C）由48.81%升至64.67%,w（H）、w（N）和w（O）则由3.22%、1.45%和34.66%分别降至0.89%、0.92%和16.29%,原子比H/C、O/C和（O+N）/C值均降低.可见,随着裂解温度升高,稻壳生物炭的芳香性增强,亲水性和极性降低,且比表面积和孔体积增大,平均孔径减小.3种稻壳生物炭对AT的吸附均可用Freundlich和Langmuir两种等温吸附模型进行较好地拟合（R≥0.948,P < 0.01）,吸附作用及非线性程度与生物炭的比表面积（SSA）、芳香性（H/C）、亲水性（O/C）和极性〔（O+N）/C〕呈良好的指数关系,大小表现为RH700 > RH500 > RH300.稻壳生物炭对AT的吸附机制主要包括分配作用和表面吸附,分配作用强度与生物炭的极性和炭化程度有关;而表面吸附作用与AT的分子大小有关,3种稻壳生物炭对AT的表面吸附除表面覆盖外,还存在多层平铺、毛细管现象和孔隙填充等.研究显示,裂解温度是影响生物炭吸附有机污染物的重要因素,在综合考虑成本和制备工艺的同时,适当提高裂解温度可增强生物炭对有机污染物的吸附作用.      

Effect of SO2 on the performance of Ag-Pd/Al2O3 for the selective catalytic reduction of NOx with C2H5OH

The influence of SO2 on the performance of Ag-Pd/Al2O3 for the selective catalytic reduction （SCR） of NOx with C2H5OH was investigated experimentally. The activity test results suggest that Ag-Pd/Al2O3 shows a small activity loss in the presence of SO2 when using C2H5OH as a reductant. In situ DRIFTS spectra show that the activity loss originates from the formation of surface sulphate species on the Ag-Pd/Al2O3. The surface sulphate species formation inhibits the formation of nitrate, whereas hardly changes the partial oxidation of C2H5OH. Compared with the NOx reduction by C3H6, an obvious suppression of the surface sulphate species formation was observed by DRIFTS experiment when using C2H5OH as a reductant. This phenomenon reveals the better catalytic performance and strong SO2 tolerance of Ag-Pd/Al2O3-C2H50H system.     

去矿物前后碱萃取腐殖酸的化学组成与结构特征

本文采用改进的化学分离方法对Pahokee泥炭和稻田土壤中的腐殖酸进行了分离,得到了两类腐殖酸:去矿物前腐殖酸(HA-I)和去矿物后腐殖酸(HA-II),其中HA-II为前人未所顾及。然后采用元素分析、固体13C核磁共振、热解-色谱-质谱等技术对HA-I和HA-II的化学组成和结构进行了分析。结果显示HA-II在总腐殖酸中占有的比例分别是11.8%(泥炭)和37.1%(土壤)。HA-I和HA-II在化学组成和性质结构上有明显的差异,O/C原子比都表现为HA-IIH/CSSHA-I,表明从HA-I到HA-II,Pahokee泥炭和稻田土壤腐殖酸中的含氧基团都减少,Pahokee泥炭腐殖酸则脂族基团减少,而稻田土壤腐殖酸的脂族基团增加。这种HA-I和HA-II在结构性质上的变化在13C NMR和热解分析时也都得到了验证。另外热解分析还表明HA-I含有更多的易分解的结构组分,而HA-II则含有更多的难分解的结构组分。这些研究都说明HA-II与HA-I相比,在组成和结构特征上存在一些差异,含有更多的难分解的结构单元。本项研究结果对于理解土壤沉积物体系中腐殖酸的化学特征和地球化学过程与行为具有重要意义。     

纳米TiO2光催化降解茜素黄R的反应机理与动力学

以纳米TiO2(P25)粉末作为催化剂光降解茜索黄R.GC-MS和LC-MS检测结果表明,有3种可能的降解途径:①茜素黄R(C13H8N3O5Na)水解生成的C13H8N3O5-(H)与光催化产生的·OH自由基发生取代反应生成C13H8N3O6-(I)和C13H8N3O7-(J),进一步脱羧分别生成C12H9N3O4(L)和C12H9N3O5(M);②H分子发生脱羧反应生成C12H9N3O3-(K),进一步反应生成C12H11N3(C)和C2H12N2(D);③H分子中氮氮键发生断裂而生成C6H6N2O2(A)、C6H4N2O4(B)、C6H8N2(E)、C6H6O(F)和C7H7NO3(G).所有生成的中间产物被继续降解,最终矿化为CO2和H2O等无机小分子物质.利用Molecular Orbital PACkage中的PM3半经验方法对茜素黄R分子构型优化计算,结果表明,茜素黄R的羧基净电荷密度为-0.680,在实验条件下(pH为2.86)羧基易吸附在TiO2表面,而成为·OH进攻的最有利位置,实验检测到羟基化的产物(J和I).茜素黄R的羧基和苯环相连的C-C键长最长,反应过程中易发生脱羧反应,实验检测到脱羧后的产物(K);-N=N-键长较长,易断裂生成芳胺类化合物(A,E,G等).茜素黄R带羧基和羟基的苯环电荷密度为-0.160,带硝基苯环电荷为-0.165,易吸附在催化剂表面而被自由基进攻,生成羟基化产物.计算结果和实验检测结果一致.动力学研究表明,茜素黄R光催化降解的动力学符合Langmuir-Hinshelwood模型计算的结果.     

蚯蚓粪便生物炭对水体中雌二醇的吸附

为寻求高效、廉价的E2(雌二醇激素)吸附剂及开拓蚯蚓粪便的资源化利用途径,将蚯蚓粪便在300、500和700 ℃下热解碳化制备生物炭(分别记为BC300、BC500和BC700),对所得生物炭的基本理化性质(包括物质组成、表面官能团、孔隙结构等)进行分析,并将其用于吸附水体中E2,考察生物炭投加量、溶液pH、反应时间及初始ρ(E2)对生物炭吸附性能的影响,并探讨了吸附机理.结果表明:随热解温度的升高,生物炭的H/C(原子比)由0.13降至0.03,O/C(原子比)由0.46降至0.02,芳香性增强,极性降低,逐渐由脂肪炭结构过渡到芳香炭结构;生物炭比表面积由24.33 m2/g增至76.29 m2/g,总孔体积由0.09 cm3/g增至0.19 cm3/g.不同热解温度下制备的生物炭对E2的吸附过程均符合准二级动力学方程,拟合系数大于0.991;Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能较好地描述蚯蚓粪便生物炭对E2的吸附过程,Langmuir理论最大吸附量表现为BC700(7.66 mg/g)>BC500(5.23 mg/g)>BC300(3.32 mg/g).随热解温度的升高,O/C和H/C降低,说明碳化程度增强,生物炭吸附E2的分配作用减弱而表面吸附作用增强.研究显示,蚯蚓粪便生物炭对E2的吸附效果随比表面积和孔体积的增加而增强.      

好氧共基质代谢条件下处理制药废水的实验研究

采用循环移动载体生物反应器 ,以葡萄糖为共代谢基质 ,研究了共基质代谢条件下好氧生物工艺处理难降解制药废水的效果。实验结果表明 ,共代谢措施可大幅度提高制药废水COD的去除率 ,在进水葡萄糖和制药废水的浓度比为 1∶10 ,HRT为 8h ,进水COD5 0 0mg/L时 ,COD去除率达 6 5 2 %。     

Characteristics of indoor/outdoor PM2.5 and elemental components in generic urban, roadside and industrial plant areas of Guangzhou City, China

Quantitative information on mass concentrations and other characteristics, such as spatial distribution, seasonal variation, indoor/outdoor （I/O） ratio, correlations and sources, of indoor and outdoor PM2.5 and elemental components in Guangzhou City were provided. Mass concentration of PM2.5 and elemental components were determined by standard weight method and proton-induced X-ray emission （PIXE） method. 18 elements were detected, the results showed positive results. Average indoor and outdoor PM2.5 concentrations in nine sites were in the range of 67.7-74.5μg/m^3 for summer period, and 109.9-123.7 μg/m^3 for winter period, respectively. The sum of 18 elements average concentrations were 5362.6-5533.4 ng/m^3 for summer period, and 8416.8-8900.6 ng/m^3 for winter period, respectively. Average concentrations of PM2.5 and element components showed obvious spatial characteristic, that the concentrations in roadside area and in industrial plant area were higher than those in generic urban area. An obvious seasonal variation characteristic was found for PM2.5 and elemental components, that the concentrations in winter were higher than that in summer. The I/O ratio of PM2.5 and some elemental components presented larger than 1 sometimes. According to indoor/outdoor correlation of PM2.5 and element concentrations, it was found that there were often good relationships between indoor and outdoor concentrations. Enrichment factors were calculated to evaluate anthropogenic versus natural elements sources.     

UV/H2O2液相氧化净化烟气中NO的实验研究

采用UV/H₂O₂液相氧化技术净化气体中的NO,通过正交实验和单因素实验,研究了H₂O₂浓度、温度、初始pH值、NO浓度、光照条件、O₂含量和气体流量等因素对NO去除率的影响.结果表明,UV/H₂O₂液相氧化体系对NO有良好的净化效果,可以获得80%左右的NO去除率, 温度、H₂O₂浓度和初始pH值对NO去除率具有不同程度的影响,温度和H₂O₂浓度对NO去除率影响较大.单因素实验结果表明, 当H₂O₂浓度为0.2 mol/L、初始pH值为6～7时NO去除率较高;溶液中H₂O₂浓度过高或过低、溶液过酸或过碱均会抑制·OH的产生而不利于NO的去除;净化NO的最佳反应温度为40 ℃,低于一般湿法脱硝温度(50 ℃);NO的去除率随紫外光辐射强度和O₂含量的增加而升高;同时,NO的去除也受气液传质面积和气液传质系数的控制.     

等离子体协同金属氧化物催化氧化苯的研究

以Al2O3和Ag/Al2O3为催化剂,采用介质阻挡放电(DBD)反应器降解空气中低浓度的苯(C6H6),重点考察了苯的转化率、能量效率随能量密度的变化关系.研究发现:苯的氧化产物为一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2),当能量密度为94 J/L时,在催化剂Ag/Al2O3、Al2O3存在以及不使用催化剂的条件下,苯的能量效率分别达到了0.054 mol/kW·h、0.038 mol/kw·h与0.024 mol/kW·h.同时,探讨了国外应用低温等离子体技术处理气体污染物的相关研究成果,并与本研究做了比较.     

Naval derusting wastewater containing high concentration of iron, treated in UV photo-Fenton-like oxidation

The UV photooxidation with Fe(III) and H2O2 was employed to treat a naval derusting wastewater, which contains the high COD (chemical oxygen demand) and various metal concentrations exceptionally with high concentrations of citric acid and iron. Because of its iron containment, the Fenton-like reaction automatically took place with the added amount of H2O2. The decomposition rate was found in a sequence of: UV/H2O2/Fe(III) > UV/H2O2 > Fe(II)/H2O2. Two H2O2 injection methods, single and multiple points, were evaluated. The multiple-point H2O2 injection was more e cient to decompose the citric acid. The decomposition of the synthetic citric acid and the real derusting citric acid wastewater was also compared. The 93% COD reduction of the derusting wastewater was achieved using the UV/H2O2/Fe(III) treatment.     

Performance and mechanism study for low-temperature SCR of NO with propylene in excess oxygen over Pt/TiO2 catalyst

A 0.5 wt.% Pt/TiO2 catalyst was prepared and used for the low-temperature selective catalytic reduction(SCR) of NO with C3 H6 in the presence of excess oxygen.The effects of Pt loading and O2 concentration on Pt/TiO2 catalytic performance for low-temperature SCR were investigated.It was found that optimal Pt loading was 0.5 wt.% and excess O2 favored low-temperature SCR of NOx.The mechanism of low-temperature SCR of NO with C3 H6 was investigated with respect to the behavior of adsorbed species over Pt/TiO2 at 150°C using in situ DRIFTS.The results indicated that surface nitrosyl species(Pt δ+-NO and Ti 3+-NO) and Pt 2+-CO are main reaction intermediates during the interactions of NO,C3 H6 and O2.A simplified NO decomposition mechanism for the low-temperature SCR of NO with C3 H6 was proposed.     

高温高压下C-O-H流体的研究

C O H流体是地球内部流体的主要组成部分 ,确定高温高压下它们的组成关系对于认识地球的演化、氧化还原环境以及促进包裹体的研究都具有重要的意义。高温高压实验确定了它们与石墨平衡存在一个间断温度 ,理论计算一般在此温度之上进行。当压力、温度确定时 ,再加上一个外部条件如fO2 或H/O比值 ,就可以得到它们的平衡组成。由于缺乏流体组分的高温高压热力学数据 ,目前的理论计算结果与实验值存在差别。电解质的出现和动力学因素影响着流体组分的平衡计算。加强系统研究 ,在实验中尽量采用就位分析的方法 ,获取更多更可靠的高温高压热力学数据 ,加强流体平衡影响因素的研究 ,是今后进一步的研究方向