水合铝离子单体和二聚体的DFT研究

用DFT方法在B3LYP/6-31G·水平下,对水合铝离子的单体和二聚体形态进行计算.在单体[Al(H2O)6]3 ,[Al(OH)(H2O)5]2 ,[Al(OH)2(H2O)4] 和二聚体[Al2(OH)2(H2O)8]4 ,[Al2(OH)3(H2O)7]3 ,[Al2(OH)4(H2O)6]2 ,[Al2(OH)5(H2O)5] 及其异构体中, Al和羟基O之间的键长明显小于Al和H2O中O之间的键长.将H2O代以羟基后,六配位的Al-O八面体骨架发生了较大的畸变.在[Al2(OH)4(H2O)6]2 形态的不同几何异构体中,当2个羟基相互邻近时稳定性较低.羟铝比(OH/Al)增大将有更多的电子流向Al(Ⅲ),同时,单体和二聚体中H2O的氢原子所带正电荷均有所减小.二聚体的羟桥氢原子所带正电荷随OH/Al比的增大而减小.各形态的键强度呈现:Al-O(H2O)＜Al-O(OH)-Al＜Al-O(OH),即Al-Ow＜Al-Ob-h＜Al-Oh.对单体形态,随OH/Al比增大, Al-Ow和Al-Oh键强度均逐渐减小.二聚体形态OH/Al比增大, Al-Ow键强度减小,但Al-Ob-h键强度基本不变, Al-Oh则呈不规则变化.无论是单体还是二聚体,OH/Al比较大形态的HOMO能级与OH/Al比较小形态的LUMO能级相近或前者稍高,前者很容易向后者提供电子.聚合过程主要是在不同形态组分之间进行.     

Nd-Er/ZnO-TiO_2光催化剂制备及对酸性品红的光催化降解效应

本研究采用溶胶凝胶法,以钛酸丁酯[Ti(OC_4H_9)_4]和六水合硝酸锌[Zn(NO_3)_2·6H_2O]为前躯体,六水合硝酸钕[Nd(NO_3)_3·6H_2O]与五水合硝酸铒[Er(NO_3)_3·5H_2O]为掺杂改性材料制备出稀土共掺杂的Nd-Er/ZnO-TiO_2光催化剂。以有机染料酸性品红为目标降解物,分别比较加入助催剂H_2O_2与未加助催剂H_2O_2在可见光下同Nd-Er/ZnO-TiO_2光催化剂一起对光催化活性的影响。降解实验表明,在可见光照射下,样品1%Nd-1%Er/5%ZnO-TiO_2具有较高的催化活性,其最佳煅烧时间和煅烧温度分别为2 h和550℃;H_2O_2在整个光催化反应体系中充当助催剂,与光催化剂产生协同效应,提高光催化降解酸性品红反应速度。本研究还利用X射线衍射仪(XRD)、比表面积分析仪(BET)、红外光谱仪(ATI-IR)对所制得的光催化材料进行表征。结果表明经稀土共掺杂改性后的ZnO-TiO_2光催化剂不仅粒径更小,比表面积也更大。     

化学沉淀法去除垃圾渗滤液中氨氮的试验研究

采用MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O或MgSO4和Na2HPO4·12H2O使NH3-N生成磷酸铵镁的化学沉淀法,考察了pH值,反应时间,药剂选用,药剂配比以及分步沉淀工艺等对垃圾渗滤液中氨氮去除率的影响.结果表明:在pH值为9.0,反应时间为25min,采用分步沉淀工艺,当药剂配比为:n(N):n(Mg):n(P)=1.5:1:1.5时,垃圾渗滤液中NH3-N, 沉淀降低到28.54 mg·l-1,去除率达98.10%.     

ZnO/g-C_3N_4复合型光催化剂的制备及其光催化性能

以三聚氰胺(C_3H_6N_6)为前驱体,采用热解法合成类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),再将其与乙酸锌[Zn(CH3COO)2·2H2O]以不同质量比复合煅烧法合成光催化剂Zn O/g-C_3N_4,并用SEM、XRD和DRS等对其进行了表征分析.以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,考察了Zn O/g-C_3N_4光催化剂的可见光催化性能;探究了添加不同活性物种捕获剂后对可见光催化性能的影响,进而推测了MB的降解机理.结果表明,与单纯的Zn O和g-C_3N_4相比,Zn O/g-C_3N_4复合型光催化剂的光催化性能有所提高,其中Zn O的含量为0.05wt%时光催化性能最佳,降解率能达到80%;羟基自由基(·OH)、光生空穴(h+)和超氧自由基(·O-2)是使MB有效降解的活性物种.     

Fenton氧化法处理生物性污染废水

采用Fenton氧化法对经化学混凝沉淀处理后的生物性污染废水进行深度处理,通过正交试验和单因素实验,研究H2O2投加量、溶液pH值、反应时间和H2O2/Fe2+2(摩尔比)四个主要因素对有机污染物去除效果的影响.实验结果表明H2O2投加量的影响明显高于其它三个因素,影响能力从大到小依次排序为:H2O2投加量＞溶液pH＞反应时间＞H2O2/Fe2+,反应的最佳工艺条件为:H2O2投加量为0.088mol.l-1,溶液pH值在3.5左右,反应时间为4h,H2O2/Fe2+为20:1.在此条件下,经Fenton氧化法深度处理后的出水细菌总数和三磷酸腺苷均未检出,保障出水的生物卫生安全性;同时其相对抑光率为10%,属低水平毒性.此外,其化学需氧量小于76mg·l-1,氨氮、总氮、总磷分别为1.10mg·l-1,2.92mg·l-1和0.002mg·l-1,出水满足<城镇污水处理厂污染物排放标准(GB8918-2002)>一级B标准.     

高效产H_2O_2气体扩散电极的研究

采用C/PTFE气体扩散电极在无隔膜体系中进行H2O2发生工艺研究,探讨了石墨和Vulcan XC-72碳黑两种碳材料以及电解电压、p H值对该反应过程的影响.结果表明,在较低的空气流量(1.41 cm3·min-1·cm-2)下,以Vulcan XC-72碳黑为表面的气体扩散电极相比石墨电极有较高的H2O2产率和电流效率,碱性条件比酸性条件下H2O2产率和电流效率更好;在2.6 V恒定电压下,2 h后,H2O2浓度达到了250 mg·L-1,电流效率从69.8%降到44.7%,单位产量能耗从5.87 k Wh·kg-1升高到9.16 k Wh·kg-1.     

两种DSA电极的制备及其对有机废水降解的电催化性能

采用热分解法,以优化比例的SnCl4·5H2O,Sb2O3,Ce(NO3)2·6H2O,RuCl3为前躯体,制备了Ce掺杂的Ti基RuO2电极(RuO2/Ti)和Ti基PbO2电极(β-PbO2/Ti),并对两种DSA电极的电催化性能进行测试.结果表明,两种DSA电极均显示出良好的稳定性和抗腐蚀性,β-PbO2/Ti电极比RuO2/Ti电极具有更高的有机物氧化降解活性,但若以NaCl类作支持电解质时,RuO2/Ti电极也是一种可选电极.     

水旱轮作稻田旱作季种植不同作物对CH_4和N_2O排放的影响

甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)是仅次于二氧化碳(CO2)的重要温室气体,农田是大气CH4和N2O的重要来源,但目前农业措施对CH4和N2O排放的影响尚不明确。以水旱轮作稻田旱作季休闲为对照,采用静态箱-气相色谱法研究了种植紫云英、黑麦草、冬小麦以及油菜等4种作物对稻田旱作季CH4和N2O排放及其温室效应的影响。结果表明:水旱轮作稻田旱作季CH4排放通量较低,而N2O排放较为明显。稻田旱作季CH4平均排放通量表现为油菜黑麦草冬小麦紫云英休闲,依次为8.96、7.19、6.94、6.52和6.02μg·m-2·h-1,季节N2O平均排放通量的顺序是油菜(61.1μg·m-2·h-1)冬小麦(52.5μg·m-2·h-1)黑麦草(34.0μg·m-2·h-1)休闲(15.3μg·m-2·h-1)紫云英(13.6μg·m-2·h-1)。稻田旱作季种植不同作物对CH4和N2O季节总排放量的影响达到极显著水平(P0.01),CH4和N2O季节总排放量均以种植油菜为最大,分别达到43.2和294.7 mg·m-2,比对照休闲增加49%和299%。种植油菜、冬小麦和黑麦草较对照休闲显著增加稻田旱作季总增温潜势(P0.05),紫云英和休闲处理间总增温潜势无显著差异(P0.05)。研究表明,种植油菜、冬小麦和黑麦草等作物由于氮肥的施用增加了水旱轮作稻田旱作季温室效应。     

基于PBPK模型的大鼠体内镉分布的比较:联合暴露及单独暴露

环境中同时存在着多种重金属元素,联合暴露与单独暴露时,重金属在体内的蓄积分布情况也可能有所差异。为探究重金属元素(汞、铬、砷、铅)对镉(Cd)在体内分布的影响,建立了大鼠在Cd暴露下的药代动力学(PBPK)模型,并进行了包括Cd在内5种重金属的联合毒性实验,比较了Cd单独给药与重金属混合物给药2种方式下大鼠肝脏、肾脏中的Cd浓度水平。结果表明,联合暴露高(Hg Cl23.67 mg·kg~(-1),NaAsO_2 3.67 mg·kg~(-1),CdCl_2 10.55 mg·kg~(-1),K_2Cr_2O_7 6.40 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH_3)_2·3H_2O 133.33 mg·kg~(-1))、中(HgCl_20.367 mg·kg~(-1),NaAsO_2 0.367 mg·kg~(-1),CdCl_2 1.055 mg·kg~(-1),K2Cr2O70.640 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH_3)_2·3H_2O 13.333 mg·kg~(-1))、低(HgCl_2 0.0367 mg·kg~(-1),Na As O20.0367 mg·kg~(-1),Cd Cl20.1055 mg·kg~(-1),K_2Cr_2O_7 0.0640 mg·kg~(-1),Pb(OOCCH3)2·3H2O 1.3333 mg·kg~(-1))剂量组大鼠肝脏中Cd浓度分别为13.37、0.78和0.06μg·g~(-1);肾脏中Cd浓度分别为14.41、1.64和0.15μg·g~(-1)。与对照组相比,暴露组中Cd浓度有显著升高,且不同剂量组之间均有显著性差异。同剂量Cd单独暴露的PBPK模拟结果显示,肝脏及肾脏中的Cd浓度水平落在联合毒性实验结果的浓度范围内,初步推断其他4种重金属的联合暴露并没有影响Cd在大鼠肾脏和肝脏中的浓度分布。     

SCR钒基催化剂吸附氨和水的密度泛函研究

利用密度泛函理论和原子簇模型,对NH3和H2O分子在选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂表面不同吸附位上的吸附进行了研究.结果表明:NH3能吸附在V2O5表面的Lewis和Bronsted酸位,但在后者吸附位上更稳定.当V2O5以多聚物结构存在时,NH3能与O(1)H生成稳定的NH4 ,该物质在SCR反应中起着关键作用,吸附能为-128 kJ·mol-1;同时水也可与该吸附位形成稳定构型,吸附能为-97 kJ·mol-1.在V2O5表面,水与NH3的吸附能相当,两者发生竞争吸附,从而在一定程度上对SCR脱硝反应产生抑制作用.     

电-Fenton法降解青霉素的动力学研究

采用电-Fenton法处理青霉素钠(Penicillin G sodium, PGN)模拟废水,当T=20℃,pH=3时,投加0.5g·l-1 FeSO4和0.2ml·l-1 H2O2,在0.6A电流下降解青霉素钠废水(100 mg·l-1), 20min后青霉素钠去除率为79%,40min后去除率为95%.拟合实验数据得到青霉素钠降解反应的速率方程式为:-d[PGN]/dt=2.35×106 exp(-32869.4/RT )[Fe2 ]0.53[H2O2]0.8[PGN]1.14反应速率常数和反应级数表明,初始阶段降解反应进行非常迅速,且H2O2浓度比Fe2 浓度对电-Fenton降解反应的影响重要.     

UV-H2O2工艺对饮用水中 DMP的去除效果和影响因素

采用UV-H2O2工艺对饮用水中内分泌干扰物邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的去除进行研究,结果表明,单独的UV或H2O2都不能有效氧化去除DMP;而UV-H2O2联用工艺对饮用水中DMP具有很好的去除效果.在原水DMP浓度为5.1496×10-3mmol·l-1(1.0mg·l-1)左右,UV光强133.9μW·cm-2,H2O2投加量20mg·l-1和反应时间60min条件下,DMP的去除率可达到97.8%.探讨了反应速率常数随影响因素变化的规律,其中H2O2浓度、pH值、DMP初始浓度和本底TOC值对该工艺去除DMP的影响较大.     

施加Fe2+和Cu2+对鸡爪槭叶色变化的生理影响

研究金属元素Cu2+和Fe2+对彩叶树种鸡爪槭(Acer palmatum Thunb.)叶片呈色效果的影响,为彩叶树种的秋季叶色调控和养护管理提供理论依据.于2018年5月开始进行盆栽试验,分别采用浓度0.3％和0.6％CuSO4·5H2O、0.3％和0.6％FeSO4·7H2O对鸡爪槭进行叶面施肥.测定鸡爪槭叶片变...     

部分重金属化合物对淡水发光菌的毒性研究

应用微板毒性分析方法,分别测定了CdCl2·2.5H2O、CoSO4·5H2O、Cr(NO3)3·3H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Fe(NO3)3·3H2O、MnCl2·9H2O、Na2SeO3、ZnSO4·7H2O、Ni(NO3)2·6H2O9种重金属离子化合物及其混合物对淡水发光菌—青海弧菌Q67(Vibrio-qinghaiensissp.—Q67)的发光抑制毒性.结果表明,9种重金属离子化合物对Q67的剂量-效应关系均可用Weibull或Logit模型有效描述.由拟合剂量-效应曲线得到这9种重金属离子化合物的半数效应浓度EC50的负对数值(-logEC50)分别为4.35、3.08、2.39、3.83、3.34、2.39、3.32、3.93和2.76,说明其毒性顺序为:CdCl2·2.5H2O>ZnSO4·7H2O>Cu(NO3)2·3H2O>Fe(NO3)3·3H2O>Na2SeO3>CoSO4·5H2O>Ni(NO3)2·6H2O>Cr(NO3)3·3H2O≈MnCl2·9H2O.为了研究重金属混合物的毒性规律,设计了4组等效应浓度(EC50、EC15、EC10和EC5)比混合物,测试了其混合物毒性,并应用剂量加和(DA)、独立作用(IA)原理及经典联合毒性评价方法进行了分析.DA与IA分析表明,所研究的4种混合物的毒性具有拮抗特征,而毒性单位法(TU)和混合指数法(MTI)的评价结果均为部分相加作用,相加指数法(AI)的评价结果则为拮抗作用.所选评价方法不同,混合物毒性评价结果可能也不同.     

UV/Fe3+/H2O2体系降解活性艳橙X-GN废水的研究

采用UV/Fe3 /H2O2体系光解活性艳橙X-GN模拟废水,考察了X-GN,Fe3 和H2O2的初始浓度、初始pH值及温度对光解的影响,探讨了X-GN的降解途径和机理.结果表明,在8W低压汞灯(λ＝254nm)照射下,UV/Fe3 /H2O2能够有效地降解X-GN,在pH=3.0,T=50 ℃,时间为120 min,Fe3 和H2O2的初始浓度分别为2.5×10-5 mol·l-1和1.5×10-4 mol·l-1时,对含200 mg·l-1 X-GN模拟废水的色度去除率和矿化率分别达到100%和90.15%.用IC和GC/MS对X-GN降解的中间产物和最终产物进行分析,推导出UV/Fe3 /H2O2体系中X-GN降解的途径和机理.     

MAP结晶法去除猪场废水中氮、磷元素的工艺条件

以实际猪场废水为研究对象,采用MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O为沉淀剂,对磷酸铵镁(magnesium ammonium phosphate, MAP) 结晶法去除猪场废水中氮、磷元素的3种工艺条件进行了系统研究.结果表明:只调节pH工艺,最佳pH值范围为9.0～10.0;通过曝气可提高废水pH,曝气时间以60 min为宜,可提升废水pH值至8.9,铵态氮、磷和总氮去除率分别为16.8%、78.4%、21.4%;补加镁源工艺可有效提高磷去除率,最佳pH范围为9.0～10.0,Mg∶P(摩尔比)为1.6,磷去除率为95.4%;同时补加镁源和磷源工艺,可获得较高的铵态氮去除率,最佳pH值为 9.5,P∶N(摩尔比)为1.0,Mg∶N(摩尔比)为1.1,铵态氮去除率为87.4%,余磷质量浓度小于10mg·L-1.     

沉积贵金属Pt的Pt/TiO2膜利用可见光催化降解苯酚

采用溶胶-凝胶法制备锐钛矿纳米TiO2光催化材料,并用化学还原法还原氯铂酸溶液(H2PtCl6·4H2O)制备Pt胶体,然后滴涂在制备好的锐钛矿纳米TiO2基片上即对其进行贵金属修饰,从而得到纳米光催化材料Pt/TiO2膜.采用XRD、XPS、UV-Vis和SEM等手段对其表面理化特性进行了表征.以苯酚溶液为光催化降解...     

三江平原小叶章湿地系统硫的输入及输出动态

以三江平原小叶章(Calamagrostis angutifolia)湿地系统为研究对象,应用野外原位观测法研究了小叶章湿地系统硫的大气沉降输入及其输出规律.结果表明大气湿沉降中硫的月均含量变化明显,其原因主要与人类活动、降水强度及频次有关;硫沉降量具有明显的月变化特征,经估算三江平原小叶章湿地硫的年沉降总量(以S计)为113 mg·m-2·a·-1.小叶章湿地H2S、COS的排放通量均具有明显的季节和日变化规律.H2S和COS的平均释放通量(以S计)分别为O.34 μg·m-2·h-1和-0.29μg·m-2·h-1;小叶章湿地系统在生长季向大气排放H2S的量(以S计)为1.42 mg·m-2,从大气吸收COS的量(以S计)为1.83 mg·m-2.小叶章湿地系统硫的输入量远高于硫输出量,其差值为113.41 mg.m-2·a-1,这表明硫在小叶章湿地系统中处于累积状态,湿地存在潜在的酸化趋势.     

亚铁盐添加的矿物聚合物对Cr(Ⅵ)的解毒与固化研究

中国铬盐生产量及消费量均居世界第一,铬盐生产排放的铬渣量很大,其中Cr(Ⅵ)是一种高毒性物质,是国家重点控制的重金属污染物之一,寻找经济、高效的Cr(Ⅵ)去除方法一直是研究的热点。以煤矸石为原料,以水玻璃和Na OH为碱性激发剂,合成矿物聚合物,用亚铁盐添加的矿物聚合物对Cr(Ⅵ)进行解毒与固化研究,并采用XRD、TEM/EDS、XPS对固化体进行检测。结果发现,当添加的Fe(Ⅱ)与Cr(Ⅵ)摩尔比大于3∶1时,矿物聚合物中总铬浸出的质量浓度小于1 mg·L-1,铬固化率大于99%。以亚铁盐Fe SO4·7H2O作还原剂,矿物聚合物对Cr(Ⅵ)的最大固化量为0.8%。随着Fe SO4·7H2O和Cr(Ⅵ)添加量按3∶1的摩尔比增加,矿物聚合物的抗压强度减小。XRD检测表明,Fe SO4·7H2O和Cr(Ⅵ)添加的矿物聚合物为非晶质结构。TEM/EDS检测表明,矿物聚合物的非晶质结构中含有Fe和Cr。XPS检测结果证明,矿物聚合物中Fe和Cr分别为Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)。亚铁盐添加的矿物聚合物对Cr(Ⅵ)的解毒与固化是基于氧化还原反应。在Fe(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)添加的矿物聚合物合成过程中,Fe(Ⅱ)被氧化成了Fe(Ⅲ),Cr(Ⅵ)被还原成了Cr(Ⅲ),随后Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)被矿物聚合物中的-OAl(-)(OH)3吸引,并被固定在非晶质结构中。     

磺胺甲噁唑在磷钨酸/二氧化钛复合膜上的光催化降解

以典型抗生素类药物磺胺甲噁唑(SMZ)为目标物,模拟太阳光下研究其在磷钨酸/二氧化钛(H3PW12O40/TiO2)复合膜上的光催化降解行为,并对其可能的降解机理进行探讨.通过一系列的条件实验确定H3PW12O40/TiO2复合膜光催化降解SMZ的最佳实验条件为:H3PW12O40掺杂量为7.7%、污染物初始浓度为50 mg·L-1、溶液pH值为5.5.此时,H3PW12O40/TiO2复合膜表现出最强的光催化活性,其动力学常数为0.453 h-1,为纯TiO2膜的3.0倍;模拟太阳光照射12 h后,复合膜对SMZ的矿化度可达66.6%,是纯TiO2膜的1.25倍.