基于三维石墨烯去除水体中四环素

三维石墨烯具有较大的比表面积和独特的空间孔结构,为捕获抗生素提供大量的活性位点,能够促进抗生素在多孔网络结构的运输。本研究采用化学还原自组装方法制备了有序多孔结构的三维石墨烯(3DG),并将其应用于去除水体中的四环素(TC)。研究结果显示,TC在3DG的吸附过程同时符合伪二级动力学和Langmuir方程。在最佳吸附pH=6时,3DG对TC最大饱和吸附量达到322.58 mg·g^-1,并具备良好的再生性能,经过5次吸附-解吸重复试验后,3DG对水体中TC的去除率仍可达68%。因此,3DG是一种在环境分析领域具有良好应用前景的吸附材料。     

贻贝仿生三维石墨烯制备及对亚甲基蓝的吸附

受海洋生物贻贝的启发,利用多巴胺(DA)自聚合作用将氧化石墨烯自组装成三维(3D)石墨烯材料,并对亚甲基蓝(MB)的吸附行为进行研究.结果显示,3D石墨烯材料具有多孔网络结构,孔径约为0.5μm到几十μm,对MB具有良好的吸附性能,最大吸附量为752 mg·g-1,对MB分子是单分子层吸附,吸附行为符合Langmuir等温吸附和准二级反应动力学方程.通过颗粒内扩散模型对其吸附的扩散机理进行研究,发现吸附初期为外表面扩散吸附,后期为孔道缓慢扩散过程.3D石墨烯对MB吸附具有较好的可再生能力,经过5次的吸附-脱附实验,对MB的去除效率降低20.9%.通过考察其对实际水样中MB的吸附效果,3D石墨烯材料表现出较好的实际应用能力,去除效率均在89%以上.     

凤眼莲根际微生物在污水处理中的应用

随着我国城乡工农业生产的发展,水体污染日益严重.因此,开发大面积水体污染治理的生物技术,对控制污染,进一步发展经济具有重要的意义.高等水生植物凤眼莲(Eichhorniacrassipes),又称水葫芦,它生长繁殖快,适应性宽,能够去除水体中的多种污染物.有关凤眼莲生物工程技术的开发和应用,已引起越来越多的关注.     

氧化石墨烯纳米材料的制备及其对Eu(Ⅲ)吸附性能

通过改良的Hummers法制备了氧化石墨烯纳米材料,用于水中核素的吸附.通过调节氧化剂用量,改变了氧化石墨烯的微观结构进而获得了良好的核素吸附性能.研究发现随着氧化剂用量的提高,氧化石墨烯结构的无序度逐渐增大,结构层缺陷增多,晶面间距增加,微晶尺寸减少,氧化石墨烯片层出现褶皱.静态单核素吸附实验表明,氧化石墨烯对核素有着良好的吸附效果,高氧化度的氧化石墨烯纳米材料对Eu(Ⅲ)的吸附性能良好,最大吸附容量为76.46 mg·g~(-1),吸附规律更接近于Langmuir模型.此外,本文还对氧化石墨烯的吸附动力学、固液比影响进行了研究.研究结果表明,氧化石墨烯在核电厂放射性废水的处理方面具有广阔的应用前景.     

二氧化钛/石墨烯复合光催化剂的制备及其对水中双酚A的降解

双酚A污染问题日益严峻,已经威胁到人类的健康.半导体光催化技术可以有效去除水体中双酚A污染.近年来,二氧化钛/石墨烯复合材料,因其优越的光催化性能受到广泛关注.尤其石墨烯等新型纳米碳基材料,有较大的比表面积和丰富的官能团,为二氧化钛的负载创造了良好的条件,其表面可以形成化学键,为双酚A的吸附降解提供了更多的活性位点.本文重点介绍了国内外二氧化钛/石墨烯复合材料的制备方法及各种制备方法的优缺点;讨论了二氧化钛/石墨烯复合材料对双酚A的降解效果及其降解机理;分析了二氧化钛/石墨烯复合材料的再生性能.最后总结这种材料在实际应用中存在的问题及其前景展望.     

掺S三维石墨烯气凝胶对水中铅离子的电吸附去除

利用NaHSO_3作为还原剂制备石墨烯气凝胶(graphene aerogels,GAs),利用二硫苏糖醇作为掺杂剂以及还原剂制备掺硫石墨烯气凝胶(Sulfur-doped graphene aerogels,SGAs).通过表征可以看出,与GAs电极材料相比,SGAs电极材料具有更大的比表面积以及孔径分布,更有利于电吸附去除溶液中的Pb~(2+).对比研究在不同工作电压、进水溶液的浓度以及进水流量三个实验条件下两种材料的电吸附性能,在工作电压为1.2 V时SGAs电极具有最好的去除率为36.29%.当进水流量为15 m L·min~(-1)时SGAs与GAs均具有最高的去除率,分别为37.8%、34.1%.在不同进水浓度下,SGAs的去除率均比GAs电极材料去除率高.两种电极材料在不同进水浓度下均满足进水Pb~(2+)离子的浓度越高,吸附量越高.同时经过10次的吸附/脱附电吸附循环实验可以看出两种材料均具有较好的循环再生性能.     

氧化石墨烯氧化程度对磷酸铋/石墨烯复合气凝胶光催化活性的影响

三维网络结构磷酸铋/石墨烯复合气凝胶(BiPO_4/GA)可用于有机污染物的吸附富集和原位光催化协同净化.本文采用SEM、FTIR、XRD和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)系统表征了氧化石墨烯(GO)及其氧化程度对BiPO_4/GA复合材料的形貌、结构、光吸收和光催化性能的影响.氧化程度较高的GO呈棕色,易与BiPO_4形成气凝胶,且BiPO_4纳米棒均匀分散在石墨烯层上.而氧化程度较低的GO颜色较深,合成的BiPO_4/GA复合材料难以保持气凝胶形状.高氧化程度BiPO_4/GA复合材料对苯酚和亚甲基蓝(MB)的降解率分别约为低氧化程度BiPO_4/GA的1.88倍和2.34倍.研究结果表明,通过提高复合材料制备原料GO的氧化程度,可以显著提高BiPO_4/GA气凝胶的光催化活性.光催化机理为BiPO_4/GA气凝胶表面吸附富集有机污染物,光生电子从BiPO_4转移到石墨烯层,并通过催化剂上产生的空穴及超氧自由基(·O_2~-)进行有机物的有效氧化降解.     

河流泥沙对污染河水中污染物的吸附特性研究

泥沙是河流水体的重要组成部分,在迁移过程中吸附一定的氮、磷进入底层或下游,从而改变水中污染物的分布。通过模拟试验,选择粒径76μm以下泥沙研究不同泥沙含量、不同污染程度等条件下,河流泥沙对污染河水中氮、磷等污染物的吸附特性。结果表明:河流泥沙对污染河水的氮、磷及高锰酸盐指数均有一定的吸附效果,特别是对氮、磷的等温吸附比较明显;与对照相比,含泥沙的试验组水体磷质量浓度最大降低值达0.53mg·L-1;水体溶解性总氮随时间延长,含量逐渐下降。污染物含量、泥沙含量、粒径等均会影响泥沙对污染物的吸附,污染物含量越高、泥沙含量越大、粒径越小吸附效果相对越好。泥沙吸附和富集污染物后沉降进入水体底层,离开水相,因而可以降低水中污染物含量,达到净化水质的作用。     

硅藻土对水中氟化物的吸附特性研究

中国高浓度含氟水分布广泛且危害严重,水体除氟迫在眉睫.研发除氟效果好、价格便宜的吸附材料是一项艰巨的任务,对水体除氟具有重大的意义.硅藻土(Diatomite)因其特有的物理和化学性质,作为一种新型的吸附型、环保型材料近年来在工业中已经得到了普遍的应用.以硅藻土作为吸附剂对水体中的氟化物(F?)进行吸附研究,采用了SE...     

β-环糊精功能化石墨烯对印染废水中酸性大红G和橙黄Ⅱ的吸附

本文合成了β-环糊精功能化的石墨烯纳米材料(β-CD-GNs),考察了其作为一种新型高效吸附剂对水中酸性大红G(ASG)和橙黄Ⅱ(OrangeⅡ)的吸附性能.该材料结合了石墨烯和β-环糊精的特性,表现出对所述两种染料良好的吸附性能,吸附平衡时间小于3 min,吸附率达90%以上,β-CD-GNs对ASG和橙黄Ⅱ的最大吸附量为622.2 mg·g~(-1)和534.7 mg·g~(-1).另外,考察了β-CD-GNs用量、溶液pH、反应温度对吸附效果的影响.结果表明,当溶液pH值为6.0,β-CD-GNs浓度达到25 mg·L~(-1)时,吸附率最大,而且吸附率随反应温度升高而降低.通过对吸附数据进行线性拟合发现,β-CD-GNs对ASG和橙黄Ⅱ的吸附等温线符合Langmuir吸附等温式.该材料在印染废水的处理领域有潜在的应用价值.     

环境水体中9种内分泌干扰物的同时高效富集方法

本文以双酚A、雌酮、17β-雌二醇、雌三醇、炔雌醇、辛基酚、壬基酚、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯等环境水体中检出频率高的9种内分泌干扰物为研究对象,从目标污染物的结构特征出发,考察了不同萃取剂对目标污染物的吸附特征,筛选出性能互补的两种萃取剂C18和NAX进行组合,实现了对目标污染物的高效富集.同时,通过比较多种洗脱剂对目标污染物的洗脱效率,确定乙腈为洗脱剂.在此基础上,为评价本方法对目标污染物的浓缩富集效果,建立了9种污染物的液相色谱-质谱检测方法,标准曲线线性关系良好,线性决定系数大于0.9983,线性范围为0.01—8 mg·L-1.9种目标物在不同水体的加标回收率范围为71.6%—108.5%,相对偏差为1.2%—6.3%.本文所建立的浓缩富集方法操作简单,成本低,回收率高,适合于不同水体基质中9种内分泌干扰物的定性及定量分析.     

改性生物炭对水体中抗生素的去除研究进展

随着社会经济的不断发展,抗生素造成的水体环境污染问题已不容忽视.利用生物炭去除水体中的抗生素是解决这一问题的有效手段之一.然而,原始生物炭对水体中抗生素等有机污染物的去除存在一定局限性,因此对生物炭进行改性以提升其吸附能力尤为必要.生物炭的吸附性能受生物质类型、碳化条件和改性方法等因素影响较大,导致目前虽然开展了许多相关研究,但结论不一,尤其是在不同改性生物炭对不同抗生素吸附机理的解释方面还不是很清楚,因此有必要对现有研究进行系统地归纳和总结.本文首先对用于抗生素吸附的改性生物炭制备方法及理化性质表征方法进行了介绍,综述了改性生物炭对不同种类抗生素(磺胺类、喹诺酮类、四环素类、大环内酯类、氯霉素类)的吸附效果、吸附机理及其影响因素(如溶液pH值、热解温度、改性材料等),对比分析了生物炭改性前后吸附效果的差异,对目前改性生物炭用于去除水体中抗生素存在的问题进行了分析和总结,在此基础上,对今后该领域的研究和发展方向进行了展望,以期为将来开展相关的研究工作提供一定的参考.     

污染水体中河蚬的生物毒性响应研究进展

河蚬作为广泛分布于世界各国的典型底栖生物,由于其活动性低、滤食性等特征被广泛用作指示生物研究多种水体污染物的生物有效性。但迄今为止,尚没有系统论述污染水体中河蚬生物毒性响应的研究进展。为此,本文从污染物种类、测试指标、试验参数等角度探讨了过去30多年间河蚬在氨、重金属、有机污染物生物富集及生物毒性效应等方面的研究过程及主要成果。以往研究主要以河蚬生物体内累积、形态学及行为学观察、生化指标、代谢组学、基因完整性等指标表征污染水体的生物毒性效应,并随着分子生物学的发展已逐步由多指标全面表征代替单一指标测试。此外,现有研究多偏重于重金属和持久性有机污染物,对氨、新型污染物及纳米材料的河蚬生物毒性效应探讨尚处于起步阶段。河蚬在自然水体污染状况评估、污染水体的生物修复、水体毒性预测等方面具有较高适用性,但河蚬在沉积物毒性鉴定评估(TIE,Toxicity Identification and Evaluation)中的应用研究依然较为缺乏,有待进一步开展。     

生物炭及氧化石墨烯/生物炭复合材料对水中抗生素吸附性能研究

以水稻秸秆、牛粪和氧化石墨烯为原料,制备4种不同类型生物炭:水稻秸秆生物炭、牛粪生物炭、氧化石墨烯/水稻秸秆生物炭和氧化石墨烯/牛粪生物炭;以水中常见的四环素类抗生素和磺胺类抗生素中的土霉素、四环素、磺胺二甲嘧啶和磺胺甲恶唑为目标污染物,探讨不同类型生物炭对水中抗生素吸附特性.实验结果表明,抗生素在不同类型生物炭上吸附...     

磁性介孔碳的制备及对水体中染料的吸附去除

以介孔氧化硅SBA-15为硬模板,采用三氯化铁与蔗糖同步浇筑法制备磁性介孔碳材料.扫描电镜、透射电镜、比表面积和振动磁强计等分析表明,该材料具有有序的介孔孔道和较好的磁分离性能.考察其对亚甲基蓝(MB)和日落黄(SY)的吸附性能,结果发现溶液的pH对吸附两种染料有显著的影响,阳离子染料亚甲基蓝随着溶液pH的增大吸附量显著升高,而阴离子染料日落黄则相反.由Langmuir吸附等温模型拟合出亚甲基蓝、日落黄的最大吸附容量分别为473.9 mg·g~(-1)和434.8 mg·g~(-1).该磁性介孔材料在染料污染物的去除方面具有较好的应用潜力.     

层状双氢氧化物负载生物炭对磷酸盐的吸附性能研究进展

层状双氢氧化物负载生物炭（layered double hydroxides functionalized biochar, LDHs@BC）对水体中磷酸盐具有优异的吸附性能,近年来受到了广泛关注.本文详细介绍了LDHs@BC的制备方法以及制备条件对其理化性质的影响,探讨了LDHs@BC对水体中磷酸盐的吸附性能及机制,并且阐述了生物炭和层状双氢氧化物对磷酸盐吸附的协同作用及其机制,以期通过优化制备工艺参数定向调控LDHs@BC性能,显著提升LDHs@BC对磷酸盐的吸附效率.本文展望了LDHs@BC的应用前景,以期进一步推动LDHs@BC在水体修复中的应用和推广.     

碳基材料对有机污染物环境行为的影响研究进展

碳基材料在材料、环境、能源、电化学等领域广泛应用,对人类生活和经济发展有重要的作用,在环境治理方面,由于其独特的理化性质,它能够有效吸附去除环境中的有机污染物.这些碳基材料中普遍存在大量、稳定的自由基(carbonaceous material free radical,CMFRs),当有机污染物在与碳基材料相互作用时,两者之间除了吸附行为,还存在有机污染物的降解,忽略该过程势必引起对碳基材料功能辨别上的偏差,也导致对有机污染物环境行为描述的不充分.本文综述了有机污染物在碳基材料上的吸附和降解的研究现状,并对系统研究其对有机污染物吸附和降解过程提出了展望.     

氧化石墨烯对水环境中金属离子的吸附作用研究进展

氧化石墨烯是一种具有2D晶型独立片层结构的新型碳纳米材料,其厚度仅为一个碳原子的高度.由于其具有吸附率高、易制得、可生物降解和可回收再利用等特点,近年来在水处理研究中受到越来越多的关注.本文围绕氧化石墨烯的结构和性质,阐述了氧化石墨烯对水环境中金属离子的主要吸附机制,讨论并总结了影响氧化石墨烯吸附能力的主要环境因素,并对氧化石墨烯的应用前景及研究趋势进行了展望.     

零价铁填充柱对水中多环芳烃的吸附性能

采用还原性零价铁设计了一种填充柱,研究了填充材料配比、填充高度、水样停留时间、p H值和多种PAHs混合对填充柱吸附水中PAHs性能的影响,以及填充柱的PAHs饱和吸附量、铁溶出量及循环使用.结果表明,普通还原性零价铁与石英砂质量比为9∶1的零价铁填充柱对水中PAHs有优异的吸附性能,并且材料填充高度越高,填充柱对PAHs的吸附量越大,已吸附的PAHs解吸难度也越大.柱流速越低,停留时间越长,填充柱的吸附率越高;且随着柱流速的增大,停留时间减少,填充柱的吸附率也在不断下降.填充柱在中性或者碱性条件下PAHs的吸附效果较好,而酸性体系下吸附效果较差.多种PAHs相互两两混合或同时混合后,低浓度PAHs之间的竞争吸附现象不明显,而高浓度PAHs之间存在明显的竞争吸附现象,并且零价铁填充柱对高环PAHs的吸附率更高.零价铁填充柱对PAHs的饱和吸附量可达0.015 g·g~(-1),当水样中PAHs质量含量为25μg时,填充柱穿透的水样体积可达4 L.材料钝化后选用0.1%的H_2O_2酸性体系活化后可以重复使用,其吸附率变化小于3%.由此,零价铁填充柱对水中PAHs具有优异的吸附性能,是水中PAHs去除的有效方法和途径,具有大规模推广应用前景.     

极性可调功能化纤维的构建及其对废水磷酸盐的去除

本文利用腈纶纤维(PANF)便于回收、易于修饰、价格低廉等优点,通过不同链长卤代烃的季铵化反应,构建系列极性可调的功能化腈纶纤维,通过红外光谱、扫描电镜、X-射线衍射等技术进行表征,并研究纤维表层极性调控对水体磷酸盐的吸附性能的影响.结果 表明,正溴丁烷修饰的季铵化纤维(PANT-C4F)对磷的吸附能力(25 mg·g-1P)优于正溴己烷和正溴辛烷修饰的季铵盐功能化纤维(PANT-C6F、PANT-C8F).改性纤维材料的吸附动力学更符合准二级动力学模型,吸附等温线采用Langmuir模型拟合更优,说明功能化纤维对磷的去除主要为单分子层化学吸附.PANT-C4F在pH 7左右时,对磷的吸附效果最好,且3 min达到平衡,因此具有较高的吸附效率.此外,PANT-C4F吸附的磷酸盐可以在NaCl溶液中解吸附,至少可以循环5次以上,实现功能化纤维的循环利用和磷的有效回收.研究表明,PANT-C4F是一种高效的水体磷酸盐吸附材料,具有较高的实际应用价值.