A simple formula for calculating the ionization potential of two-electron ions

The ionization potential of one-electron ions can be calculated from a well-known simple equation, but no such equation has been available for calculating the ionization potential of multi-electron ions. I report here an equation that accurately gives the ionization potential of helium-like (i.e., two-electron) ions as a function of the atomic number, the relative difference from experimental values being below 1% for all ions for which reliable experimental data were found (Z = 3–29). The equation also predicts the stability of the negative hydrogen ion (the hydride ion), H⁻, although with twice too large a value for the ionization potential.     

A simple formula to calculate the ionization energies of two-, three-, and four-electron atomic ions

We have previously proposed a simple equation that is able to reproduce literature values (Moore 1970) for the ionization energies of one-electron (Lang and Smith 1981) and two-electron (Sabir Ali et al. 1984) atomic ions with very good agreement. However, our proposed equation has no firm theoretical basis, only that we consider our potential energy approach a logical alternative to the usual kinetic relativistic/quantum mechanical methodology. The results calculated from the equation give excellent agreement with literature values and differ by less than 1 eV and less than 0.02% in all cases from hydrogen up to atomic number 20. This paper provides an updated version of the two-electron equation adapted to calculate the ionization energies of three and four electron ions. Our equation also gives fairly good estimates of first electron affinities. Comparisons are made with another published equation, sources of data are described, and the calculated results are discussed.     

重金属离子的生物吸附容量与离子性质之间的关系

利用金属离子毒性评价和预测领域中的QSAR方法,探讨了重金属离子性质对生物吸附容量的影响．选用啤酒工业废弃的酿酒酵母为生物吸附剂,进行了10种金属离子Ag^＋,Cs^＋,Zn^＋,Pb^2＋,Ni^2＋,Cu^2＋,CO^2＋,Sr^2＋,Cd^2＋,Cr^3＋的生物吸附实验．选用22种参数来表征金属离子的物理化学性质,建立了金属的离子特性与生物吸附容量之间的关系．利用Langmuir方程计算得到酵母吸附金属离子的理论最大吸附量qmax,由大到小排序为Pb^2＋〉Ag^＋〉Cr^3＋〉Cu^2＋〉Zn^2＋〉Cd^2＋〉Co^2＋〉Sr^2＋〉Ni^2＋〉Cs^＋．离子性质与吸附量之间的线性拟合分析结果表明,共价指数Xm^2r与qmax具有良好的线性关系,共价指数越高,离子吸附量越大,金属离子与吸附剂表面官能团共价结合所占比重越大,键结合越牢固．对金属离子进行分类（按价态或离子的软硬性质）可以改善拟合效果．极化力Z^2／r、水解常数｜lgKOH｜、电离势,尸等多种物化性质与不含软离子的离子之间的理论最大吸附量也表现出良好的线性关系．     

膜进样-单光子电离/化学电离-质谱仪在线检测水中VOCs

介绍了自行研制的膜进样-单光子电离/化学电离-飞行时间质谱仪.光子能量为10.6 eV的真空紫外灯作为单光子电离的光源,同时利用光电子电离产生O 2＋试剂离子,用于待测物分子的化学电离,通过调节电离区的电场条件可在2 s之内实现2种电离模式的快速切换.水中挥发性有机物（VOCs）以50μm的硅橡胶膜进行快速富集,膜后加入吹扫气加快样品脱附,吹扫气体还可抑制质谱分析器中油气本底,提高信噪比.SPI模式下,甲基叔丁基醚的检出限达到2μg·L-1（10 s分析时间）;SPI-CI模式下,三氯甲烷检出限达到1μg·L-1（10 s分析时间）.该仪器已成功应用于模拟加油站附近地下水中的甲基叔丁基醚和饮用水消毒副产物中的挥发性有机物的快速检测.结果表明该仪器在水中挥发性有机物在线检测方面有着广阔的应用前景.     

利用QSAR模型探讨分类条件下金属离子性质与酵母吸附容量之间的关系

在金属离子分类基础上(按金属离子的软硬性质),以啤酒工业废酵母对10种金属离子(Pb2 ,Ag ,Cr3 ,Cu2 ,Zn2 ,Cd2 ,Co2 ,Sr2 ,Ni2 、or Cs )的Langmuir理论饱和吸附容量qmax为QSAR(Quantitative Structure Activity Relationships)模型的活性参数,以金属离子的22种物理化学性质作为QSAR模型的结构参数,利用QSAR方法建立了分类条件下离子性质与酵母生物吸附容量之间的定量关系.金属的离子性质与吸附容量之间的线性回归分析结果表明,对金属离子进行适当分类可以改善拟合效果对于含有软离子的金属离子,共价指数X2mr是22种变量中预测效果最好的离子性质.离子的X2mr数值越大,离子与细胞的共价结合程度越高,吸附量越大.对于不含软离子的金属离子,极化力Z2/r、第一水解常数|log KOH|和电离势IP是qmax预测中最有价值的3个离子结构参数.(似)极化力的多种表征形式Z/r,Z/r2,Z/AR2,Z/AR也可以用于预测qmax.但考虑了金属离子的价层电子数、离子有效电荷和离子半径的极化力参数Z*2/r,却难以解释酵母吸附金属离子的亲和力顺序.该研究为预测金属离子的生物吸附容量、研究重金属离子-微生物的相互作用提供了新的思路和方法     

连续测量大气·OH的化学电离飞行时间质谱仪的研制

搭建了一套化学电离飞行时间质谱仪用于连续测量大气·OH.该仪器采用了基于63Ni放射源的双管正交式结构大气压化学电离源电离大气中的·OH,最大程度地避免了试剂气体电离及滴定、转化反应间的相互干扰.63Ni放射源首先电离HNO3试剂气体得到试剂离子NO-3,·OH在反应管中与SO2反应最终转化为H2SO4,NO-3与H2SO4发生化学电离反应生成HSO-4离子,进入到质谱仪中进行检测,通过测量NO-3与HSO-4离子的强度,利用化学电离反应方程可直接计算出大气中OH的浓度.所研制仪器用于实验室内·OH的在线检测,在5 s内测得·OH的浓度为1.6×106个·cm-3,实验结果显示该仪器可用于原位连续测量大气中的超痕量自由基.     

不同离子在CCl4引发自由基反应中的作用及其环境生物学意义

报道了一种简便的ＣＣ１４体外引发自由基反应的模型，以小鼠肝匀浆脂质过氧化产物丙二醛（ＭＤＡ）的ＯＤ５３２ｍｍ值（ＭＤＡ－ＯＤ５３２ｍｍ）作为测定自由基反应的间接指标，研究了Ｈｇ＾２＋、Ｍｎ＾２＋、Ｎｉ＾２＋、Ｃｒ＾３＋、ＳｅＯ３＾２－等离子和Ｓs２Ｏ３水溶液在ＣＣ１４引发自由基反应体系中的作用。结果表明：Ｍn＾２＋能显著抑制自由基的生成，Ｃr＾３＋有一定的抑制作用，而ＨgＴ＾２＋对自由基产生有明显促进     

重金属离子与依诺沙星相互作用的荧光光谱法研究

荧光分析法是利用物质的荧光性质对物质进行分析的方法,文章应用荧光法研究了不同温度下重金属离子Cu2+、Pb2+及Mn2+与喹诺酮类药物依诺沙星(ENX)的相互作用。结果表明:Cu2+、Pb2+及Mn2+对ENX内源荧光的猝灭机制属于形成复合物所引起的静态猝灭,利用Stern-Volmer关系式计算了ENX与重金属离子Cu2+、Pb2+及Mn2+之间的猝灭常数KSV及结合位点数,根据热力学参数(自由能变ΔG、焓变ΔH、熵变ΔS)确定了ENX与重金属离子之间的主要作用力类型为静电作用力。该研究为探讨环境中重金属离子与ENX的作用机理和环境效应提供了理论依据。     

化学电离技术在大气气溶胶质谱分析中的应用与展望

化学电离技术在大气气溶胶质谱分析中的应用已较为广泛.本文对化学电离质谱的结构与工作原理进行了简介,重点归纳总结了近年来化学电离质谱技术对大气自由基和痕量气体的测量、在有机气溶胶的外场观测和实验室研究中的应用与进展情况,探讨了目前研究中尚待解决的难点问题,并对化学电离质谱未来的研究工作及发展趋势进行了展望.     

Aminobenzenesulfonamide functionalized SBA-15 nanoporous molecular sieve: A new and promising adsorbent for preconcentration of lead and copper ions

A rapid method for the extraction and monitoring of nanogram level of Pb²⁺ and Cu²⁺ ions using uniform silanized mesopor (SBA-15) functionalized with aminobenzenesulfonamide groups and flame atomic absorption spectrometry (FAAS) is presented. Aminobenzenesulfonamide functionalized SBA-15 was synthesized according to procedure in the literature and the presence of organic groups in the silica framework was demonstrated by FT-IR spectra. The functionalized product showed the BET surface area 110 m²/g and pore diameter 5.1 nm, based on adsorption-desorption of N₂ at 77 K. The effect of several variables such as (amount of adsorbent, stirring time, pH and presence of other ions in the medium) has been studied. Lead and copper were completely extracted at pH greater than 3 after stirring for 10 min. The maximum capacity of the adsorbent was found to be 191.3 ± 1.4 and 155.0 ± 1.0 μg of lead and copper ions/mg functionalized SBA-15, respectively. The preconcentration factor of the method was found to be 200. The detection limit of the technique was 3.4 and 0.4 ng/mL for Pb²⁺ and Cu²⁺, respectively. The applications of this methodology for real samples were examined by various water type, black tea and pepper samples.     

3类金属离子对活性污泥吸附水体腐殖酸的影响

研究了3类金属离子对活性污泥吸附水体腐殖酸效果的影响.结果表明,盐类金属离子(Na )、硬度金属离子(Ca2 、Mg2 )和水解金属离子(Al3 、Fe3 )均能在一定程度上提高吸附效率.作为活性污泥助凝剂,以大于10-2mol/L硬度离子的促进效果为好.加入10-2mol/L Ca2 、Mg2 48 h后溶液中的腐殖酸浓度分别为(0.64±0.17)mg/L和(2.32±0.40)mg/L,其去除率分别为98.4%和94.2%;当加入10-1mol/L Ca2 、Mg2 48 h后,其去除率均接近100%,而且Ca2 离子促进作用要优于Mg2 .盐类金属离子、硬度金属离子、水解金属离子提高活性污泥吸附腐殖酸的主要作用机理可能分别是压缩双电层、架桥作用、吸附共沉淀.同时,投加金属离子也可能使活性污泥上的吸附位性质改变或失效,对腐殖酸的吸附有一定的负面影响.     

广州雾霾期间气溶胶水溶性离子的日变化特征及形成机制

为研究雾霾天气下SO42-、NO3-和NH4+的形成机制,2013年4月18~23日,使用6级Anderson大流量采样器采集了不同粒径段的气溶胶样品,并利用离子色谱对其中的水溶性无机离子进行了分析.结果表明,广州雾霾期间PM3和PM10中总水溶性无机离子平均浓度分别为(32.7±13.3)μg/m3和(39.4±15.7)μg/m3.SO42-、NO3-和NH4+是最主要的水溶性离子,它们在PM3和PM10中占总离子质量分数分别为76%和71%.3种离子主要集中在0.49~1.5μm的液滴模态,该模态中NH4+主要以(NH4)2SO4和NH4NO3的形式存在,而凝聚模态的NH4+则主要以(NH4)2SO4和NH4HSO4的形式存在.液滴模态的SO42-主要来自雾内或颗粒表面的液相氧化反应,NO3-主要来自夜间N2O5在颗粒表面的水解反应,NH4+主要来自NH3在颗粒上进行的非均相中和反应,而这3种离子在该模态的日变化特征则很好的反映了以上的形成机制.受太阳辐射的影响,3种离子的浓度在凝聚模态均表现为白天高于夜晚.     

聊城市冬季PM2.5及水溶性离子污染特征及来源分析

为研究聊城市冬季PM_2.5污染特征,于2016年1月7-29日在聊城市区对PM_2.5样品进行了采集,并对其水溶性离子（包括F-、Cl-、NO₃-、SO₄2-、NH₄+、Ca2+、Na+、Mg2+、K+）进行了分析.结果显示:观测期间聊城市ρ（PM_2.5）平均值为（192.4±88.9）μg/m3,超过GB 3095-2012《环境空气质量标准》日均二级标准限值的1.6倍.水溶性离子质量浓度为（77.4±46.9）μg/m3,占ρ（PM_2.5）的40.2%,其中SNA（NO₃-、SO₄2-和NH₄+）为主要离子,占水溶性离子比例达82.5%.轻度、中度、重度及严重污染时PM_2.5中水溶性离子质量浓度分别为（32.49±3.67）（46.26±17.66）（77.11±11.64）和（139.21±51.71）μg/m3,SNA分别占ρ（PM_2.5）的24.4%、26.7%、30.4%和39.0%,随着污染程度加重,SNA比例升高.观测期间SOR（硫转化率）与NOR（氮转化率）的平均值分别为0.18和0.20,随着ρ（PM_2.5）升高,SOR及NOR明显上升,表明冬季PM_2.5污染越严重时SO₂与NO₂的转化速率越强,二次无机污染严重.主成分分析结果表明,二次转化、扬尘源及工业生产为水溶性离子的主要来源.后向气流轨迹结果显示,观测期间污染气团主要来源于西北方向,受内蒙古及河北城市影响较大,但当污染气团来源于周边城市且天气静稳时,颗粒物浓度最高.研究显示,聊城市冬季PM_2.5污染较为严重.      

活性污泥对回用净水中钙离子的去除研究

在静态条件下,进行了活性污泥对净水中钙离子的去除实验研究和机理探讨。在去除实验中,考察了活性污泥用量、搅拌强度、搅拌时间、初始钙离子浓度、溶液pH对钙离子的去除效果的影响。结果表明:用活性污泥去除钙离子可以获得较好的效果,去除量可达19mg/g,并且去除速度很快,5min即可完成;且去除机理可能有生物吸附、静电吸附和化学沉淀;适当的剪切力可以加速吸附反应的进程,证实了流体力化学效应的的存在。溶液pH不同,发生的沉淀反应不同,低pH条件下,钙离子与活性污泥中磷酸根生成Ca3(PO4)2沉淀,较高pH条件下,生成的沉淀为Ca5(OH)(PO4)3。     

邢台市秋季PM2.5及水溶性离子污染特征

为研究邢台市秋季PM_2.5污染特征,于2017年10月15日~11月14日在邢台市区对PM_2.5样品进行了采集,并对其中水溶性离子（包括Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-、NH₄⁺、Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺、K⁺）进行了分析.结果显示,观测期间邢台市ρ（PM_2.5）平均值为（130.0±74.9）μg/m³,其中水溶性离子质量浓度为（69.8±11.4）μg/m³,占ρ（PM_2.5）的53.3%,NO₃^-、SO₄^2-和NH₄⁺为主要离子,占水溶性离子比例达到了89.7%. 当污染加重,水溶性离子质量浓度随ρ（PM_2.5）增大而升高,且NO₃^-、NH₄⁺及SO₄^2-占比亦逐渐升高,但其他离子占比随之下降,Ca²⁺尤为明显,表明ρ（PM_2.5）升高时主要受二次无机转化影响;观测期间SOR（硫转化率）与NOR（氮转化率）的平均值分别为0.36和0.25,表明秋季SO₂与NO₂转化速率较强,二次无机污染严重,另外SOR及NOR与温度及相对湿度呈正相关,且SOR对二者更为敏感;邢台市秋季PM_2.5呈弱碱性,NH₄⁺主要以（NH₄）₂SO₄和NH₄NO₃的形式存在;ρ（NO₃^-）/ρ（SO₄^2-）平均值为2.13,表明移动源对秋季大气颗粒物的来源贡献较大;PMF分析结果表明,二次转化源、燃烧源及扬尘源为邢台市秋季PM_2.5中水溶性离子的主要来源.     

上海市大气颗粒物中水溶性离子的粒径分布特征

分析了上海市嘉定区不同粒径的大气颗粒物中9种水溶性离子(SO42-、NO3-、NH4+、K+、Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、F-)的分布特征.结果显示,SO42-、NO3-和NH4+含量很高,占9种离子总和的65%～81%.颗粒物的C/A值平均为1.08,说明颗粒物呈中性,略偏碱,这可能与缺少碳酸根等的测定有关.1.5μm颗粒物中的离子占所有粒径段离子的52%～87%,表明离子主要集中在细颗粒物中.NH4+、K+呈单峰分布,峰值出现在0.95μm的颗粒段;SO42-、NO3-、Ca2+、Cl-呈双峰分布,峰值分别出现在0.95μm和3.0～7.2μm的粒径段,其中SO42-、NO3-的较高峰出现在0.95μm的细颗粒段,Ca2+的较高峰出现在3.0μm的颗粒段,Cl-则两峰高度相当;既有双峰分布又有单峰分布的离子是Na+、Mg2+和F-,3种离子的较高峰出现在3.0μm的颗粒段.离子粒径分布与采样期间的气象条件、离子的形成机制和来源有关.     

强电离放电产生臭氧气体的方法

为实现用电场强度、电子能量控制臭氧产生浓度和臭氧分解,采用α型Al₂O₃制成电介质薄层(230μm)以及窄放电间隙(110μm)的新工艺,取得折合电场强度E大于400Td的强电离放电,电子取得平均能量大于10eV,臭氧浓度达到200g/m³,臭氧产生效率达到100g/(kW·h).进而实现臭氧产生装置生产组合模块化、小型化.     

Protonated acetone ion chemical ionization time-of-flight mass spectrometry for real-time measurement of atmospheric ammonia

Ammonia (NH₃) is ubiquitous in the atmosphere, it can affect the formation of secondary aerosols and particulate matter, and cause soil eutrophication through sedimentation. Currently, the use of radioactive primary reagent ion source and the humidity interference on the sensitivity and stability are the two major issues faced by chemical ionization mass spectrometer (CIMS) in the analysis of atmospheric ammonia. In this work, a vacuum ultraviolet (VUV) Kr lamp was used to replace the radioactive source, and acetone was ionized under atmospheric pressure to obtain protonated acetone reagent ions to ionize ammonia. The ionization source is designed as a separated three-zone structure, and even 90 vol.% high-humidity samples can still be directly analyzed with a sensitivity of sub-ppbv. A signal normalization processing method was designed, and with this new method, the quantitative relative standard deviation (RSD) of the instrument was decreased from 17.5% to 9.1%, and the coefficient of determination was increased from 0.8340 to 0.9856. The humidity correction parameters of the instrument were calculated from different humidity, and the ammonia concentrations obtained under different humidity were converted to its concentration under zero humidity condition with these correction parameters. The analytical time for a single sample is only 60 sec, and the limit of detection (LOD) was 8.59 pptv (signal-to-noise ratio S/N = 3). The ambient measurement made in Qingdao, China, in January 2021 with this newly designed CIMS, showed that the concentration of ammonia ranged from 1 to 130 ppbv.     

橡■单宁去除水中有毒重金属离子的研究

研究了用橡单宁处理Ｐｂ２＋、Ｃｄ２＋、Ｃｒ３＋、Ｚｎ２＋、Ｍｎ２＋、Ｆｅ２＋六种重金属离子的最佳条件。结果表明，在中性或微碱性条件下，几种金属离子的最佳去除率分别可达８０６％、９２２％、８５３％、９１４％、８５０％、８６０％。探讨了橡单宁絮凝的机理。     

中国海峡西岸城市群冬季PM2.5和PM10中水溶性离子的污染特征

为了研究中国海峡西岸城市群冬季大气颗粒物水溶性离子的污染特征,采集该区域8个城市共14个采样点位(包含1个背景点)的PM2.5和PM2.5~10样品,采用离子色谱分析F-、Cl-、NO3-、SO42-、Na+、K+、NH4+、Ca2+和Mg2+ 9种水溶性离子的质量浓度.结果表明,海峡西岸城市群冬季大气颗粒物污染严重,PM2.5和PM10的日均值分别为89.65,135.65μg/m3,PM2.5占PM10的66.1%.城区水溶性无机离子主要集中在PM2.5上,其浓度分布存在空间差异,温州地区水溶性无机离子浓度处于较高水平;SO42-、NO3-和NH4+是水溶性无机离子的主要贡献者,其占PM2.5 中水溶性离子总量的79.6%~89.0%,占PM10的74.2%~83.4%.由于受冬季季风的影响,该区域非海盐离子对水溶性无机离子的贡献较大.NO3-/SO42-的质量浓度比显示,冬季海峡西岸城市群已处于机动车污染与燃煤污染并存的复合型污染状态.