掺铈纳米TiO2薄膜的制备及光催化研究

采用溶胶-凝胶法制备了具有较高催化活性的掺铈纳米TiO2薄膜,在紫外光和太阳光照射下降解偶氮染料废水来研究其光催化活性,并用XRD、HRTEM手段进行了表征.结果表明,适量的铈掺杂能有效提高纳米TiO2薄膜的光催化活性,最佳掺铈量为3%、最佳热处理温度为550 ℃.     

SiO2纳米粉掺杂对薄膜光催化剂结构和活性的影响

针对固定膜光催化剂吸附能力差的缺陷,在催化剂的涂覆溶胶中掺杂具有较大比表面积的SiO₂纳米粉制备了一种新的TiO₂薄膜.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(TEM)和红外光谱(FTIR)等手段对催化剂进行表征发现,催化剂的晶相以锐钛矿为主,并含有少量的金红石,平均晶粒尺寸为27nm左右.其中掺杂的SiO₂以十几到几十纳米的无定型团簇形式分散于薄膜中,除了能增大薄膜的表面积外,对TiO₂的晶体结构和表面基团等性质几乎没有影响.光催化降解试验表明,SiO₂掺杂后薄膜的活性大大改善,并受掺杂SiO₂的原始粒径和掺杂量影响很大.此外,该催化剂还具有很好的稳定性,在连续30多天的使用中,对活性艳红X-3B的去除率一直维持在80%左右,活性未见降低.     

沙尘粒子的成分和形态分析

采用试剂薄膜法和X射线能谱,分析了1995年春季发生在北京5次沙尘过程中采集的单个沙尘粒子的特征,粒子按粒径分为粗粒子(d＞1μm)和细粒子(1μm≥d＞0.1μm),除了沙尘粒子呈不规则形状,主要集中在粗粒子段外,得到的其它主要结果如下:几乎没有沙尘粒子含有可溶性硫酸盐,含硫粒子的能谱中硫的峰也不明显,并且含有硝酸盐的沙尘粒子仅占总沙尘粒子数的11%,远远低于无沙尘时硝酸盐粒子所占的比例.这些结果说明,发生于中国北部和西北地区的沙尘在中国大陆内传输过程中,其本身成分变化不大,仍以其源区的组成成分为主.另外在个别沙尘过程中的采样分析表明,北京市内的建筑粉尘有时也是局地的尘源,它们在粗细粒子中都有,外形呈规则的立方体结晶状,所含的地壳元素以Ca为主.     

湖泊疏浚对沉积物再悬浮及磷迁移影响的模拟研究

选择太湖梅梁湾污染沉积物为研究对象,选取夏季和冬季两个典型季节,进行室内模拟试验研究了湖泊疏浚对沉积物再悬浮及磷迁移的影响.结果表明,研究区模拟疏浚20 cm能够有效地抑制沉积物发生再悬浮,冬季疏浚比夏季疏浚抑制效果更好,在扰动过程中夏季未疏浚对照和疏浚水柱总悬浮物(TSS)最大含量分别为初始值的7.0和2.2倍;而冬季未疏浚对照和疏浚水柱分别为24.3和6.4倍.统计分析发现,夏、冬两季模拟试验未疏浚对照和疏浚水柱中总磷(TP)、磷酸盐(PO34--P)含量都与TSS含量变化呈现显著正相关(P<0.05),表明风浪扰动造成大量沉积物再悬浮,并伴随内源磷的释放是水柱中TP和磷酸盐的主要来源.夏季模拟试验疏浚对水柱中TP和磷酸盐负荷控制效果略差,冬季模拟试验疏浚水柱中TP和磷酸盐含量都显著(P<0.01)低于未疏浚对照.利用薄膜扩散梯度(DGT)技术研究了夏季疏浚沉积物-水界面上间隙水中溶解态活性磷(DRP)垂向分布,未疏浚水土界面中间隙水DRP扩散层厚度大于疏浚样,但疏浚样间隙水DRP在水土界面的离子浓度势能大于未疏浚对照样,表明底泥疏浚可以有效地降低疏浚区间隙水中DRP潜在的释放风险,但水动力作用下短期内可能会导致疏浚间隙水中DRP释放.对于太湖这样的大型浅水湖泊,确定最佳的疏浚时令、疏浚深度及疏浚范围至关重要.     

聚-β-羟基烷酸薄膜的好氧和厌氧降解

对聚β－羟基丁酸（ＰＨＢ）及β－羟基丁酸与β－羟基戊酸的共聚物（ＰＨＢＶ）薄膜和粉膜在好氧污染和厌氧污泥中的生物降解进行了研究,并对共降解机制作了初步探讨。结果表明：污泥中的微生物可以利用ＰＨＢ（Ｖ）作为唯一碳源生长繁殖;ＰＨＢ的降解能力比ＰＨＢＶ的高;不同ｐＨ,温度对污泥中微生物降解ＰＨＢ（Ｖ）的能力有着不同的影响,制品形态,特别是添加量,与降解率有很大关系,添加量越大降解率越高。     

Treatment of coke plant wastewater by SND fixed biofilm hybrid system

In this article, coke plant wastewater was treated by a simultaneous nitrifying and denitrifying （SND） fixed biofilm hybrid system. The results showed that suitable parameters of the system were important for the performance of the bio-degradation system. The chemical oxygen demand （COD） removal efficiency in this system was satisfactory, higher than 94%, and ammonia nitrogen was higher than 95%. The effluent COD concentration could meet the discharge standard, except for very few situations. The results showed that a sufficient carbon source was important for making ammonia nitrogen concentration meet the discharge standard. Then the TiN removal efficiency in this system can be brought higher than 94%. Dissolved oxygen （DO） is very important to the performance of the SND bio-degradation system, and the suitable DO is about 3.5-4.0 mg/L at the forepart of reactor. In addition, the performance of the system was almost not affected by pH value. The results show that the system is feasible to treat coke plant wastewater.     

碳黑改性TiO_2薄膜光催化剂的稳定性研究

固定化光催化剂的稳定性一直是限制光催化氧化技术实用化的关键因素之一。通过环管型连续流反应器对所研制的碳黑改性TiO2薄膜光催化剂在长期使用中的稳定性进行了研究,探讨了光源、有机物负荷、阴离子对光催化剂稳定性的影响,并对不同负荷下光催化剂表现出的稳定性进行了动力学描述。试验结果表明,该催化剂在254 nm光源和低负荷条件下具有很好的稳定性,在活性艳红X-3B水溶液的光催化降解试验中,4个月内活性保持不变,并且不受水中的SO42-、NO3-以及硬度、碱度的影响。     

水稻根茬还田对土壤及稻米中镉累积的影响

当前中国红壤地区镉污染严重。水稻根茬还田一方面可以提高土壤肥力,另一方面会对土壤及作物中Cd产生影响。然而不同剂量根茬还田对土壤镉有效性及水稻镉吸收的影响尚不清楚。选取中国南方地区典型地带性土壤(红壤),通过水稻盆栽试验,对比了CaCl₂提取法和薄膜梯度扩散技术(DGT法)两种土壤有效态Cd的测定方法,研究了不同剂量水稻根茬还田(质量分数分别为0.24%、0.48%、0.72%)下土壤及水稻中镉质量分数的变化及其影响因素。水稻根茬还田后,0.48%、0.72%处理中土壤有效态Cd质量分数较对照显著增加,增幅为8.2%—88.2%;3种剂量根茬还田,稻根Cd含量显著增加2.0—4.0倍;稻米中Cd含量随着根茬还田量的增加而呈现先降低后增加的趋势,根茬还田量为0.24%时,稻米Cd含量较对照降低30.6%,根茬还田量为0.72%时,稻米含量Cd显著增加54.2%(P<0.05)。根茬还田量高于0.48%会加剧稻米Cd污染风险。相关性分析显示,DGT和CaCl₂提取法测定的土壤有效态Cd含量呈极显著正相关(r=0.904,P<0.01)...     

DGT和CaCl2提取下冶炼场地及周边土壤Cd固液分配特征

通过梯度扩散薄膜(DGT)和CaCl₂等提取方法,研究了典型冶炼场地及周边多种类型土壤中Cd有效态含量和固液分配特征,并构建回归预测模型.结果表明:场地渣土混合土壤、林地表层和深层土壤中Cd有效态含量较高,DGT提取结果分别为23.2,1.90和2.53μg/kg,农田深层土壤、杂填土和素填土较低,分别为0.03, 0.05和0.03μg/kg.土壤Cd固液分配系数(Kd)在杂填土、素填土、渣土混合土壤中最高,黏土、农田土壤次之,全风化土和林地土壤最低.总体上DGT测定的Kd值高于Ca Cl₂测定结果,CaCl₂土液比、提取液pH值显著影响Kd值结果(P<0.05). CaCl₂提取结果能够通过线性回归有效预测DGT测定的K_d (R²=0.89～0.93).     

可见光光电-Fenton体系中TiO2薄膜电极的制备及应用

采用可见光光电-Fenton体系对罗丹明B模拟废水进行处理。探讨了自制电解液、阳极氧化时间、煅烧温度、煅烧时间因素对阳极材料-TiO2薄膜电极的制备的影响,以及以此为阳极材料的可见光光电-Fenton体系对污染物的降解效果和光电协同作用,并通过响应面优化实验对制备条件优化。在单因素实验得到了参数取值的粗略范围的基础上,通过响应面优化实验得到了最优的制备条件:电解液0.5%NH4F丙三醇溶液、阳极氧化时间93.26 min、煅烧温度602.89℃、煅烧时间127.49 min,模拟出在该条件下的光电-Fenton去除率为70.78%;对此条件下的TiO2薄膜电极进行光催化和电-Fenton实验,得到光电协同因子为1.92;各因素对光电-Fenton去除率影响大小关系为:阳极氧化时间>煅烧时间>煅烧温度。响应面模型3次验证实验的误差均在5%以内,模型可用。