金刚石膜电极对有机污染物的电催化特性

研究了化学气相沉积法(CVD)制备得到的掺硼金刚石膜电极的物理性质和电化学性能.用扫描电子显微镜(SEM)法表征了金刚石膜的表面微观结构,采用循环伏安法和交流阻抗法研究了电极的电化学性质.结果表明,金刚石薄膜表面形态为复晶结构,颗粒大小均匀,掺硼后使电极具有良好的导电性能.金刚石膜电极具有很宽的电势窗口,在酸性、中性和碱性3种介质中分别为4.3V、4.0V和3.0V.同时,金刚石膜电极的背景电流非常低,为-9×10^-6～5×10^-7A.在铁氰化钾电解液中,金刚石膜电极表面在反应过程中始终保持良好的活性,在表面进行的电化学反应具有良好的准可逆性,其电极动力学主要是受扩散过程所控制.金刚石膜电极对有机污染物的催化氧化作用具有选择性.与铂电极和石墨电极相比,金刚石膜电极对苯酚、硝基苯等芳香化合物的催化氧化强烈,氧化过程较为简单、彻底.这些性质表明金刚石膜电极是一种非常适用于环保处理的新型电极.     

缺氧条件下土壤砷的形态转化与环境行为研究

采集张士污灌区0～100 cm深的土壤并在实验室里负载低浓度的砷,采用不加硫和加硫对比研究了厌氧条件下土著微生物对土壤中砷的形态转化、环境行为影响及其机制.结果表明,在不外加硫酸盐条件下厌氧培养8 d后,微生物还原作用造成砷的大量还原和释放,释放的砷70%以上是以As(Ⅲ)形式存在,尤其20～40 cm深度土壤砷的释放量明显高于其它层土壤,As(Ⅲ)和As(T)分别达到892.8μg.L-1和1 240.6μg.L-1.与非生物对照相比每层土中盐酸可提取的砷总量都大大降低,且盐酸提取的As(T)几乎全部转化为As(Ⅲ).伴随砷的释放,铁发生还原和释放,溶解态的亚铁基本都在40 mg.L-1以上,不同土层固相中亚铁离子的量都在9.0～13.4 g.kg-1范围内,固相盐酸可提取态总铁中亚铁离子所占的比例基本都在50%以上,说明微生物还原作用造成固相中铁氧化物发生还原性溶解和矿物结构转化.当体系中添加10 mmol.L-1的硫酸盐时,每层土的生物培养体系中铁的释放几乎完全被抑制,砷和铁浓度也减少了50%.与不加硫生物培养体系相比,固相中盐酸可提取的砷量减少了50%,一部分砷被转化为稳定的硫化物As2S3而固定.可见在硫酸盐不足条件下微生物还原作用可造成砷被还原、活化和释放,而补充土壤中硫酸盐的量可促使微生物还原/活化的砷转化成更加稳定的形态,稳定的硫化物矿物As2S3是土壤微生物固定砷的重要途径.     

重金属在灰尘及其水溶解相中的分布特征及其影响因素——以南昌市为例

以南昌市为例,分析了不同功能区和公交车站降尘及其水溶解相中重金属浓度的空间分布特征.同时结合多种分析技术,探究降尘及其水溶解相理化性质对降尘重金属在固-液相中分配行为的影响.结果表明:南昌市降尘及其水溶解相中总重金属浓度范围分别为310~4393μg/g和2.17~55.62μg/g.两相中重金属的空间分布可能受到车流量较大的交通干线和汽车轮胎零件磨损的影响,其高值区主要分布于南昌县政府、部分高校以及客运站、驾校附近.风险评价的结果表明,南昌市降尘重金属综合生态风险总体处于中等水平,且Cr和As具有一定的致癌风险.溶解态中重金属所占百分比(K值)的排序为:Ni>Mn>Cu>As>Cr>Zn>Pb,K值的空间分布高值区多分布于人口密集地区、交通道路以及汽车客运站附近.大部分降尘及其水溶解相的理化性质与Pb、As、Mn具有显著正相关关系,降尘溶解相中较高的溶解性有机碳和腐殖化程度对重金属向溶解相中的释放具有重要作用.     

黑色金属材料在长江淡水中的腐蚀行为

通过现场暴露试验,获得了2种碳钢、3种不锈钢及1种不锈钢与碳钢复合板材料在武汉长江淡水中的4年腐蚀试验结果,总结了它们的腐蚀行为。结果表明,Q235和16Mn碳钢在武汉长江中有较高的腐蚀率和明显的点蚀,稳定腐蚀率为0.055 mm/a;暴露4 a,奥氏体不锈钢304和316L没有明显腐蚀,而马氏体不锈钢430有较明显的点蚀和缝隙腐蚀;马氏体不锈钢0Cr13Ni5Mo与Q345C复合钢板在长江淡水中使用4 a后,0Cr13Ni5Mo发生严重的点蚀,说明马氏体不锈钢在淡水中的应用应慎重。     

废旧塑料浮选分离中气泡黏附行为的影响

塑料浮选作为一种基于表面活性剂的废旧塑料分选技术,是解决废旧塑料环境污染的有效方法. 为深入考察塑料浮选过程中气泡的黏附行为及影响因素,运用高速摄影技术结合气泡黏附时间模型,对比分析纯水中气泡与亲/疏水材料的黏附效果,重点比较不同溶液〔纯水、鼠李糖脂和SDS(十二烷基硫酸钠)溶液〕中气泡与疏水材料的黏附时间变化,并探讨其影响机制. 结果表明:气泡在纯水中只与疏水材料发生黏附,表面活性剂及其浓度对气泡与疏水材料的黏附时间影响显著. 在c(鼠李糖脂)和c(SDS)(二者均为0.03 mmol/L)均较低的溶液中,气泡与疏水材料的黏附时间由纯水中的158 ms分别降至120和140 ms,而二者较高(10.00 mmol/L)时黏附时间分别增至1 134和338 ms. 基于黏附时间模型分析表明,黏附时间是气泡尺寸、接触角、溶液黏度及表面张力等参数的函数,通过控制这些参数可以调控气泡在目标塑料表面的黏附时间,实现浮选效率的优化.      

磁性山竹壳炭的制备及对氯霉素吸附性能

以山竹壳为原料,K₂C₂O₄为活化剂,Fe(NO₃)₃为赋磁剂制备了磁性山竹壳炭。考察了制备条件对山竹壳炭理化性质的影响,并探究其对水体中氯霉素的吸附性能。结果表明,随着K₂C₂O₄用量的增加和炭化温度的升高,磁性山竹壳炭的比表面积和孔容增加,但Fe₃O₄逐渐被还原为单质Fe。当磁性山竹壳炭PGC-4-900投加量为0.3 g·L⁻¹,溶液质量浓度为125 mg·L⁻¹时,对氯霉素吸附容量最大可达316.3 mg∙g⁻¹。吸附过程为自发、吸热和无序度增加的过程。吸附动力学符合拟二级动力学模型,等温模型可用Langmuir方程描述。磁性山竹壳炭在吸附氯霉素方面具有宽泛的pH适应性,静电作用非磁性山竹壳炭对氯霉素吸附主要机理,孔隙填充和π—π作用在氯霉素吸附过程中起主导作用。     

溶液对蛋白质污染膜的清洗效果分析

采用牛血清蛋白（BSA）代表有机物,自行开发了聚偏氟乙烯（PVDF）膜片,结合耗散型石英晶体微天平（QCM-D）,考察不同NaCl浓度条件下BSA在PVDF膜面的微观解吸行为及吸附层结构特征;并使用原子力显微镜测定相应离子条件下与膜污染行为相关的微观作用力大小,综合膜性能恢复实验,解析NaCl溶液对有机物污染膜的清洗机理. 结果表明：随着NaCl离子浓度的从1增加到300 mmol·L-1,PVDF与羧基官能团之间的相互作用力逐渐减小,BSA污染层松散度逐渐增大;同时引入大量的水合Na+离子进入BSA污染层内部,破坏BSA污染层内部的静电吸引力和氢键,进而破坏吸附层结构,伴随着BSA污染膜的通量恢复率随着NaCl离子浓度的增加而大幅度提高。     

煤粉发泡剂对赤泥陶粒烧胀特性的影响

分析赤泥、膨润土和煤粉的理化性质,并在此基础上烧制赤泥陶粒。考察不同发泡剂煤粉掺量下所烧制陶粒的烧胀性能。采用热性质分析、矿物分析和红外光谱等手段分析陶粒样品,研究煤粉的掺量和烧结温度对陶粒烧胀过程的影响以及赤泥陶粒的烧胀机理。结果表明：烧结温度为1 000℃时,随着煤粉掺量的增加,赤泥陶粒的显气孔率和吸水率升高,而体积密度和抗压强度降低;煤粉掺量为30%时,赤泥陶粒显气孔率45.13%,体积密度0.131 g·cm-3,吸水率39.0%,抗压强度14.7 MPa;掺入煤粉后赤泥陶粒生料有机组分烧失量增加,熔融温度降低,烧胀过程中还原性气氛增强;烧结温度升高能够促进易熔融矿物铁橄榄石的生成,提高陶粒的烧胀性能。     

生物炭修复有机污染土壤的研究进展

生物炭作为土壤改良剂改善土壤环境、修复污染土壤已成为农业和环境保护领域的研究热点之一。介绍了生物炭的类型、特性,生物炭施用对土壤物理性质(容重、孔隙度、持水性、团聚体稳定性等)和化学性质(pH、养分、碳循环等)的影响,阐述了生物炭修复有机污染土壤的吸附机理,从生物炭理化性质、有机物性质、吸附环境三方面分析了生物炭修复效果的影响因素,探讨了生物炭对土壤中有机污染物环境行为的影响,并对目前研究存在的问题及未来重点研究方向进行了展望。     

间歇-阶段性酸雨入侵对填埋稳定化飞灰中重金属浸出行为影响

以间歇-分阶段进水方式进行了模拟酸雨柱式动态淋溶实验.结果表明,间歇-阶段性酸雨入侵会影响填埋飞灰中Pb、Zn、Cu、Cr和Ni的浸出行为;尤其间歇停滞期后的初期酸雨入侵会增加多数重金属的再浸出水平,且该部分重金属的释放主要源于前阶段酸雨侵蚀过程中所形成的非稳定性(弱酸态)重金属.各酸雨侵蚀阶段,部分重金属(如Pb-Zn)的浸出行为具有相关性,这与各重金属在飞灰基质内的赋存形态、矿物相稳定性及酸性侵蚀程度等有关.各阶段酸雨入侵会相继溶出飞灰中的可溶性(NaCl、KCl等)、难溶性氯盐(CaClOH)以及微溶性钙盐(CaSO₄),并增加CaCO₃和Ca-Al-Si-O等矿物的峰强.各阶段酸雨入侵会使初始飞灰表面的团簇状结构逐渐被酸性(H⁺)侵蚀作用破坏,并暴露出大量棒状或条形状CaCO₃晶体,且随着酸雨入侵次数的增加,CaCO₃也将逐渐被侵蚀破坏.本研究为非连续酸性降雨条件下填埋稳定化飞灰的重金属浸出行为评价及风险管控提供了科学依据.