纳米铁的合成、性质及其在环境修复领域的应用

由于纳米铁的特殊性质,它在环境修复领域中的应用日渐增加。本文主要介绍了纳米铁的合成、性质以及在环境修复领域的应用情况。文章归纳了目前常用的几种纳米铁合成的物理方法和化学方法;介绍了纳米铁微粒重要的理化性质;并总结了纳米铁用于修复含氯有机物污染、重金属污染和其他无机物污染场地的应用情况。     

Efficient dechlorination of chlorinated solvent pollutants under UV irradiation by using the synthesized TiO2 nano-sheets in aqueous phase

Titanium dioxide(TiO2), which is the widely used photo-catalyst, has been synthesized by simple hydrothermal solution containing tetrabutyl titanate and hydrofluoric acid. The synthesized product has been applied to photo-degradation in aqueous phase of chlorinated solvents, namely tetrachloroethene(PCE), trichloroethene(TCE) and 1,1,1-trichloroethane(TCA). The photo-degradation results revealed that the degradation of these harmful chemicals was better in UV/synthesized TiO2 system compared to UV/commercial P25 system and UV only system. The photo-catalytic efficiency of the synthesized TiO2 was 1.4, 1.8 and 3.0 folds higher compared to the commercial P25 for TCA, TCE and PCE degradation, respectively. Moreover, using nitrobenzene(NB) as a probe of hydroxyl radical(.OH), the degradation rate was better over UV/synthesized TiO2, suggesting the high concentration of.OH generated in UV/synthesized TiO2system. In addition,.OH concentration was confirmed by the strong peak displayed in EPR analysis over UV/synthesized TiO2system. The characterization result using XRD and TEM showed that the synthesized TiO2 was in anatase form and consisted of well-defined sheet-shaped structures having a rectangular outline with a thickness of 4 nm, side length of 50 nm and width of 33 nm and a surface 90.3 m2/g. XPS analysis revealed that ≡Ti-F bond was formed on the surface of the synthesized TiO2. The above results on both photocatalytic activity and the surface analysis demonstrated the good applicability of the synthesized TiO2 nano-sheets for the remediation of chlorinated solvent contaminated groundwater.     

盐酸小檗碱纳米乳的抑藻性能研究

选用处方为表面活性剂吐温-80、助表面活性剂甘油、油相大豆油及水,制备盐酸小檗碱纳米乳,并在对该纳米乳质量评价的基础上研究其对铜绿微囊藻的抑制效应。结果表明:在四相质量比为36∶9∶5∶10情况下制备出的水包油型盐酸小檗碱纳米乳澄清透明,分散均匀,平均粒径约为(14.2±3.8)nm,载药量为3 980 mg/L。该纳米乳能大幅提高盐酸小檗碱的抑藻性能,2 mg/L盐酸小檗碱纳米乳抑藻性能与8 mg/L未纳米化盐酸小檗碱抑藻性能相当,同时结果表明盐酸小檗碱纳米乳对无毒微囊藻的抑制效应强于有毒微囊藻。该研究将纳米药物技术应用于有害藻类的防控并取得较好效果,为纳米药物技术在水产养殖业应用提供科学参考。     

铁碳微电解法预处理聚氯乙烯(PVC)离心母液废水

采用铁碳微电解法对聚氯乙烯(PVC)离心母液废水进行预处理。分别考察反应时间、铁粉投加量、Fe/C(质量比)、pH值及曝气速率对母液废水中的COD和聚乙烯醇(PVA)去除率的影响,并在此基础上通过正交实验确定了废水COD的最佳处理条件。结果表明,最佳处理条件为:反应时间为4 h、铁粉投加量为30 g/L、Fe/C为1:2、pH值为2、曝气速率为0.8 L/min。在该条件下,废水中COD、PVA和TOC的平均去除率分别为(67%±2)%、(98%±1)%和(55%±3)%,废水的BOD/COD值从0.3提高到0.5,可生化性得到了显著提高。同时,废水中的NH3-N、浊度也在很大程度上得到了去除,出水中总铁含量也很低。     

雌激素污染对水体微生物产甲烷功能的影响

针对目前水体环境雌激素的污染形势严峻,且其对水体功能性微生物群落影响规律及机理不明等问题,选择典型天然雌激素——17β-雌二醇(E2)为主要研究对象,构建实验室厌氧水体微生态系统,分析E2污染对厌氧水体微生物活性和产甲烷功能的影响规律。结果表明,在厌氧条件下,E2污染对水体微生物群体的活性存在显著的抑制效应,对水体甲烷的产生速率亦存在规律性的影响。当水体E2浓度≤0.5 ng/L时,对水体微生物的产甲烷活性存在促进作用。当E2浓度≥1.0 ng/L时,E2污染对水体微生物的产甲烷活性存在明显的抑制效应,且随着E2浓度的升高抑制作用增强。因此,厌氧条件下,微量E2污染会影响水体微生物活性和产甲烷效应的变化,从而对水体自净功能和甲烷释放产生影响。     

雌激素污染对水体微生物反硝化作用的影响

针对世界各国水体雌激素污染日趋严重的环境问题,文章选择典型天然环境雌激素——17β-雌二醇(E2)为污染源,构建实验室厌氧水体微生态系统,分析E2污染对水体微生物反硝化速率、反硝化终端产物比例和厌氧微生物活性的影响规律。结果表明,E2污染对水体微生物的反硝化速率和活性存在显著性显著抑制作用,但反硝化终产物中N2O的比例得到明显促进。因此,在厌氧条件下,微量E2污染会影响厌氧微生物活性和反硝化作用,对水体的氮素循环产生影响。     

新型磁性离子交换树脂对原水中痕量有机物的去除效能研究

磁性离子交换树脂(如MIEX等)能有效去除大部分溶解性有机物(DOC)及溴离子等,减少消毒副产物(DBPs)的生成,为生产安全优质的饮用水提供新途径。而m-PGMA是一种新型的自主研发的磁性离子交换树脂材料。阐述了m-PGMA的基本特性,并利用烧杯试验,研究了其对原水中痕量有机物的去除效能,并与MIEX进行了对比试验。以原水中卡马西平、磺胺嘧啶、阿特拉津为目标痕量有机物,通过高效液相色谱法等方法进行测定。结果表明:m-PGMA对于磺胺嘧啶有明显的去除效果,在反应时间为60 min,投加量为12 mL/L时,去除率达到83%;其对卡马西平及阿特拉津的去除效果则较为低下,在反应时间为60 min,投加量为12 mL/L时,卡马西平去除率一般只有24%,阿特拉津去除率则一般不超过15%。     

地下水中常见离子对纳米零价铁除Se（Ⅳ）动力学的影响

采用间歇实验对纳米零价铁(nZVI)除四价硒(Se(Ⅳ))进行实验性研究,考察了地下水中共存离子对nZVI除Se(Ⅳ)动力学的影响.结果表明,在厌氧条件下,当nZVI投加量为0.1 g·L-1,Se(Ⅳ)浓度为100μmol·L-1,NaCl浓度为0.01 mol·L-1,pH=7.0,T=25℃±1℃时,投加CO2-3或SO2-4浓度为1 mmol·L-1、腐殖酸(humic acid,HA)为5 mg·L-1时,明显抑制了Se(Ⅳ)的去除.投加0.5 mmol·L-1Ca2+或Mg2+时,对除Se(Ⅳ)影响不大;而Ca2+(3 mmol·L-1)、Mg2+(3 mmol·L-1)时,Se(Ⅳ)的去除效率明显下降.未加共存离子时,Se(Ⅳ)在20 min时基本去除完,共存离子存在的情况下,nZVI对Se(Ⅳ)的去除率在30 min时达到100%.反应过程中二价铁(Fe2+)随着Se(Ⅳ)的去除趋于平稳.ORP在反应过程中快速从正值下降至负值,由此说明nZVI除Se(Ⅳ)的过程发生了还原反应.     

纳米Fe0粒子对产乙烯脱卤菌群脱氯性能和多样性影响研究

为探讨纳米Fe0粒子对产乙烯脱卤菌群脱氯性能和物种多样性的影响,采用纳米Fe0粒子与产乙烯脱卤菌群联合脱氯,并通过气相色谱、PCR-DGGE和TEM等技术手段进行相关表征.结果表明:当纳米Fe0粒子浓度为0~0.50 g·L-1时,体系的脱氯速率提高较小,低于40%,且菌种数量无明显变化;当其浓度为0.50~1.00 g·L-1时,体系的脱氯速率由0.31μmol·h-1提高到0.77μmol·h-1,体系的脱氯速率提高了60%,部分DGGE条带消失,多样性减少.TEM结果显示,产乙烯脱卤拟球菌在与纳米Fe0粒子接触部位有轻度破损,但细胞没有破裂.纳米Fe0粒子浓度较高时对产乙烯脱卤菌群的脱氯有明显的促进作用,但会使产乙烯脱卤菌群物种多样性减少.     

“航天动力学环境新技术研究”专题征文通知

<正>一、专题简介航天动力学环境是航天器遇到的最严酷的环境之一,对航天飞行器的危害极大,会严重影响航天飞行器的正常使用和成败。近年来,航天星箭耦合环境分析、航天高量级冲击、高超声速力学环境、航天器微振动环境问题突出,针对与此相关的问题开展研究,对提高航天飞行器的环境适应性、可靠性、使用寿命具有极其重要的意义。