三价铁促进生物氧化锰稳定土壤砷的效果和机制

通过室内模拟实验,研究了三价铁对生物氧化锰（BMO）稳定化砷污染土壤的促进效果与作用机制.实验结果表明：三价铁的添加提高了BMO对土壤中砷的稳定化效率,当三价铁以质量分数百分比（以Fe计）为0.5%、1%、2%和4%添加时,砷的稳定化效率由单独BMO处理的63.02%增加至86.04%、93.86%、96.56%和97.98%;由连续提取实验结果可知,添加三价铁能够促进土壤中砷的结合形态由可交换态、专属吸附态向无定型铁锰结合态和结晶型铁锰结合态转变,增强土壤中砷的稳定化作用;风险分析进一步表明添加三价铁后砷的环境风险由中风险转变为低风险;矿物晶体结构分析表明,添加三价铁后土壤中出现水铁矿、纤铁矿等次生铁氧化物,这些铁氧化物对土壤中砷有良好的吸附固定能力.总体而言,三价铁的存在能够提高BMO对砷污染土壤的稳定化效率,但三价铁的添加量不宜过高,否则会引起土壤酸化问题.     

Ru(III) catalyzed permanganate oxidation of aniline at environmentally relevant pH

Ru（Ⅲ） was employed as catalyst for aniline oxidation by permanganate at environmentally relevant pH for the first time. Ru（Ⅲ） could significantly improve the oxidation rate of aniline by 5-24 times with its concentration increasing from 2.5 to 15 μmol/L. The reaction of Ru（Ⅲ） catalyzed permanganate oxidation of aniline was first-order with respect to aniline, permanganate and Ru（Ⅲ）, respectively. Thus the oxidation kinetics can be described by a third-order rate law. Aniline degradation by Ru（Ⅲ） catalyzed permanganate oxidation was markedly influenced by pH, and the second-order rate constant （ktapp） decreased from 643.20 to 2.67 （mol/L）^-1 sec^-1 with increasing pH from 4.0 to 9.0, which was possibly due to the decrease of permanganate oxidation potential with increasing pH. In both the uncatalytic and catalytic permanganate oxidation, six byproducts of aniline were identified in UPLC-MS/MS analysis. Ru（Ⅲ）, as an electron shuttle, was oxidized by permanganate to Ru（Ⅵ） and Ru（Ⅶ）, which acted the co-oxidants for decomposition of aniline. Although Ru（Ⅲ） could catalyze permanganate oxidation of aniline effectively, dosing homogeneous Ru（Ⅲ） into water would lead to a second pollution. Therefore, efforts would be made to investigate the catalytic performance of supported Ru（Ⅲ） toward permanganate oxidation in our future study.     

纳米复合水凝胶的制备及其对重金属离子的吸附

以N-羟甲基丙烯酰胺(HMAm)和2-丙烯酸羟乙酯(HEA)为共聚单体,采用60Co-γ射线低温辐照法,制备了具酰胺基和羟基的新型聚合物水凝胶p(HMAm/HEA),运用原位沉淀法制备了纳米复合水凝胶HMO-p(HMAm/HEA),用于对重金属离子Pb~(2+)和Cu~(2+)的去除.应用SEM、TEM、FTIR等方法对水凝胶进行表征,表征结果证明p(HMAm/HEA)是HMAm和HEA的共聚产物,且纳米水合氧化锰(HMO)成功负载.探讨了溶液初始p H值、反应温度、重金属初始浓度、反应时间、竞争性Ca~(2+)和Na+浓度等因素对纳米复合水凝胶吸附过程的影响,研究表明HMO-p(HMAm/HEA)对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附过程不受温度的影响;吸附量随着溶液初始p H的升高而增加;吸附过程属于Langmuir单分子层吸附;吸附动力学过程符合准二级动力学吸附;高浓度的Ca~(2+)和Na~+对吸附过程影响不大.XPS图谱进一步证明吸附机制是重金属离子与羟基间的离子交换作用.采用0.05 mol·L~(-1)的HCl溶液为脱附剂,经过4次吸附-脱附循环再生后,纳米复合水凝胶重复利用性好.     

酸性矿山废水中锰氧化菌的分离鉴定及其对Mn2+的去除作用

含锰（Mn）重金属废水的处理是行业痛点与难点,近年来高效的生物脱锰技术得到广泛关注,但具有较高锰氧化效率菌株的报道仍然有限.本研究从酸性矿山废水中分离纯化出一株锰氧化细菌,并深入探究其微生物特性以及对Mn²⁺的去除作用.通过生理生化及16S rRNA序列分析鉴定该菌株为短芽孢杆菌,并命名为Brevibacillus brevis MM2.进一步通过单因素实验探究了环境因子和初始锰浓度对菌株MM2的生长和锰去除率的影响.结果表明,菌株MM2对Mn²⁺的最高耐受浓度可达1000 mg·L^-1,且在弱酸条件下（pH 6、pH 5）仍然显现出良好的生长趋势,具有较高的锰去除率（91.93%,pH=6）.此外,菌株MM2在 30~35 ℃,pH 7,转速180 r·min^-1条件下生长趋势最好,当初始Mn²⁺浓度为100 mg·L^-1时,Mn²⁺的最高去除率为92.76%.最后,通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）对代谢固相产物分析表明,菌株MM2介导生成的生物氧化锰附着在菌株表面并以层状和颗粒状两种形态呈现,锰平均氧化度为3.55,其成分主要为无定形的Mn₂O₃和MnO₂.综上所述,本研究分离纯化的菌株MM2不仅能在弱酸性条件下生长且对锰具有较高的耐受和去除能力,在含锰废水的处理中具有较好应用前景.     

Arthrobacter echigonensis介导生物氧化锰形成的机制及生物氧化锰的成分

对1株分离自锰矿矿石具有高效氧化锰活性的节杆菌(Arthrobacter echigonensis)MN1405氧化锰机制进行研究.结果表明,A.echigonensisMN1405在其生长过程中产生锰氧化活性因子和碱性物质,活性因子在细胞内合成,并分泌至菌体表面和胞外培养液中.MN1405对Mn<'2+>的氧化作用是...     

Preparation methods and thermal stability of Ba-Mn-Ce oxide catalyst for NOx-assisted soot oxidation

Manganese oxide-loaded and -doped ceria as well as the corresponding barium-modified oxide catalysts were prepared for soot oxidation in the presence of NOx, and were characterized by using X-ray diffraction, Brunauer-Emmett-Teller and NO temperatureprogrammed oxidation measurements. The activity of catalyst depended strongly on the NO2 production capacity, and the importance of surface nitrates was weakened without heat transfer limitations. The formation of perovskite-type oxides after the high-temperature calcination caused the loss of NOx storage capacity for the Ba-modified catalysts, but did not seem to affect the NO oxidation activity obviously. The addition of barium did not prevent the phase separation of MnOx-CeO2 solid solutions, whereas it inhibited the sintering of oxide crystallites effectively. This, as well as the relatively high surface area, resulted in a small increase in soot oxidation temperature for the thermally aged Ba/Mn-Ce catalyst.     

氧化锰八面体分子筛的合成及其对苯催化氧化性能

采用回流的方法,制备了氧化锰八面体分子筛（OMS-2）纳米棒.利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、氮气吸附-脱附、程序升温还原（H2-TPR）分别对产物进行晶型、形貌、孔径和H2还原性能进行分析,并考察不同煅烧温度下的催化剂对苯的催化氧化性能及300℃煅烧催化剂的稳定性.结果表明,煅烧温度对氧化锰八面体分子筛（OMS-2）的表面特征有显著的影响,煅烧温度越高,比表面积和孔容越小,平均孔径越大.同时随着煅烧温度的增加,催化剂对苯的催化氧化性能降低.经300℃煅烧的催化剂对苯的催化活性最佳,反应温度为200℃时,苯的转化率达到了50%;当反应温度为250℃时,苯的转化率达到90%.经300℃煅烧的催化剂在260℃下70 h内,对苯的催化氧化性能降低了5%,具有良好的稳定性.     

负载Mn-Co复合氧化物的椰壳炭对氮氧化物的吸附

以颗粒状椰院炭(AC)为原料,制备了负载Mn - CO 复合氧化物的(Mn - CO)x/ AC 吸附剂,考察了其对NOx 的吸附性能.实验结果表明:在n(CO)1(n(Mn)+ n(CO))= 0.16、焙烧温度为400 C、Mn - CO 复合氧化物质量分数为2.78%的最佳条件下,(Mn - CO)x/ AC 试...     

锰氧化物八面体分子筛活化过一硫酸氢盐降解酸性橙7

采用无溶剂法制备了氧化锰八面体分子筛（OMS-2）,通过XRD、FT-IR、SEM、TEM及N2吸附-脱附等温线等对其结构进行了表征,并以典型难降解偶氮染料酸性橙7（AO7）为目标污染物,考察了OMS-2活化过一硫酸氢盐（PMS）降解AO7的性能。研究结果发现,无溶剂法制备的OMS-2呈纳米棒状,为典型的锰钾矿型结构,比表面积达到129 m2·g-1,平均粒径10.5 nm左右。OMS-2催化剂能够高效催化PMS产生活性自由基降解偶氮染料,反应10 min内可使AO7几乎完全脱色,重复使用10次均能保持较高的催化稳定性;脱色降解后染料分子中的共轭体系和芳香环结构被破坏。     

基于神经网络模型绿色合成纳米氧化锰及其性能研究

近年来,基于对纳米材料生物毒性和合成成本的考虑,纳米材料的绿色合成和应用在环境领域受到了广泛关注,但迄今仍面临纳米材料的绿色合成机制尚未明确及去除效率不理想两个问题.本研究选择As（III）和As（V）作为目标污染物,通过神经网络模型对纳米氧化锰（MONPs）的合成条件进行优化,发现当污染物浓度和材料投加量分别为0.1 mg?L^-1和5 mg?L^-1时,优化后的MONPs对As（III）和As（V）的去除 效率分别从43.9%、80.0%提高到90.2%、92.2%.从SEM的结果中发现优化后的材料粒径更小,根据EDS和FTIR结果,可以证明优化后材料中的Mn元素比例显著增加.另外,XRD和XPS结果则证明优化后材料从原来的Mn（II）变为Mn（IV）,提高了材料的氧化能力.Zeta电位结果表明优化后材料表面的负电荷减少,进而循环伏安法结果证实了材料电子转移能力的提高,均有利于As的去除.最后,优化后MONPs在经过5次重复利用后仍具高的性能,同时对多种重金属具有一定的吸附能力.显然,基于神经网络模型绿色合成氧化锰纳米材料对砷污染修复具有 较强的针对性和实用性.