负载型纳米TiO2光催化剂的制备及其降解水中微量间二甲苯的研究

采用浸涂-烧结法制备的纳米TiO2光催化剂负载量约为6mg／g载体，催化剂经5次重复使用其催化效果稳定，表明催化剂表面TiO2粉体负载牢固；以高压汞灯为光源，对水中微量间二甲苯的负载型纳米TiO2光催化氧化过程的研究表明：初始浓度在6．68～17．36mg／L的范围内，间二甲苯的光催化反应遵循表现一级反应动力学规律，反应的表现速率常数随溶液初始浓度的增大而减小，半衰期则随初始浓度的增大而增加。     

纳米二氧化钛与磷互作对莱茵衣藻砷累积与生物转化的影响

纳米材料因其较大的比表面积以及较强的反应活性,对砷（As）的环境行为具有一定的调控作用,而这可能对微藻As吸收代谢产生潜在的影响。以模式生物莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）为研究对象,探究不同磷酸盐（PO₄ ³⁻）浓度下,纳米二氧化钛（nano-TiO₂）对莱茵衣藻中As(Ⅴ)累积和生物转化的影响。结果表明：暴露初期（第1天）nano-TiO₂作为载体显著促进了0.013、0.100和0.500 mmol/L PO₄ ³⁻处理组藻细胞对As的累积,但随着暴露时间的延长,nano-TiO₂的载体效应呈下降趋势;暴露结束后（第8天）,nano-TiO₂添加组中,进入藻细胞的As(Ⅴ)除了还原成As(Ⅲ)及甲基化成二甲基砷外,还能进一步转化为一种可能为砷糖的未知化合物,且随着PO₄ ³⁻浓度的降低,藻细胞内这种砷糖所占比例逐渐增加,这可能会抑制As(Ⅲ)的外排;暴露结束后（第8天）,培养基中主要检测到的As形态为As(Ⅴ)和As(Ⅲ),1.0和0.5 mmol/L处理组还有少量二甲基砷。nano-TiO₂的添加降低了培养基中As(Ⅲ)的浓度,尤其是0.5和1.0 mmol/L PO₄ ³⁻处理组。研究结果表明,纳米材料与PO₄ ³⁻的互作可显著改变微藻As的累积与代谢过程。

     

TiO2光催化降解有机污染物的协同效应研究

微量的强氧化剂H2O2、O3引入纳米TiO2光催化体系能够极大地提高有机污染物氧化降解效率。本文通过对这一效应促进有机物降解的相关文献综述，探讨论述了协同效应产生的机理以及影响因素，并就其将来研究与实际污染物处理应用提出了新思路。     

纳米级铁粉脱氯降解四氯化碳

四氯化碳的生产和使用，给人类带来了较大危害。为此，采用纳米铁粉这一新方法对其进行脱氯处理。试验以纳米级铁粉对四氯化碳的脱氯率为考察指标，选用L25（5^6）正交试验方案，考察了降解介质的初始pH值、纳米铁粉的质量、降解温度、摇床转速和脱氯时间5个影响因素。结果表明，pH值这一因素有极显著影响；在得出的纳米铁粉对四氯化碳脱氯的最佳工艺条件下，获得了99．5％的脱氯率，为有机氯化物脱氯开辟了一条新途径。     

疏水改性分子筛在高湿度环境下对甲苯的吸附性能

工程实践中Y分子筛在高湿度环境下吸附性能大幅降低,通过聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)预处理后进行mesoSiO₂壳层生长得到Y@mesoSiO₂,将聚二甲基硅氧烷(PDMS)通过化学气相沉积法接枝到Y@mesoSiO₂壳层上,可获得疏水特性优异的Y@mesoSiO₂-S核壳分子筛。采用SEM、TEM、XRD、XPS和比表面积及孔径分析仪对改性前后Y分子筛形貌和结构进行分析,通过静态和动态吸附实验评价其对水和甲苯的吸附性能。结果表明：mesoSiO₂壳相在核相Y分子筛外表面成功生长,并将PDMS成功接枝在Y@mesoSiO₂壳层后,Y@mesoSiO₂-S的BET比表面积相比Y分子筛增加了2%;静态水蒸气吸附量从298 mg/g降至79 mg/g,动态水蒸气吸附量从245 mg/g降至76 mg/g,材料表面与水接触角得到显著提升。在RH80%时,Y@mesoSiO₂-S和Y分子筛对甲苯的饱和吸附量分别为167...     

淀粉纳米晶接枝聚乙烯亚胺对阴离子染料的吸附

以戊二醛为交联剂、淀粉纳米晶(SNCs)为基材接枝聚乙烯亚胺(PEI),成功制备了一种新型生物基吸附剂(SNCs-PEI)。利用粒径、Zeta电位、红外光谱(FTIR)和能量色散X射线谱(EDX)对SNCs-PEI进行表征,并探究其对阴离子染料的吸附效果。当pH=3时,SNCs-PEI的Zeta电位达到+37.9 mV,对阴离子染料甲基橙(MO)和刚果红(CR)均具有良好的吸附性能,考察了吸附时间、pH值、染料初始浓度、温度对SNCs-PEI吸附性能的影响。研究表明：在pH为3,SNCs-PEI投加量为0.1 g, MO、CR初始浓度为130 mg/L的条件下,SNCs-PEI对MO和CR的吸附过程均符合准二级动力学和Langmuir吸附模型,SNCs-PEI对MO、CR的最大吸附量分别为82.10,57.34 mg/g,吸附过程属于一个自发的吸热过程。该新型生物吸附剂的研究对含阴离子染料工业废水的去除提供了一种新途径。     

污泥基生物炭负载纳米零价铁除U(Ⅵ)性能及机理

为了考察污泥基生物炭负载纳米零价铁（n ZVI/SB）对铀(U(Ⅵ))的去除性能与机理,该文研究了环境条件对nZVI/SB除铀的影响,发现在初始pH为5、投加量0.2 g/L、温度313 K、吸附时间4 h条件下,n ZVI/SB对U(Ⅵ)的吸附量最大（231.80 mg/g）。nZVI/SB对U(Ⅵ)的吸附过程与行为符合准二级动力学与Langmuir吸附等温线模型。通过扫描电镜、能谱分析、X衍射分析仪和X射线光电子能谱等手段对nZVI/SB去除U(Ⅵ)的机理进行分析,发现铀去除方式包括吸附和还原共同作用。经过5次循环实验后,nZVI/SB对U(Ⅵ)去除率保持在90%以上,表明nZVI/SB复合材料用于含U(Ⅵ)废水处理具有良好的重复使用性能。     

酰胺基两性分子对二硫化钨吸附铀容量的影响机制

含铀废水中铀的回收主要是基于材料与[UO₂(H₂O)₅]²⁺中UO₂ ²⁺之间的络合,但H₂O的电偶极矩对络合有显著弱化作用。采用酰胺基两性分子N,N-二甲基-9-癸烯酰胺（NADA）氢键作用与[UO₂(H₂O)₅]²⁺形成UO₂[(H₂O)_xC₁₂H₂₃NO]_n ^*（x<5,UO₂-Coordination Compound,简称UO₂-CC）,选取惰性物质WS₂为吸附材料,通过静态吸附试验（不同pH、接触时间、浓度和温度）分别研究其对UO₂ ²⁺和UO₂-CC的吸附量。动力学拟合结果表明,二者的吸附反应是化学吸附过程,UO₂ ²⁺经NADA重构后,吸附时间从240 min缩短至180 min,准二级动力学吸附常数提高1.35倍。等温吸附研究结果表明,WS₂与UO₂-CC络合过程符合Langmuir吸附等温模型,且NADA的加入使吸附由自发吸热过程转变为自发放热过程,吸附反应过程有序度增加。NADA原位重构[UO₂(H₂O)₅]²⁺后,WS₂对UO₂ ²⁺的平衡吸附量由45.03 mg/g（WS₂/UO₂ ²⁺体系）提高到122.14 mg/g（WS₂/UO₂-CC体系）。采用光谱分析（X射线光电子能谱法）从分子水平深入研究NADA原位重构[UO₂(H₂O)₅]²⁺后在WS₂上的吸附机制,揭示静电、氢键和U—S共价键等作用力对吸附的贡献,特别是NADA的氢键作用。

     

限域结构纳米复合材料及其吸附性能研究进展

纳米材料因其比表面积大和表面活性高,在水处理领域表现出了极具潜力的发展前景。利用空间限域结构来固定和分散纳米材料可有效解决纳米材料易团聚失活、操作分离困难和潜在环境风险等问题。文章综述了具有限域结构的纳米复合材料制备方法及其对水中污染物吸附性能的研究进展,从限域空间内纳米颗粒的尺寸调控与污染物的富集、限域空间中特异性的污染物分子结构和纳米材料晶体结构等多方面详细分析了纳米限域效应的环境行为及其对水环境中污染物去除的重要意义。根据分析可知,限域结构中的吸附机理、纳米复合材料在真实环境体系下的应用、材料的环境与健康风险等是未来该领域研究的重要方向和热点内容。     

MXene@PANI纳米杂化物对环氧树脂火灾安全性的影响

为改善聚合物的火灾安全性,通过氢键相互作用制备了MXene@PANI纳米杂化物,并将其添加到环氧树脂(EP)中,对纳米杂化物在EP中的分散性及其对EP阻燃性能和减毒性能的影响进行了研究,分析了EP复合材料的阻燃机理。结果表明:纳米杂化物能在EP基体中均匀分散;纳米杂化物的加入有效延缓了EP复合材料的热降解,提高了残炭量;EP复合材料的热释放速率峰值(pHRR)、总热释放量(THR)相对纯EP分别降低了22%和10.1%,有毒气体的释放速率也明显降低,表现出更好的火灾安全性;火灾安全性的提升主要归因于二维纳米材料的迷宫效应、MXene和PANI的催化成炭作用以及PANI受热时生成不可燃气体。