陆地环境中纳米塑料毒性效应的研究进展

塑料在自然环境中降解缓慢,塑料污染物的积累不可避免地成为人们关注的问题。尺寸微小的塑料被定义为纳米塑料（NPs）。虽然NPs的尺寸尚存在争议,但与其他工程纳米颗粒类似,NPs可造成多种不利的环境影响。NPs的存在和在生物体内的积累会对生物体产生一系列毒性效应,影响生物体的生长、繁殖和内分泌系统等。因此,NPs对包括人类在内的较多生物都构成威胁。尽管NPs污染已成为最令人关注的环境问题之一,但目前有关NPs对土壤环境及生物体的毒害效应等的研究仍然较少。旨在综述NPs本身的毒害效应（包括其中的添加剂）、降解产物和与其他环境污染物（有机污染物、无机污染物）耦合后的复合毒性以及NPs对陆生生态环境,包括植物、动物以及土壤产生的综合影响,并总结本领域内的研究现状和不足。主要的研究不足包括对经过降解等过程形成的次级NPs的毒性效应尚未深入开展,NPs对真实生物体的影响研究仍具有局限性,针对环境-NPs-生物-污染物的交互耦合机制对土壤环境的毒害效应仍需进一步探究。针对这些研究不足开展相应的科研探究工作能为全面科学地评价NPs的生态风险提供理论支撑。     

基于蛋黄-蛋壳结构的Fe/FeS@SiO2材料去除水中三氯乙烯

针对硫化纳米零价铁(Fe/FeS)颗粒间的团聚以及环境适应性差的问题,用正硅酸乙酯(TEOS)为原料制备中空介孔氧化硅球,再通过化学反应在壳内形成大尺寸核的方法制备具有蛋黄-蛋壳结构的Fe/FeS@SiO_2材料以防止Fe/FeS的团聚并提高其活性,并将该材料用于三氯乙烯(TCE)的去除中;采用SEM和TEM观察、红外线光谱分析(FTIR)、X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)等分析方法对材料进行了表征。结果表明,在Fe/FeS@SiO_2材料还原降解TCE的实验中,Fe/FeS@SiO_2去除TCE的最佳铁与硫的摩尔比(铁硫比)为30,并且在TCE初始浓度10 mg·L~(-1)溶液中投加含有0.1 g Fe~0、铁硫比为30的Fe/FeS@SiO_2材料下,反应180 min后,TCE的去除率为90.75%,与未包裹氧化硅壳时的去除率(66.06%)相比,去除效果明显提高。介孔氧化硅壳阻止了Fe/FeS的团聚,其表面上的孔道使得材料具有更大的比表面积,加强了对TCE的吸附,同时材料中的空腔使得核与污染物的接触增加,提高了TCE的去除率。表征结果表明,Fe/FeS@SiO_2材料具有特殊的结构,包括中心核、空腔以及介孔壳,可以防止Fe/FeS的团聚。     

软锰矿粒子电极的制备及其对SMP的催化降解

针对二氧化锰对废水中氯离子电解生成活性氯具有较好催化活性的特点,以软锰矿为原料制备一种新型粒子电极,将其用于三维电极系统处理油气田高含氯废水,利用活性氯的强氧化性进一步强化废水中难降解有机物SMP的处理;并考察软锰矿粒子电极制备条件对电极性能和电解效果的影响。结果表明:软锰矿与石墨质量比6∶4、PTFE分散液加入量10%、330°C下灼烧2 h为软锰矿粒子电极最优制备条件;与常规活性炭粒子电极相比,软锰矿粒子电极电解活性氯的产生量、COD去除率均显著优于活性炭粒子电极;且软锰矿粒子电极在重复使用多次后,活性组分流失量较小,对SMP的降解效率仍较高,保持了稳定的电催化性能。     

单宁为模板制备纳米二氧化钛 及其对钍的吸附性能

以杨梅单宁(BT)为模板,水热法合成纳米二氧化钛(BT-NTO)。采用XRD、FTIR、SEM和TEM技术对BT-NTO的结构及形貌进行了表征。将BT-NTO用于吸附溶液中的Th~(4+),在溶液pH为3.5、温度为25℃、Th~(4+)初始浓度为0.5 mmol/L的条件下,BT-NTO对Th~(4+)的吸附量为0.905 8 mmol/g;吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附方程;溶液中共存的Zn~(2+)、Ni~(2+)、Co~(2+)、Sr~(2+)、Yb~(3+)、Nd~(3+)、Sm~(3+)、Gd~(3+)、La~(3+)、Cl-、ClO4-离子对Th~(4+)吸附量影响较小;BT-NTO的重复使用性能较好。     

Ti3C2纳米层状材料对废水中Cr（Ⅵ）的光催化去除性能

以Ti₃AlC₂为原料,采用HF刻蚀工艺制备出12种Ti₃C₂纳米层状材料,对其形貌进行了表征,并考察了以其作为光催化剂对废水中Cr（Ⅵ）的处理效果。实验结果表明：HF体积分数为80%、刻蚀时间为48 h时得到的MX-80-48的形貌较好;MX-80-48具有类似石墨烯的二维层状结构,纳米层厚度约20~50 nm,孔径2~10 nm,比表面积14.8 m²/g,在400~700 nm可见光范围内表现出强烈的吸光性;当Cr（Ⅵ）的初始质量浓度为40.00 mg/L、MX-80-48投加量为200 mg/L、pH=2、反应时间4 h（暗反应1 h+光照3 h）时,Cr（Ⅵ）去除率可达100%。     

纳米晶粒TiO2多孔微球的制备及其光催化性能的研究进展

介绍了纳米晶粒TiO2多孔微球的主要制备方法、主要参量及表征、光催化性能研究进展,指出了纳米晶粒TiO2多孔微球制备过程的技术关键与基本参量的功能。针对目前存在的问题,提出了今后的主要研究方向,并展望了纳米晶粒TiO2多孔微球在水处理领域的应用前景。     

含碳纳米TiO2光催化降解甲醇

采用管式光催化反应器,在石英玻璃管壁上涂镀含碳纳米TiO2薄膜,研究含碳纳米TiO2对甲醇气体的光催化降解性能。实验结果表明：随气体流量增加,甲醇降解率呈线性降低;在气体流量为200mL／min、相对湿度为40％、甲醇初始质量浓度为90～170mg／m^3的较佳条件下,甲醇降解率维持在80％以上,最高达85％;在甲醇初始质量浓度为150mg／m^3、气体流餐为200mL／min、相对湿度为40％的条件下,德国Degusa—P25光催化剂对甲醇的平均降解率为89％,含碳纳米TiO2对甲醇的平均降解率为82％,最人降解率为85％。     

纳米镍/铁和铜/铁双金属对四氯乙烯脱氯研究

以实验室合成的纳米双金属颗粒(Ni/Fe和Cu/Fe)为反应材料,对四氯乙烯(PCE)进行脱氯试验研究.纳米金属颗粒(直径范围在1～100nm)比表面积比微米级铁颗粒高数十倍.结果表明,纳米Ni/Fe和Cu/Fe对四氯乙烯有明显的脱氯作用,且脱氯反应符合准一级反应动力学方程;在作为还原剂的铁表面镀上一薄层起催化作用的金属Ni或Cu,催化剂的存在大大降低脱氯反应活化能,提高了脱氯速率,并减少氯代副产物的产量.与零价铁及微米级双金属系统(Ni/Fe,Cu/Fe)相比,纳米颗粒对PCE的脱氯速率有明显提高,尤其是纳米Ni/Fe,标准化反应速率常数KSA为4.283 mL·m-2·h-1,分别比零价铁和微米级Ni/Fe系统快33.23倍和11.59倍.纳米Cu/Fe标准化反应速率常数KSA为1.194 mL·m-2·h-1,分别比零价铁和微米级Cu/Fe双金属系统快9.26倍和5.24倍.在相同条件下,纳米Ni/Fe脱氯速率常数KSA是纳米Cu/Fe的3.59倍.     

纳米材料在水处理中的应用

纳米材料在水处理行业有着广阔的前景,文章主要介绍纳滤膜、光催化材料、纳米还原性材料及纳米吸附性材料在水处理中的应用现状及发展前景,并对纳米材料在水处理行业的应用提出了展望。     

有无隔膜槽中成对电解脱色活性艳蓝性能比较

分别采用有/无隔膜电解槽,以活性炭纤维(ACF)为阳极和阴极,研究了不同电流密度下蒽醌染料活性艳蓝KN-R的电化学脱色。在染料脱除量、电耗、脱除当量等方面比较了两种电解槽的脱色性能。结果表明,1.0～1.5 mA/cm2时,两种电解槽中均发生阳极电氧化和阴极电还原同时进行的成对电解脱色,无隔膜槽脱色性能优于隔膜槽。