生物炭纳米复合材料去除环境中有机污染物研究进展

近年来,生物炭在环境修复、固碳、土壤改良等方面的得到广泛应用,与纳米材料联合制备的新型生物炭纳米复合材料使原生生物炭的比表面积、孔隙结构、官能团、催化降解能力等方面都有了较大改善,具有更好的可持续性和高效性,对环境中有机污染物具有良好的去除能力。本文介绍了生物炭纳米复合材料的不同制备工艺,重点阐述了生物炭纳米复合材料对不同环境介质中有机污染物的去除机理及应用,为后续生物炭纳米复合材料在环境修复应用的工程化和商业化提供理论依据和技术参考。     

三氧化二铝球负载纳米零价铁去除硝基苯研究

本文以三氧化二铝小球为载体,成功制备出负载型纳米零价铁(Fe@Al_2O_3)。利用复合材料还原水相中的硝基苯,研究了铁投加量和硝基苯初始浓度对硝基苯去除率的影响,并借助GC-MS分析硝基苯可能的降解途径。结果表明:负载后零价铁颗粒平均粒径在100nm左右,均匀分散在Al_2O_3表面及内部孔道上;Fe@Al_2O_3在空气/水条件保存后,硝基苯去除率仍达到90.44%,抗氧化能力明显优于未负载的NZVI;零价铁还原硝基苯生成苯胺是主要反应,伴随着氧化副反应生成微量的无机氮。     

纳米乳化油缓解多孔介质渗透性损失的实验研究

为有效缓解乳化油在原位修复地下水污染过程中所产生的堵塞及修复效率降低的问题,采用升温相转变技术手段,制备纳米乳化油.并采用一维柱实验,开展微米及纳米乳化油在多孔介质中的迁移研究,对比分析微米及纳米乳化油造成多孔介质的渗透性损失、在多孔介质中的截留比率及迁移距离等问题,探究纳米乳化油缓解多孔介质渗透性损失的效果.实验结果显示,微米及纳米乳化油所导致的中砂介质渗透性损失分别为20.40%和3.20%,乳化油截留比率分别为28.51%和20.15%.由此可见,乳化油截留是多孔介质渗透性损失的重要原因,减小乳化油粒径可有效缓解多孔介质的渗透性损失.与微米乳化油相比,纳米乳化油有效降低中、细砂介质渗透性损失84.3%和47.5%.此外,乳化油截留对多孔介质渗透性损失的影响在一定程度上也影响到其在多孔介质中的迁移距离,微米及纳米乳化油在中砂介质中的迁移距离分别为6.53 m和8.19 m.相比之下,纳米乳化油所导致的细砂介质渗透性损失为10.70%,截留比率为25.71%,迁移距离为7.36 m,说明纳米乳化油迁移效果更佳,可适用介质范围更广.     

膨润土负载纳米铁/镍还原阿莫西林的环境影响因素研究

采用液相还原法制备膨润土负载纳米铁/镍(Bent-Fe/Ni)用于还原阿莫西林,研究了不同浓度的阴离子(SO2-4、HCO-3)和阳离子(Ca2+、Cu2+)对Bent-Fe/Ni还原阿莫西林的影响.结果表明,SO2-4、HCO-3浓度对Bent-Fe/Ni还原阿莫西林的影响较大,当其浓度分别为0和500mg·L-1时,阿莫西林的去除率分别为93.7%和21.5%(SO2-4),以及93.7%和5.8%(HCO-3);Ca2+对Bent-Fe/Ni还原阿莫西林起到抑制作用,当其浓度为0和500 mg·L-1时,阿莫西林的去除率分别为93.7%和77.8%;低浓度的Cu2+对Bent-Fe/Ni还原阿莫西林起到促进作用,而高浓度的Cu2+对Bent-Fe/Ni还原阿莫西林起到抑制作用,当其浓度为0、10和100 mg·L-1时,阿莫西林的去除率分别为93.7%、94.8%和86.7%.     

利用GC/MS代谢组学技术检测纳米TiO2对多头绒泡菌代谢途径的扰动作用

纳米TiO_2(n TiO_2)具有广泛的应用价值.但n TiO_2在阳光或紫外线下具有很强的氧化作用,可对细胞产生强烈的毒害作用,因此其对生态环境的可能破坏作用值得关注.有关n TiO_2在暗环境中对生物的毒性作用报道还不多,还不能全面揭示n TiO_2的毒性作用机理.代谢组学分析是发现代谢差异、识别被干扰的代谢途径、了解n TiO_2毒性作用机理、评估n TiO_2细胞毒性的重要手段.本文采用GC/MS(气相色谱/质谱)技术检测了n TiO_2在暗环境下对多头绒泡菌原质团(单细胞)代谢组的影响,根据多变量识别模式分析发现了60余个被n TiO_2显著干扰的代谢物.这些代谢物涉及糖代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢、多胺生物合成、次生代谢途径等,为全面了解n TiO_2对细胞的毒性作用机理提供了有益补充.     

乳化纳米铁浆液在含水层中的迁移特征研究

本文主要研究地下水修复试剂乳化纳米铁（EZVI）在含水层中的迁移特性和影响因素.一维模拟柱实验考察EZVI的穿透曲线和模拟柱中分布情况.结果表明：乳化植物油对纳米铁的改性显著提高了纳米铁在含水层中的迁移能力,EZVI的迁移距离为未改性纳米铁的2~3倍;EZVI中的乳化植物油会随水流迁移,分别形成纳米铁反应带和植物油反应带;岩性对迁移的影响表现为介质粒径越大,越有利于EZVI的迁移,且EZVI在粗砂中的迁移能力是细砂的1.9倍;注入速率通过影响纳米铁迁移到含水层介质表面的几率影响迁移行为,注入速率越大,迁移距离越长;共存离子对乳化纳米铁的迁移性能影响不大,会引起微量的铁的损失.最佳迁移效果的条件是3cm/min的注入速度,2g/L的注入浓度.     

纳米金对对硝基苯酚的降解行为研究

为研究不同方法制备的纳米金对对硝基苯酚的降解能力,文章采用5种不同的化学还原法制备纳米金,并研究其光催化降解对硝基苯酚过程。实验结果表明:以抗坏血酸为还原剂时制备的纳米金具有最佳的催化性能。通过晶型和形貌分析表明以抗坏血酸为还原剂时制备的纳米金是以4个纳米球团簇成类四面体结构,使其呈现出了独特的催化降解能力。     

Fe3O4/BC复合材料的制备及其吸附除磷性能

为解决磁性吸附剂Fe₃O₄不稳定、易在水中团聚以及吸附效率较低的问题,以BC（生物炭）为载体,采用化学共沉淀法制备了Fe₃O₄/BC（生物炭负载的纳米四氧化三铁）复合材料,并将其应用于水体中PO₄3--P的吸附去除;探究了Fe₃O₄/BC对水中PO₄3--P的吸附-解析性能,考察了纳米Fe₃O₄负载比例、吸附体系pH和初始ρ（PO₄3--P）等因素对Fe₃O₄/BC吸附PO₄3--P效率的影响,并考察了吸附机制.结果表明:所制备的Fe₃O₄纳米颗粒呈球形,均匀散布在生物炭表面;Fe₃O₄/BC复合材料能高效吸附水中的PO₄3--P,在pH=3、温度为25℃、ρ（PO₄3--P）为50 mg/L、Fe₃O₄/BC投加量为400 mg（二者质量比为1:1）,吸附3 h达到平衡后,Fe₃O₄/BC吸附PO₄3--P效率达到92.14%. Fe₃O₄/BC复合材料吸附PO₄3--P的机制包括配位体交换和静电吸引,吸附过程较好地符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附方程. Fe₃O₄/BC具有良好的解析性能,用c（NaOH）为2.0 mol/L的溶液对吸附PO₄3--P饱和后的Fe₃O₄/BC进行解析,解析效率达到80%.研究显示,Fe₃O₄/BC重复利用性好,在第4次利用后还能保持75%以上的吸附效率.      

有机酸对B-Fe/Ni降解阿莫西林的影响

为了研究水体中的有机酸对B-Fe/Ni（膨润土负载纳米铁/镍）降解阿莫西林的影响,以HA（腐殖酸）和EDTA（乙二胺四乙酸）作为研究对象,系统分析了不同质量浓度HA（0、10、50、100 mg/L）和EDTA（0、10、50、100 mg/L）对B-Fe/Ni降解阿莫西林的影响.以阿莫西林的降解率来考察HA和EDTA对B-Fe/Ni降解阿莫西林的效率产生的影响,并采用SEM（扫描电子显微镜）和XRD（X射线粉末衍射）等手段,探究了这两种有机酸对B-Fe/Ni降解阿莫西林产生影响的原因.结果表明:①当反应时间为10 min时,在HA质量浓度分别为0、10、50、100 mg/L的体系中,阿莫西林的降解率分别为63.6%、88.6%、87.3%、81.8%;②当反应时间为10 min时,在EDTA质量浓度分别为0、10、50、100 mg/L的的体系中,阿莫西林的降解率分别为63.6%、74.3%、65.7%、33.6%;③纳米铁在反应过程中被氧化为铁氧化物或氢氧化物沉淀,形成钝化层.研究显示,HA和EDTA在低质量浓度下会对B-Fe/Ni降解阿莫西林产生促进作用,而在高质量浓度下则会产生抑制作用.      

NZVI/Na2S2O8/超声复合法降解污染土壤PCB-29

多氯联苯（polychlorinated biphenyls,PCBs）是一类具有高毒性、难降解的有机化合物,为了研发土壤中多氯联苯（PCBs）污染物高效处理技术,本研究采用PCBs中的2,4,5-三氯联苯（PCB-29）作为研究对象,以纳米零价铁（NZVI）活化Na₂S₂O₈,再辅以超声氧化对土壤中PCB-29进行降解试验,结果表明,NZVI/Na₂S₂O₈/超声复合法对污染土壤中PCB-29具有很好的去除效果,降解反应时间为1h时,去除率最高可达86.37%;NZVI/Na₂S₂O₈/超声复合法对PCB-29最佳降解条件为土壤初始pH值为5.0,Na₂S₂O₈浓度为12mmol/L,Na₂S₂O₈/NZVI物质的量比1：1.