纳米铂微粒电极催化氧化有机污染物的研究

采用电化学阴极还原-阳极氧化方法制备了纳米铂微粒电极.电极表面的微观结构表征表明,铂微粒在三维网状的氧化钛膜孔道中呈均匀、高度分散状态,且粒径细小,铂微粒充分裸露,使得纳米铂微粒电极活性点多,电催化性能高.采用循环伏安法研究了铂微粒电极对有机小分子代表性物质甲醇的电催化氧化行为.结果表明,在酸性、中性和碱性介质中纳米铂微粒电极对甲醇的电催化氧化性能均明显优于光滑铂片电极,甲醇在纳米铂微粒电极上产生的氧化电流密度比光滑铂片电极高100倍以上.2种铂电极催化氧化降解甲醇、苯酚和甲基橙3种有机物时,纳米铂微粒电极的平均氧化电流效率是光滑铂片电极的数倍,这进一步表明纳米铂微粒电极对有机污染物具有良好的催化氧化降解能力.     

钯掺杂的TiO2纳米线阵列@MoS2电极光电催化高效还原六价铬和同步氧化对氯苯酚的机理研究

采用电沉积法将高分散的Pd纳米颗粒引入到TiO₂纳米线阵列@MoS₂（TNA@MoS₂）电极表面,并用于光阴极同步还原六价铬（Cr（VI））和氧化对氯苯酚（4-CP）.同时,通过X射线衍射、扫描电子显微镜和漫反射光谱对TNA@MoS₂/Pd电极进行了表征.光电催化实验表明,TNA@MoS₂/Pd光阴极在30 min内对Cr（VI）的还原效率达到99.8%,对4-CP的氧化效率达到91.5%且矿化效率为58.4%.循环伏安、电子自旋共振光谱、荧光光谱和自由基淬灭实验证实了同步还原和氧化反应的关键活性物种和作用机理.结果表明,TNA@MoS₂/Pd光阴极产生的稳定的原子氢（H*）,不仅可快速还原Cr（VI）,而且与溶解的O₂结合产生H₂O₂,提高了?OH的产量,从而同步氧化4-CP.循环实验表明,TNA@MoS₂/Pd电极具有良好的可重复使用性.     

基于g-C3N4纳米片/氧化石墨烯复合材料电化学传感器检测水体中左氧氟沙星研究

近年来,随着抗生素的滥用和不加控制的排放,水体中抗生素的检测已经成为环境分析的一个重要研究领域.本文采用简单的超声方法将超薄石墨相氮化碳纳米片（g-C₃N₄Ns）固定在氧化石墨烯（GO）的表面,形成g-C₃N₄Ns/GO纳米复合材料,制备了一种基于石墨相氮化碳/氧化石墨烯的新型电化学传感器,用于环境水样中左氧氟沙星（LEV）的检测.在优化的实验条件下,利用差分脉冲伏安法（DPV）对LEV进行检测,线性范围为0.25～90μmol·L^-1,检出限为0.073μmol·L^-1.该传感器具有良好的稳定性、灵敏度、抗干扰能力和制备简单等优势,并成功地用于测定河水和自来水样中的LEV,具有良好的回收率,为左氧氟沙星的灵敏检测提供了一种可行的方案.     

纳米零价铁降解水中多溴联苯醚(PBDEs)及降解途径研究

纳米零价铁(nZVI)法是多溴联苯醚(polybrominated biphenyl ethers,PBDEs)脱溴的有效方法.其反应动力学与途径对阐明PBDEs降解机制具有重要意义.本研究采用液相还原法制备的nZVI,在含有表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)的条件下,46 h内完全降解商用八溴联苯醚(octa-BDE)混合物中高溴代物质(7~9个溴代的同系物),其降解过程符合类一级反应动力学(pseudo-first-order)方程,平均降解速率常数(k)为0.106 h-1.本研究利用数量结构保留关系(quantatitivestructure retention relationship,QSRR)模型建立了在缺乏全系标准样品的情况下PBDEs降解产物的有效分析方法.通过混标中39种PBDEs各标准物在气相色谱中的保留时间,再以BDE47和BDE183的平均保留时间归一化后得到每种标准物的相对保留时间(relative retention time,RRT),再将数据库中的相对保留时间指数(relative retention time index,RRTI)与实验测得的相对保留时间拟合,得到QSRR模型.利用该模型对octa-BDE降解产物进行定性分析,推导得出nZVI对octa-BDE的还原降解途径.结果表明,nZVI对PBDEs的逐级脱溴过程中,间位的溴原子最容易被取代.     

壳聚糖接枝三元共聚阳离子絮凝剂对高岭土悬浊液的絮凝特性

采用烧杯混凝实验研究了壳聚糖(CTS)、CTS与丙烯酰胺和丙烯酸乙酯季铵盐三元接枝共聚阳离子絮凝剂(CAS)对高岭土悬浊液的絮凝特性.结果表明,CAS具有比CTS絮凝效果好、用量少、pH值适用范围广等优点.CAS絮凝效能受胶体颗粒性质的影响小,对自来水和蒸馏水配置的高岭土悬浊液均具有较好的絮凝效能.中性条件下,CAS的最佳投加量仅为CTS的1/10.在pH值2.0-11.0范围内,CAA对浊度的去除率在95%左右.CAS投加量与原水浊度的关系为:投加量低于0.5nag·L-1时,絮凝效果随原水浊度的升高降低;投加量大于0.5 mg·L-1,浊度去除率随原水浊度的增大而提高;投加量超过1.0 mg·L-1后,对浊度(10～160 NTU)的悬浊;液浊度去除率均在85%以上.悬浮颗粒聚集状态的变化分析、颗粒ξ电位测定、絮体粒径分布测定及其形态结构的观察结果表明,电性中和、吸附架桥是CAS的主要絮凝作用机理,絮凝过程是多种机制共同起作用的动态变化过程.     

纳米颗粒原位植入法制备改性超滤膜及其抗生物污染性能研究

选取氧化铝分散体(Al2O3)、Linde A型沸石(LTA)、Linde L型沸石(LTL)和X型八面沸石(FAU-X)4种纳米颗粒,采用原位植入的方法对超滤膜进行表面改性,以提高聚砜超滤膜的抗生物污染性能.通过扫描电子显微镜、接触角测定、抗生物污染性能测试等方法来表征改性前后膜结构和性能的变化.结果表明,纳米颗粒在膜表面的原位植入具有其可行性,该方法只改变超滤膜的表面形貌,对断面和底面的结构没有影响;纳米颗粒原位植入法改性后,超滤膜的亲水性有显著提高.就抗生物污染性能而言,纳米颗粒的植入提高了膜的抗粘附性能,在纳米颗粒覆盖的区域没有大肠杆菌粘附生长;在这4种膜中,UF-LTA和UF-LTL膜的抗粘附性能优于UF-Al2O3和UF-FAU-X膜.相较而言,LTA型沸石在膜表面分散效果良好,原位植入后显著改善了膜的亲水性并且表现出较好的抗粘附性能,可作为理想的材料用于下一步研究.但LTA型沸石的抗水流剪切的能力较弱,要想提高该种纳米颗粒在膜表面的结合牢固性,应考虑减小颗粒的粒径.     

纳米羟基磷灰石对电子垃圾拆解地农田土壤Pb生物可利用性的影响

为了研究钝化剂对电子垃圾拆解地农田土壤中重金属Pb生物可利用性的影响,采用盆栽试验,在种植油菜和白菜的土壤中加入不同质量比的纳米羟基磷灰石(n-HAP),研究Pb形态、油菜和白菜生物量、油菜和白菜中Pb的累积量,评价纳米羟基磷灰石对Pb生物可利用性的影响.结果表明,加入5 g/kg、10 g/kg、15 g/kg、20 g/kg和25 g/kg纳米羟基磷灰石后,油菜和白菜生物量增加,且油菜生物量大于白菜生物量;油菜内Pb累积量小于白菜内Pb累积量;土壤中残渣态Pb质量比增加,可交换态Pb质量比减少,有效态Pb质量比与Pb生物可利用性显著降低(p＜0.05),与对照组相比,种植油菜和白菜土壤中Pb的生物可利用性分别降低了25.53％～82.77％和45.79％～71.68％.当纳米羟基磷灰石质量比为20g/kg时,油菜和白菜生物量较大,而且对Pb的累积量最低,种植油菜和白菜土壤中Pb的生物可利用性分别降低了81.84％和70.89％.研究表明,纳米羟基磷灰石的适宜投加量为20g/kg,而油菜为理想植物.     

负载型纳米Ti02光催化降解水中微量三氯乙烯

利用负载型纳米TiO2作为光催化剂，对水中微量三氯乙烯进行紫外光催化降解处理。研究表明，三氯乙烯光催化降解过程符合表现一级反应动力学规律。不同的三氯乙烯初始浓度。光照强度和催化剂用量，对三氯乙烯的光催化降解具有不同的效果。在一定初始浓度范围内，随着初始浓度的增大，三氯乙烯光催化降解的反应速率常数逐渐减小；光强与反应速率常数呈正比例相关，显示出有一个最佳值；催化剂的用量与反应速率常数并非呈直线相关。此外，还讨论了三氯乙烯光催化降解的机理。     

纳米TiO2光催化-SBR工艺处理印染废水的研究

采用纳米"TiO2光催化-SBR"联合工艺对印染废水进行处理.实验所用装置为自行设计的"TiO2光催化-SBR"装置,利用偶联剂法将纳米TiO2附着于聚丙烯多面小球表面作为催化剂.光催化降解阶段以催化剂使用量、pH值和溶解氧(DO)为因素进行正交实验,最佳处理工况为1000个催化剂填料、pH值为8.0、溶解氧浓度为4.0mg·L-1;在SBR处理阶段主要考察反应器曝气时间以及沉淀时间对处理效果的影响,其最佳曝气时间和沉淀时间分别为2.5h、1h.实验结果表明,最终出水的色度、CODCr和BOD5去除率分别为90%、85%和94%.     

小型光催化滤池的设计与运行

以透光的玻璃珠载体替代传统的生物膜滤池滤料,以纳米TiO2膜替代生物膜,利用纳米TiO2高效的光催化氧化降解有机污染物的能力,设计了一种新型的节能环保水处理回用装置—光催化滤池,并通过实验测试了其降解有机废水的效率以及光强、pH值及涂膜次数对降解效率的影响。实验结果表明,经过一定时间的运行,该装置对甲基橙、亚甲基蓝及活性红B-2BF的降解率均达到70%左右;对于活性红B-2BF废水,紫外光的光强Φ(Φ=3⁹)越高,废水的pH(pH=19)越高,废水的pH(pH=1⁷)越低,玻璃珠的涂膜次数N(N=17)越低,玻璃珠的涂膜次数N(N=1⁵)越多,降解效率越高。