自组装纳米ZnO光催化二甲基亚砜废水实验研究

可生化性很差的二甲基亚砜废水严重危害了环境和人们的健康,目前寻求一种高效降解该种废水的材料尤为重要。利用自组装技术制备纳米ZnO材料是近年来研究的热点。实验由此入手,以NH2/SiO2为基底,采用分子自组装法在常温下制备出了ZnO/NH2/SiO2光催化材料,并利用此材料与传统sol-gel法制备的纳米ZnO材料在紫外灯照及有无通入空气条件下,对二甲基亚砜废水的降解效果进行了对比研究。结果表明,未通入空气条件下,自组装法制备的ZnO和sol-gel法制备的ZnO对废水的降解率分别为63.8%和34.7%;通入空气条件下,自组装法制备的ZnO和sol-gel法制备的ZnO对废水的降解率分别为70.9%和57.9%。结果表明,自组装技术制备的纳米ZnO在通入空气条件下降解难生化的二甲基亚砜废水效果是最好的。     

纳米羟基磷灰石对镉的吸附解吸及对镉污染土壤修复研究

镉是我国土壤的首位污染元素,镉钝化修复技术是解决当前我国耕地面积减少、镉污染面广问题的有效手段。通过吸附解吸及盆栽试验,研究了纳米羟基磷灰石(nHAP)对镉的固定行为及油菜吸收的影响。结果表明:nHAP对镉的吸附符合二级动力学模型,且促进土壤对Cd~(2+)的吸附,在pH为5.6和7的解吸溶液下,Cd~(2+)的解吸率分别为3.3%和0.3%。同时,nHAP施加可改善土壤性质,促进植物生长。油菜收获后,施加0.2%、0.5%、1%的nHAP处理,油菜株高分别比对照组增加85.5%、99.1%和76.8%,土壤过氧化氢酶活性可分别提高0.86,1.19,1.54倍。添加1%nHAP土壤的pH值提高13.1%,有利于土壤镉向稳定态转换,降低了镉的生物毒性,表明nHAP对镉具有较好的稳定性,在促进植物生长、改善土壤生物质量、降低镉植物毒害方面有较好的应用前景。     

基于人工神经网络的Ni-ZrO2纳米镀层耐腐蚀性能预测

目的 对Ni-ZrO2纳米镀层的耐腐蚀性能进行预测,优化电镀工艺参数.方法 采用磁力搅拌辅助电沉积法,在钴镍基模型合金试样表面制备Ni-ZrO2纳米镀层,针对电镀工艺条件,设置正交实验,对每组实验镀层进行电化学测试,分析不同工艺条件下镀层的耐蚀性能.将ZrO2粒子浓度、电镀液温度和电镀电流密度作为神经网络的输入层,将自腐蚀电流密度作为输出层,运用GRNN神经网络和BP神经网络模型,对Ni-ZrO2纳米镀层进行耐腐蚀性能的预测研究.结果 当ZrO2粒子质量浓度为6 g/L、电镀液温度为60℃、电镀电流密度为5 A/dm2时,Ni-ZrO2纳米镀层的性能良好,表现出较小的自腐蚀电流密度.影响Ni-ZrO2镀层自腐蚀电流密度的因素满足ZrO2粒子浓度>电镀液温度>电镀电流密度.运用GRNN神经网络和BP神经网络对4组非正交实验预测的平均相对误差分别为5.30％与10.74％.结论 运用神经模型可以有效地预测不同工艺参数下镀层的耐腐蚀性能,从而优化工艺参数,提高实验效率.在训练样本较少的情况下,GRNN神经网络的预测性能更加精确.     

Fe-Ni-Si三元合金辐照诱发的Ni-Si团簇形核及生长演变机制

目的 探索辐照条件下Ni与Si元素的相互作用对RPV合金中团簇形成演变的影响.方法 对PRV合金的三元模型合金Fe-Ni-Si做离子辐照实验,并采用原子探针技术对团簇进行分析,采用纳米压痕技术进行硬度分析.结果 纳米压痕的结果表明,材料的硬度随辐照剂量的升高而增大.原子探针结果表明,辐照后材料中产生了Ni-Si溶质团簇...     

氮掺杂型纳米TiO2在可见光及太阳光下的光催化性能研究

采用钛酸四丁酯为原料,以氨水水解-沉淀法制备出了氮掺杂型纳米TiO2催化剂(N/TiO2),以XRD、XPS、UV-Vis等手段对其进行表征;并通过对偶氮染料橙黄G的降解反应,研究了N/TiO2在可见光及太阳光下的光催化性能,探讨了pH值、外加H2O2氧化剂对光催化降解率的影响,并与P25型纳米TiO2进行了对比.结果表明,在可见光下,N/TiO2对橙黄G具有较高的催化活性,反应150min后降解率可达96.29%,显著高于P25型TiO2(42.55%);在太阳光下,N/TiO2对橙黄G的光催化降解速率较快,反应60min降解率与P25型TiO2基本相同,分别为99.37%、99.94%;较低的pH值环境并适量添加H2O2可显著提高N/TiO2催化效率,在可见光及太阳光下的最佳pH值均为2～3,最佳H2O2加入量分别为0.5mL·L-1、1.5 mL·L-1.     

纳米零价铁硫化改性对印染废水中锑的强化去除机制研究

针对目前印染废水中特征污染物锑难以达标的问题,采用纳米零价铁(nZVI)并对其进行硫化改性(S-nZVI),研究了nZVI在硫化改性前后的除锑性能变化及吸附机理.表征分析显示,硫化改性后形成的FeS_x会使材料形成不规则的、具有复杂形态的FeS_x及FeO_x表面,增大了材料的比表面积;其次,FeS_x可以提高电子的转移效率,促进氧化还原反应的发生,使得少部分Sb(V)被还原为更容易沉淀的Sb(OH)₃或FeSbO₃;同时由于硫元素的存在,形成的无定型态铁氧化物更为稳定,不易向结晶态转变,而无定型态铁氧化物对Sb(V)的吸附效果要远高于结晶态铁氧化物;此外,锑也可以与硫元素结合形成稳定的锑硫化合物而从废水中去除.实验结果表明,投加量为60 mg·L^-1的S-nZVI能够使初始浓度为200μg·L^-1 Sb(V)的模拟印染废水和实际印染废水中总锑浓度处理至排放标准(<50μg·L^-1),体现出S...     

纳米铁锰氧化物对钒的吸附特性研究

为寻求处理土壤和地下水钒污染的吸附剂,采用模拟实验,开展了纳米铁锰氧化物(MnFe_2O_4)对五价钒(V~(5+))的吸附特征研究,分析了纳米铁锰氧化物浓度、pH值、时间、温度和初始钒浓度等因素对MnFe_2O_4吸附V~(5+)的影响,以揭示纳米铁锰氧化物的吸附动力学及热力学等特征,并通过扫描电镜(SEM)和红外光谱(IR)等表征方法分析了纳米铁锰氧化物吸附V~(5+)的机理.结果表明,在初始钒溶液为100 mg·L~(-1),MnFe_2O_4加入量为0.1 g,pH=4,温度为25℃的条件下,吸附过程在24 h达到平衡,且此条件下有最大吸附值和吸附率,分别为15.14 mg·g~(-1)和60.54%.纳米铁锰氧化物吸附钒的动力学过程符合伪二级动力学模型,等温吸附线符合Langmuir模型.热力学研究表明,升高温度有利于吸附,吸附过程为吸热过程.由扫描电镜结果可知,纳米铁锰氧化物有较大的比表面积,可提供较多的活性位点.因此,纳米铁锰氧化物可作为一种吸附材料用于钒污染废水处理.     

Synthesis of carbon-coated magnetic nanocomposite (Fe3O4@C) and its application for sulfonamide antibiotics removal from water

The occurrence of antibiotics in the environment has recently raised serious concerns regarding their potential threat to human health and aquatic ecosystem. A new magnetic nanocomposite, Fe304@C （Fe304 coated with carbon）, was synthesized, characterized, and then applied to remove five commonly-used sulfonamides （SAs） from water. Due to its combinational merits of the outer functionalized carbon shell and the inner magnetite core, Fe3O4@C exhibited a high adsorption affinity for selected SAs and a fast magnetic separability. The adsorption kinetics of SAs on Fe304 @ C could be expressed by the pseudo second-order model. The adsorption isotherms were fitted well with the Dual-mode model, revealing that the adsorption process consisted of an initial partitioning stage and a subsequent hole-filling stage. Solution pH exerted a strong impact on the adsorption process with the maximum removal efficiencies （74% to 96%） obtained at pH 4.8 for all selected SAs. Electrostatic force and hydrogen bonding were two major driving forces for adsorption, and electron-donor-acceptor interactions may also make a certain contribution. Because the synthesized Fe304@C showed comprehensive advantages of high adsorptivity, fast magnetic separability, and prominent reusability, it has potential applications in water treatment.     

富里酸-纳米零价铁复合物对土壤中铅的钝化

为了降低土壤中重金属铅的生物活性,将从富硒土壤中提取的富里酸(FA)和传统方法制得的纳米零价铁(NZVI)复合,制得不同FA质量比的复合物,探讨其对土壤铅污染的钝化效应。以SEM、FTIR以及XRD对复合物进行表征;通过土壤培养试验,研究各复合物在不同投加量及反应时间下对土壤中铅的DTPA有效态的影响,并以Tessier五步连续提取法比较形态变化规律,探讨其钝化效果。结果表明:FA与NZVI合成了不同质量比的复合物;在相同投加量下,土壤中铅的二乙基三胺五乙酸(DTPA)有效态随着复合物中FA质量分数提高而减小;以FA质量分数10%的复合物投加土壤质量的2%(20.0 g/kg)进行土壤培育,第10天时土壤中铅的DTPA有效态降低83.01%;加入复合物后,土壤中铅明显从可交换态和碳酸盐结合态向铁锰氧化物结合态和残留态转化,有机结合态含量基本不变,这种变化在添加FA质量占1%的复合物时尤为显著,使得可交换态和碳酸盐结合态分别降低了50.61%和66.90%。基于不同的形态表征方法,土壤铅活性形态均呈下降趋势,表明所制备的复合物对土壤铅具有一定的钝化效应,但其机制有别,表现出的钝化规律具有差异性。     

静电纺丝制备TiO2／PAN纳米纤维毡及其性能研究

采用超声波水解技术水解TiCl4制备纳米TiO2粒子,与聚丙烯腈（PAN）的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液共混后,通过静电纺丝制得具有光催化活性的TiO2／PAN纳米纤维毡,并用其对模拟废水中苯酚进行光催化降解实验。X射线衍射（XRD）表征结果显示制备的TiO2为锐钛矿。用场发射扫描电镜（FE—sEM）观察纤维毡的形态,显示纤维的直径随纺丝液浓度增大而增大。对苯酚进行光催化降解结果表明：纺丝液浓度质量分数为5％TiO2／PAN纤维毡对苯酚的降解率最高,对100mg／L,50mg／L和20mg／L苯酚的降解率分别为51．1％,87．5％和99．6％。纤维毡循环使用5次后对于20mg／L苯酚的降解率为87．4％。