磁性纳米复合吸附剂PFM对铜的吸附性能与吸附机理研究

制备了磁性纳米复合吸附剂PAM@Fe₃O₄/MnO₂(PFM),用于含铜废水的吸附实验研究,考察了吸附剂投加量、重金属溶液初始浓度、吸附时间等因素对吸附效果的影响。实验结果表明:磁性纳米复合吸附剂PFM可有效去除水中的铜离子,在Cu2+浓度为50 mg/L,pH为6.0,吸附剂量为1.6 g/L的条件下,在400 min达到吸附平衡,吸附容量可达到30.29 mg/g,Cu2+去除率可达到97%。吸附-再生循环实验证实PFM具有良好的再生性能,在去除Cu2+方面具有很好的实际应用前景。VSM分析表明:纳米PFM具备超顺磁性和铁磁性的优势;PFM的XRD图谱显示,PAM附着于纳米Fe₃O₄/MnO₂表面,增强了其与溶液中金属离子接触的表面积,有利于对金属离子的吸附;在纳米PFM吸附剂的FTIR中出现PAM中的酰胺键,印证了Fe₃O₄/MnO₂与PAM成功制备为磁性纳米复合吸附剂PFM。     

纳米氧化铝改性凝胶球对四环素吸附性能分析

采用溶胶-凝胶法制备纳米氧化铝改性聚乙烯醇-海藻酸钙凝胶球（SA-PVA-AlNPs）,用于吸附去除水溶液中的四环素。考察了纳米氧化铝负载量、初始溶液pH、离子强度对凝胶球吸附性能的影响。结果表明:复合纳米氧化铝有利于提高凝胶球的吸附性能;SA-PVA-ALNPs吸附四环素最佳pH值条件为pH=3;NaCl浓度的提高并未显著影响凝胶球对于四环素的吸附能力。准二级动力学可以较好地拟合SA-PVA-ALNPs对四环素吸附的动力学数据;Langmuir模型能更好地拟合等温吸附数据,最大吸附容量为75.90 mg/g。SA-PVA-ALNPs吸附四环素主要依靠阳离子架桥作用、n-π电子供体-受体相互作用以及氢键作用。     

微纳气浮法用于油墨废水处理实验

采用微纳米气泡曝气的方式处理染料蓝1为原料配制的模拟水性油墨废水,以废水中的染料浓度、COD及氨氮去除效果作为考察指标,探讨废水中不同初始pH值、NaCl投加量、H₂O₂添加量对微纳米气浮法处理油墨废水的影响效果。实验结果表明:采用微纳米气浮去除油墨废水污染物能达到较好的效果,不同的反应条件有效促进了微纳气泡的曝气吸附作用,其中在pH为5的条件下处理效果最佳,染料浓度和COD去除率分别达到90.0%以上,氨氮去除率也达到75.4%。     

磁性共价有机框架的制备方法研究

磁性共价有机框架（magnetic covalent organic framework,MCOFs）是一种新型多孔结晶有机框架材料,由于其结合了磁性纳米颗粒和共价有机框架（covalent organic frameworks,COFs）的优点,具有比表面积大、热稳定性和化学稳定性良好、饱和磁化强度高等特点,能够快速实现污染物与溶液的分离,弥补了COFs难以分离和回收的缺点,因此在磁性固相萃取、生物检测、传感等方面具有巨大的潜在应用.然而关于MCOFs制备方法的文章鲜见报道,其制备方法根据磁性纳米颗粒与COFs不同的连接形式而不尽相同,根据2011—2019年关于MCOFs的重要文献,综述了目前MCOFs的制备方法,包括包覆法、单体聚合法及原位合成法等,指出了不同制备方法的优缺点,同时探讨了MCOFs今后的发展方向和潜在应用,希望能够为MCOFs研究提供理论依据.包覆法制备条件较温和,保存了磁性纳米颗粒的完整性,是最为广泛应用的一种策略方法;单体聚合法操作简单,但制备条件苛刻,可控性不强;原位合成法制备MCOFs更多依赖于单体聚合法制备的共价三嗪骨架,需要不断开发基于其他类型COFs的MCOFs制备条件.今后MCOFs的制备方法应从材料设计多样性、应用广泛性等方面进行考虑,并向有望实现大规模工业应用方面发展.      

纳米富勒烯对土壤酶活性和微生物群落的影响

采用室内暗培养试验,研究了纳米富勒烯对土壤呼吸强度、酶活性及微生物结构群落多样性的影响.结果表明,添加纳米富勒烯抑制了土壤呼吸强度(p0.05),较对照处理CO_2累积量降低了1.2%～11.3%.纳米富勒烯显著抑制了土壤脲酶活性(p0.05),与对照相比,降低了19.1%～33.7%,土壤脱氢酶活性整体上表现为随纳米富勒烯添加量增加先增加后降低的趋势.与之相反,添加不同剂量纳米富勒烯整体上提高了土壤碱性磷酸酶活性,但差异不明显(p0.05).利用磷脂脂肪酸(Phospholipid Fatty Acids, PLFAs)分析发现,添加纳米富勒烯(10～500 mg·kg~(-1))后土壤总PLFAs含量较对照降低了3.6%～27.3%,在低剂量(≤50 mg·kg~(-1))纳米富勒烯处理下革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌、细菌含量均有所提升,而当纳米富勒烯剂量达到500 mg·kg~(-1)时,土壤微生物数量在不同程度上受到抑制.土壤微生物生态学指数(Shannon、Simpson和Pielou指数)、聚类分析(Cluster analysis)、主成分分析(Principal component analysis)均显示纳米富勒烯对土壤中微生物群落多样性产生了负面影响.     

纳米ZnO浓度对EBPR系统除磷性能的影响

采用SBR工艺接种成熟的强化生物除磷(EBPR)絮状污泥,研究了不同浓度纳米ZnO(ZnO NPs)对颗粒化EBPR系统性能的影响。结果表明:低浓度(≤1 mg/L)ZnO NPs可促进厌氧释磷和好氧吸磷作用;随着ZnO NPs浓度的增加,磷酸盐及COD去除能力受到明显抑制;在厌氧释磷过程中,PAOs对ZnO NPs的毒性更为敏感;与未受ZnO NPs污染的系统相比,ZnO NPs浓度为15 mg/L条件下的释磷速率与吸磷速率分别下降了0.1 mg/(gVSS·min)和0.15 mg/(gVSS·min)。     

微/纳米颗粒表面能测定方法适用性研究

采用静态液滴法、柱毛细法、板毛细法3种方法,分别测定了水、正己烷、甲酰胺、二碘甲烷4种液体与TiO_2(40 nm)、TiO_2(100 nm)、Al_2O_3(200 nm)、高岭土(200~400nm)、Fe_2O_3(400~600 nm)、SiO_2(20μm)6种粒径微/纳米颗粒之间的接触角,确定了适用于不同颗粒粒径的接触角测定方法.在此基础之上,利用Young-Dupré方程计算了各微/纳米颗粒的表面能及各分项.结果表明:粒径较小的颗粒(如200 nm)接触角的测定适合使用静态液滴法,而粒径较大的颗粒(如600 nm)接触角的测定适合使用柱毛细法.粒径大小适中时(如200~600 nm),静态液滴法和柱毛细法都适用,测定结果差别普遍较小(≤11°),但二碘甲烷与Fe_2O_3(400~600 nm)之间的接触角利用不同方法测定结果相差可达14°.静态液滴法操作方便,但由于粗糙度的影响需要对接触角测定值进行修正.板毛细法测定接触角时,液体容易挥发,不易得到准确测量结果,不推荐使用.对全部6种测定的微/纳米颗粒,表面能的计算结果相差不大.表面能的3个分项中,范德华分量(γLW)与路易斯碱分量(γ-)的贡献最大,路易斯酸分量(γ+)的贡献很小,主要是因为在微/纳米颗粒-液体界面中,电子受体的反应活性较低.     

纳米TiO2在拟南芥中的富集、转运及对其生长和生理的影响

为了探讨纳米材料对植物的生理效应,以拟南芥(Arabidopsis thaliana)作为受试生物,研究了纳米TiO_2在拟南芥中的富集、转运及对其生长和生理的影响.本研究将拟南芥分别暴露于浓度为0、0.05、0.1、0.5、1.0、1.5 mg·L-1的纳米TiO_2中,通过ICP-MS测定纳米TiO_2在根和叶中的生物积累量,并采用TEM技术观察纳米TiO_2转运至叶片后对叶绿体结构的影响.在处理0、7和14 d后,测定拟南芥生物量、根系活力、叶片相对电导率和超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)、活性氧自由基(ROS)等生长生理指标的变化.结果显示:拟南芥能吸收纳米TiO_2并向地上部转运,但转运系数较低;TEM切片观察到纳米TiO_2能进入拟南芥体内并造成叶绿体内囊体中质体小球数目增多、体积变大.与对照组相比,幼苗地上部生物量、叶片相对电导率、叶肉原生质体活力呈下降的趋势,地下部生物量及根系活力呈上升趋势;纳米TiO_2还可引起叶片及根部活性氧(ROS)含量的变化,进而导致MDA、SOD、GSH等抗氧化体系酶活性的应激变化,同时与根部相比,叶片引起的毒性效应更强.说明纳米TiO_2在拟南芥中富集并转运至地上部后,对拟南芥叶片的生长具有显著的抑制作用,诱导其产生氧化应激.同时,一定浓度的纳米TiO_2胁迫下,拟南芥根部与叶片对纳米TiO_2的响应不同,敏感度存在差异,叶生长受到抑制的同时却对根有促进作用.     

Fe3O4/CeO2-H2O2非均相类Fenton体系下降解TCE的研究

采用浸渍法成功合成了新型催化剂纳米Fe3O4/CeO_2,并且用Fe3O4/CeO_2-H_2O_2非均相Fenton体系对TCE进行降解研究,考察了初始pH、H_2O_2浓度、温度及催化剂投加量等因素对于TCE降解效率的影响.实验结果表明,Fe3O4/CeO_2-H_2O_2非均相Fenton体系对TCE具有较好的去除效果:在初始pH=3,温度50℃,H_2O_2浓度30 mmol·L-1和Fe3O4/CeO_2投加量0.5 mg·L-1时,TCE去除率高达97.29%.同时实验结果表明pH在2~7范围内对TCE均有降解效果,所以相对于传统Fenton体系,该体系拥有更宽pH应用范围.目标污染物的降解符合一级动力学,反应活化能为30.77 k J·mol-1,表明反应易于进行.