羧甲基纤维素包覆纳米铁的制备及其分散性研究

纳米铁以其较高的活性和较小的尺寸适用于地下水氯代烃污染的原位修复。然而,为达到原位修复的目的,纳米铁必须在水中保持良好的分散性。研究以羧甲基纤维素为分散剂采用液相还原法制备纳米铁来改善其分散性。透射电镜观察得到羧甲基纤维素包覆纳米铁颗粒呈离散状态,且羧甲基纤维素含量为64.2wt%的纳米铁粒径为20nm左右;而未包覆纳米铁颗粒有明显的棱角且粒径为50～100nm。傅立叶红外光谱测试表明羧甲基纤维素通过其分子中羧基的单齿配位作用结合在纳米铁表面。沉降曲线表明,在1mmol/LNaHCO3水溶液中羧甲基纤维素包覆纳米铁的沉降曲线是斜率为-10-4～-10-5s-1的直线,其分散性比未包覆纳米铁颗粒有较大改善。     

纳米沸石对大白菜生长、抗氧化酶活性及镉形态、含量的影响

通过土培试验研究了纳米沸石(NZ)和普通沸石(OZ)对2个品种白菜生长、抗氧化酶活性,镉形态和含量的影响.结果表明,施用沸石明显提高了大白菜地上部和根部过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性,使大白菜地上部、植株总干重分别增加了4.5%~96.5%、3.4%~88.4%.施用纳米沸石和普通沸石有效降低了2个品种大白菜地上部和根部镉含量,且降低幅度随沸石施用量的增加而增加.低镉(1 mg·kg~(-1)Cd)条件下,山东四号和新晋菜三号大白菜可食部位(地上部)镉含量较对照(Cd_1+Z_0)分别降低了1.0%~75.0%、19.5%~68.9%(除Cd_1+OZ_5/OZ_(10)处理).高镉水平(5 mg·kg~(-1)Cd)条件下,山东四号和新晋菜三号大白菜可食部位(地上部)镉含量较对照(Cd_5+Z_0)分别降低了7.2%~53.2%(除Cd_5+OZ_(10)处理)、0.7%~63.0%.与普通沸石相比较,纳米沸石处理大白菜可食部位(地上部)镉含量降低10.5%~65.7%.在镉污染土壤上(1 mg·kg~(-1)和5 mg·kg~(-1)Cd),施用纳米沸石和普通沸石使山东四号品种大白菜可食部位(地上部)镉提取总量分别降低了12.4%~68.8%和13.2%~55.6%(除Cd_5+OZ_5处理),使新晋菜三号大白菜可食部位(地上部)镉提取总量分别降低了9.4%~71.5%和3.1%~38.7%(除Cd_1+OZ_5处理),且随着施用量的增加,降低幅度更大.     

硅藻泥包埋纳米零价铁处理含铬废水的研究

采用环境友好型矿物材料硅藻泥(Diatom Mud)包埋纳米零价铁(nZVI)得到复合材料(D-nZVI),分别用XRD、SEM和TEM对样品分析表征.同时,通过考察D-nZVI中硅藻泥的用量、投加量、含Cr(VI)废水浓度、p H值、处理时间等对Cr(VI)去除率的影响,进一步研究了反应动力学等.结果表明,在25℃的条件下,D-nZVI中硅藻泥的用量为20%时,D-nZVI对Cr(VI)的去除效率要高于nZVI.p H值较低时D-nZVI的处理效果更好,并且含Cr(VI)废水的浓度越高,去除率越低,投加量增多和反应时间越长,Cr(VI)的去除率越高.当D-nZVI的用量为16 g·L-1,Cr(VI)废水浓度为10 mg·L-1,p H=3时,Cr(VI)的去除率达99%.从SEM和TEM样品分析结果可以看出,硅藻泥表面有很多小而均匀的小孔,较好地包埋或附着在纳米零价铁的表面上,起到了很好的抗氧化作用,为D-nZVI吸附、还原和共沉淀降解Cr(VI)提供了有力依据.     

支化聚乙烯亚胺功能化磁性纳米吸附剂的制备及对Cu2+的吸附研究

为解决水体中重金属Cu²⁺污染,本研究首先采用水热法制备得到超顺磁四氧化三铁纳米粒子,然后使用对Cu²⁺具有强络合作用的含有丰富氨基官能团的支化聚乙烯亚胺接枝到纳米粒子表面,得到Fe₃O₄@BPEI磁性纳米吸附剂。采用红外光谱(FTIR)、X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等对其结构、尺寸及形貌进行表征。研究了不同吸附因素对吸附剂吸附Cu²⁺的影响,确定了最佳吸附条件,并通过吸附动力学模型和吸附等温线模型进一步探讨吸附机理。结果表明：支化聚乙烯亚胺成功接枝到四氧化三铁纳米粒子表面。最佳吸附条件为pH=6.0、吸附平衡时间为40 min、吸附剂用量为10 mg。通过实验数据拟合,Fe₃O₄@PEI吸附Cu²⁺的过程符合Langmuir等温吸附方程和拟二级动力学模型,表明吸附过程为化学吸附控制的单分子层覆盖,在303 K时,模型理论饱和吸附量为141.24 mg/g。表明支化聚乙烯亚胺修饰的磁性纳米吸...     

羧甲基壳聚糖两性混凝剂对高岭土的混凝特性

采用烧杯混凝实验和Zeta电位研究了羧甲基壳聚糖(CMCS)对高岭土模拟水样的混凝特性,考察了水力条件、pH值、混凝剂投加量和原水浊度对混凝性能的影响。结果表明,混凝效果受悬浊液pH值、原水浊度和CMCS投加量的影响较为明显,而水力条件的差异对混凝效果的影响不明显。达到最佳混凝效果所需CMCS投加量随pH值增加而增加,随原水浊度的增加而减少。而在最佳CMCS投加量时,浊度去除率随着原水浊度的降低而降低。高岭土悬浊液pH为5、CMCS投加量在0.1⁵.0 mg/L的范围内时混凝效果较佳,沉降15 min后剩余浊度降至10 NTU以下,去除率达到95%。吸附架桥和电性中和是CMCS的主要混凝作用机理,混凝反应条件不同时,起主导作用的混凝机理不同,CMCS对高岭土的混凝是多种机制共同作用的动态变化过程。     

丛枝菌根影响纳米ZnO对玉米的生物效应

人工纳米颗粒(engineered nanoparticles,ENPs)能被植物吸收、积累,随食物链进入人体而引起健康风险.丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌可与陆地生态系统中绝大多数高等植物互惠共生,可能影响ENPs的生物效应.在温室土壤盆栽条件下研究了施加不同水平纳米ZnO(0、500、1000、2000、3000 mg·kg-1)和接种AM真菌Acaulospora mellea对玉米生长和营养状况的影响.结果表明,随土壤中纳米ZnO施加水平的增加,菌根侵染率和玉米生物量均呈降低趋势,根系总长、总表面积及总体积降低,植株体内Zn含量和吸收量逐渐增加,地上部分P、N、K、Fe、Cu吸收量逐渐降低.与对照相比,接种AM真菌均促进玉米的生长,改善P、N、K营养,根系总长、总表面积及总体积增加,并在施加纳米ZnO时增加Zn在玉米根系中的分配比例.本结果首次表明,土壤中纳米ZnO对丛枝菌根具有一定毒性,而接种AM真菌能够减轻其毒性,对宿主植物起到保护作用.     

凹凸棒石@C纳米复合材料对Cr(Ⅵ)吸附-还原作用

以凹凸棒石和葡萄糖为原料,通过设置凹凸棒石与葡萄糖不同质量比,采用水热碳化法制备凹凸棒石@C纳米复合材料,并选择出去除Cr(Ⅵ)效果最佳的凹凸棒石@C纳米复合材料.同时,利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位仪(Zeta)、X光电子能谱(XPS)手段对复合材料进行了表征,考察了时间和p H对其去除水中Cr(Ⅵ)的影响,探讨了其吸附-还原机制.结果表明,最佳复合材料的凹凸棒石与葡萄糖质量比为1∶4;吸附平衡时间约为6 h,动力学过程符合准二级动力学模型.在p H为1~10时,Cr(Ⅵ)去除率随p H升高而减小,p H=1时Cr(Ⅵ)去除率最大,高达92.7%,吸附率为48.5%,还原率为44.2%;而总铬吸附率则随p H升高先增大后减小,p H=2时最大,吸附率为50.2%,还原率为13.0%,表明对Cr(Ⅵ)去除存在吸附-还原作用,酸性越强,越容易发生还原反应.FT-IR分析结果表明,凹凸棒石@C纳米复合材料表面存在含氧基团和还原性基团(Cx—OH、—CH等);XPS分析结果表明其对Cr(Ⅵ)的去除是吸附-还原相互作用的结果,包括Cr(Ⅵ)在复合材料表面与含氧基团络合配位吸附和静电吸附,以及Cr(Ⅵ)还原Cr(Ⅲ)再吸附,其中,Cr(Ⅲ)再吸附主要通过与Mg2+、Al3+等阳离子交换作用实现的.     

纳米零价铁还原溴代阻燃剂的进展研究

地表水、地下水和土壤污染是当今社会人类生存面临的主要问题.由于溴代阻燃剂的广泛应用以及它们的难降解性、毒性和蓄积性等特性,成为水体和土壤的严重污染源.纳米零价铁比表面积大、还原性强、价格低廉且毒性小,通过零价铁有效还原转化来降低溴代阻燃剂的毒性是一项有前景的环境修复技术.对纳米零价铁的制备、改性和环境应用进行了介绍,系统探讨了纳米零价铁还原溴代阻燃剂的研究成果和现状,并对其发展前景进行了展望.     

纳米铁对蚯蚓蛋白质含量和抗氧化酶系的影响

采用人工土壤法,研究了不同暴露浓度下纳米铁对赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)体内蛋白质含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)等抗氧化酶活性的影响。结果表明:当纳米铁浓度在10~500 mg/kg时,纳米铁对蚯蚓体内蛋白质含量未产生显著性影响(P0.05)。2 000 mg/kg组比对照组蛋白质含量有明显增加,最高时比对照组增加了74%。蚯蚓体内CAT、SOD和GSH-PX对纳米铁浓度响应不同,在10~100 mg/kg时CAT、SOD和GSH-PX均无响应,当纳米铁浓度在500~2 000 mg/kg时这3种酶的活性变化趋势基本一致,都呈现先增加后降低的趋势。     

Fe~(3+)及Ce~(3+)掺杂对TiO_2纳米粒子性能的影响

以溶胶-凝胶法制备纯的和分别掺杂Fe3+、Ce3+的TiO2纳米粒子,以橙黄IV的光催化氧化评价纳米粒子的紫外光与可见光活性,利用TG-DSC、XRD、BET及UV-Vis吸收光谱考察掺杂对TiO2的相变、粒径、比表面积及光吸收性能的影响,在归一化条件下探讨Fe3+及Ce3+掺杂对TiO2活性和表面性质产生影响的机制。结果表明:Fe3+及Ce3+的最佳掺杂量分别为0.2%和0.04%;Ce3+抑制TiO2由锐钛矿向金红石转变以及改善TiO2高温组织稳定性的能力均明显大于Fe3+;Fe3+和Ce3+掺杂均能提高TiO2的紫外光活性并扩展TiO2的光响应范围,但光生电子与空穴复合以及光腐蚀使它们对TiO2可见光活性的提高并不显著。Fe3+和Ce3+的半径及其相应氧化物的性质决定了两者对TiO2性能的不同影响。