纳米二氧化硅改性聚酰胺复合膜及其抗污染性能

采用经3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTMS）修饰的纳米二氧化硅（SiNPs）,对正渗透聚酰胺复合膜（TFC）进行抗污染改性.在静电吸附作用下,APTMS-SiNPs可通过表面涂覆的方式接枝在带负电的TFC表面,以提高膜的亲水性和抗污染效能.改性后,大量纳米材料成功接枝在膜表面,膜表面的接触角降低了54%,而膜电位和表面粗糙度无明显变化.采用海藻酸钠作为代表污染物,对原膜和改性膜的动态污染行为进行探究,通过监测污染阶段的通量变化和膜表面滤饼层含量,发现改性膜在膜污染后期表现出优良的抗污染性能,最终通量衰减降低了28%,膜表面滤饼层含量减少了35%.改性膜的抗污染性能主要归因于APTMS-SiNPs带来的膜表面亲水性的大幅提高.     

复合聚硅铝三十絮凝剂的混凝性能研究

制备了一种新型的复合聚硅铝三十(PSiAl30)类絮凝剂,与常规聚合氯化铝PAC(以Al13为主)和Al30絮凝剂作对比,通过烧杯混凝实验,考察了其对腐殖酸-高岭土悬浊液的混凝效果。结果表明,复合硅的PSiAl30系列既有Al30的电中和能力,又起吸附架桥作用。PSiAl30絮凝剂对水体酸碱度影响小,可适用于低碱度水体。弱碱性范围内,硅/铝比为0.05的PSiAl30有最高的TOC去除率,最低的投药量,并能显著提高对非芳烃类的去除能力。     

CeO_2 NPs短期作用对活性污泥系统水处理效果影响研究

通过活性污泥3 h呼吸抑制试验,表明氧化铈纳米颗粒(Ce O2NPs)对活性污泥系统中的好氧微生物具有毒性作用,且它对微生物的呼吸抑制作用与浓度呈正相关,浓度越高呼吸抑制作用越明显。研究了1和10 mg/L的Ce O2NPs短期作用(1周期和20 d)后对活性污泥系统水处理效果和污泥沉降性能的影响。结果表明,1和10 mg/L的Ce O2NPs暴露一周期后,下一周期内实验组COD、NH4+-N、NO3--N、NO2--N、TN、TP的浓度变化曲线与对照组变化趋势基本保持一致。经过20 d运行后,不同浓度的Ce O2NPs也未对活性污泥系统有机物、氮磷去除和活性污泥沉降性能产生明显影响。     

纳米氢氧化镁对不同类型土壤镉形态的影响

采用28 d室内连续培养实验,以纳米氢氧化镁和普通氢氧化镁（100、200和300 mg·kg^-1）为镉污染土壤钝化剂,研究了纳米氢氧化镁和普通氢氧化镁对不同类型镉污染土壤（1、5、10和15 mg·kg^-1）中镉形态的影响.结果表明,在中性土壤上,1、5、10和15 mg·kg^-1镉处理中土壤交换态Cd （EX-Cd）形态分布比例FDC为66.7%~81.8%,为土壤镉主要形态.土壤镉含量大小顺序为EX-Cd > 碳酸盐结合态Cd（CAB-Cd） > 残渣态Cd （RES-Cd） > 铁锰氧化态Cd （FeMn-Cd） > 有机结合态Cd （OM-Cd）.培养第14d时,土壤EX-Cd FDC达到最低值.培养0~28 d期间,在1、5、10和15 mg·kg^-1镉处理下,纳米氢氧化镁和普通氢氧化镁处理的土壤EX-Cd FDC较对照（CK）分别降低了11.4%~67.7%、7.8%~37.2%、7.7%~36.4%、5.0%~28.8%（纳米氢氧化镁）和0.5%~49.5%、0.6%~15.0%、1.0%~18.1%、0.7%~14.6%（普通氢氧化镁）.碱性土EX-Cd含量均在培养的第7 d时达到最低;酸性土在1、5和10 mg·kg^-1镉处理中土壤EX-Cd含量在第21d时达到最低值.纳米氢氧化镁和普通氢氧化镁均降低了中、酸、碱性土壤EX-Cd含量,且随氢氧化镁施加量的增加,土壤EX-Cd含量呈降低趋势.相同用量下,钝化土壤活性镉的效果以纳米氢氧化镁优于普通氢氧化镁.     

微纳米粒径生物炭的结构特征及其对Cd2+吸附机制

为探究不同微纳米粒径生物炭的结构特性和对Cd²⁺吸附性能的影响.通过筛分法和球磨法制备不同粒径（180~250、50~75和≤20 μm,分别表示为BC-1、BC-2和BC-3）玉米秸秆生物炭,利用元素分析、激光粒度分析、SEM、BET、FTIR和XPS等手段对生物炭的结构进行了表征,采用静态吸附实验研究了不同初始Cd²⁺浓度、吸附时间和pH条件下生物炭对Cd²⁺的吸附行为与机制.结果表明,随粒径减小,生物炭表现为pH值和Zeta电位均下降、芳香性和极性降低、比表面积和孔体积增大.不同粒径生物炭对Cd²⁺的吸附动力学符合准二级动力学模型,以化学吸附为主,其平衡时间依次为：BC-1（540 min）>BC-2（360 min）>BC-3（80 min）.Langmuir模型能更好拟合Cd²⁺在不同粒径生物炭上的吸附等温过程（R²>0.97）,Cd²⁺最大吸附量随粒径减小而增大,表现为：BC-3（74.43 mg ·g^-1）>BC-2（45.71 mg ·g^-1）>BC-1（44.59 mg ·g^-1）.生物炭吸附Cd²⁺主要机制有静电吸引、表面络合和阳离子-π作用.     

纳米TiO_2胶体分离富集水样中痕量镍研究

利用纳米二氧化钛胶体比表面积大,吸附能力强以及吸附离子沉积后又很容易转化为胶体的特点,提出用纳米二氧化钛胶体富集水样中痕量镍。系统研究了胶体纳米二氧化钛对N(iII)的吸附行为,考察了吸附时间、酸度以及共存离子对吸附行为的影响。研究结果表明:在优化条件下,纳米二氧化钛胶体对N(iII)的吸附率可达99%以上。建立了纳米二氧化钛胶体分离富集与火焰原子吸收光谱联用测定水样中痕量镍的方法。该法检出限(3σ)为4.17μg/L,相对标准偏差(RSD)为2.8%;并且由于纳米二氧化钛胶体吸附镍后不需要脱附,分析过程简便、快速;用于实际水样中痕量镍的测定,结果满意。     

水中富勒烯(C_(60))纳米颗粒凝聚动力学研究

采用动态光散射技术研究了电解质和天然有机物对水中C60纳米颗粒凝聚动力学的影响。结果表明,电解质存在可使水中C60纳米颗粒的|ζ|减小、粒径增大,促进凝聚的发生。C60纳米颗粒凝聚过程分为反应控制和扩散控制2个阶段,符合经典的胶体稳定性(DLVO)理论。Na+、K+、Ca2+和Mg2+的临界凝聚浓度分别为321、295、9.6和6.7 mmol/L,远高于其在水环境中的浓度水平;腐殖酸存在可通过空间位阻效应显著增强水中C60纳米颗粒的分散性;表明C60纳米颗粒可稳定存在于典型的水环境中。     

Effects of particle composition and environmental parameters on catalytic hydrodechlorination of trichloroethylene by nanoscale bimetallic Ni-Fe

Catalytic nickel was successfully incorporated into nanoscale iron to enhance its dechlorination efficiency for trichloroethylene （TCE）, one of the most commonly detected chlorinated organic compounds in groundwater. Ethane was the predominant product. The greatest dechlorination efficiency was achieved at 22 molar percent of nickel. This nanoscale Ni-Fe is poorly ordered and inhomogeneous; iron dissolution occurred whereas nickel was relatively stable during the 24-hr reaction. The morphological characterization provided significant new insights on the mechanism of catalytic hydrodcchlorination by bimetallic nanoparticles. TCE degradation and ethane production rates were greatly affected by environmental parameters such as solution pH, temperature and common groundwater ions. Both rate constants decreased and then increased over the pH range of 6.5 to 8.0, with the minimum value occurring at pH 7.5. TCE degradation rate constant showed an increasing trend over the temperature range of 10 to 25℃. However, ethane production rate constant increased and then decreased over the range, with the maximum value occurring at 20℃, Most salts in the solution appeared to enhance the reaction in the first half hour but overall they displayed an inhibitory effect. Combined ions showed a similar effect as individual salts.     

EDTA/纳米羟基磷灰石联合修复重金属污染土壤

土壤淋洗可能导致残留重金属活化,采用淋洗/钝化联合修复重金属污染土壤可在一定程度上减少这一影响。研究了EDTA淋洗、纳米羟基磷灰石钝化及两者联合修复对土壤重金属洗脱率、TCLP浸出浓度、化学形态分布的影响,构建了涵盖土壤重金属残留量、生物有效性和生理毒性的环境风险评价方法,对淋洗、钝化及其联合修复进行了评价。结果发现,EDTA淋洗对Pb和Cu的洗脱效果较好,对Zn浸出浓度的削减率较高。当EDTA投加量为2 g·L~(-1)时,Zn的浸出浓度降低了70.40%。纳米羟基磷灰石对Pb和Zn具有较好的钝化效果,对Cu和Cd的钝化作用相对较弱。当纳米羟基磷灰石投加量为2%时,Pb浸出浓度削减率高达89.65%。淋洗/钝化联合修复大幅度降低了Pb和Cd的浸出浓度,降低了可还原态Cu残留量、可还原态和残渣态Cd残留量,以及弱酸提取态和可还原态Zn、Pb残留量。当EDTA和纳米羟基磷灰石投加量分别为1 g·L~(-1)和1%时,土壤重金属总环境风险削减率达到74.12%。EDTA对土壤中Cu和Cd的洗脱效果较好,后续钝化修复作用有限,Pb和Zn则可通过淋洗/钝化联合修复大幅度提高削减环境风险削减率。     

可见光下H2La2Ti3O10／TiO2光催化降解有机染料的研究

通过固相反应、离子交换、粒子插入等一系列反应合成一种层状纳米光催化复合材料H2La2Ti3O10／TiO2。可见光照射下，对选定的染料模型——甲基橙溶液(20mg／L)、汽巴克隆黄(100mg／L)、依利尼尔红(100mg／L)溶液做光降解实验。结果表明，在可见光照射下，H2La2Ti3O10／TiO2均能对溶液中甲基橙、汽巴克隆黄、依利尼尔红有效降解，光照30min后，其对溶液中甲基橙、汽巴克隆黄、依利尼尔红的降解率分别可达60．4％、60．7％和72．0％，而标准TiO2(P-25)仅为6．2％、10．6％和12．3％。