基于负载指数的湖北省水资源开发潜力综合评价

以湖北省为研究区域,采用水资源负载指数法,在Arc GIS软件的支持下评价了湖北省各城市和各分区的水资源利用程度及开发潜力,定量揭示了不同地区人口-经济规模和水资源量之间的平衡关系。结果表明:整体上,湖北省多年平均水资源负载指数为7.31,水资源利用程度较高,进一步开发的潜力较小。在城市尺度上,神农架林区、恩施自治州、十堰市和咸宁市等城市水资源潜力较大,其他城市水资源潜力较小;在分区尺度上,鄂西南地区水资源潜力较大,江汉平原水资源潜力较小。研究成果将为该地区合理开发水资源、制定中长期生态环境保护和社会经济发展规划提供科学依据。     

低浓度范围内聚丙烯酰胺在黏土矿物上的吸附特征

用酰胺基团溴化后碘化镉-淀粉显色分光光度法测定了在0～50mg/L低浓度范围内聚丙烯酰胺(PAM)在高岭土和蒙脱土上的吸附等温线,并考察了电解质浓度和类型对吸附的影响.结果表明,PAM在黏土矿物上有很强的吸附亲合力,吸附等温线为Langmuir型.电解质能大大增强PAM在黏土矿物上的吸附,其中二价离子比一价阳离子更有效.电解质浓度较低时,PAM分子主要以链序态吸附,电解质浓度较高时以链环态、链端态吸附的数量逐渐增多.PAM的吸附只限制在层状黏土矿物的外表面上.在Na⁺介质中,PAM在两种黏土矿物上的吸附量差别不大;而在Ca²⁺介质中,蒙脱土悬浮颗粒产生分裂,为PAM的吸附提供新的外表面积,PAM的吸附量大大高于在高岭土上的吸附量,前者约是后者的2～3倍.     

土壤聚合物的制备及其固化重金属离子的研究

土壤聚合物(土聚物)是一种新型的无机聚合物,其分子链由Si,O,Al等以共价键连接而成,是具有网络结构的类沸石,对重金属有较强的固定作用。初步探索了用偏高岭土、碱激活剂等合成土聚物的工艺条件,研究了原料配方、水的加入量对土聚物性能的影响。当氧化硅与氧化铝的摩尔比为4．0-4.5、氧化钠与氧化硅的摩尔比为0．27—0．35时,得到了抗压强度大于48MPa的土聚物;用其固化Zn^2 ,Pb^2 ,Cu^2 和Cd^2 ,其对上述重金属离子的捕集效率为96．86％,99．86％。     

负载型TiO2/活性炭光催化灭活大肠杆菌(E.coli)的研究

以大肠杆菌(Escherichia coli JM 109)为研究对象,通过细菌的灭活实验研究负载型TiO2/活性炭(TiO2/AC)的灭菌性能,并利用XRD、BET和SEM对材料的晶型、晶粒尺寸、比表面积和吸附在材料上的细菌分布形态及数量进行分析.结果表明吸附在TiO2/AC上的大肠杆菌数比吸附在活性炭和TiO2都多.TiO2/AC对E.coli光催化灭活率比TiO2粉末和P25高,制备材料的热处理温度500℃和光催化反应中光强40 W都分别使TiO2/AC的光催化活性达到最大,在光催化灭活E.coti过程中,KH2PO4使催化剂活性降低程度比NaHCO3大,而两者使TiO2/AC催化活性降低程度比TiO2小,但NaHCO3对催化活性的影响是可逆的.     

稀土催化臭氧氧化法降解印染废水的研究

以硅酸钠为原料,含稀土的盐酸为溶剂,采用化学沉淀法制备了二氧化硅负载型稀土催化剂。实验结果表明,最佳制备工艺条件为硅酸钠浓度0.3 mol/L、盐酸浓度1.0 mol/L、表面活性剂选用十二烷基苯磺酸钠、稀土投加量0.1 g、温度在800℃以上、煅烧时间1 h。利用IR、UV-VIS、XRD、SEM等表征手段研究了二氧化硅负载型稀土催化剂的组成、形貌。在此最佳条件下所制得的催化剂平均粒径为17 nm,比表面积为1 365 m2/g。制备的催化剂具有良好的催化活性,且附着的稀土离子不易流失,解决了稀土流失问题,并易与反应体系分离,可回收和重复利用。并利用该催化剂催化臭氧对模拟废水和实际废水进行处理,在pH为2,稀土催化剂的投加量为5 g,反应时间为60 min,温度为60℃的最佳反应条件下的COD降解率分别是90.3%和82.2%。     

用于臭氧分解的负载型双金属催化剂

研究了催化剂载体外形和活性成分对催化剂性能的影响和其他污染物的反应对室内空气造成的二次污染。通过XPS分析说明了反应过程中催化剂表面发生的化学变化及反应机理。最终论述了臭氧分解的重要性以及该催化剂的高活性和长寿命。     

Removal of cadmium using MnO2 loaded D301 resin

MnO2 loaded weak basic anion exchange resin D301 （Anion exchange resin, macroreticular weak basic styrene） as adsorbent has been prepared and applied to the removal of cadmium. The adsorption characteristics have been investigated with respect to effect of pH, equilibrium isotherms, removal kinetic data, and interference of the coexisting ions. The results indicated that the Cd^2＋ could be efficiently removed using MnO2 loaded D301 resin in the pH range of 3-8 from aqueous solutions with the co-existence of high concentration of alkali and alkaline-earth metals ions. The saturate adsorption capacity of the Cd^2＋ was 77.88 mg/g. The adsorption process followed the pseudo first-order kinetics. The equilibrium data obtained in this study accorded excellently with the Langmuir adsorption isotherm.     

不同类型LDHs负载改性麦饭石对Cr(Ⅵ)吸附性能

在碱性条件下采用水热-共沉淀法,将ZnCl_2、MgCl_2和AlCl_3、FeCl_3等不同2价和3价金属化合物两两组合,生成4种层状双金属氢氧化物(LDHs),并负载于天然麦饭石填料表面;分别通过等温吸附试验、解吸附试验、吸附动力学试验、竞争性吸附试验、不同温度及pH值吸附试验,研究LDHs涂层负载改性麦饭石对Cr(Ⅵ)吸附效果的提升作用.结果表明,改性后的各种麦饭石填料对Cr(Ⅵ)的最大理论吸附量均大于天然麦饭石,其中Zn Al-LDHs改性麦饭石对Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳,在最适温度15℃时最大理论吸附量接近天然麦饭石的10倍;同时,解吸附试验发现LDHs的负载可以加强填料的重复利用率.所有填料对Cr(Ⅵ)的吸附热力学参数均为ΔGθ0、ΔHθ0、ΔSθ 0,表明填料吸附Cr(Ⅵ)过程为可自发进行的放热过程;LDHs负载改性麦饭石对Cr(Ⅵ)的吸附过程均符合准二级反应过程,以化学吸附为主.通过选用合适的金属离子组合方式制备不同的LDHs负载改性麦饭石,可达到有效提高麦饭石吸附水体中Cr(Ⅵ)性能的目的.     

石英砂负载β-FeOOH (ACS)吸附除Cr(Ⅵ)的机理分析

研究了吸附材料石英砂负载β-FeOOH(ACS)对Cr(Ⅵ)的吸附机理.结果表明,Cr(Ⅵ)在ACS表面的吸附率随ACS表面Zeta电位的降低而显著降低,说明Cr(Ⅵ)的吸附以静电作用为主.石英砂负载β-FeOOH后表面Zeta电位由负变正,说明β-FeOOH在石英砂表面的负载改变了石英砂表面的电荷性质,也表明ACS能对Cr(Ⅵ)产生静电吸附.ACS吸附除Cr(Ⅵ)的能量色散X射线光谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)测定结果表明,ACS吸附Cr(Ⅵ)的过程发生了一定的离子交换作用,且吸附反应伴随着部分氧化还原反应的进行,氧提供电子,铁、铬接受电子,氧、铁分别起Lewis碱和Lewis酸的作用.     

CTAB改性地聚合物同时去除Cu(II)和Cr(VI)

地聚合物（Geopolymer,简称GP）是由含硅铝酸盐的偏高岭土（Metakaolin,简称MK）或固体废料（如粉煤灰）经碱性激活制备的立体网状结构无机聚合物,对大部分重金属阳离子有良好的吸附作用,但对以阴离子形态存在的重金属吸附效果很差.本研究以偏高岭土为主要原料制备GP,同时用CTAB进行改性,研究其化学组成变化及对典型以阴、阳离子形态存在的重金属Cr（VI）和Cu（II）的同时吸附作用.结果表明,pH为5、吸附时间为24 h、初始浓度为50 mg·L^-1、吸附剂投加量为1 g·L^-1时,CTAB-GP对Cu（II）的去除率达到98.6%,Cr（VI）的最高去除率为25.6%,同时还发现溶液中Cu（II）的存在对吸附Cr（VI）有较大促进作用.整体来看,两种金属混合吸附时很好地符合二级动力学规律,单溶质吸附很好地符合Langmuir和Freundlich等温式,Cu（II）和Cr（VI）的理论最大吸附量分别为147.1 mg·g^-1和63.1 mg·g^-1.XRD、FTIR和BET表征分析结果表明,CTAB-GP中即使存在季铵盐阳离子,但依然属于地聚合物.CTAB-GP可以不牺牲对重金属阳离子吸附性能的同时吸附阴离子,优于常规地聚合物,鉴于CTAB-GP的这种特性,其在重金属污染防治中显示出极大的应用前景.