高度有序的TiO2纳米管阵列光催化性能研究

采用恒压阳极氧化法在纯钛箔表面制备TiO2纳米管阵列,利用SEM和XRD对其进行了形貌和晶型的分析和表征,并通过TiO2纳米管阵列膜对甲基橙光催化降解,探讨光照时间、甲基橙溶液的初始浓度、溶液的初始pH值和H2O2加入浓度等因素对甲基橙的脱色率影响.结果表明,H2O2加入浓度为50mg·L-1,紫外光照射2h,溶液为中性时,在30 mg·L-1的甲基橙溶液(50mL)中,甲基橙溶液的脱色率达到100%.当H2O2加入浓度进一步增大到100 mg·L-1时,光催化的效率进一步提高,紫外光照射1h,甲基橙溶液的脱色率就已经达到了100%,并未出现抑制光催化的现象.同时还研究了TiO2纳米管阵列电极的稳定性.实验结果表明,随着TiO2纳米管阵列使用次数的增加,其光催化效果略有所下降.     

镧掺杂氧化锌光催化降解染料废水研究

以醋酸锌和硝酸镧为原料,丙烯酰胺为单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,过硫酸铵为引发剂,采用高分子网络凝胶法制备得到掺镧的Zn O纳米粉体。用制备的粉体对甲基橙进行光催化降解实验,考察了掺镧量对其光催化性能的影响。用X射线衍射仪、高分辨率透射电镜、X射线能谱仪、比表面积与孔隙率分析仪等对其进行表征。结果表明,镧的掺入提高了Zn O的光催化活性,镧锌摩尔质量比为0.2%时光催化性能最好,高压汞灯下反应1 h,甲基橙的脱色率为96.5%,相比于未掺杂的Zn O提高了11.5%。     

水合氧化铁的制备及其吸附性能研究

采用恒pH沉淀法,以NaOH溶液为沉淀剂,在溶液pH为3~9的范围内制得4种水合氧化铁(即水铁矿,Fh)。通过XRD、表面零电荷时pH(pHPZC)的测定、N2吸附-脱附对其进行了表征。研究了溶液pH对Fh的甲基橙去除率的影响。表征结果显示:4种Fh均为2-线Fh;它们的pHPZC为6.7~7.9;溶液pH为5,7,9时制备的Fh(Fh5,Fh7,Fh9)的N2吸附-脱附曲线均为IUPAC定义的第Ⅲ种类型。实验结果表明:4种Fh均在溶液pH为4时对甲基橙去除率最高;当甲基橙初始质量浓度为30 mg/L时,Fh5对甲基橙的去除率最高,为92.8%。Langmuir方程更适合描述Fh5对甲基橙的吸附行为,甲基橙在Fh5上产生单分子层吸附,该吸附是自发、放热的物理吸附过程。     

用铜钨合金废料制备氧化亚铜

用硝酸浸取铜钨合金废料中的铜,再用亚硫酸钠还原硝酸铜制备氧化亚铜。采用X射线衍射仪对氧化亚铜进行表征,考察了氧化亚铜产品对溶液中甲基橙的光催化效果,并与分析纯五水硫酸铜制备的氧化亚铜进行了对比。实验结果表明:在硝酸浓度为5.6 mol/L,硝酸用量为2.5 m L/g(为理论用量的1.5倍),浸取温度为40℃,浸取时间为6 h的最优浸取条件下,铜浸取率稳定在87%以上;在还原反应温度为80℃、还原反应时间为4h、硝酸铜浓度为0.8 mol/L的条件下,可制备得到较高纯度的氧化亚铜;在甲基橙质量浓度为20 mg/L、氧化亚铜加入量为2 g/L,500 W氙灯照射时间为2.5 h的条件下进行光催化反应,甲基橙降解率可达93%以上。与分析纯五水硫酸铜制备的氧化亚铜相比,两者形貌相似、光催化效果基本相当。     

高氨氮废水短程硝化过程中N2O释放试验研究

试验采用序批式反应器(SBR)处理高氨氮废水,逐步提高废水氨氮(NH+4-N)浓度到800 mg·L-1,通过控制曝气量实现了短程硝化.SBR周期试验表明,在低溶解氧和高游离氨等共同作用下,氨氧化菌(AOB)活性较低,导致AOB以亚硝酸盐氮(NO_2~--N)作为电子受体进行好氧反硝化,氧化亚氮(N_2O)释放因子为9.8%.静态试验控制初始NH_4~+-N为100 mg·L-1且改变曝气量(0.22~0.88 L·min~(-1))条件下,溶解氧浓度的增加能够提高硝化菌活性,N2O释放因子为0.51%~0.85%.当初始NH_4~+-N浓度为100 mg·L~(-1)且曝气量控制在0.66 L·min-1时,初始NO-2-N浓度为0~100 mg·L~(-1)对硝化菌活性影响较小,N2O释放因子为0.50%~0.71%.当溶解氧和游离氨浓度控制在适宜范围内,可维持AOB较高活性,抑制AOB发生好氧反硝化作用,降低N2O释放率.     

一维碳纳米管与金属氧化物材料研究

一维纳米结构是最吸引人的功能材料而被广泛关注.一维形态可以很容易地提高纳米结构的独特性能,使它们适合各种各样的应用程序,包括气体传感器、电致变色的设备、发光二极管、场发射器、超级电容器和纳米发电机.因此,目前已合成多种一维纳米结构形式的纳米棒、纳米线、纳米管、纳米带等.本文主要介绍了一维碳纳米管与金属氧化物的性质与研究现状,探讨两种材料的优缺点以期进行互补修饰合成新型复合材料.     

黄河下游垦利站溶解N2O浓度和通量的季节变化及其调控因子分析

于2012年3月至2014年3月每月在黄河下游垦利站采集表层河水,测定其溶解氧化亚氮(N_2O)浓度并估算了其水-气交换通量,并于2012年10月至2013年12月每月对表层河水和沉积物进行了受控培养实验以认识其产生过程.结果表明:黄河下游表层河水中溶解N_2O浓度范围为11.63~27.23 nmol·L~(-1),平均值为(16.29±4.23)nmol·L~(-1).N_2O浓度呈现出较为明显的季节变化,具体表现为冬季和春季高于夏季和秋季,但全年变化幅度不大.溶解N_2O浓度主要受到温度、黄河径流量和溶解无机氮等因素的影响.N_2O饱和度范围为101.1%~343.0%,平均值为190.8%±72.3%,黄河下游N_2O全年处于过饱和状态,是大气N_2O的净源.利用LM86、W92和RC01公式估算出其平均水-气交换通量分别为(10.2±12.3)、(17.3±18.8)、(25.8±26.6)μmol·m-2·d~(-1).初步估算了2012—2013年黄河向河口及其邻近海域输入N_2O的量约为5.8×105mol·a~(-1).培养实验表明:水体和沉积物整体表现为净产生N_2O,其中潜在反硝化速率均明显高于硝化速率,反硝化作用在黄河N_2O的产生过程中有重要作用.水体中的潜在反硝化速率(以N计)的变化范围为(0.18~332.20)nmol·L~(-1)·h~(-1),平均值为(52.74±95.63)nmol·L~(-1)·h~(-1),沉积物中潜在反硝化速率的变化范围为0.37~187.60 nmol·kg~(-1)·h~(-1),平均值为(29.61±56.91)nmol·kg~(-1)·h~(-1).     

Genotoxicity of ferric oxide nanoparticles in Raphanus sativus: Deciphering the role of signaling factors, oxidative stress and cell death

We have studied the genotoxic and apoptotic potential of ferric oxide nanoparticles(Fe_2O_3-NPs) in Raphanus sativus(radish).Fe_2O_3-NPs retarded the root length and seed germination in radish.Ultrathin sections of treated roots showed subcellular localization of Fe_2O_3-NPs,along with the appearance of damaged mitochondria and excessive vacuolization.Flow cytometric analysis of Fe_2O_3-NPs(1.0 mg/m L) treated groups exhibited 219.5%,161%,120.4% and 161.4% increase in intracellular reactive oxygen species(ROS),mitochondrial membrane potential(ΔΨm),nitric oxide(NO) and Ca2+influx in radish protoplasts.A concentration dependent increase in the antioxidative enzymes glutathione(GSH),catalase(CAT),superoxide dismutase(SOD) and lipid peroxidation(LPO) has been recorded.Comet assay showed a concentration dependent increase in deoxyribonucleic acid(DNA) strand breaks in Fe_2O_3-NPs treated groups.Cell cycle analysis revealed 88.4% of cells in sub-G1 apoptotic phase,suggesting cell death in Fe_2O_3-NPs(2.0 mg/m L) treated group.Taking together,the genotoxicity induced by Fe_2O_3-NPs highlights the importance of environmental risk associated with improper disposal of nanoparticles(NPs) and radish can serve as a good indicator for measuring the phytotoxicity of NPs grown in NP-polluted environment.     

纳米二氧化锰/还原态氧化石墨烯复合材料催化臭氧降解苯酚的研究

制备以还原态氧化石墨烯为载体的纳米二氧化锰催化剂,并以苯酚为目标降解物,研究了其催化臭氧化性能,对影响催化臭氧化效果因素及降解机理进行了初步探讨。使用SEM、TEM和XPS对材料进行表征;纳米二氧化锰/还原态氧化石墨烯催化臭氧降解苯酚反应为准一级反应;催化剂的最佳使用量为0.2 g/L;当p H=3时,苯酚催化臭氧化去除率相对于单独臭氧提高了119.0%;催化剂连续使用4次性能良好。     

纳米Fe_3O_4强化混凝-Fenton氧化预处理垃圾渗滤液

采用纳米Fe_3O_4与Fe Cl3制备复合混凝剂,利用混凝沉淀-Fenton氧化工艺预处理垃圾渗滤液原水,研究其处理效果。结果表明:在纳米Fe_3O_4投加量为2 g/L,Fe Cl3投加量为1.4 g/L时制备的复合混凝剂,在p H值为6.5,转速为300 r/min下快速搅拌1 min,转速为100 r/min下慢速搅拌30 min,沉淀时间为30 min的条件下,COD去除率为56.8%,ρ(COD)可由5 240 mg/L降低到2 264 mg/L;利用Fenton氧化处理混凝处理出水,在H_2O_2的投加量为5.5 g/L,n(H_2O_2)∶n(Fe2+)=4,p H值为6,反应时间为80 min,反应温度为25℃的最佳条件下,COD和氨氮的去除率分别为55.7%和40.1%,最终出水ρ(COD)和ρ(氨氮)分别为1 003 mg/L和670 mg/L;该组合工艺对垃圾渗滤液有较好的处理效果,COD、色度和氨氮的去除率分别为80.8%、59.5%和76.2%。