石墨烯基磁性复合材料吸附水中亚甲基蓝的研究

建立了一种超声辅助共沉淀法制备磁性Fe3O4/氧化石墨烯(Fe3O4/GO)纳米粒子.透射电镜和磁滞回线研究表明,该复合物具有小的颗粒尺寸和超顺磁性.该磁性纳米材料可以吸附废水中的染料亚甲基蓝,实验研究了溶液pH值、吸附剂的用量、时间和温度对亚甲基蓝去除率的影响.结果表明,pH值在6~9范围内,Fe3O4/GO都能高效地吸附亚甲基蓝.反应过程在前25 min反应速率很快,到180 min内达到吸附平衡.该磁性纳米材料对亚甲基蓝的吸附符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力学方程,吸附过程是一个自发和吸热过程.该吸附材料对亚甲基蓝吸附容量高,在313 K时Fe3O4/GO的饱和吸附量为196.5 mg·g-1.另外,可以方便地通过外部磁场分离回收吸附剂,利用过氧化氢可以再生重复使用,是一种优良的吸附染料废水的材料.     

羟基磷灰石-四氧化三铁-沸石复合材料制备及去除水中刚果红研究

采用可溶性磷酸盐、钙离子、二价铁离子、三价铁离子和天然沸石等材料制备了羟基磷灰石-四氧化三铁-沸石(HAPFe3O4-沸石)复合材料,对该复合材料进行了表征,并考察了该复合材料对水中刚果红的吸附作用.结果表明,HAP-Fe3O4-沸石复合材料对水中的刚果红具备良好的吸附能力.当pH由3增加到4或由7增加到11时,HAP-Fe3O4-沸石复合材料对水中刚果红的去除能力下降;当pH由4增加到7时,对刚果红的吸附能力基本保持不变.HAP-Fe3O4-沸石复合材料对水中刚果红的去除率随吸附剂投加量的增加而增加,而对水中刚果红的单位吸附量则随吸附剂投加量的增加而降低.HAP-Fe3O4-沸石复合材料对水中刚果红的吸附动力学过程可以较好地采用准二级动力学模型加以描述,对刚果红的吸附平衡数据可以采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型加以描述.根据Langmuir模型确定的最大吸附容量为117 mg·g-1.(pH 7和303 K).HAP-Fe3O4-沸石复合材料对水中刚果红的吸附是自发吸热并伴随熵增加的过程.当pH为7时,HAP-Fe3O4-沸石复合材料吸附水中刚果红的主要机制包括表面配位作用、氢键作用以及路易斯酸碱反应.采用热再生的方法可以使吸附刚果红后的HAP-Fe3O4-沸石复合材料得到再生,热再生后的复合材料可以循环使用并且对水中刚果红的吸附性能良好.X射线衍射分析结果表明HAP-Fe3O4-沸石复合材料含Fe3O4,磁滞回线结果表明HAP-Fe3O4-沸石复合材料具备较高的磁饱和强度,复合材料吸附刚果红后可以很容易地通过外加磁场的作用快速地与水溶液分离.结果表明,HAP-Fe3O4-沸石复合材料适合作为一种吸附剂去除废水中的刚果红.     

磁性氮掺石墨烯活化过硫酸钾降解水中亚甲基蓝

活化过硫酸盐产生硫酸根自由基的高级氧化技术在水环境污染物治理中引起了广泛的关注和研究.本研究采用水热法制备磁性氮掺石墨烯(M-N-G)作为催化剂.利用SEM、BET、XRD和VSM等手段表征材料,系统研究了该材料活化过硫酸盐降解亚甲基蓝的效能.结果表明:M-N-G的比表面积为94.35 m2·g-1,磁性Fe3O4分布在材料表面,能有效的活化过硫酸钾降解亚甲基蓝.当催化剂的用量为200 mg·L~(-1),过硫酸钾浓度为0.4~0.5 mmol·L~(-1)时,在p H=3~6时对10 mg·L~(-1)亚甲基蓝的降解率达90%以上.体系温度在15~32℃时,降解速率常数在0.0227~0.0488 min-1,反应活化能为33.7 k J·mol-1.EPR分析及自由基漼灭实验证明了体系中有羟基自由基和硫酸根自由基产生.TOC分析结果表明:TOC去除率可达50%.M-N-G经过简单的稀硫酸和水洗后,可高效重复利用4次.该技术方法简单、高效、无二次污染,能为有机污染物废水处理提供一种新的方法选择.     

强磁场影响下菌株B1对染料的脱色作用

从校园土壤中筛选出一株对人工合成染料酸性红B有一定脱色能力的菌株B1(芽孢杆菌属),经过6.0、8.0、8.0T的强磁场分别作用30、15、30 min后进行了脱色试验;根据实验数据,得到染料脱色模型.结果表明,强磁场对B1具有诱变作用,能使其脱色能力得到强化.     

磁性生物炭负载Mg-Fe水滑石的制备及其吸附水中Cd（Ⅱ）和Ni（Ⅱ）的性能

合成了一种高吸附容量的磁性生物炭负载Mg-Fe水滑石复合材料（L-BC）,并用于去除水中的Cd²⁺和Ni²⁺。表征结果表明,采用浸渍联合热解法成功制备了磁性生物炭（M-BC）,水热合成法成功地将Mg-Fe水滑石负载在M-BC上。动力学研究结果表明,Cd²⁺和Ni²⁺吸附符合伪二级动力学模型,化学吸附为速率控制步骤。等温吸附研究结果表明,L-BC对Cd²⁺和Ni²⁺的吸附符合Langmuir模型,为单分子层化学吸附,最大吸附量分别为263.156 mg/g和43.291 mg/g。吸附机理主要为Mg-Fe水滑石层间CO₃^2-和表面羟基与Cd²⁺和Ni²⁺产生表面共沉淀。L-BC具有良好的吸附和重复利用性能,是一种很有前景的去除Cd²⁺和Ni²⁺的吸附材料。     

砷华废渣的综合利用

采用氧化焙烧-软锰矿浆吸收、磁化焙烧-磁选、酸浸工艺处理砷华废渣.氧化焙烧的适宜条件为焙烧温度650 ℃,焙烧时间60 min,废渣粒径97 μm.磁化焙烧的适宜条件为焙烧温度550 ℃,焙烧时间30 min.酸浸的适宜条件为硫酸质量分数20%.经全流程实验,硫以MnSO4*H2O的形式回收,产品质量达到工业级硫酸锰一级标准.铁回收率为84.8%,锌回收率为80.9%,处理后废渣中银含量达246 g/t.处理过程产生的废弃物中砷较为稳定.     

磁场对酪氨酸酶活性及其催化降解酚类有机物影响的研究

研究了恒磁场对酪氨酸酶(TYR)活性及其催化降解酚类有机物的影响.结果显示,不同磁场强度(10～350 mT)处理下TYR酶活性均有提高,最佳磁场强度150mT下酶活力提高了27.1%.不同磁化时间下TYR酶活都有上升,但磁化60min后酶活上升幅度有所下降.酶经磁场处理后对温度、pH值稳定性增强,在温度为20～35 ℃、pH为5.0～10.0时均能保持较高活性,最佳温度为25℃,最佳pH为7.0;磁化后TYR酶的Michaelis常数Km为3.83 mmol·L-1,未磁化的Michaelis常数Km为2.65 mmol·L-1.磁场作用可促进TYR对酚类有机物邻苯二酚、苯酚、2,4-二氯酚的转化,反应速度依次递减,磁化处理对邻苯二酚反应的促进作用尤其明显;磁化处理后的酶对不同浓度苯酚和2,4-二氯酚的去除率均明显高于未磁化处理的酶,且随着酶用量增加,酚去除率提高.荧光发射光谱分析表明,磁化酪氨酸酶的荧光强度增强,构像发生了变化.     

崇明东滩湿地沉积物重金属污染的磁诊断

对取自崇明东滩的高潮滩、中潮滩和低潮滩的沉积物柱样进行了磁学、粒度、重金属含量等指标的分析、比较与综合研究. 结果表明:在以粉砂为主的崇明东滩,通过污染负荷指数法进行评价,除低潮滩无污染外,中潮滩和高潮滩均有中度的重金属污染. 选取中度重金属污染的高潮滩沉积物柱样进行粒度、重金属含量以及磁性参数的相关性分析显示,χ_fd,χ_ARM/SIRM与重金属含量和粘土(粒径<4 μm)之间有较高的相关性,并以此建立了磁诊断线性回归模型;χ_fd和χ_ARM/SIRM可作为重金属含量的替代指标.      

单跨简支梁竖向振动的磁悬浮半主动控制

由于传统的隔振器需要足够的竖向刚度来支撑上部结构,因而不能隔离竖向振动。为了解决这一问题,本文提出一种新的隔振策略,即磁浮式半主动控制方法,并将这一方法应用于弹性梁弯曲振动的半主动控制。将均质弹性梁简化为一带集中质量的简支梁,导出了控制系统的运动方程,讨论了系统在平衡点的稳定性,应用推广的Runge-Kutta方法,得到了系统在随机地面输入下的加速度响应。结果表明:杆件的初始悬浮位置是磁浮式半主动控制系统的平衡点,且平衡点是L稳定的;磁浮式半主动隔振系统具有类似于软弹簧的性质,与普通的弹性简支梁相比,磁浮式半主动振动控制系统的振动频率较低,加速度响应明显减小,系统具有良好的竖向隔振性能。     

Choice of parameters for passive shielding of power-frequency magnetic fields

Epidemiological studies suggesting the possibility of harmful effects on human (specifically children’s leukaemia) due to long-term exposure to magnetic fields of extremely low frequency (e.g. 50/60 Hz) and relatively low values (i.e. over the microtesla range) have stirred high activity in the topic of magnetic field mitigation. To reduce these fields, it is common to use passive metal screens (e.g. plates made of aluminium or steel). To design them, effective and fast numerical computations are highly desirable. In this article, a method is presented, which computes various parameters of screens in a given shielding problem and yields magnetic field distribution and shielding factors. The method takes into consideration the 3D field distribution and is able to solve systems with large aspect ratios (thin thickness in comparison with its other dimensions); this is a common problem where other methods such as finite elements often experience difficulties. The presented method computes separately the field inside and outside the screens. Afterwards, the solutions are “stitched” together along the border of the subregions. Two practical examples are given of the developed numerical method.