双孔介孔碳的合成及其对亚甲基蓝的吸附

以三嵌段共聚物F108为模板剂,苯酚/甲醛为碳源,在中性条件下制备了平均孔径为3.14 nm,最可几孔径分布为3 nm和8 nm,BET比表面积为1541 m2·g-1,孔容为1.01 cm3·g-1的双孔分布介孔碳.通过静态实验法测定了介孔碳对亚甲基蓝的吸附特性,分析了初始浓度、溶液p H、温度对吸附量的影响,并从热力学及动力学角度探讨了介孔碳对亚甲基蓝的吸附机理.结果表明,溶液初始浓度、溶液p H以及温度对吸附量有较大的影响,介孔碳对亚甲基蓝的吸附随着初始浓度、p H、温度的上升而增大,吸附为吸热反应,提高温度有利于吸附的进行.实验制备的介孔碳对亚甲基蓝的最大吸附量为421 mg·g-1,相比于普通活性炭,双孔分布介孔碳对亚甲基蓝显示了更优的吸附性能.亚甲基蓝在介孔碳上的吸附行为符合Langmuir吸附等温线和Elovich动力学模型.计算得到的吸附吉布斯自由能(ΔG0)0,吸附标准焓变(ΔH0)70 k J·mol-1,说明亚甲基蓝在介孔碳上的吸附是自发进行的单分子层吸热反应,且化学反应在吸附过程中发挥了重要作用.     

纳米四氧化三铁同步去除水中的Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅲ）离子

采用共沉淀方法制备纳米四氧化三铁颗粒（MNPs）,通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和光电子能谱分析（XPS）等表征手段对材料进行分析。同时考察了不同MNPs投加量、pH值、温度和初始浓度条件下对纳米四氧化三铁同步去除水中Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅲ）离子的影响。结果表明,在pH为6.0、温度为25℃、纳米四氧化三铁的投加量为4.0 g/L下,吸附3 h后,Pb（Ⅱ）-Cr（Ⅲ）复合溶液中Pb的去除率为70.5%,Cr的去除率可达77.4%。pH和温度对去除过程影响较大。SEM和XRD分析证实成功制备了纳米级四氧化三铁,XPS结果表明,复合溶液中Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅲ）离子的去除过程为同步吸附。吸附等温线研究说明,Pb（Ⅱ）的吸附是放热过程且为单相吸附;相反Cr（Ⅲ）的吸附是吸热过程且为多相吸附。重复利用实验表明,MNPs利用3次后对Pb和Cr的去除率几乎未受影响。因此,MNPs可用于实际工程中多种重金属离子共存废水的原位处理。     

Reductive transformation of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid by nanoscale and microscale Fe3O4 particles

Reductive transformation of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) by nanoscale and microscale Fe₃O₄ was investigated and compared. Disappearance of the parent species and formation of reaction intermediates and products were kinetically analyzed. Results suggest that the transformation of 2,4-D followed a primary pathway of its complete reduction to phenol and a secondary pathway of sequential reductive hydrogenolysis to 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP), chlorophenol (2-CP, 4-CP) and phenol. About 65% of 2,4-D with initial concentration of 50 μ M was transformed within 48 h in the presence of 300 mg L^?1 nanoscale Fe₃O₄, and the reaction rates increased with increasing dosage of nanoscale Fe₃O₄. The decomposition of 2,4-D proceeded rapidly at optimum pH 3.0. Chloride was identified as a reduction product for 2,4-D in the magnetite–water system. Reductive transformation of 2,4-D by microscale Fe₃O₄ was slower than that by nanoscale Fe₃O₄. The reactions apparently followed pseudo-first-order kinetics with respect to the 2,4-D transformation. The degradation rate of 2,4-D decreased with the increase of initial 2,4-D concentration. In addition, anions had a significant adverse impact on the degradation efficiency of 2,4-D.     

高岭土负载纳米铁镍双金属去除水中偶氮染料直接耐晒黑G

采用液相还原法制备焙烧高岭土负载纳米铁镍双金属（CK-Fe/Ni）。考察了在不同条件下,如pH、投加量、初始浓度、温度等,对负载型纳米铁镍双金属降解水中偶氮染料直接耐晒黑G的影响及动力学研究。结果表明：在pH=9.49、温度为30℃、负载型纳米铁镍双金属的投加量为1.05 g/L、搅拌速度为60 r/min,经过20 min反应后,负载型纳米铁镍双金属降解水中偶氮染料直接耐晒黑G的去除率达到了99.98%。吸附和电镜表征结果表明,作为载体的焙烧高岭土起着吸附直接耐晒黑G和分散纳米铁镍双金属颗粒的作用导致反应活性提高。降解动力学数据表明,负载型纳米铁镍双金属对直接耐晒黑G的降解过程符合伪一级反应动力学规律,速率常数k随负载型纳米铁镍双金属的投加量的增加而提高,表观活化能为19.72 kJ/mol。最后,利用高岭土负载纳米铁镍双金属对废水处理,结果表明,负载型纳米铁镍双金属在实际废水中对直接耐晒黑G的去除率达到了99.98%。     

不同环境条件下水铁矿和针铁矿纳米颗粒稳定性

纳米颗粒的团聚和分散是控制许多重要环境过程的关键因素.本研究通过测定水铁矿纳米颗粒(FHNPs)和针铁矿纳米颗粒(GTNPs)的粒径和Zeta电位,计算DLVO相互作用能,探究了不同pH、离子和有机质条件下两种纳米颗粒的稳定性.结果表明Na⁺和Ca²⁺通过离子强度的作用促进FHNPs和GTNPs团聚;低浓度PO₄^3-(2mmol·L^-1)、HA和FA(2 mg·L^-1和10 mg·L^-1)吸附在铁矿物纳米颗粒上,改变其表面电荷,提高FHNPs和GTNPs在中高pH条件下的稳定性.高浓度的PO₄^3-(10mmol·L^-1)虽然也可改变铁矿物纳米颗粒的电性,但由于离子强度的作用,对GTNPs的稳定性贡献不大.FHNPs或GTNPs的Zeta电位接近于0时,其相互作用的一级势垒和次级势阱常常同时不存在,两种纳米颗粒主要以不可逆的方式在一级势阱中团聚;当一级势垒和次级势阱同时存...     

人工纳米颗粒输入对稻田土壤Cd形态转化及生物有效性的影响

进入农田土壤的人工纳米颗粒对土壤中重金属迁移转化及毒性的影响仍不明确。通过模拟稻田淹水-落干过程,研究了二氧化钛（TiO2-NPs）、氧化锌（ZnO-NPs）和多壁碳纳米管（MWCNTs）3种典型人工纳米颗粒对水稻土中重金属Cd赋存形态及生物有效性的影响。结果表明,3种纳米颗粒的添加均引起了土壤pH的增加;TiO2-NPs和ZnO-NPs添加能够显著降低土壤中酸可提取态Cd含量;ZnO-NPs的添加对土壤中铁锰氧化物结合态和有机结合态Cd的含量也有明显降低,但不同浓度处理间Cd含量并无显著差异;MWCNTs对土壤Cd形态转化无显著影响。与对照处理相比,添加TiO2-NPs的处理土壤中,CaCl2和DTPA提取态Cd含量分别降低了13.9%~17.5%和5.4%~8.9%,降幅均与TiO2-NPs添加浓度成正比。添加ZnO-NPs的土壤中,DTPA提取态Cd的含量降幅在8.4%~18.7%之间,降低幅度与ZnO-NPs添加浓度成反比。     

SBR中纳米氧化锌和四环素复合投加系统对污泥胞外聚合物的影响

为研究氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs)和四环素(TC)对SBR系统内活性污泥胞外聚合物(EPS)特性的响应变化,在模拟室外光照条件下,考察了递增浓度ZnO-NPs和TC单独或复合投加方式下对EPS中蛋白质和多糖的影响。结果表明：ZnO-NPs、TC和复合投加系统中EPS的蛋白质含量均明显高于多糖,在各系统中,低浓度的投加量对蛋白质和多糖的含量改变无明显影响;随着浓度的递增和反应周期的延长,相比于空白组,ZnO-NPs系统中的蛋白质和多糖含量分别下降了33.58%和64.75%;TC和复合投加系统中蛋白质含量分别升高了57.86%、68.58%,多糖含量分别下降了43.60%和40.38%,且2个系统蛋白质和多糖含量变化趋势相似,因此,判断复合投加系统可能受TC影响较大。FT-IR分析显示,ZnO-NPs、TC和复合投加系统主要对EPS中蛋白质和多糖中的—OH、—NH₂、C=O、C—OH及C—O产生影响。3D-EEM分析表明,EPS中蛋白质基团受到主要影响。该研究可为纳米颗粒和抗生素共存情况下对污泥EPS的影响提供依据。     

氧化锌纳米颗粒对SBR中活性污泥脱氮性能及硝化细菌丰度的影响

在SBR中添加氧化锌纳米颗粒（ZnO-NPs）,研究ZnO-NPs对活性污泥脱氮性能及硝化细菌丰度的影响。结果表明,低浓度（1 mg·L-1）ZnO-NPs对活性污泥脱氮性能无影响,高浓度（10、50 mg·L-1）ZnO-NPs可抑制活性污泥硝化性能,且对硝化菌活性抑制作用小于亚硝化菌。ZnO-NPs浓度梯度增加至50 mg·L-1较直接投加50 mg·L-1 ZnO-NPs对污泥活性抑制作用小。高浓度ZnO-NPs改变活性污泥微生物胞外聚合物（EPS）产量和性质。SBR运行结束时,高浓度ZnO-NPs的添加导致亚硝化菌相对丰度大幅度减小,而对硝化菌相对丰度影响较小。     

QA-MCM-41吸附剂脱氮除磷性能

低浓度氮和磷在污水处理中较难去除,排放至水体会造成水体富营养化。以长碳链季铵为功能基团,将其接枝到自制备的介孔材料MCM-41上,成功制得一种吸附容量大且易再生的脱氮除磷吸附剂（QA-MCM-41）。采用SEM、XRD、BET等方法表征了QA-MCM-41微观形貌;研究了氮磷初始浓度、吸附时间及共存离子对QA-MCM-41吸附氮磷效果的影响;采用等温吸附模型、吸附动力学模型、ATR-IR以及XPS等分析手段探究了吸附反应机理。实验结果表明,QA-MCM-41对氮磷的饱和吸附量分别为20.83 mg·g-1和17.67 mg·g-1,SO42-对QA-MCM-41吸附氮磷的效果并未产生显著影响,吸附剂容易再生且重复利用性能较好。吸附动力学模拟及ATR-IR、XPS分析表明,QA-MCM-41对氮磷的吸附均符合以化学吸附为主导的准二级动力学方程,吸附作用主要依靠离子交换。     

硫化亚铁纳米粒子吸附地下水中的镉

用羧甲基纤维素钠(CMC)作为稳定剂制备FeS纳米粒子,研究FeS纳米粒子对地下水中镉的吸附性能。讨论了反应时间、CMC添加量、腐殖酸对CMC-FeS纳米粒子吸附镉的影响。结果发现,FeS纳米粒子吸附镉的动力学过程符合准二级动力学,吸附等温线符合Freundlich模型。吸附量随CMC添加量的增加而增加,当CMC和FeS的摩尔比增加到0.0010时,吸附量最大,此后随着CMC添加量的增大,吸附量又降低。腐殖酸(HA)的加入有利于FeS纳米粒子对镉的吸附。