镧铁羟基氧化物修饰还原氧化石墨烯复合电极材料电吸附除磷效能及机理研究

污水处理厂尾水中低浓度PO43-的排放是水体中总磷的主要来源,是导致水体富营养化的重要原因之一,对其开展深度去除的应用基础性研究具有重要的理论意义和实践价值.复合金属氧化物材料表现出较好PO43-吸附能力,但仍然存在吸附速率较慢的问题.本研究采用溶剂热、复合薄膜压片法制备了镧铁羟基氧化物(LaFeOxHy)修饰还原氧化...     

石墨烯复合活性碳纤维气体扩散电极对甲基橙的降解性能

采用超声-浸渍法制备石墨烯(GO)复合活性碳纤维(ACF)气体扩散电极,对其微观形貌、表面元素及表面官能团等进行表征,通过甲基橙批量降解处理实验阐述阴极双氧水产生性能与机理。结果表明,制备条件GO与聚四氟乙烯分散液(PTFE)质量比为1:4、GO浆液中无水乙醇添加量100 mL、煅烧温度360 ℃、煅烧时间10 min得到的电极性能最优,GO/ACF较ACF在45 min电催化反应甲基橙降解率提升了21.11%,双氧水最终的质量浓度提高了4.65倍,GO/ACF对甲基橙的最终降解率为100.0%,扫描电子显微镜微观形貌表征结果表明,石墨烯可均匀负载于活性碳纤维表面,X-射线光电子能谱、傅里叶变幻红外光谱仪、循环伏安及电化学阻抗测试结果表明,石墨烯复合增加了电极表面C＝O官能团含量,电极电阻减小了40.06%,有利于产生H₂O₂。对初始电压、电解质浓度影响降解因素进行了优化,使用10次后GO/ACF对甲基橙降解率仍保持在100.0%、甲基橙废水COD去除率仅下降了4.45%,表明GO/ACF具有较高循环稳定性。以上研究结果可为印染废水电催化高效脱色处理与有机污染物氧化降解提供理论依据与技术借鉴。     

面向废水深度净化的氧化石墨烯膜过滤技术

膜过滤技术作为一种高效、低能耗、二次污染少的技术,已广泛用于工业废水的深度净化与再生中。传统有机膜在工业废水深度净化处理中存在着耐氧化性不足、使用条件苛刻、膜污染控制困难等问题。同时,膜过滤过程中产生的有机物/无机盐混合浓水也阻碍了浓水的资源化利用。氧化石墨烯膜作为下一代的膜材料具有更好的耐氧化性、亲水性,且制备成本低廉,对有机物与无机盐的分离性能优异,有望在工业废水的深度净化与回用中得到广泛应用。在阅读文献资料的基础上,梳理了氧化石墨烯膜的制备、性能特点,采用氧化石墨烯膜过滤技术进行工业废水深度净化的研究现状及尚待解决的问题,如材料的稳定性能及膜污染控制等。最后指出氧化石墨烯膜过滤技术在未来应逐步实现应用放大,并在工业废水深度净化、实现水与资源回用,达到近“零排放”的水处理过程中发挥重要作用。     

锰钴水滑石/石墨烯电极的制备及催化性能

采用水热法制备了以氧化还原石墨烯（rGO）为载体的锰钴水滑石（LDH）,即MnCo-LDH/rGO复合材料并研究其氧还原性能.在Mn/Co物质的量比为1：3的条件下,MnCo-LDH和MnCo-LDH/rGO的形貌和催化性能最为突出.与MnCo-LDH相比,MnCo-LDH/rGO在Na₂SO₄溶液中的氧化还原峰更加明显（-0.425V）,且峰电流更大,达到0.749mA/cm².将MnCo-LDH/rGO作为阴极,在120min内持续提供30mA/cm²的电流可使浓度为20mg/L的罗丹明B染料（RhB）降解98.6%,具备良好的降解性能.旋转圆盘（RDE）及自由基淬灭实验结果显示,反应中转移电子数为2,且主要自由基为·OH.     

化学还原氧化石墨烯修饰PbO2电极及催化降解酸性红G

为了提高Ti/PbO₂电极的稳定性与催化氧化能力,将化学还原氧化石墨烯（RGO）以共沉积的方法修饰于β-PbO₂层.通过扫描电镜（SEM）,X射线衍射仪（XRD）,循环伏安法（CV）,电化学交流阻抗（EIS）,产羟基自由基（·OH）能力,强化寿命等测试方法对电极性能进行表征,并以酸性红G（ARG）为目标降解物,评估PbO₂-RGO电极的催化效果.结果表明,电极经RGO改性后晶型仍为β-PbO₂,析氧过电位由1.60V升至1.83V,膜阻抗由144 Ω/cm²降至16.2 Ω/cm²,强化寿命提升了43.6%.通过ARG降解实验表明,改性后的PbO₂-RGO电极催化性能均有所提高,其中PbO₂-RGO（0.05）电极具有最优的催化能力,120min内对ARG的脱色率可达到98.5%,同时对COD的去除率可达76.89%.     

氧化石墨烯强化厌氧氨氧化菌的脱氮性能

采用氧化石墨烯（GO）增强厌氧氨氧化菌的脱氮性能.通过批次试验观察GO对厌氧氨氧化菌的影响,结果表明：当GO浓度为0.15g/L时,厌氧氨氧化菌脱氮性能最好,总氮去除率比无GO的空白组提高18.6%;当GO剂量达到0.2g/L时,厌氧氨氧化菌活性受到抑制,总氮去除率比空白组降低了26.0%.通过对照实验研究GO对厌氧氨氧化菌脱氮性能的长期影响,结果表明：添加GO的R2反应器在每个基质浓度阶段的平均总氮去除率分别为85.3%,83.2%,81.1%,80.8%,均高于未添加GO的R1反应器.对R2反应器周期内脱氮性能进行动力学分析发现,修正的Boltzmann模型和修正的Gompertz模型比修正的Logistic模型更适合描述GO作用下周期内基质去除特性,并且通过模型得到了周期内任意t时刻下的出水总氮浓度和总氮去除率预测公式.     

氧化石墨烯对嗜热四膜虫的毒性效应

以嗜热四膜虫（Tetrahymena thermophila）作为受试生物,考察了纳米材料氧化石墨烯（GO）对其细胞生长率、乙酰胆碱酯酶（AchE）和氧化应激酶活性、生物膜损伤及细胞凋亡的影响,以探究GO的毒性效应.结果表明,GO浓度高于32mg/L时显著抑制嗜热四膜虫的细胞增殖（P<0.05）,细胞存活率低于50%;在0~64mg/L实验范围内,随GO暴露浓度增加,细胞内活性氧自由基（ROS）和超氧化物歧化酶（SOD）水平呈先升后降的趋势,AchE活性受抑;GO抑制位于线粒体内膜的琥珀酸脱氢酶（SDH）活性,促进细胞质中乳酸脱氢酶（LDH）的释放;64mg/L GO导致四膜虫细胞出现明显凋亡现象.以上结果显示,中低浓度GO（0~8mg/L）暴露下,氧化应激机制对细胞毒性起主要贡献作用;高浓度GO（32和64mg/L）作用下,四膜虫凋亡现象的产生可能是GO抑制其生长作用导致的.     

新型Ag(I)选择性吸附材料的制备及吸附性能研究

将壳聚糖（CTS）、氧化石墨烯（GO）、3-巯基丙基三甲氧基硅烷（MPTMS）交联制得巯基改性壳聚糖-氧化石墨复合材料（SFCG）.采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、元素分析仪对改性前后和吸附前后的材料进行表征.研究吸附剂投加量、温度、时间、初始浓度对吸附效果的影响.实验结果表明,SFCG与CTS相比结构发生很大变化,呈现薄层状结构,表面有褶皱.SFCG能够在短时间内选择性高效吸附Ag（I）,最大吸附量为578.41 mg·g^-1.通过吸附等温线、吸附动力学、吸附热力学的研究发现,其吸附等温线符合Langumir吸附模型,为单层吸附;吸附过程符合准二级动力学模型,以化学吸附为主,同时吸附过程是自发的、放热的.另外,银是一种贵金属,因此,SFCG将在废水处理和回收贵金属等方面均表现出良好的应用前景.     

Ag–AgBr/TiO2/RGO nanocomposite: Synthesis, characterization, photocatalytic activity and aggregation evaluation

Ag–AgBr/TiO_2 supported on reduced graphene oxide(Ag–AgBr/TiO_2/RGO) with different mass ratios of grapheme oxide(GO) to TiO_2 were synthesized via a facile solvothermal-photo reduction method. Compared to the single-, two-and three-component nanocomposites,the four-component nanocomposite, Ag–AgBr/TiO_2/RGO-1 with mass ratio of GO to TiO_2at 1%, exhibited a much higher photocatalytic activity for the degradation of penicillin G(PG)under white light-emitting diode(LED-W) irradiation. The PG degradation efficiency increased with the increase of mass ratio of GO to TiO_2 from 0.2% to 1%, then it decreased with the increase of mass ratio of GO to TiO_2 from 1% to 5%. The zeta potentials of RGO-nanocomposites became more negative with the presence of humic acid(HA) due to the negatively charged HA adsorption, resulting in the shift of points of zero charge to lower values of pH. The aggregations of nanocomposites were more significant due to the bridging effect of HA. Furthermore, the aggregated particle sizes were larger for RGO-nanocomposites compared to other nanoparticles, due to the bindings of the carboxylic and phenolic functional groups in HA with the oxygen-containing functional groups in the RGO-nanocomposites.The microfiltration(MF) membrane was effective for the nanocomposites separation. In the continuous flow through submerged membrane photoreactor(sMPR) system, backwashing operation could efficiently reduce membrane fouling and recover TiO_2, and thus indirectly facilitate the PG removal.     

氧化石墨烯电催化高效降解有机染料RBk5

电化学高级氧化技术是处理有机染料废水的有效技术方法之一，但其应用受传统贵金属电极成本高、易毒化失活等缺陷的限制.本研究采用廉价易得的石墨粉材料，制备氧化石墨烯（GO）催化剂，用于活性黑5（RBk5）染料废水的电催化氧化降解研究.利用透射电子显微镜、X射线光电子能谱、红外光谱、拉曼光谱、循环伏安法和电化学阻抗谱分析材料的结构特性及电化学性能.结果显示，氧化石墨烯具有较高的电子迁移速率，良好的亲水性和电催化活性.不同的RBk5浓度、外加电流、电解质、初始pH值等条件对RBk5的降解效率也有一定程度的影响.其中，电解质因素对材料性能影响最为显著.在RBk5浓度为10mg/L、外加电流为20mA、反应时间为35min、电解质为NaCl的条件下，电催化降解效率可以达到100%.