Promotional effect of cobalt doping on catalytic performance of cryptomelane-type manganese oxide in toluene oxidation

The cryptomelane-type manganese oxide (OMS-2)-supported Co (xCo/OMS-2; x = 5, 10, and 15 wt.%) catalysts were prepared via a pre-incorporation route. The as-prepared materials were used as catalysts for catalytic oxidation of toluene (2000 ppmV). Physical and chemical properties of the catalysts were measured using the X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopic (FT-IR), scanning electron microscopic (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and hydrogen temperature-programmed reduction (H₂-TPR) techniques. Among all of the catalysts, 10Co/OMS-2 performed the best, with the T_90%, specific reaction rate at 245°C, and turnover frequency at 245°C (TOF_Co) being 245°C, 1.23 × 10⁻³ mol_toluene/(g_cat·sec), and 11.58 × 10⁻³ sec⁻¹ for toluene oxidation at a space velocity of 60,000 mL/(g·hr), respectively. The excellent catalytic performance of 10Co/OMS-2 were due to more oxygen vacancies, enhanced redox ability and oxygen mobility, and strong synergistic effect between Co species and OMS-2 support. Moreover, in the presence of poisoning gases CO₂, SO₂ or NH₃, the activity of 10Co/OMS-2 decreased for the carbonate, sulfate and ammonia species covered the active sites and oxygen vacancies, respectively. After the activation treatment, the catalytic activity was partly recovered. The good low-temperature reducibility of 10Co/OMS-2 could also facilitate the redox process accompanied by the consecutive electron transfer between the adsorbed O₂ and the cobalt or manganese ions. In the oxidation process of toluene, the benzoic and aldehydic intermediates were first generated, which were further oxidized to the benzoate intermediate that were eventually converted into H₂O and CO₂.     

X射线晶体学对造岩矿物研究的应用

本文主要叙述XRD（X射线衍射）及单晶X射线回摆图在选岩矿物研究中的应用，不涉及X射线晶体结构分析。     

矿产资源的开发利用与环境保护

作者论述了人口、资源、环境三者之间的辩证关系，提出环境保护是矿产资源开发利用的前提，不能以牺牲环境为代价来开发利用矿产资源。以此为基点，作者概述了我国矿产资源开发利用对环境的影响，以及我国矿山环境保护工作的现状，提出了加强矿产资源开发利用中环境保护的五项建议。     

矿产资源进口战略的陷阱及其对策

我国矿产总量丰富、品种齐全，但随着经济的高速发展，总体上资源出现相对短缺，结构性矛盾突出，因此必须实施矿产资源进口战略。由于种种原因，在战略实施过程中常会发生“变形”，从而产生种种可怕的陷阱。为了保障我国国家经济安全、繁荣矿业事业、促进矿产资源的合理开发利用，作者就如何避开这些陷阱提出了有关对策。     

矿业权市场的交易机制及运作模型

运用经济学和系统论的观点对矿业权市场的信息形成与传递、交易客体的价格形成的有关过程与机制进行了探讨,提出了矿业权市场的信息传递模式和探矿权、采矿权的价值构成模式,并对矿业权市场的运作模式进行了研究.     

经济欠发达山区矿泉水资源的开发利用--以梅州市为例

基于矿泉水与人体健康的关系、在社会经济发展中的作用,以及对梅州市矿泉水资源条件及其开发利用现状的调研,探讨了经济欠发达山区矿泉水资源的开发利用对策和前景.认为应统一资源管理,加强质量监督力度,打造优质品牌,提高市场竞争能力,争取与食品、旅游等部门联营,使矿泉水产品多样化、系列化;结合地方工业建设和梅州旅游市场需求,培育矿泉水消费市场.     

微生物对砷的氧化还原竞争

滤池被广泛运用于饮用水厂中,前期研究发现某水厂生物滤池处理含砷地下水时,一方面三价砷可被生物氧化锰氧化为五价砷,另一方面滤池系统中存在的微生物砷还原酶可促使五价砷还原为三价砷,而滤池表面存在的这种微生物竞争关系会影响滤池的稳定性及处理效率.为探讨其内在机制,本研究选取1株锰氧化模式菌(Pseudomonas sp.QJX-1)和1株砷还原模式菌(Brevibacterium sp.LSJ-9),考察在Mn2+、As(As3+、As5+)共存时,两菌株对空间、营养物质以及对砷氧化/还原的竞争关系.结果表明,不同的反应时间,Mn、As质量浓度/价态不同,三价及五价砷体系中,Pseudomonas sp.QJX-1生成的锰氧化物在砷的氧化还原反应中占主导地位,即能迅速氧化本身存在的As3+(三价砷体系)和砷还原菌产生的As3+(五价砷体系),最终两体系中砷都主要以As5+的形式存在.PCR及RT-PCR结果表明,反应过程中锰氧化菌功能基因(cum A)抑制了砷还原酶(ars C)的表达,锰氧化菌16S rRNA表达量始终比砷还原菌高两个数量级,即锰氧化菌在生长竞争过程中占优势.实验结果表明滤池的水力停留时间是决定出水中砷价态的一个重要因素.     

微生物燃料电池改性阳极处理PTA废水

探讨了不同改性阳极对微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)产电性能及其对MFC处理难降解废水能力的影响.以单室空气阴极为基础,利用0.1 g电气石、质量分数75%二氧化锰/埃洛石纳米管(manganese bioxide/halloysite nanotube,MnO_2/HNT)和多壁碳纳米管-羧基(multi-walled carbon nanotube-carboxyl,MWCNT-COOH)对MFC阳极进行修饰.结果表明,不同改性阳极的MFC对含精对苯二甲酸(purified terephthalic acid,PTA)废水的去除率均高于70%,且化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除率在79%以上.相较于其他几种改性阳极,以MWCNT-COOH改性材料作阳极的MFC产生的最大输出电压最高,获得的最大功率密度最高,分别为529 mV和252.73 mW·m~(-2).     

土壤及土壤矿物对类胡敏酸的吸附解吸及其影响因素研究

应用平衡吸附法,研究了不同pH值、离子强度、类胡敏酸浓度和接触时间条件下,黑土、白浆土及蒙脱石对类胡敏酸(HLA)的吸附作用.结果表明:随着HLA浓度的增加,土壤及蒙脱石对HLA的吸附量增加.黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附等温线均为L型,其吸附不可逆性表现为白浆土＞蒙脱石＞黑土.通过Langmiur方程计算,蒙脱石、白浆土对HLA达到吸附平衡时的最大吸附量分别为764.7、790.3 mg·g-1,而黑土为35.27 mg·g-1.Freundlich方程可以很好地描述白浆土、蒙脱石对HLA的吸附和解吸等温线,而Temkin方程可以很好地描述黑土对HLA的吸附和解吸等温线.同时,3种材料的吸附自由能△G°＜0,吸附热Qm ＞0,表明其对HLA的吸附是自发的、放热的过程.随着pH的升高,黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附量减少;随离子强度的增加,黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附量增大.黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附动力学过程划分为快反应和慢反应阶段,其中,蒙脱石、白浆土对HLA的吸附动力学过程用一级动力学方程拟合的效果最好,而对黑土而言,用Elovich方程描述更合适.     

黑土有机碳、氮及其活性对长期施肥的响应

以长期定位试验为基础,研究不同长期施肥模式对中国东北黑土表层(0～20 cm)及亚表层(20～40 cm)土壤碳、氮的影响.结果表明,有机肥的施入显著提高了表层土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量,其中以有机无机配施处理最为显著.与不施肥相比,常量和高量有机无机配施分别增加了表层SOC含量24.6%和25.1%,分别增加了表层土壤TN含量29.5%和32.8%,亚表层土壤SOC和TN含量对施肥无响应.尽管常量及高量有机无机配施分别增加了黑土0～40 cm土壤碳储量11.6%和7.6%、氮储量17.3%和12.7%,但各处理之间无显著差异,仅增加了黑土碳、氮储量的变异性.与不施肥相比,有机肥的施用不仅显著增加了表层和亚表层土壤微生物生物量碳、氮(SMBC、SMBN)及可溶性碳、氮(DOC、DN)的含量,且显著提高了这些组分在总有机碳、全氮中所占的比例.有机无机配施处理能使表层土壤SMBC/SOC、SMBN/TN值分别提高0.36～0.59和1.21～1.95个百分点,而DOC/SOC、DN/TN也分别达到0.53%～0.72%和1.41%～1.78%.土壤微生物生物量碳氮、可溶性碳氮及其在总有机碳、氮中所占的比例对于施肥的响应在土壤剖面上表现更为敏感,更能反映土壤肥力对于长期施肥的响应.有机肥的施入尤其是有机无机配施能显著提高黑土表层和亚表层土壤有机碳、氮活性,有利于提升土壤肥力和养分供应能力,但同时也导致了农田系统碳、氮的大量损失,容易引起潜在的环境污染.