锰铁复合磁性材料制备及其对零价汞吸附性能研究

燃煤工业是我国人为汞排放的主要来源,寻求合理有效的途径来控制汞排放至关重要.本文将氧化性强的过渡金属锰离子引入Mn/γ-Fe2O3晶格中,制备出锰铁复合磁性材料(Fe3-xMnx)1-δO4,以其来模拟Hg0在燃煤废气中的吸附过程,并通过比表面积和孔隙率、X衍射分析、SEM、磁性分析、氧化还原等材料表征方法研究(Fe3...     

Zero-valent manganese nanoparticles coupled with different strong oxidants for thallium removal from wastewater

• Nano zero-valent manganese (nZVMn, Mn⁰) is synthesized via borohydrides reduction. • Mn⁰ combined with persulfate/hypochlorite is effective for Tl removal at pH 6-12. • Mn⁰ can activate persulfate to form hydroxyl and sulfate radicals. • Oxidation-induced precipitation and surface complexation contribute to Tl removal. • Combined Mn⁰-oxidants process is promising in the environmental field. Nano zero-valent manganese (nZVMn, Mn⁰) was prepared through a borohydride reduction method and coupled with different oxidants (persulfate (S₂O₈²⁻), hypochlorite (ClO⁻), or hydrogen peroxide (H₂O₂)) to remove thallium (Tl) from wastewater. The surface of Mn⁰ was readily oxidized to form a core-shell composite (MnO_x@Mn⁰), which consists of Mn⁰ as the inner core and MnO_x (MnO, Mn₂O₃, and Mn₃O₄) as the outer layer. When Mn⁰ was added alone, effective Tl(I) removal was achieved at high pH levels (>12). The Mn⁰-H₂O₂ system was only effective in Tl(I) removal at high pH (>12), while the Mn⁰-S₂O₈²⁻ or Mn⁰-ClO⁻ system had excellent Tl(I) removal (>96%) over a broad pH range (4–12). The Mn⁰-S₂O₈²⁻ oxidation system provided the best resistance to interference from an external organic matrix. The isotherm of Tl(I) removal through the Mn⁰-S₂O₈²⁻ system followed the Freundlich model. The Mn⁰ nanomaterials can activate persulfate to produce sulfate radicals and hydroxyl radicals. Fourier transform infrared spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy suggested that oxidation-induced precipitation, surface adsorption, and electrostatic attraction are the main mechanisms for Tl(I) removal resulting from the combination of Mn⁰ and oxidants. Mn⁰ coupled with S₂O₈²⁻/ClO⁻ is a novel and effective technique for Tl(I) removal, and its application in other fields is worthy of further investigation.     

二氧化氯-接触催化氧化联合去除水中铁和锰

为了解决水体中铁锰季节性超标的问题,提出一种既能够减少化学试剂的使用又能有效去除铁锰的经济有效的方法。研究了单一方法(二氧化氯氧化法、接触催化氧化法)及两者联合对铁锰的去除效果,提出用二氧化氯氧化-锰砂过滤联合方法解决。研究表明,用ClO2氧化去除水中Fe2+的反应先发生、速率较快且效果较好,而与Mn2+反应则较慢并且不能完全转化为沉淀。单纯接触催化氧化法需要较长时间,过滤层才能达到稳定且较好的处理效果,培养过程中其除锰效果并不理想。两者联合时,利用过滤层的吸附作用去除部分铁锰,减少了氧化剂的使用。初期3个柱的除Mn2+效果都比较好,去除率均大于80%;然而采用石英砂或纤维束滤料的滤柱去除Mn2+的效果随时间变差,但采用锰砂的除锰效果在实验期间始终维持在较高水平。     

The proton exchange membrane fuel cell systems using methanolysis of sodium borohydride as a hydrogen source with cobalt catalysts

Constant hydrogen generation via a hydrogen generator is evaluated from the methanolysis of sodium borohydride (NaBH₄) using Co/Al₂O₃ and MnO_x/Al₂O₃ catalysts. Chemical borohydrides coupled with catalysts can be used for compact storage and to create efficient generation systems. Thus, we first report the catalytic activity of MnO_x/Al₂O₃, which is synthesized using the simple wet-impregnation method, for the methanolysis reaction. The results indicate that both catalysts can effectively accelerate the methanolysis reaction and provide constant hydrogen generation rates. Thus, we integrate this hydrogen generation system into a proton exchange membrane fuel cell stack (PEMFC) to determine whether it can be used as a portable power supply. As a result, this fuel cell system operates at 40 W for 1 hr using the hydrogen source supplied from the catalytic methanolysis reaction.     

石灰岩和砂岩地区豆科类植物紫花光叶苕(Vicia villosa)中铁和锰的不同分配模式

豆科类植物生物量的减少主要与氮和磷之间的平衡受到影响而有紧密的相关性。然而,其他营养元素之间的不平衡也能响应生物量的减少,比如铁和锰营养元素。选择了贵州茂兰相邻的石灰岩和砂岩地区土壤进行了野外种植实验。实验结果表明:生长着的豆科类植物铁(Fe)和锰(Mn)出现互为相反的分配模式:在砂岩地区生长的豆科类植物根部对铁的吸收相对高于石灰岩地区;而对锰的吸收,石灰岩地区高于砂岩地区。因此,植物根部的Fe∶Mn,砂岩地区高于石灰岩地区。这个结果说明豆科类植物根部对Fe和Mn的吸收存在不同模式。然而,在叶片中的Fe∶Mn砂岩地区和石灰岩地区之间基本没有区别,这说明铁和锰从根部到叶片的迁移具有不同模式。当叶片的Fe∶Mn(质量之比)低于2.9时,有可能响应豆科类植物生物量的减少。我们在研究植物与土壤的营养元素含量之间相关性时,越过环境因素,必须考虑植物内部随生长过程而发生变化的营养元素的化学计量,比如,生长着的植物中Fe∶Mn比值的变化等。     

土壤中锰赋存形态的地域性差异研究

用连续分级浸提法研究了我国南北方土壤中锰赋存形态的各自特点和两者的差异，并探讨了造成锰有效性差别的直接原因。     

锰磁活性炭的制备及其性能表征

以酶解提制烟碱后的烟渣和电解锰渣回收锰为原料,制备具备磁性和发达孔隙的活性炭。利用氮气吸附技术、红外光谱（FTIR）表征与分析了活性炭表面的孔隙结构和物化性质,考察了活性炭对亚甲基蓝的吸附性能和磁学性能。结果表明：以Mn／C基质废弃物为原料制得活性炭具有磁学性能;适量锰的添加有利于活性炭微孔的形成和发育;采用一步焙烧法有助于磁化物和活性炭基体相互作用形成化学键合,提高饱和磁化强度,实现废弃资源的充分利用。     

不同晶型锰氧化物去除水中亚甲基蓝染料的研究

利用溶液法和固态合成法制备α、β、γ和δ晶型粉末二氧化锰,借助等电点测定技术、颗粒计数仪、傅立叶-红外光谱、X射线衍射光谱和原子力显微镜对其性质进行了表征;并通过静态吸附平衡实验考察了上述物质对水溶液中阳离子染料亚甲基蓝的去除效能.结果表明,δ二氧化锰去除染料的能力相对最强,试验条件下染料去除率达99.0%,脱色能力受pH变化的影响也最小;其脱色机理可能是染料中的N原子与二氧化锰表面羟基形成的氢键作用,以及静电吸引的叠加,其中氢键去除占主导地位.其它晶型的二氧化锰只在强酸性时存在表面羟基;故只在强酸性时有良好的脱色能力.pH值是影响去除染料能力的关键因素,脱色能力随pH值的变化规律因晶型而异,体系温度和颗粒分布也对去除能力有一定影响.     

软锰矿与细菌催化氧化二氧化硫

研究了软锰矿与锰氧化细菌、氧化亚铁硫杆菌催化氧化二氧化硫的过程,探讨了细菌在软锰矿脱硫体系中所起的作用。结果表明:锰氧化细菌粘附于软锰矿上,氧化Mn(Ⅱ)为Mn(Ⅲ)、Mn(Ⅳ),强化软锰矿催化氧化二氧化硫效果;锰氧化细菌促进脱硫存在一个适应期,其后的强化作用随细菌浓度增加而增加;锰细菌与铁细菌存在协同效应,并与菌液组成的比例有关。     

农药在土壤－水环境中归宿的主要支配因素──吸附和脱附

综述了近年来农药在土壤－水环境中吸附－脱附研究的实验方法、影响因素、数学描述、作用机理等方面的工作。重点讨论了农药与土壤粘土矿物、有机物（腐殖酸、富菲酸等）的物理化学键合机理。