Applications of nanomaterials in water treatment and environmental remediation

Nanotechnology has revolutionized plethora of scientific and technological fields; environmental safety is no exception. One of the most promising and well- developed environmental applications of nanotechnology has been in water remediation and treatment where different nanomaterials can help purify water through different mechanisms including adsorption of heavy metals and other pollutants, removal and inactivation of patho- gens and transformation of toxic materials into less toxic compounds. For this purpose, nanomaterials have been produced in different shapes, integrated into various composites and functionalized with active components. Nanomaterials have also been incorporated in nanostructured catalytic membranes which can in turn help enhance water treatment. In this article, we have provided a succinct review of the most common and popular nanomaterials （titania, carbon nanotubes （CNTs）, zero-valent iron, dendrimers and silver nanomaterials） which are currently used in environmental remediation and particularly in water purification. The catalytic properties and functionalities of the mentioned materials have also been discussed.     

园林植物挥发油成分分析及抗菌活性测定

运用试管稀释法和平板涂布法,测定黄皮,白皮松,香榧,侧柏,龙柏,雪松,圆柏等7种常见园林植物的挥发油对表皮葡萄球菌,金黄色葡萄球菌,大肠杆菌及绿脓杆菌的抗菌活性(包括抑菌和杀菌两个方面)。结果显示,所有供试植物挥发油均具有一定的抗菌活性。对金黄色葡萄球菌的抑菌活性为侧柏=龙柏>圆柏>雪松>香榧;对表皮葡萄球菌的抑菌活性为侧柏>圆柏>龙柏=雪松=黄皮>白皮松>香榧;仅圆柏挥发油对大肠杆菌具有抑菌作用,所有供试植物挥发油对绿脓杆菌均无抑菌作用。实验证明,圆柏,侧柏,龙柏,雪松具有较强抗菌活性,是较为理想的城市生态保健型绿化模式的栽培树种。     

磁性载体生物膜反应器处理生活污水的试验研究

选取天然多孔矿物-浮石、网络状塑料外壳、磁铁为材料,开发出一种新型磁性载体,并将该载体应用于生物膜反应器中进行废水处理试验,结果表明:该磁性载体生物膜反应器在载体的挂膜性能及主要污染物去除功能上均优于非磁性载体生物膜反应器.磁性载体可在5d内完成挂膜,而非磁性载体则需8d,磁性载体生物膜反应器对COD、NH+ 4-N的去除率比非载体生物膜反应器分别高出5%和20%左右.在载体中心磁场强度为200Gs,水中溶解氧DO为2.0~3.5mg/L,水力停留时间HRT为5h的条件下,校园生活污水经磁性载体生物膜反应器处理后,出水中COD稳定在20mg/L左右, NH4+-N在5mg/L以下,两者的去除率均在90%左右,出水总氮为15mg/L,去除率在50%以上.实验结果还表明:连续运行60d后,磁性载体反应器内的生物膜量和悬浮污泥量仅为非磁性载体反应器的70%,说明磁场的存在有利于污泥减量化.磁载体生物膜反应器中载体外表面附着污泥及生物膜的SOUR值均大于非磁载体生物膜反应器,表明一定的磁场强度可以提高微生物活性.     

人血清白蛋白功能化的磁性纳米粒子对掌叶大黄的配体垂钓

掌叶大黄是中国传统的药用植物,其主要活性成分为蒽醌类化合物.利用人血清白蛋白(Human serumalbumin,HSA)功能化的磁性纳米粒子(Magnetic nanoparticles,MNPs)为固相萃取材料,对掌叶大黄的水提取液进行配体垂钓研究,从中捕获到两个HSA的配体;结合质谱鉴定其结构分别为大黄素和大黄酚.基于磁性纳米粒子的配体垂钓技术可为从传统药用植物中寻找HSA的小分子配体提供一个简便有效的方法.     

裸蒴根的化学成分

首次对我国特有属药用植物裸蒴的化学成分进行研究.采用色谱方法分离化合物,以波谱技术鉴定其结构;并采用MTT法对其进行体外细胞毒活性测试.该植物根部的乙醇提取物中分离出4个化合物,分别鉴定为5-癸酰基-2-壬基吡啶(1)、豆甾烷-3,6二酮(2)、豆甾-4-烯-3,6二酮(3)和胡萝卜苷(4).其中化合物1~3为首次从裸蒴属植物中分离得到,这3个化合物对人肝癌细胞(SMMC-7721和Hep3B)的增殖均显示一定的抑制活性.     

基于活性和污染物排放的生活垃圾热解炭燃烧性能分析

从燃烧活性和清洁性方面综合评价了6种生活垃圾典型可燃组分热解炭的燃烧性能。松木、纸张和橘皮等生物质类热解炭含较丰富的K/Ca等碱金属和碱土金属,碳结构规则程度相对较低,因此燃烧活性及稳定性更优。PVC、轮胎和织物等化石燃料类热解炭产率、孔隙结构、碳结构的差异较大,其中轮胎炭孔隙结构以中孔为主,且含有较多的S和Zn。生物质类热解炭焚烧烟气中NO_x含量相对较高(140.7~385.5 mg/m3),轮胎炭焚烧烟气中的SO₂(1889.8 mg/m3)和焚烧灰渣中重金属Zn(198167 mg/kg)浓度较高,在实际应用中应给予关注。     

某焦化企业挥发性有机物排放特征及反应活性探究

研究选取某典型焦化企业,针对活性挥发性有机物(VOCs)组分较多的4套生产装置,酚精制、古马隆、沥青焦和焦油萘,开展装置VOCs排放特征探究。使用苏玛罐对装置VOCs废气进行采集,并通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对106种VOCs组分进行定性定量分析,采用最大增量反应活性(MIR)计算各装置VOCs排放对大气中O₃生成的贡献。结果表明：1)芳香烃、卤代烃和含氧VOCs(OVOCs)是4套装置的主要特征组分,质量分数之和为92.33%～95.38%。2)4套装置排名前10位的VOCs物种质量分数之和为90.45%～93.46%。其中,苯、丙酮、二氯甲烷、乙醇和甲苯等是焦化企业VOCs排放特征物种。3)4套装置臭氧生成潜势(OFP)值为278.73～426.95μg/m³,顺序为焦油萘装置(426.95μg/m³)>酚精制装置(410.43μg/m³)>沥青焦装置(294.36μg/m³)>古马隆装置(278.73μg/m³)。4)4...     

污泥与煤共热解制备吸附剂及其对活性艳红X-3B的吸附性能

以污水处理站脱水污泥和煤为原料共热解制备吸附剂,将其用于活性艳红X-3B模拟染料废水的吸附处理.考察了吸附时间,温度,pH及吸附剂投加量对吸附效果的影响,并对其吸附动力学和热力学特性进行了探讨.结果表明:所制备吸附剂的碘吸附值为321.62 mg/g,产率为44.85%,比表面积为189.23 m2>/sup>/g,浸出液中未检测出重金属;吸附剂对活性艳红X-3B的去除率随吸附时间、温度和吸附剂投加量的增加均增大,并逐渐趋于平衡,而随pH的增加而减小;吸附剂对活性艳红X-3B的吸附动力学比较符合伪二级吸附动力学方程和二阶段吸附动力学方程,颗粒内扩散过程是吸附速率的控制步骤,但不是唯一的速率控制步骤;Langmuir等温方程比Freundlich等温方程更适合于描述该吸附行为;吸附焓变(ΔH0>/sup>)>0,吸附是一个吸热过程,提高温度有利于吸附的进行,吸附自由能变(ΔG0>/sup>)<0,吸附过程为自发进行,吸附熵变(ΔS0>/sup>)>0.      

污水处理厂出水中雌激素活性物质浓度与生态风险水平

再生水在环境和景观水体利用中,由微量有毒有害污染物,特别是内分泌干扰物引起的长期生态风险备受关注. 以再生水生态风险控制为目的,对城市污水处理厂出水(再生水)中雌激素活性物质浓度分布情况进行了研究,归纳了8种雌激素活性物质的出水浓度水平,比较分析了各物质的雌激素活性和生态风险. 结果表明:8种物质的质量浓度分布在ng/L～μg/L,其中ρ(类固醇)最低,为nd～50 ng/L;ρ(酚类)及ρ(酞酸酯类)主要在μg/L水平,个别高达40 μg/L. 雌激素活性分析和生态风险评价结果表明,污水处理厂出水(再生水)中3类雌激素活性物质的雌激素活性和生态风险顺序均为类固醇物质＞酚类物质＞酞酸酯类物质. 城市污水再生处理厂应优先控制乙炔基雌二醇(EE2)、雌酮(E1)和雌三醇(E3)等3种雌激素活性物质.