纳米Fe2O3-TiO2催化剂的制备及其对甲基橙的降解

以钛酸四丁酯为主要原料、冰醋酸为抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备纳米Fe2O3-TiO2复合催化剂,并用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和荧光光谱（FS）分析了催化剂的晶体结构、形貌和光谱特征。以甲基橙溶液为处理对象,在可见光下研究了不同n（Fe2O3）：n（TiO2）的催化剂的光催化活性,并初步研究了荧光强度与催化剂的光催化活性之问的关系。研究结果表明,n（Fe2O3）：n（TiO2）为0．10％的催化剂的光催化活性最佳,光照4h后甲基橙的去除率达99．8％,且荧光强度与光催化活性呈正相关性。     

热解碳微观结构调控与纳米压痕测试

目的研究前驱体种类对热解碳结构的影响及热解碳的性能。方法以甲烷为主要前驱体,添加5%丙烯,在碳布缝合预制体上进行沉积实验,对所得具有不同结构热解碳的样品进行纳米压痕测试。结果添加丙烯降低了实验温度,所得沉积效率仍高于纯甲烷,所得热解碳结构在不同时期有所差异。纤维束内部的热解碳结构对材料的整体性能影响较大,当纤维表面为ISO结构热解碳时,纤维束内硬度和模量偏高,分别为3.96 GPa和32.0 GPa,断裂模式为脆性断裂;当纤维表面为RL结构热解碳时,纤维束内的强度和模量偏低,分别为1.93 GPa和19.7 GPa,断裂模式为假塑性断裂。结论前驱体的种类对热解碳的结构影响较大,所得材料性能具有较大差异。     

纳米Fe3O4负载的浮游球衣菌去除重金属离子的工艺研究

以纳米Fe₃O₄负载浮游球衣菌（Sphaerotilus natans）制备复合生物吸附剂,对此吸附剂进行表征并考察了其吸附水中重金属离子的性能.红外光谱分析表明,此复合生物吸附剂表面的主要活性基团为酰胺基（—CONH—）和羟基（—OH）.吸附性能研究表明,菌含量和流量是影响复合生物吸附剂吸附重金属离子的主要因素,在Cu²⁺初始浓度c₀<20 mg/L,菌含量1.5 g/L（菌/ Fe₃O₄＝3∶2）,流量0.96 L/h 时吸附剂对Cu²⁺的吸附效果最好;用稀盐酸对复合生物吸附剂进行再生,吸附剂可重复使用10次以上,再生液可重复使用3次; 吸附选择性为：Pb²⁺ > Cu²⁺ > Zn²⁺>Cd²⁺.     

纳米二氧化硅改性聚酰胺复合膜及其抗污染性能

采用经3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTMS）修饰的纳米二氧化硅（SiNPs）,对正渗透聚酰胺复合膜（TFC）进行抗污染改性.在静电吸附作用下,APTMS-SiNPs可通过表面涂覆的方式接枝在带负电的TFC表面,以提高膜的亲水性和抗污染效能.改性后,大量纳米材料成功接枝在膜表面,膜表面的接触角降低了54%,而膜电位和表面粗糙度无明显变化.采用海藻酸钠作为代表污染物,对原膜和改性膜的动态污染行为进行探究,通过监测污染阶段的通量变化和膜表面滤饼层含量,发现改性膜在膜污染后期表现出优良的抗污染性能,最终通量衰减降低了28%,膜表面滤饼层含量减少了35%.改性膜的抗污染性能主要归因于APTMS-SiNPs带来的膜表面亲水性的大幅提高.     

CeO_2 NPs短期作用对活性污泥系统水处理效果影响研究

通过活性污泥3 h呼吸抑制试验,表明氧化铈纳米颗粒(Ce O2NPs)对活性污泥系统中的好氧微生物具有毒性作用,且它对微生物的呼吸抑制作用与浓度呈正相关,浓度越高呼吸抑制作用越明显。研究了1和10 mg/L的Ce O2NPs短期作用(1周期和20 d)后对活性污泥系统水处理效果和污泥沉降性能的影响。结果表明,1和10 mg/L的Ce O2NPs暴露一周期后,下一周期内实验组COD、NH4+-N、NO3--N、NO2--N、TN、TP的浓度变化曲线与对照组变化趋势基本保持一致。经过20 d运行后,不同浓度的Ce O2NPs也未对活性污泥系统有机物、氮磷去除和活性污泥沉降性能产生明显影响。     

微纳米粒径生物炭的结构特征及其对Cd2+吸附机制

为探究不同微纳米粒径生物炭的结构特性和对Cd²⁺吸附性能的影响.通过筛分法和球磨法制备不同粒径（180~250、50~75和≤20 μm,分别表示为BC-1、BC-2和BC-3）玉米秸秆生物炭,利用元素分析、激光粒度分析、SEM、BET、FTIR和XPS等手段对生物炭的结构进行了表征,采用静态吸附实验研究了不同初始Cd²⁺浓度、吸附时间和pH条件下生物炭对Cd²⁺的吸附行为与机制.结果表明,随粒径减小,生物炭表现为pH值和Zeta电位均下降、芳香性和极性降低、比表面积和孔体积增大.不同粒径生物炭对Cd²⁺的吸附动力学符合准二级动力学模型,以化学吸附为主,其平衡时间依次为：BC-1（540 min）>BC-2（360 min）>BC-3（80 min）.Langmuir模型能更好拟合Cd²⁺在不同粒径生物炭上的吸附等温过程（R²>0.97）,Cd²⁺最大吸附量随粒径减小而增大,表现为：BC-3（74.43 mg ·g^-1）>BC-2（45.71 mg ·g^-1）>BC-1（44.59 mg ·g^-1）.生物炭吸附Cd²⁺主要机制有静电吸引、表面络合和阳离子-π作用.     

纳米TiO_2胶体分离富集水样中痕量镍研究

利用纳米二氧化钛胶体比表面积大,吸附能力强以及吸附离子沉积后又很容易转化为胶体的特点,提出用纳米二氧化钛胶体富集水样中痕量镍。系统研究了胶体纳米二氧化钛对N(iII)的吸附行为,考察了吸附时间、酸度以及共存离子对吸附行为的影响。研究结果表明:在优化条件下,纳米二氧化钛胶体对N(iII)的吸附率可达99%以上。建立了纳米二氧化钛胶体分离富集与火焰原子吸收光谱联用测定水样中痕量镍的方法。该法检出限(3σ)为4.17μg/L,相对标准偏差(RSD)为2.8%;并且由于纳米二氧化钛胶体吸附镍后不需要脱附,分析过程简便、快速;用于实际水样中痕量镍的测定,结果满意。     

水中富勒烯(C_(60))纳米颗粒凝聚动力学研究

采用动态光散射技术研究了电解质和天然有机物对水中C60纳米颗粒凝聚动力学的影响。结果表明,电解质存在可使水中C60纳米颗粒的|ζ|减小、粒径增大,促进凝聚的发生。C60纳米颗粒凝聚过程分为反应控制和扩散控制2个阶段,符合经典的胶体稳定性(DLVO)理论。Na+、K+、Ca2+和Mg2+的临界凝聚浓度分别为321、295、9.6和6.7 mmol/L,远高于其在水环境中的浓度水平;腐殖酸存在可通过空间位阻效应显著增强水中C60纳米颗粒的分散性;表明C60纳米颗粒可稳定存在于典型的水环境中。     

Effects of particle composition and environmental parameters on catalytic hydrodechlorination of trichloroethylene by nanoscale bimetallic Ni-Fe

Catalytic nickel was successfully incorporated into nanoscale iron to enhance its dechlorination efficiency for trichloroethylene （TCE）, one of the most commonly detected chlorinated organic compounds in groundwater. Ethane was the predominant product. The greatest dechlorination efficiency was achieved at 22 molar percent of nickel. This nanoscale Ni-Fe is poorly ordered and inhomogeneous; iron dissolution occurred whereas nickel was relatively stable during the 24-hr reaction. The morphological characterization provided significant new insights on the mechanism of catalytic hydrodcchlorination by bimetallic nanoparticles. TCE degradation and ethane production rates were greatly affected by environmental parameters such as solution pH, temperature and common groundwater ions. Both rate constants decreased and then increased over the pH range of 6.5 to 8.0, with the minimum value occurring at pH 7.5. TCE degradation rate constant showed an increasing trend over the temperature range of 10 to 25℃. However, ethane production rate constant increased and then decreased over the range, with the maximum value occurring at 20℃, Most salts in the solution appeared to enhance the reaction in the first half hour but overall they displayed an inhibitory effect. Combined ions showed a similar effect as individual salts.     

EDTA/纳米羟基磷灰石联合修复重金属污染土壤

土壤淋洗可能导致残留重金属活化,采用淋洗/钝化联合修复重金属污染土壤可在一定程度上减少这一影响。研究了EDTA淋洗、纳米羟基磷灰石钝化及两者联合修复对土壤重金属洗脱率、TCLP浸出浓度、化学形态分布的影响,构建了涵盖土壤重金属残留量、生物有效性和生理毒性的环境风险评价方法,对淋洗、钝化及其联合修复进行了评价。结果发现,EDTA淋洗对Pb和Cu的洗脱效果较好,对Zn浸出浓度的削减率较高。当EDTA投加量为2 g·L~(-1)时,Zn的浸出浓度降低了70.40%。纳米羟基磷灰石对Pb和Zn具有较好的钝化效果,对Cu和Cd的钝化作用相对较弱。当纳米羟基磷灰石投加量为2%时,Pb浸出浓度削减率高达89.65%。淋洗/钝化联合修复大幅度降低了Pb和Cd的浸出浓度,降低了可还原态Cu残留量、可还原态和残渣态Cd残留量,以及弱酸提取态和可还原态Zn、Pb残留量。当EDTA和纳米羟基磷灰石投加量分别为1 g·L~(-1)和1%时,土壤重金属总环境风险削减率达到74.12%。EDTA对土壤中Cu和Cd的洗脱效果较好,后续钝化修复作用有限,Pb和Zn则可通过淋洗/钝化联合修复大幅度提高削减环境风险削减率。