微量1,6-己二胺改性纳米Fe3O4对PVDF共混膜性能的影响

以微量的改性纳米四氧化三铁与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,制备具有良好亲水性、纯水通量和防污性能的PVDF复合膜。通过溶剂热法合成了经1,6-己二胺改性的纳米四氧化三铁(H-Fe_3O_4),同时比较了未经改性的四氧化三铁(Fe_3O_4)和改性后的四氧化三铁(H-Fe_3O_4)的结构性能差异。通过相转化法制备了H-Fe_3O_4(质量分数小于1.0%)与PVDF的共混复合膜(H-Fe_3O_4@PVDF复合膜)。通过测试膜的晶相组成、表面和断面形貌、静态纯水接触角、平均孔隙率、平均孔径、纯水通量、牛白蛋白截留率以及通量恢复率,研究微量H-Fe_3O_4的投加对复合膜性能的影响。结果表明,经1,6-己二胺调控合成的H-Fe_3O_4,比Fe_3O_4拥有更小的粒径、更好的单分散性以及更多的亲水官能团。向膜中添加0.3%的H-Fe_3O_4,可使复合膜的静态纯水接触角由80.9°降到66.6°,亲水性得到良好的改善。复合膜的平均孔隙率、平均孔径、纯水通量以及通量恢复率随H-Fe_3O_4投加量的增加均明显提高。当H-Fe_3O_4质量分数为0.4%时,复合膜的纯水通量从原膜的10.4 L·(m~2·h)~(-1)增加到了144.0 L·(m~2·h)~(-1),通量恢复率也从原膜的51.4%增加到了87.5%。微量H-Fe_3O_4的添加较好地改善了PVDF膜的性能,具有较好的实用价值。     

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。     

硫化纳米铁的制备及其对亚甲基蓝的去除

为克服纳米零价铁易团聚、易氧化、电子选择性差等缺陷,引入硫对纳米铁进行改性制备了硫化纳米铁复合材料(S-nZVI),并利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)等方法对制备的S-nZVI进行表征,同时研究了其对水溶液中亚甲基蓝(MB)的去除效果。S-nZVI对MB的去除过程符合准二级反应动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型。当MB初始质量浓度为1000 mg/L时,S-nZVI对MB的饱和去除量可达242.06 mg/g。     

纳米ZrO2-SRB颗粒对酸性铬和氟污染地下水的修复

为使北京某地区地下水中超标污染物F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)等离子得到有效处理,基于微生物固定化技术,将所合成的纳米ZrO_2~-聚丙烯酰胺杂化材料作为包埋剂,对硫酸盐还原菌(SRB)进行固定化处理形成纳米ZrO_2-SRB颗粒,通过单因素实验优化了纳米ZrO_2-SRB颗粒对污染地下水的最佳反应条件。结果表明:当SRB投加量为35%、杂化材料投加量为300 mL、温度为35℃时,对地下水中F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)的去除率分别为92.4%、99.8%、99.7%、70.4%。还原和吸附动力学拟合结果表明:SRB对Cr(Ⅵ)、SO_4~(2-)的还原过程符合一级还原动力学;杂化材料对F~-、Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)、SO_4~(2-)的吸附过程符合二级吸附动力学。以上结果为处理铬和氟污染地下水提供重要的参考依据。     

微纳米气泡耦合过渡金属离子催化氧化吸收甲醛

利用过渡金属离子Fe^2+和Mn^2+作为催化剂,耦合微纳米气泡催化氧化吸收HCHO,研究了各种反应参数变化对吸收效果的影响,并借助GC-MS技术探究了微纳米气泡氧化吸收HCHO的机理。实验结果表明:HCHO吸收率随着吸收液pH、NaCl浓度、SDS浓度及过渡金属离子浓度的增加均呈现出先升高后降低的变化规律,低浓度的NaCl有助于HCHO的吸收;在进气HCHO质量浓度0.4 mg/m^3、循环9次的设定工况下,最佳工艺条件为吸收液pH 4、NaCl质量浓度0.1 g/L、SDS质量浓度7 mg/L、Fe^2+/Mn^2+浓度2.0 mmol/L;在此条件下,Fe^2+和Mn^2+催化体系的HCHO吸收率分别达82.6%和90.4%。GC-MS分析结果显示,微纳米气泡氧化吸收HCHO的主要有机产物为乙二醇。     

不同价态Ce-MOF衍生材料的吸附除磷性能及机理比较

通过在N_2气氛中的热处理,从Ce-MOF中衍生出一系列多级的微/纳米铈基复合材料.Ce-MOF在空气中完全分解形成二氧化铈,价态由三价转变为四价.而在N_2中较低温度(400℃或500℃)下煅烧会形成稳定的部分热解的Ce-MOF(N),具有较高的Ce(Ⅲ)含量.与完全分解的产物相比,虽然完全分解的产物具有较高的比表面积,但是部分分解的样品对磷酸盐的吸附效果是完全分解产物的2—4倍.这种差异证明铈基材料的不同价态对除磷性能有显著影响,相比于四价铈离子,三价铈在与磷酸盐结合中起主要作用.与Ce-MOF(A)相比,Ce-MOF(N)是一种高Ce(Ⅲ)含量的铈基纳米材料,其饱和吸附容量为187.2 mg·g~(-1),吸附速度快,pH适用范围极广,为pH 2—12,并且在竞争阴离子存在下也对磷酸盐具有很高的选择性.与此同时,相比于常用的金属盐吸附剂,Ce-MOF(N)在碱性条件下具有明显增强的磷酸盐吸附能力.这是因为表面Ce(Ⅲ)的部分水解带来了更多的羟基,增加了磷酸根离子交换的活性位点.此外,通过分析FTIR、XPS、XRD和Zeta电位,Ce(Ⅲ)样品对磷酸根的吸附机理主要为静电吸引,离子交换和表面沉积,而对于完全分解的铈基材料Ce-MOF(A)静电吸引是主要机理.     

应用物种敏感性分布评估微(纳米)塑料对水生生物的生态风险

水环境中的微(纳米)塑料对水生生物具有潜在的危害。为了评估微(纳米)塑料对水生生物的毒性效应及生态风险,本研究在广泛查阅并分析微(纳米)塑料相关毒理学研究数据的基础上,利用物种敏感性分布(Species Sensitivity Distributions,SSD)方法对其中5门10科11种水生生物的急性毒理数据进行曲线拟合;计算对应的5%危害浓度(the hazardous concentration for 5%of the species, HC_5)和潜在影响比例(potential affected fractions, PAF);计算了相应的急性生态效应阀值(predicted no effect concentration, PNEC_(acute)),并比较了各类水生生物对微(纳米)塑料的敏感性及其所受生态风险。结果表明,目前已有数据中微(纳米)塑料对费氏弧菌(Vibrio fischeri)的生态风险最大,对朱氏四爿藻(Tetraselmis chuii)的生态风险最小;基于Reweibull模型对水生生物数据所推导的PNEC_(acute)为0.185μg·L~(-1),约为当前微(纳米)塑料在水体环境中浓度的30%。利用SSD来预测微(纳米)塑料不同暴露浓度下对水生生物的PAF,发现当微(纳米)塑料暴露浓度小于10μg·L~(-1)时,水生生物所受的影响在可接受范围内;当暴露浓度达到1 000μg·L~(-1)时,将有26%的物种受到微(纳米)塑料的危害。此外,利用Rurrlioz软件估算了世界典型淡水与海水水域表层水体中微塑料对水生生物的PAF值,发现其PAF预测值都为0;将各水域微塑料浓度与急性生态效应阀值PNEC_(acute)比较后发现,除太湖外,其他水体环境中微塑料浓度都低于PNEC_(acute),说明如果只考虑微塑料本身的影响,目前世界典型水域表层水中微塑料对水生生物的危害程度大部分都在可接受的范围之内。     

纳米金修饰分子印迹聚合膜电极检测双酚A

以纳米金修饰玻碳电极为基础电极,以双酚A为模板分子,以邻氨基苯硫酚为聚合单体,采用循环伏安法电聚合制备分子印迹聚合膜,利用循环伏安和交流阻抗法研究电极的电化学特性。结果表明,双酚A在修饰电极表面的反应是一个受吸附控制的等电子、质子转移的不可逆反应。采用差分脉冲伏安法检测双酚A,线性范围为5. 0×10~(-6)mol/L～4. 0×10~(-4)mol/L,检出限为2. 3×10~(-7)mol/L。将该电极用于自来水和牛奶样品的测定,结果均为未检出,加标回收率分别为93. 5%和95. 4%,3次测定结果的RSD分别为4. 0%和5. 7%。     

纳米二氧化硅和铅复合暴露对 斑马鱼幼鱼甲状腺内分泌系统的毒性影响

纳米颗粒(NPs)因其广泛的应用而备受关注。NPs会改变重金属(如Pb)在生物体内的富集和毒性作用。因此,研究选择国际公认的模式动物斑马鱼(Danio rerio)为研究对象,开展纳米二氧化硅(nano-SiO₂)对Pb在鱼体内的积累和甲状腺内分泌系统干扰的研究。受精2 h后的斑马鱼胚胎,单独暴露于环境相关浓度的Pb(如0, 5, 10和20 μg/L)或与无效应浓度nano-SiO₂(如25 μg/L)复合暴露至144 h。结果表明：和nano-SiO₂复合暴露后,斑马鱼幼鱼体内Pb的含量显著高于同浓度下Pb单独暴露(P<0.05)。此外,Pb或nano-SiO₂单独暴露都不会显著改变斑马鱼幼鱼体内甲状腺激素(T4和T3)的含量(P>0.05);但当两者复合暴露后,斑马鱼幼鱼体内T4和T3含量显著低于对照组或同浓度下Pb单独暴露组 (P<0.01和P<0.05)。在Pb单独或与nano-SiO₂复合暴露下,tshβ基因的表达都显著上调,但ttr和tg基因的表达都显著下调,并且复合暴露造成基因表达水平的改变较同浓度下Pb单独暴露相比更明显(P<0.05)。上述结果指出,nano-SiO₂会增加Pb在生物体内的富集,从而对斑马鱼幼鱼的甲状腺内分泌系统造成更严重的影响。