绿色化学、纳米技术与环境保护

本文从当今社会对绿色化学的要求出发,论述了纳米技术及其在环境保护中广泛的应用前景。     

GO/PAN复合正渗透膜制备的影响因素及性能分析

以聚丙烯腈(PAN)为制膜基材,采用界面聚合法制备复合正渗透膜,研究了不同基膜组成、界面聚合条件对复合膜性能的影响及抗污染性能,并进一步添加氧化石墨烯(GO)进行共混改性,优化复合正渗透膜性能。结果表明,最佳基膜组成为,以16%的PAN为聚合物,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂。最佳界面聚合条件为,将基膜浸没在2%的间苯二胺(MPD)水相溶液(pH=9)中120 s,然后与0.1%的均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合反应60 s从而生成活性层,且活性层正面附着,最后于60 ℃下热处理3 min,所得复合膜具有较好的渗透性能。此外,经GO改性后,复合膜表面形成一种具有不同含氧官能团的层层堆叠式GO片层,导致膜的水通量上升了26%,截留率依然保持在99.90%以上,并且复合膜的抗污染能力得到明显提高。     

电化学微传感器检测水中痕量铜离子

为改善微电极在阳极溶出伏安法检测重金属离子过程中低电流响应和低电催化能力的缺点,提出了一种在碳纤维微电极表面合成还原氧化石墨烯/纳米金材料制得还原氧化石墨烯纳米金修饰碳纤维微电极（rGO/AuNPs CFMEs）的方法.通过SEM表征,所制备的rGO/AuNPs CFMEs具有比表面积高、吸附能力强和催化活性好的特点,因此改性微电极适合作为方波阳极溶出伏安法（SWASV）测定水中铜离子（Cu²⁺）的工作电极.在构建微传感器测试水中痕量铜离子系统后,对pH值、电导率、富集时间和富集电位等检测条件进行了优化.在pH值为4,电导率为36.1S/m,富集时间为360s,富集电位为-1.2V的最佳条件下,铜的线性范围和检出限分别0~1.0μmol/L和2.4nmol/L.此外,微传感器的可重复性、长期稳定性以及选择性也得到了验证.     

纳米材料在环境保护中的应用与发展

综述了纳米材料的环保功能以及其在环境保护中的应用，并列举了近年出现的纳米环保产品，提出了纳米材料在环保应用中存在的问题。     

GR/TNT复合光催化剂的制备及其降解苯酚的性能研究

以P25为原料,采用碱热法制备二氧化钛纳米管(Ti O_2nanotubes,TNT),Hummers法制备氧化石墨(Graphite Oxide,GO),水热法生成石墨烯二氧化钛纳米管(GR/TNT)复合光催化剂。通过XRD、FTIR、SEM及UV-Vis光谱仪对材料进行表征,表明GR/TNT由化学键结合,且禁带宽度由3.2 e V减小到1.38 e V。掺杂GR可抑制TNT空穴和电子间的复合,且拓宽其光响应范围,光催化活性可延伸到可见光范围。通过GR/TNT降解苯酚,确定其最佳制备条件。180℃下水热反应3 h的2.5%GR/TNT光催化效果最佳,在紫外光(11 W)和可见光(500 W)条件下,10 mg/L的苯酚降解率分别可达95%和80%。GR/TNT降解苯酚满足一级反应动力学方程(R~2≥0.95),且具有较好的稳定性和重复使用性,循环5次利用率可达到初次的88%。     

石墨烯负载铁锰氧化物活化过一硫酸盐降解金橙G

利用水热法制备了rG-MnFe_2O_4活化剂,通过TEM、XRD、FT-IR、Raman等手段对活化剂进行了系统表征,通过其对偶氮染料OG的降解实验评价了rG-MnFe_2O_4活化PMS的效果,同时考察了PMS浓度、rG-MnFe_2O_4投加量、初始pH、Cl~-浓度对OG降解效果的影响.结果表明,当rG-MnFe_2O_4投加量为0.3 g·L-1,n(PMS)∶n(OG)=40∶1时,rG-MnFe_2O_4活化PMS的效果显著,反应27 min时,OG降解率为100%,并且随PMS浓度、rG-MnFe_2O_4投加量的提高,OG降解效率明显增加.初始pH对OG降解有较大影响,pH=5.00时效果最好.Cl~-对活化降解OG具有促进作用,Cl-浓度越高,OG降解得越快.r G-MnFe_2O_4在重复使用5次时仍具有较好活化性能.通过紫外可见光谱和气相色谱-质谱(GC/MS)对OG降解过程进行分析,表明OG分子中的萘环结构和偶氮键均被破坏,并检测出主要降解产物有对硝基苯酚和邻苯二甲酸;且rG-MnFe_2O_4/PMS降解体系对染料OG具有一定的矿化率.     

溶解性微生物产物在GO/PVDF杂化膜面的污染行为

为了解析溶解性微生物产物（SMP）在GO/PVDF杂化膜面的污染特性,对膜片进行了宏观污染实验,并采用耗散石英微晶天平（QCM-D）从微观角度分析了SMP在自制镀膜芯片上的吸附规律和污染层结构变化.结果表明,GO含量为0.5wt%的膜污染恢复率最高（79.95%）,抗污染能力最强.QCM-D实验发现,GO含量为0wt%镀膜芯片表面SMP吸附量最大,污染较为严重.膜片亲水性越强,吸附频率变化越小,抗污染能力越强.此外,GO含量为0.5wt%镀膜芯片表面的污染物结构比较疏松和柔软,其他膜表面的污染物结构较为坚硬和致密.     

制备块体纳米材料的新工艺——等径角挤压

综述了等径角挤压法制备块体纳米材料的发展及其工艺原理 ,并在此基础上论述了等径角挤压材料的微观结构及其应用 ,指出了等径角挤压法目前存在的问题。     

纳米技术及材料在水处理中的应用进展

综述了近年来纳米技术及材料在水处理中的应用及研究进展，并展望了纳米技术在水处理应用中的广阔前景。     

石墨烯/聚苯胺修饰阴极对反硝化MFC性能影响

反硝化生物阴极微生物燃料电池（MFC）以电极为电子供体,在自养条件下完成硝酸盐去除过程.本研究以碳布（CC）为基底材料,分别制备获得还原氧化石墨烯修饰（rGO-CC）,聚苯胺修饰（PANI-CC）及二者复合修饰的CC电极（rGO/PANI-CC）,并考察其作为阴极材料对反硝化生物阴极MFC产电脱氮性能的影响.扫描电镜结果显示,rGO-CC和PANI-CC的碳纤维分别被片层状rGO和网状PANI覆盖,而rGO/PANI-CC表面呈现PANI在附着rGO的碳纤维上团聚的形貌,均增大了碳布的比表面积.循环伏安测试显示,rGO/PANI-CC具有最高的电化学活性.以rGO-CC,PANI-CC和rGO/PANI-CC为阴极构建MFC的产电能力分别提高了82%,24%和41%,其阴极对NO₃^--N的去除能力增强了23%,9%和13%.16S rDNA测序结果揭示修饰后电极表面微生物的多样性下降,Stappia和Pacacoccus属微生物的丰度增加.