4A和13X分子筛去除水中重金属Cd2+及其吸附性能研究

以4A和13X分子筛为吸附材料,考察废水pH值和Cd²⁺初始浓度等对Cd²⁺去除率的影响,并研究了分子筛对Cd²⁺的吸附性能。结果表明,4A和13X分子筛投加量为0.16g/L、废水pH值为5、Cd²⁺浓度为20mg/L时,Cd²⁺去除率达到95%以上;分子筛对Cd²⁺的去除机理以离子交换吸附为主,交换出来的Na⁺与分子筛吸附的Cd²⁺摩尔浓度比为2;在吸附热力学和动力学方面,4A和13X分子筛均符合Langmuir吸附等温模型和Lagergren二级速率方程,计算的饱和吸附容量Q₀分别为150.15、163.67mg/g,二级反应速率常数K₂分别为2.45×10-3、3.96×10-4 g/(mg·s)。该吸附反应是一种单分子层反应速度较快的化学吸附过程。     

镍渣表面理化特性及对Pb2+、Cu2+的吸附研究

利用多种表征手段对镍渣的组成和表面特性进行分析,证实了镍渣具备吸附废水中重金属的能力。本实验所采用的水淬二次镍渣中含有含量较高的SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO等活性成分,且具备由不同聚合度的Si-O四面体、Al-O四面体或Al-O八面体组成的岛状、链状或网状骨架结构,能够通过离子交换和专性吸附去除溶液中的重金属离子。此外,镍渣粉体表面的碱中心可以为金属阳离子提供有效的吸附位点,且表面在pH=4~12的范围内均带负电,这些都有利于金属阳离子的吸附。镍渣粉体对模拟废液中的Pb²⁺、Cu²⁺吸附实验结果显示,其对废液中的Pb²⁺、Cu²⁺均表现出较好的吸附效果,且对Pb²⁺表现出更好的选择性吸附效果。     

锌污染土固化处理实验研究

利用不同固化剂处理人工制备的锌污染土,测定固化体的无侧限抗压强度,以评估固化体回收再利用的可能性;采用美国环保署毒性浸出程序(TCLP)进行毒性浸出实验,以评价固化剂的锌污染土壤的固化效果.结果表明,生石灰对于锌离子污染土的修复具有良好效果.加入生石灰后,固化产物强度得到了很大的提升,同时锌离子的浸出质量浓度也大幅下降,其中利用生石灰掺量(质量分数)最大的C5S5(5%水泥+5%生石灰)固化剂修复的锌污染土得到的锌离子浸出质量浓度最小值仅为3.95mg.L-1.实验证明高吸附性粘土矿物的加入也可以改善固化剂的固化效果.     

ZnGa2Se4:V3+ 光谱的理论研究

应用区分t₂和e轨道共价性的差异(包含静电部分和晶场部分)并考虑了低对称场的能量矩阵, 在考虑和忽略静电参量B₀₀的条件下, 分别研究了t₂和e轨道共价性的差异对三元半导体ZnGa₂Se₄:V ³⁺能级以及低对称分裂的影响; 计算了ZnGa₂Se₄:V ³⁺晶体的能级的低对称分裂, 并与实验值进行比较. 计算结果与实验值符合很好. 研究发现: 在对ZnGa₂Se₄:V ³⁺晶体的光学性质进行理论研究时, 在能量矩阵的静电和晶场部分同时考虑t₂和e轨道共价性的差异是非常有必要的; 晶场参量B₀₀对ZnGa₂Se₂4:V ³⁺的能级有重要影响, 因此不能忽略.     

固化/稳定化重金属污染土力学及浸出特性试验研究

为解决传统固化剂在固化/稳定化法处理重金属复合污染土和重度污染土方面存在的不足,研发了一种新型固化剂。以人工制备的Pb、Cd、Cu复合重金属污染土壤为研究对象,开展了室内无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验。在此基础上分析了固化体力学特性、浸出特性等随养护龄期、污染土粒径、重金属污染水平的变化规律。以某金矿区三处重金属污染土壤为治理对象,开展了相关测试,验证了新型固化剂对于重金属污染土的固化效果。研究表明：新型固化剂对于复合重金属污染土和重度污染土的效果较好;固化体无侧限抗压强度随养护龄期的增加而增大,随重金属污染水平、污染土粒径的增加而降低,固化体强度达17.35-33.45 MPa,均能满足固废填埋标准及建筑材料强度要求;重金属浸出浓度随养护龄期的增加而降低,随着污染土粒径和污染水平的增加而增加,浸出浓度均远低于（<0.1%）浸出安全标准限值,固化率>99.99%。所研发的高效重金属污染土固化剂,可用于重金属污染场地的固化修复及资源化利用。     

斜纹夜蛾幼虫不同组织对Zn2+积累作用的比较研究

 通过在人工饲料中添加不同质量分数的Zn²⁺,研究了植食性昆虫斜纹夜蛾Spodoptera litura Fabricius连续3代幼虫取食含不同质量分数Zn²⁺饲料后,第1和第3代6龄幼虫不同组织对Zn²⁺的积累作用。结果表明,经连续3个世代的胁迫,Zn²⁺在第1、3代斜纹夜蛾6龄幼虫脂肪体、表皮和中肠中的积累量随幼虫饲料中Zn²⁺ 质量分数及胁迫时间的增加而升高;中肠对Zn²⁺的积累作用最强,表皮次之,脂肪体最低。     

NaBH4还原改性TiO2(B)及光催化性能研究

以TiCl₄为原料,在（CH₂OH）₂溶液中通过一步水热法制备单斜相二氧化钛[TiO₂(B)]。使用不同质量含量NaBH₄对TiO₂(B)进行还原改性,调控其内含Ti³⁺的浓度,合成了含Ti³⁺的TiO₂(B)-NaBH₄X样品。采用X射线衍射仪（X-ray diffraction,XRD）、拉曼光谱仪（Raman spectroscopy）、紫外-可见漫反射光谱仪（UV-visible diffuse reflectance spectroscopy,UV-DRS）、X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS）对材料进行表征。改性后TiO₂(B)-NaBH₄X样品保持其原有晶体结构,并未发生相变,仅有结晶度的改变。原始TiO₂(B)禁带宽度为3.15 eV,通过改性,Ti³⁺的存在改变了禁带宽度,成功地将禁带宽度降低到2.82 eV,将吸光区域扩展到可见光区域。通过可见光光催化分解水制氢与可见光降解甲基橙试验,确立了TiO₂(B)-NaBH₄3样品有最好的可见光光催化活性,产氢速率达到0.58 μmol·h^-1·g^-1,6 h降解率达到40%。     

原位固化/稳定污染土不同深度下强度和浸出特性

采用原位固化/稳定化技术处理Yorkshire郡的重金属及有机物复合污染土.使用的材料包括水泥、粉煤灰、氧化镁及改性黏土等,选取固化/稳定化1.5年后的试样开展了无侧限抗压强度和浸出试验,研究了场地深度对固化/稳定化复合污染土的强度和浸出特性的影响.研究结果表明,各组分固化剂处理的污染土的无侧限抗压强度均满足英国设计规范限值,场地深度对修复后污染土强度的影响微弱;而浸出结果表明Cu,Zn和Pb均达到英国饮用水标准,部分Ni不达标;通过对比不同固化剂的处理效果发现改性黏土修复Ni效果好,但是其处理大分子有机物的能力未达预期.     

有机污染土固化强度及电阻率特性

为揭示污染物含量及养护龄期对水泥固化有机物污染土的影响,以腐殖酸、风积沙及水泥模拟固化污染土,通过一系列室内试验,分析其无侧限抗压强度及电阻率的变化规律。研究发现：固化污染土电阻率及抗压强度随污染物含量增大而减小,随养护龄期增大而增大;电阻率与污染物含量及养护龄期分别呈良好的三次函数与对数函数关系;固化土抗压强度随电阻率增大而增大,呈现明显的相关关系,利用二次函数拟合,效果较好。可见固化污染土电阻率及无侧限抗压强度与腐殖酸含量的相关性,主要由于腐殖酸有较强吸水性,使得孔隙增加,以及有机物中主要官能团中H⁺与水泥水化反应产物碱性阳离子(Ca²⁺、Al³⁺)进行交换,产物包裹水泥颗粒,抑制水泥水化反应。     

Pu(H2O)53+和Pu(H2O)54+ 团簇的相对论密度泛函研究

用TPSSTPSS密度泛函方法, Pu离子和H₂O分子分别采用相对论有效原子实势(RECP)和6-31g基组, 研究了Pu(H₂O)₅³⁺和Pu(H₂O)₅⁴⁺ 团簇溶剂化和非溶剂化效应中的几何结构及紫外可见吸收光谱. 计算结果表明: 水溶剂环境对Pu(H₂O)₅³⁺及Pu(H₂O)₅⁴⁺ 团簇的几何结构影响都比较明显. NBO电荷分析表明水分子与钚离子之间没有直接的电荷转移. 所研究团簇的未配对电子都占据5f轨道. 在气相及水溶剂环境下, 所研究团簇的紫外可见吸收光谱存在较大差距. 主要的吸收峰大都源于f电子之间的跃迁.     

过渡金属离子(Fe~(3+),Co~(2+),Ni~(2+))和UO_2~(2+)与不同取代基偕胺肟络合机理的理论研究

偕胺肟基对铀酰离子具有很强的络合能力及较高的选择性,目前已成为海水提铀吸附材料研究的热点.本文运用阿姆斯特丹密度泛函(Amsterdam density functional,简称ADF)方法研究了UO_2~(2+)、Fe~(3+)、Ni~(2+)、Co~(2+)与不同取代基(—OH,—NH_2,—H,—F,—CF_3)偕胺肟的络合反应.密度泛函理论(density functional theory,简称DFT)对这些配位化合物的几何结构进行优化和相关热力学参数的计算与收集.从键能强弱方面分析,不同取代基偕胺肟螯合的基本趋势都是Fe~(3+)最稳定的,而UO_2~(2+)螯合是最不稳定的.从热力学角度分析,表明偕胺肟最容易与UO_2~(2+)和Co~(2+)进行螯合,而取代基为—CF_3的偕胺肟最难与UO_2~(2+)和Co~(2+)进行螯合.在液相环境中不同取代基偕胺肟与UO_2~(2+)和Co~(2+)离子螯合的稳定顺序均为—NH_2—OH—H—F—CF_3.在η2构型中,偕胺肟比其他取代基偕胺肟更稳定,其中UO2+2与氨基偕胺肟螯合过程中的ΔG(吉布斯自由能变)最低为-646.65 k J/mol.     

Bi~(3+)/Yb~(3+)共掺GdVO_4近红外发光性能研究

使用高温固相法制备了一种新的Bi3+,Yb3+共掺杂GdVO4量子裁剪近红外发光材料,该材料在波长为250~400nm的紫外光激发下发射出很强的近红外光(900~1100nm).由于体系中Bi3+离子的引入,相对于Gd0.9Yb0.1VO4,Gd0.87Yb0.1Bi0.03VO4在989nm处的近红外发光强度提高近120%,且其激发峰也从323nm红移至341nm,整个激发谱带更宽,更有利于实际应用.由于Yb3+离子既可以利用基质中的VO3-4电荷迁移态跃迁的能量,也可以同时利用Bi3+的1S0-3P1能级跃迁传递能量,相对于目前报道的理论量子裁剪效率最高的YVO4:Bi3+,Yb3+,GdVO4:Bi3+,Yb3+无论其近红外发光强度还是可见光发光强度强度皆有提升,是一种很有希望的紫外宽带激发近红外发光材料.     

Eu~(3+)掺杂纳米TiO_2的制备及光催化性能的研究

通过溶液法制备了不同铕(Eu3+)掺杂量Ti O2纳米颗粒(Eu3+/Ti O2),利用XRD、TEM、XPS对其进行了表征.在可见光照射下,以光催化降解常用的工业染料为目标反应,探讨了Eu3+掺杂量、催化剂用量、溶液p H值和催化剂重复利用对催化活性的影响,以优化光催化条件.结果表明:煅烧温度为500℃,Eu3+/Ti O2光催化剂晶型为锐钛矿型,其晶粒尺寸为14 nm;Eu3+离子的最佳掺杂摩尔比r(Eu3+︰Ti O2)=3%,样品加入量为1.25 mg/m L,p H=10.75时样品光催件性能最佳;其3次循环降解甲基紫,60 min内降解率仍保持在约96%,说明Eu3+/Ti O2光催化剂具有良好的稳定性.     

含Sr2+和Bi3+有机杂化体的合成及其光降解罗丹明B

采用溶剂热法在N,N-二甲基甲酰胺溶液中合成了不同摩尔比例的SrCl_2和Bi(NO_3)_3(分别为5%,10%,30%,50%,80%)与对苯二甲酸形成的含Sr~(2+)和Bi~(3+)有机杂化体,并在紫外可见光照射下对其进行了罗丹明B降解活性的评价.结果表明:杂化体在紫外可见光下对RhB降解活性良好,其中SrCl_2摩尔比例10%掺杂的催化剂光降解活性最佳,这归结于其在紫外区域对光有很好的吸收及光生电子和空穴能有效地分离.双金属离子能协同调节有机杂化体的光催化活性.     

Zn2+对果蝇生育力和寿命及抗氧化能力的影响

为了研究Zn~(2+)对果蝇生育力和寿命及抗氧化能力的影响。以黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)为研究动物,用生存实验来考查不同浓度的Zn~(2+)处理果蝇,研究果蝇F1-F4代生育力和寿命的变化,雌、雄果蝇数量的变化,抗氧化酶SOD、CAT的活力及MDA含量的变化。结果显示:添加Zn~(2+)浓度为1.0 g/mL可以使F1-F4代雌、雄果蝇世代生育力增强,寿命延长,而在Zn~(2+)浓度为2.0×10-3g/mL时果蝇体内MDA含量大量积累,SOD和CAT活性急剧降低,使果蝇提前衰老、死亡并且降低或丧失生殖能力,而Zn~(2+)对果蝇性别分化影响不大,总体接近于1:1。因此,适当浓度的Zn~(2+)可以延长果蝇寿命,增强其生殖力,提高抗氧化能力。     

改性红蓼对废水中重金属Cu~(2+)的吸附研究

红蓼是一种药用植物,药用后的红蓼残渣表面粗糙,内部疏松多孔,是一种较好的吸附载体。用冰乙酸对药用后的红蓼残渣进行改性处理,用改性后的红蓼残渣对废水中Cu~(2+)进行循环吸附研究。ICP分析表明,冰乙酸改性之后,红蓼残渣对废水中Cu~(2+)的吸附效率达到95.6%,远高于未改性红蓼残渣的吸附效率(59.2%)。3次循环吸附后,吸附效率仍达到87.3%。结果表明,对药用后的红蓼残渣进行酸改性制得的吸附材料具有很好的吸附效果。     

Cu2+对两种海洋微藻生长和叶绿素荧光特性的影响

运用水样叶绿素荧光仪(WATER-PAM)研究Cu2+胁迫下,湛江叉鞭金藻(Dicrateria zhanjiangensis)和球等鞭金藻3011(Isochrysis galbana MACC/H59)叶绿素荧光特性的变化,同时监测微藻的生长情况.结果就叶绿素荧光参数而言,湛江叉鞭金藻和球等鞭金藻3011的叶绿素荧光参数Fv/Fm,Fv/F0,Yield和ETR均随着Cu2+浓度的增大而明显降低;就生长情况而言,随着Cu2+浓度的增大,两种海洋微藻细胞密度的增长明显变缓.在24 h时Cu2+对湛江叉鞭金藻的毒性大于球等鞭金藻3011,48～96 h时Cu2+对球等鞭金藻3011的毒性大于湛江叉鞭金藻,Cu2+的毒性随着胁迫时间的延长而逐步增大.     

Degradation of 2, 4-D acid using Mn2+ as catalyst under UV irradiation

In this paper, the oxidative degradation of 2, 4-dichlorophenoxyacetic acid (2, 4-D) using Mn²⁺/H₂O₂ reagent under UV irradiation was studied. The results show that 2, 4-D was degraded more completely in Mn²⁺/H₂O₂ solution than traditional Fenton solutions. The effects of the concentration of Mn²⁺, H₂O₂ and pH were also investigated. And under the optimal condition of 1.48×10⁻⁴ mol/L, 8.99×10⁻⁵ mol/L and pH 3.38, the formation of ·OH was the most, both the decomposition rate of H₂O₂ and the degradation rate of 2, 4-D were the fastest. In addition, the photoreaction process was monitored using spin-trapping electron paramagnetic resonance (EPR), and the results indicated that the oxidative process was predominated mainly by the hydroxyl radical (·OH) gennerated in the system. Biography: HUANG Yingping (1964–), Professor, Ph. D., research direction: pollution ecology and water pollution control.     

表面改性活性炭的制备及其去除污水中Cd~(2+)的试验研究

以花生壳生物质炭(PSB)为原料,采用KOH活化法制备了比表面积为461 m2·g-1的花生壳活性炭(K-PSB),利用氮气吸附脱附等温线、SEM等对样品进行了表征,并将孔隙结构发达的花生壳活性炭用于重金属Cd2+的吸附,考察反应时间、溶液p H值、花生壳活性炭的投加量等对Cd2+吸附的影响。结果表明:随着吸附时间的推移,Cd2+的吸附量逐渐增加直至达到平衡,当Cd2+浓度为50 mg·L-1,PH值等于6,投加量为1 g·L-1时,花生壳活性炭对Cd2+的吸附效果最佳;该吸附是一个吸热反应,随着温度的增加,吸附量逐渐增大。