负载型光催化剂还原Cr6+的研究

采用一种新型负载型TiO2光催化剂进行光催化还原Cr^6 的研究。实验结果表明光催化还原过程中生成了氧气，通过测定光催化反应过程溶液中溶乳量的变化验征了TiO2光催化还原Cr^6 的机理。溶液pH值对反应有较大的影响，还原反应速率随pH增大而减小。有机物的存在对光催化还原反应有不同的影响，甲醇、乙酸对Cr^6 的光催化还原具有促进作用，而三氯甲烷、戊烷、甲苯表现出抑制作用。由于还原产物三价铬离子以Cr(OH)3的形式沉积于催化剂表面致使催化剂活性下降，可以通过用稀硫酸浸泡的方法使催化剂再生。     

水热法合成磷酸锰及其表征

以六水硝酸锰和十二水磷酸钠为原料,酸性条件150℃水热条件下反应24 h制备出深绿色MnPO4.H2O颗粒。对产物的结构进行X-射线粉末衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),荧光(FL)光谱,红外(IR)光谱等表征。X-射线粉末衍射(XRD)分析表明得到产物为纯净的底心单斜相MnPO4.H2O,显示原料中的正二价的锰离子被氧化为正三价的锰离子;通过扫描电子显微镜(SEM)可以观察到MnPO4.H2O的形貌为边长约15μm的立方体。在水热条件下,Mn(NO3)2的浓度?溶液的pH、反应时间和反应温度对最终产物物相和形貌均有影响。     

高铁锰矿直接还原及其还原行为

采用JSM-5600LV型扫描电镜和FEI-Sirion200场发射扫描电子显微镜分析高铁锰矿矿石性质结构,并对高铁锰矿直接还原进行研究。实验结果表明:赤铁矿和少量褐铁矿呈粒状(1~2μm)不均匀分布于板状的方铁锰矿中,其中49.53%(质量分数)的锰与铁氧化物以类质同象存在。热力学研究表明:在还原过程中,铁和锰的氧化物还原遵循逐级还原的原则,同时,锰的高价氧化物优先还原。通过SEM图分析可知,随着还原温度的升高,高铁锰矿在还原过程中,金属铁颗粒不断迁移、聚集、兼并长大,采用无烟煤在1 100℃还原,100 min时,铁氧化物中81.03%(质量分数)的铁还原成金属铁,金属铁中局部仍存在MnO。     

直接合金化过程中锰氧化物与钢液的作用

本文研究了锰矿直接合金化过程中锰氧化物与钢液间的作用。碱度和钢中含硅量是影响还原反应的主要热力学因素,无论是FeSi还是SiC作还原剂,锰的还原速度均处于10~(-5)mol Mn/s·cm~2数量级。但SiC的溶入速度对还原过程有影响,反应5～15min基本趋于稳定,SiC作还原剂时,还原反应的表观反应级数开始为1,而后有所升高。     

孔道结构矿物及其晶体结构特征

给出了孔道结构的定义。重点介绍了包括钠沸石、浊沸石、钙十字沸石、菱沸石、丝光沸石、坡缕石、海泡石、绿柱石、异极矿、软锰矿、拉锰矿、锰钾矿、硬锰矿、钙锰矿、水锰矿、黄磷铁矿、磷钠铍石和磷灰石等在内的硅酸盐类、锰的氧化物和氢氧化物类,以及磷酸盐类等具有孔道结构的天然矿物和它们的结构特征。简要论述了具有孔道结构的矿物在环境修复和治理中有广泛应用的吸附效应、孔道效应和催化效应,认为具有孔道结构的矿物在未来的环境属性开发、化学和生物改性以及合成孔道矿物方面会有很好的应用前景。     

硫化碱溶液中电积锑的电极动力学参数的测定

本文用经典方法测定Na_2S—NaOH—Na_3SbS_3溶液中锑电极的极化曲线,由固定电极电位进行电解的结果确定极化曲线上第一个阶段以五价锑离子还原到三价为主要反应,第二阶段是三价锑离子还原到金属锑为主,最后是氢的析出。对三价离子还原到金属锑的阶段在校正浓差极化以后获得塔菲尔直线关系,由此求得动力学参数。50℃时反应速度常数为1.54×10~(-4)厘米/秒,an=0.54,其中a是阴极反应的传递系数,n是反应的电子数。交换电流密度为10~(-2)安培/厘米~2数量级。过程的活化能为9100卡。     

复合光催化膜MoS2/Ag/TiO2同步降解有机物及产氢的研究

以玻璃纤维膜为基底制备了具有三元结构的新型MoS2/Ag/TiO2光催化膜. 该复合催化剂膜具有多层结构,能够在模拟太阳光和紫外光下进行产氢反应. 该光催化膜可以用于新型的双室光催化反应器中进行同步产氢与有机物降解. 在光催化过程中,氢气在反应器的阴极室产生,而有机物在阳极室进行降解. 当Ag负载量为1wt%, TiO2负载量为160wt%时,MoS2/Ag/TiO2复合催化膜的比产氢速率达到了最大值,在模拟太阳光下为产氢速率为85 mmol·h-1·m-2（产二氧化碳速率为88 mmol·h-1·m-2）,能量转化较率最高可达0.85%,是纯TiO2 的2.3倍;在紫外光下产氢速率为68 mmol·h-1·m-2,是纯TiO2的1.2倍. 在光照下TiO2 和 MoS2同时受光的激发产生光生电子与空穴,由于Ag功函数比TiO2 的功函数低,电子从TiO2导带上转移至Ag再转移到MoS2价带上形成TiO2→Ag→MoS2 的电子传递模式.因此,能更有效的实现电子与空穴的分离,提高产氢的效率.     

类钠铜、硒和锝离子电子碰撞直接和非直接电离速率系数

本文在Z标度类氢模型算法下,采用库仑-玻恩交换近似和改善的屏蔽常数定义,计算了类钠铜离子和类钠水窗两端的硒和锝离子的内外壳层电子的电子碰撞直接电离和非直接激发自电离的速率系数和截面.     

过渡金属配合物氧化还原反应中的电子转移轨道理论的研究及应用

提出了过渡金属配合物氧化还原反应中的电子转移轨道理论,应用该理论能更好地研究外界机理和内界机理的过度态结构、电子转移轨道和反应速率.     

利用异化金属还原菌和锰尾矿处理制药废水

以厌氧活性污泥作为菌种来源,用醋酸钠作为电子供体、氢氧化铁为电子受体,分离得到异化金属还原菌并进行驯化,得到活性较高的菌种。利用异化金属还原菌还原锰尾矿的同时对废水进行处理,考查单因素锰尾矿用量、pH、反应温度等条件对有机物降解效果的影响,并探讨异化金属还原菌处理废水的机理。研究结果表明:异化金属还原菌利用锰尾矿处理制药废水的最佳反应条件如下:尾矿用量为2.0 g/L,初始pH为7.0,反应温度为30℃,经过10 d的降解,出水可达到制药工业水污染物排放标准。利用锰尾矿和异化金属还原菌处理废水的过程分为2个阶段,即吸附过程和异化还原过程。该方法操作简单、易于管理,可达到以废治废的目的,是一种新型的环境友好的废水处理方式。     

有机物/TiO2电荷转移复合物的形成及其在可见光下的催化活性

以TiO2（Degussa P25）为光催化剂,可见光为激发光源,分别对甲醇/TiO2、甲醛/TiO2、甲酸/TiO2体系中光催化还原Cr6+的情况进行了研究. 结果表明,有机醇和羧酸能与TiO2形成电荷转移复合物. 这种复合物能够吸收400 nm以上的可见光,并通过LMCT（ligand-to-metal charge transfer）机制引发光催化还原反应. 不同的有机物/TiO2体系中,Cr6+的光催化还原反应表现出极大的差异,这种差别与有机物的结构密切相关. 当体系中不存在有机物时,可见光下TiO2几乎不能将Cr6+还原;当加入甲酸,经光照80 min后,Cr6+的还原率即可达100%;而在甲醛/TiO2和甲醇/TiO2体系中,光照6 h后,Cr6+的还原率分别可达93.63%和22.69%. 体系的pH对Cr6+的光催化还原反应有显著影响. 有机物/TiO2体系中,光催化还原Cr6+的反应符合一级动力学规律.     

镍铋复合氧化物的制备及其光催化活性

用室温固相反应法分别合成了镍氧化物、铋氧化物和镍铋多种配比复合氧化物．通过红外光谱对其结构进 行了初步分析,并以甲基橙为光催化降解反应模型化合物考查了光催化剂的活性,研究了不同摩尔比、光照时间、 催化剂用量和老化时间对其光催化降解甲基橙的影响．结果表明:对于甲基橙的降解,制得的最佳摩尔比[n(Ni): n(Bi)=1:3]复合氧化物1 h降解率达到68．5％．老化可以提高催化剂的光催化效果．     

Cu2+的光催化还原及其协同去除活性蓝染料的效果研究

主要探讨了光催化还原Cu2 的影响因素,得出Cu2 的光催化还原反应适宜条件为:TiO2的投加量为10 mg/L,Cu2 的初始浓度为5 mg/L,pH值为6。实验表明Cu2 对光催化去除活性蓝有明显的促进作用,且Cu2 浓度越高,协同作用越显著;加入的Cu2 浓度为63.5 mg/L时,活性蓝的光催化去除速率常数提高了10倍。     

晴隆锑矿区土壤中锑的释放探究

探究不同土壤粒径和溶液pH下,土壤中锑的释放效应。采用贵州晴隆锑矿区土壤,磨细过10目和40目筛,用0.01M NaCl溶液做提取剂,调节其pH为2.00、4.00、5.00、6.15、8.00。土壤和提取剂混合连续震荡72 h,并于24、48、72 h离心取上清液测定三价锑和锑总量浓度,计算释放量。三价锑的测定用柠檬酸钠做掩蔽剂。结果表明,土壤中锑的释放量随着pH的上升而增加,且释放的锑主要以五价为主,占到总量的90%以上。悬浮液pH在反应的前24 h逐渐向中性靠拢,24 h后趋于平稳;锑的释放量在前24 h内有显著增加,24 h后增速缓慢,48 h后达到平衡,表现出锑释放量受到pH变化的显著影响。10目和40目土均属粗砂质地,成分组成和结构相似,因而两者锑的释放量并无明显差异。     

高能GO/ TiO2制备及其光催化反渗透浓水性能

为高效率处理反渗透浓水,采用改良Hummers法、水热合成法制备具有良好的吸附以及光催化性能的氧化石墨烯/具有高能暴露面二氧化钛纳米复合材料（GO/TiO2）,通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）表征其微观形貌和物相组成;并以模拟反渗透浓水探究其性能、较佳反应条件及具有协同效应。结果表明,纳米材料中二氧化钛粒子的高能暴露面增多,有助于有效地提高其光催化活性,粒子的晶化度有所增加且均匀附着在氧化石墨烯表面,不仅增大了粒子的比表面积,还降低了二氧化钛粒子的宽带隙能,有助于提高其光催化效率;同时,由于氧化石墨烯接收的二氧化钛受激发释放的光生电子的存在,氧化石墨烯对重金属离子的静电吸附能力显著增强,提高了氧化石墨烯去除重金属离子的效率;所制备的氧化石墨烯/具有高能暴露面二氧化钛纳米复合材料具有良好的处理反渗透浓水性能,氧化石墨烯含量为80 mg的纳米复合材料与pH调节至4的模拟反渗透浓水在室温下避光搅拌3 h、光催化反应1.5 h为较佳反应条件,该纳米复合材料的Pb2+、Cd2+、Cr6+去除率分别为32.2%、19.8%、11.7%,具有协同效应。     

浸取环境对电解锰废渣中锰浸取的影响

在电解锰废渣中掺入锰矿粉,以提高锰废渣品位,探讨锰废渣中锰的硫酸法浸取回收效果.用单因素实验考察了矿渣比、液固比、浸取pH值、浸取温度和浸取时间等因素对锰浸取率的影响.实验结果表明,最佳浸取条件为：矿渣质量比3∶1、液固比3∶1（g/mL）、浸取液pH值2.0、浸取温度60 ℃和浸取时间3 h.最佳浸取条件下,锰浸取率达42.38%,与不加锰矿粉的浸取方法比较,锰浸取率提高了1.01倍.     

铜掺杂二氧化钛对头孢哌酮降解性能的研究

通过溶胶-凝胶法制备Cu~(2+)/TiO_2复合光催化剂.在催化剂制备过程中,对煅烧温度、铜离子含量进行单因素分析,确定催化剂最佳制备条件.实验结果表明,最佳工艺制备条件为煅烧温度为700℃,铜离子掺杂量为1%.在光催化降解反应中,通过单因素与正交试验相结合的方式,考察催化剂投加量、光照时间和pH值因素,确定了最佳光催化降解头孢哌酮废水条件.最佳处理条件为,在紫外灯照射下,催化剂投加量5 g/L、光照2 h、pH为6时,降解率最高,达到78. 20%.     

银川平原松散沉积物中氟的浸泡释放试验

为了查明银川平原浅层地下水中氟的来源,采用浸泡释放试验对平原松散沉积物中氟的释放过程进行了研究,结果表明:在碱性还原环境中有利于氟的释放,释放量的大小与岩性及同释放的其它离子成分密切相关。总体而言,第三系地层中氟的释放量大于第四系地层,其中红色粉砂岩的释放量、释放速率最大;在释放过程中,与同时释放的钠、硫酸根离子呈正相关,与钙、镁离子呈负相关,当电导率<500μs/cm时,各离子对氟的释放影响不明显,当>500μs/cm时,则随释放的优势离子而发生变化。     

pH对腐熟蓝藻微生物燃料电池产电性能的影响

采用双室微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)装置,以腐熟蓝藻为阳极基质,以氧气为阴极电子受体,考察阳极基质初始pH对MFC产电性能和腐熟蓝藻降解效果的影响。研究结果表明:阳极基质为弱碱性时,可提高电子传递效率,有利于MFC产电。初始pH为8时,MFC最大输出功率密度为3.83 m W/m2,分别是初始pH为6,7和9时的1.46倍、1.18倍和1.58倍,并且pH为8时,COD的去除率达到89.8%。在稳定产电期间,由于阳极H+向阴极迁移的速率高于参与阴极还原反应的消耗速率,导致阴极室内H+积累,使pH持续下降。调控阳极基质pH、提高阴极还原反应速率,在有效降解蓝藻的同时实现电能输出,为蓝藻资源化利用提供了新的途径。     

大洋锰结核与药渣共浸出氧化还原过程研究

以药渣为大洋锰结核还原剂,研究药渣湿法还原锰结核浸出特性。考察搅拌速率、液固比、硫酸浓度、药渣用量和反应温度对锰浸出的影响,利用稳态极化曲线测定浸出反应动力学参数。研究结果表明:在搅拌速率为400 r/min、液固比为10:1、硫酸浓度为0.94 mol/L、药渣用量为5 g、浸出温度为363 K的条件下浸出300 min,锰浸出率达95.78%。在343~368 K间,浸出过程受化学反应控制,表观活化能为40.74 kJ/mol。在酸性环境下,锰结核与药渣有机物聚团接触碰撞,大分子聚团被锰氧化物氧化为水溶性小分子后,小分子水溶性有机物经腐蚀凹孔进入结核内层,进而氧化成NH_4~+,H_2O和CO_2,锰结核由外向内逐层腐蚀;反应过程中锰氧化物晶格破坏,释放Cu,Co和Ni等有价金属元素。