GOx@Fe_(3)O_(4)-HNTs微囊反应器的构筑及多酶级联催化性能

细胞内或细胞间的微空间使得生物体内的各种酶促反应能够高效有序地进行.基于此,本文结合天然酶-纳米酶二者的优势,构筑了一种模拟体内酶促级联反应的微囊反应器.首先,以天然硅铝酸盐矿物埃洛石纳米管(HNTs)为载体,在其表面原位生成具有类辣根过氧化物酶活性的四氧化三铁(Fe3O4);随后,将其作为囊壁材料封装天然葡萄糖氧化酶(GOx),构筑GOx@Fe3O4-HNTs微囊反应器.当向体系中加入葡萄糖时,微囊反应器内的GOx先将葡萄糖转化为葡萄糖酸和过氧化氢(H_(2)O_(2)),之后H_(2)O_(2)继续被囊壁中的Fe_(3)O_(4)催化转化为羟基自由基,触发底物3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)显色.其中,Fe_(3)O_(4)-HNTs作为囊壁材料不仅使囊内GOx免受外界环境干扰,还可与GOx构建级联催化反应体系,这种酶-纳米酶微囊化级联体系具有比天然酶系统更优异的催化性能和反应稳定性.此外,因磁性Fe_(3)O_(4)的参与,材料还具有可回收性和重复使用性.这种酶-纳米酶复合微囊反应器为模拟生物体内限域环境下的多酶反应体系提供了新方法,同时为后续生物分析与仿生催化领域的进一步研究奠定了基础.

次石墨-纳米Cu_(2)O/Cu制备及对UO_(2)^(2+)去除性能研究

如何高效、快速清除放射性核素是当前核医学领域亟待解决的关键技术问题之一。选取放射性核素铀(VI)为对象,以次石墨(ShC)为载体,采用水热法制得对UO_(2)^(2+)具有高效协同去除效能的ShC-Cu_(2)O/Cu纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、比表面积检测(BET)等对比了ShC及ShC-Cu_(2)O/Cu的微观形貌与结构,并系统探究了吸附剂用量、pH、吸附时间等因素对UO_(2)^(2+)吸附效率的影响。最后,通过吸附过程中的热力学、动力学行为及吸附前后的X射线光电子能谱(XPS)分析了其去除机理。结果表明,纳米ShC-Cu_(2)O/Cu对UO_(2)^(2+)的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型,在40 min内对UO_(2)^(2+)的去除率可达91%,最大吸附量达35.44 mg/g,其高效的吸附能力归因于Cu_(2)O/Cu与UO_(2)^(2+)氧化还原作用及次石墨吸附作用的协同效应。

活性炭/硅藻土吸附剂的制备及性能研究

云南先锋大型褐煤矿区共生的硅藻土是我国第二大硅藻土矿区,有机质含量高达15%～30%,传统工艺的经济利用价值低,属难于开发利用的劣质硅藻土,因而未得到有效开发利用。本文以实现先锋高有机质含量硅藻土废弃资源合理利用、提高先锋煤矿区的矿产资源综合利用率的目标出发,将先锋硅藻土矿经酸性水洗提纯后,在N2保护气氛下500～800℃高温煅烧,将有机质碳化,形成无定形活性炭/硅藻土的复合材料。经电镜观察复合硅藻土发现,无定形活性炭均匀分散于硅藻土表面和孔隙内,形成稳定的无定形活性炭/硅藻土复合体。活性炭/硅藻土比表面积和亚甲基蓝饱和吸附量分别为55.79 m2/g和41.87 mg/g,吸附性能远高于常规硅藻土制品。活性炭/硅藻土复合吸附剂对重金属Pb2+、Co2+和Sr2+具有显著吸附作用,其饱和吸附量分别为54.47、37.34和25.1 mg/g。通过聚丙烯酰胺改性活性炭/硅藻土吸附性能可进一步提高。本文利用先锋高有机质硅藻土制备高效无定形活性炭/硅藻土复合吸附剂的技术路线有利于大幅提高先锋硅藻土矿产的经济利用价值,具有广阔的应用前景。

硅藻土-无定形碳-氧化铁三元复合体系降解三硝基甲苯的研究

煤系共伴生非金属矿产开发及综合利用难度大。本文针对先锋褐煤共伴生硅藻土高有机质、高铁的特点,提出硅藻土原矿经提纯处理后,在N2作为保护气氛下,高温煅烧形成硅藻土-无定形碳-氧化铁三元复合材料,在类Fenton体系下,去除TNT污染物的开发利用技术路线。本文考察了硅藻土处理条件、反应时间、H2O2浓度、三元复合硅藻土投加量、pH值等因素对TNT降解效能的影响。研究表明三元复合硅藻土对TNT吸附降解的最佳工艺条件为:硅藻土用量为2 g/L,H2O2(30%)4 m L/L,pH值1,反应时间2.5 h。该工艺条件下,50 mg/L TNT去除率为98%。

固定化光合细菌在水污染综合治理中的应用

固定化光合细菌因其处理效率高、抗环境影响因子强、稳定性好、便于存储与运输等优点在水污染治理中得到广泛应用。介绍了几种常见的固定化载体材料和固定化方法,并评述了固定化光合细菌反应特性变化。主要综述了国内外对固定化光合细菌在各类污水及底泥处理中的应用及研究现状,并针对相关问题提出了今后的研究和发展方向。

煤系硅藻土-海藻酸钙协同固定化光合细菌去除废水氮磷实验

以煤系硅藻土和海藻酸钙为复合载体材料,采用微流控方法,通过煤系硅藻土的亚微米连通多孔结构和海藻酸钙三维凝胶网络结构的协同作用,将光合细菌的沼泽红假单胞菌固定化,以提高固定化光合细菌去除废水氮磷的降解效能。选取化学需氧量(COD)、氨氮(NH_3-N)和总磷(TP)为污水的定量分析指标,探讨温度、光照强度、投放频率和投放量等环境因素对复合固定化光合细菌颗粒处理污水中氮磷的去除效能的影响。实验结果表明,煤系硅藻土-海藻酸钙协同固定化光合细菌去除废水氮磷的最优实验工艺条件为:温度30℃,光照强度为30×10~3lx,投加频率1/2 d^(-1),投加量20 g·L^(-1)。当复合固化颗粒处理废水6 d后,对废水氮磷的COD,NH_3-N和TP的去除率分别达到78.2%,78.7%和79.8%。

矿物科学与工程学科建设的探索与实践

矿物科学与工程学科(矿物学科)包括矿物科学与矿物工程两个二级学科。西南科技大学是我国最早开设矿物材料专业的大学之一。本文对矿物学科体系与内涵进行了论述,对我校矿物科学与工程学科建设的探索经验和实践成果进行了介绍。针对矿物科学与工程学科建设中人才培养存在的问题,我校通过开设"资源循环利用科学"创新试验班,加强矿物学科创新性专业人才的培养。本文指出今后矿物学科建设需要注意的问题,以适应矿物学科发展的需要。

利用煤系硅藻土制备磁性油污吸附剂的实验研究

本文以实现先锋高有机质含量硅藻土废弃资源合理利用,提高先锋煤矿区的矿产资源综合利用率的目标出发,以云南先锋褐煤共生的硅藻土尾矿为载体,利用化学共沉淀法,制备磁性硅藻土复合材料。将磁性材料的易分性和硅藻土的吸附性有机结合起来,应用于海洋原油清污处理的实验研究。通过电子扫描显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)和X射线荧光分析(XRF)等表征表明,由煤系硅藻土制备的磁性硅藻土是理想的原油清污材料。磁性纳米颗粒:硅藻土为1:5的磁性硅藻土清理油污能力达到91.6%。本文开展的实验研究有利于非金属矿产资源的综合利用,减少原油污染给环境带来的危害。

四川黄龙钙华沉积剖面的矿物学特征及其指示意义

近年对四川黄龙沟地表水体的研究发现,现代黄龙钙华共生有大量硅藻、蓝藻等优势藻类种属和多类细菌种属。对微生物是否参与钙华沉积及其在沉积中的作用得到了国内外学者的关注。本文通过对黄龙钙华沉积剖面进行矿物学特征及指示意义的研究,以调查微生物是否参与了黄龙钙华的沉积和为揭示黄龙钙华的形成机理提供科学证据。XRD晶体结构精修解析表明,黄龙钙华为三方晶系方解石结构的单一物相,沿晶胞C轴存在拉伸,晶胞体积扩大的特征,与生物矿化作用形成的方解石晶胞特征一致。化学成分和热分析表明,历史钙华存在微生物参与钙华沉积的可能。但因地质作用的影响,本文未能发现保留完整微生物化石,从而为微生物参与黄龙钙华沉积提供直接证据。

表皮葡萄球菌聚集形成分形结构的多重分形谱研究

对细菌分形结构形成机制的探讨有助于认识菌落的生长过程以及分形结构形成过程涉及的非平衡态物理与化学过程,丰富分形结构的研究体系。报道了表皮葡萄球菌在玻璃基底上集聚形成具有自相似性的分形结构。进一步的研究表明:生物膜是表皮葡萄球菌形成分形结构的关键,多重分形谱能够应用于定量研究细菌菌群分形结构的内部精细结构和生长过程,表皮葡萄球菌形成分形结构的机理符合团簇-团簇聚集模型。

颗石藻矿化作用的矿物学特征与地球环境指示意义

颗石藻是一类广泛分布于现代海洋的超微型浮游单细胞植物,经生物矿化作用形成的颗石粒在古海洋学研究中具有重要意义。颗石藻矿化作用对地球环境指示作用的思路是针对颗石藻矿化作用及其环境属性的复杂性,以同步辐射化学成分及精细结构的空间分布、显微形态、主微量元素成分、结构、谱学、碳氧稳定同位素等矿物学方法和生理生化表征技术,获取颗石藻矿化作用形成颗石的精细矿物标型特征和响应环境变化的环境标型特征以及相互之间内在联系,揭示颗石藻矿化作用的微观环境耦合调控机制,建立利用颗石藻指示海洋环境变化的量化指标,应用于预测颗石藻应对未来海洋与气候变化的适应机制和反演古海洋与古气候的研究。本文对颗石藻的矿化作用与地球环境指示意义做了深入探讨,对未来研究方向做了展望。

黄龙钙华水体藻多样性及分布规律研究

对黄龙钙华水体藻种类、分布规律及多样性进行了研究,共鉴定出23属53种淡水藻类,分属5门。黄龙钙华水体藻类以硅藻占绝对优势,绿藻、黄藻门、蓝藻门次之,裸藻门、金藻门最少。从季节交替变化来看,春季小球藻最多,夏秋季节硅藻最多;从分布规律来看,夏季以海拔最高的泉眼处藻类最多,沿海拔降低藻类数量递减;秋季以钙华滩流群处藻类最盛。多样性分析结果表明,黄龙水体钙华藻类的物种丰富度指数dmar在0.083~0.667之间,多样性指数H在0.191~1.99之间,均匀度e在0.276~1.000之间。结果表明黄龙钙华水体藻类受到季节、温度、水量等环境因数和海拔、钙华滩、彩池等地理因素影响表现出现种群的周期演替。

塔北奥陶系碳酸盐岩沉积演化特征及台地发育模式

通过对塔北奥陶系碳酸盐岩沉积相类型、相带区域组合及分布特征的研究,根据岩石特征、沉积结构和相序特征的分析,建立了塔北奥陶系碳酸盐岩的沉积演化模式。研究认为塔北下奥陶统蓬莱坝组、中下奥陶统鹰山组、中奥陶统一间房组和上奥陶统吐木休克组沉积相横向分布较稳定。蓬莱坝组、鹰山组鹰四段、鹰三段为局限台地相;鹰二段为半局限台地相;鹰一段和一间房组属于开阔台地相,但向上水体不断变浅,一间房组沉积时期开始出现点礁;上奥陶统吐木休克组沉积时期区域整体沉降,为沉没台地-斜坡-盆地沉积。上奥陶统良里塔格组沉积时期盆地整体抬升,区域沉积厚度和沉积相出现较大变化,早中期发育碳酸盐开阔台地相,后期为典型的台地边缘相。

电气石的环境功能属性及其复合功能材料应用研究

电气石是非金属矿物领域中较为重要的一类硅酸盐类矿物,属非可再生类天然矿物。电气石晶体具有化学成分复杂、晶形及颜色多样等特征。电气石晶体内部的物质及结构特征,使其具有压电性、热释电性、自发极化效应和释放负离子等特性。近年来,关于利用电气石的环境功能属性制备各类复合功能材料的研究已成为备受关注的热点。基于电气石的来源、分类、晶体内部物质成分与结构组成等,概述了电气石的理化结构特征及各环境功能属性,进而论述电气石及其复合功能材料在各个实际领域中的应用,归纳并总结电气石在现今环境污染治理应用当中存在的相关问题,最后对电气石及其复合功能材料的发展前景进行了展望。

可吸入石英粉尘中的羟自由基在磷酸盐缓冲溶液中的释放规律

定量研究可吸入石英粉尘中的羟自由基(·OH)在磷酸盐缓冲溶液中的释放规律。采用对苯二甲酸-荧光分光光度法,探讨石英粒度、质量浓度、粉-液作用时间以及粉尘新鲜度对羟自由基释放的影响,并分析石英粉尘在缓冲溶液中释放羟自由基的动力学特征。研究结果表明:石英在缓冲溶液中羟自由基的产生呈剂量-效应和时间-效应关系,且颗粒尺寸效应明显,结晶态二氧化硅比非晶态二氧化硅更易产生羟自由基;新鲜石英比陈旧石英更易产生羟自由基;在较短作用时间内释放羟自由基的累积浓度呈对数增长趋势,羟自由基浓度随石英表面(·O—Si)浓度变化而变化,·OH产生的机制可能与石英表面裸露的基团和缓冲溶液发生的复杂化学反应有密切关系。

塔北西部一间房组碳酸盐岩礁滩体同生期暴露溶蚀作用模式

在详细的钻井资料和岩心的宏观及微观特征研究的基础上,通过对塔北隆起西部奥陶系中统一间房组礁滩体沉积相特征及展布规律的分析,结合礁滩体储层同生期溶蚀作用特征研究,按照古沉积地貌单元结合岩相的方法建立了一间房组礁滩体同生期溶蚀作用模式。研究认为一间房组开阔台地相包括台内滩、滩间海和台内点礁3个亚相,沉积相平面分布稳定;一间房组的同生期暴露溶蚀作用明显,普遍反映出滩体的间歇性暴露的特征:生物钻孔和溶蚀孔洞内充填礁滩体暴露形成的古土壤泥;发育潮间带的化石碎片堆积和软体生物活动遗迹;岩心观察和成像测井可以识别出渗流-潜流带溶蚀作用旋回。按照礁滩相沉积地貌结合岩相的模式,将一间房组开阔台地的浅滩和点礁沉积划分出潮上长期暴露滩、潮间间歇暴露滩、潮下高能滩、瓶筐石障积礁、潮汐水道等地貌单元。

石英粉/磷酸盐缓冲溶液体系中羟自由基荧光分光光度法定量检测研究

为了定量检测石英粉/磷酸盐缓冲溶液体系中极低浓度的羟自由基（· OH），依据对苯二甲酸（TA）在pH中性的缓冲溶液中与羟自由基反应生成唯一稳定且具有很强荧光特性的产物即2-羟基对苯二甲酸（HOTP），本文建立了滤液最大激发/发射波长EXmax/EMmax ＝316 nm/422 nm处的荧光强度与 HOTP浓度关系的标准曲线，通过检测石英粉与缓冲溶液作用之后滤液的荧光强度，从而间接测定了体系产生的· OH累积浓度。通过重复试验并分析五个不同实验条件下体系产生的· O H累积浓度，最小检出限达到1.59×10-10 mol · L -1，相对偏差为1.20％～7.89％，标准偏差为1.09×10-9～2.17×10-9 mol · L -1，相对标准偏差为3.5％～5.8％，说明该方法具有较高的精确度和较好的重复性。该方法可用于定量检测pH中性溶液中极低浓度的· OH ，与其他方法相比，具有明显的检测限低、成本低、灵敏度高、稳定性和重现性好等优势。

轮古东地区石炭系巴楚组东河砂岩段-角砾岩段层序地层特征

在精细的岩性岩相分析和井-震标定研究的基础上,应用沉积学和层序地层学的理论及方法,通过井间及区域连井对比,对轮古东地区石炭系巴楚组(C1b)东河砂岩段-角砾岩段层序地层特征进行了详细研究,建立东河砂岩段-角砾岩段四级准层序发育模式图。研究认为东河砂岩段-角砾岩段为石炭系下统三级层序(SQC1)中的一个四级准层序组(SQC1-1),包括了SQCd和SQCj两个准层序。SQCd准层序对应的岩性地层为东河砂岩段地层,属于在SB1不整合面上发育起来的海侵沉积层序,为海侵体系域的滨岸带海滩沉积;SQCj准层序对应的岩性地层为角砾岩段地层,是高位体系域的冲积扇-扇三角洲沉积产物,底界SB2层序界面为体系域转化界面而不是不整合面,其顶界面为一个海泛面。

改性蒙脱石/石蜡相变储热微囊的制备与性能表征

采用皮克林乳液法制备以改性蒙脱石为新型壁材,石蜡为芯材的储能相变微囊。采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、红外光谱分析仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)和热重仪(TG)等分析技术分别对蒙脱石/石蜡微胶囊的化学结构、微观形貌、热性能等进行详细的表征与解析。结果表明:改性蒙脱石壁材对石蜡芯材有良好的保护作用。微囊的FTIR特征峰与石蜡和改性蒙脱石对应的特征峰相似。DSC测试表明,改性蒙脱石/石蜡复合相变微囊储热材料的固-固相变温度与纯石蜡相近,石蜡含量为55%~80%的相变微囊的相变焓值为110.5~147.2J/g,调整石蜡含量可调控相变微囊的储能性能。TG分析表明改性蒙脱石/石蜡微囊的热稳定性能较好。研究表明,改性蒙脱石是石蜡相变微囊良好的壁材。改性蒙脱石/石蜡微囊具有成本低、性能优异的特点,具有推广应用价值。

锶的生物矿化与地球化学代用指标在古环境重构中的应用

锶是自然界广泛分布的微量元素,与钙原子大小接近、化学性质相似。在钙的矿化中锶通过类质替换进入生物矿化体中,从而使生物体尤其是化石具有锶元素蕴含的地球化学信息。本文首先介绍了锶的生物矿化及其机制,然后着重从锶在古环境重构中地球化学代用指标作用、影响锶地球化学代用指标的因素及机制等方面分析了锶的生物矿化行为所蕴含的地球化学信息和应用现状,为今后更好地利用锶地球化学信息进行古环境重构,开展锶生物矿化的环境修复、医学应用提供参考。