黏土矿物表面羟基介导的分子氧活化机理

天然黏土矿物表面羟基(Me-OH,Me=Al,Si,Fe)对分子氧(O2)活化机制目前尚不明晰.本文通过在N2气氛中对红黏土(R-Clay)进行不同温度热处理,调控其表面Me-OH位点数及形态,使其不同程度地活化O_(2),进而降解水中四环素(TC).研究结果表明,随着温度的升高,R-Clay内高岭土结构逐渐被破坏,Fe_(2)O_(3)结构更加突显.其中,红黏土R-Clay400表面Me-OH以Al-Al-OH和Al-Si-OH形态存在,可高效降解(86.36%)和矿化TC(40%,6 h).在可见光照射下,R-Clay400 Si-O-Al上氧原子和TC分子均可作为电子供体,它们将光生电子(e-)转移给吸附在R-Clay400表面的O_(2)生成超氧自由基(•O_(2)-)及单线态氧(1O_(2)),实现对TC的高效降解.机理研究表明,表面Me-OH可作为Brönsted酸位点,通过氢键吸附O_(2),促进了电子转移,而非传统认为的电子供体.

Zn(Ⅱ)金属有机骨架作为基质金属蛋白酶模拟物催化水解微囊藻毒素-LR

以3-氨基-1,2,4-三氮唑-5-羧酸(Hatz)和1,3,5-苯三甲酸(H3btc)为配体,制备了模拟基质金属蛋白酶(MMPs)结构的纳米片状Zn(Ⅱ)金属有机骨架Zn-MOF-1-NS。Zn-MOF-1-NS能成功实现对微囊藻毒素(MC-LR)肽键的水解。在常温条件下,7.5 h内Zn-MOF-1-NS催化水解了82.6%的MC-LR(k=0.23 h^(-1)),远高于目前报道的具有最高水解效率的菱铁矿(k=0.04 h^(-1))。研究发现,在该体系中即使添加10倍剂量的腐殖酸,也不会显著阻碍MC-LR的水解,证明Zn-MOF-1-NS对MC-LR的水解具有显著的选择性。通过原位衰减全反射傅里叶变换红外光谱(in-situ ATR-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)分析、理论计算以及与非羧基对应物的比较,发现Zn-MOF-1-NS表面Zn(Ⅱ)位点和羧基共同参与了MC-LR肽键的水解。

制备高活性纳米零价铁的甘露醇改性机理

纳米零价铁(Nano zero-valent iron,nZVI)被广泛应用于水污染治理,高纯度且分散性良好的nZVI的制备方法一直是研究热点.本文采用含不同羟基数目的醇(乙醇、乙二醇、赤藓糖醇、甘露醇和山梨醇)作为改性剂,分别制备得到nZVI-EA,nZVI-EG,nZVI-ER,nZVI-M和nZVI-S样品.将上述样品应用于水中微囊藻毒素(Microcystin-LR,MC-LR)的还原去除.结果表明,随着改性剂羟基数目的增多,改性nZVI的抗氧化能力和分散性增强,对MC-LR的降解反应速率也随之提高.nZVI-M去除MC-LR的表面积校正特征速率常数(79.35×10^(−5)L·m^(‒2)·min^(‒1))是nZVI-S(8.55×10^(−5)L·m^(‒2)·min^(‒1))的9.3倍,是未改性样品nZVI0(1.30×10^(−5)L·m^(‒2)·min^(‒1))的61.0倍.通过X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)和重铬酸钾滴定法等表征发现,这可能是由于nZVI-M的Fe0纯度最高(总铁含量为83.5%).用光学显微镜观察nZVI-M的制备过程发现,Fe0表面有透明棒状的甘露醇晶体簇形成,提高了nZVI的抗氧化能力和在水中的分散性,实现了对MC-LR的高效降解.与山梨醇的羟基呈“两极”分布不同,甘露醇羟基呈“锯齿状”分布,且其O2p轨道易发生电子离域,能与Fe3+形成强配位.

富Mn鸢尾生物炭的制备及在类Fenton体系中的应用

通过在N2气氛围下热裂解富集Mn的鸢尾可得到Mn/生物炭(BC)材料,并按植物叶(Leaf)和根部(Root)分别将其分别命名为BC-L0,BC-L1,BC-L2,BC-R0,BC-R1和BC-R2.采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)仪、X射线衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、原子吸收光谱(AAS)和比表面积分析(BET)仪等对Mn/生物炭材料的Mn含量、化学组成与形貌进行了表征,发现鸢尾叶部为Mn主要富集部位,最大富集量为13. 0 mg/g,且Mn以Mn2O3薄片存在于生物炭表面.利用Mn/生物炭与H2O2构建了类Fenton体系,在中性条件下BC-L2-H2O2体系对有机污染物罗丹明B (Rh B,3×10^-5mol/L)的降解率达到50%(180 min),表明该体系具备氧化去除RhB的能力,并推测了该体系对RhB的催化氧化机理.结果表明,先将Mn超富集植物转化为Mn/生物炭材料,再通过添加H2O2能构建具有氧化能力的类Fenton体系,可用于对有机污染物的降解,实现"以废治废"的绿色循环思路,为Mn富集的植物后续处理提供一种新的转化及应用方式.

磁性纳米颗粒Fe_(3)O_(4)的醇改性制备机理及应用

利用化学沉淀法,以乙二醇(EG)、聚乙二醇(PEG)和甘露醇(D-M)分别为表面改性剂制备了改性的Fe_(3)O_(4)颗粒(分别命名为E-Fe_(3)O_(4),P-Fe_(3)O_(4)和D-Fe_(3)O_(4)).实验结果显示,醇类分子能成功地修饰在Fe_(3)O_(4)颗粒表面,但未改变其形貌、大小、晶相和磁性.采用傅里叶变换红外光谱、离子选择性电极法、Zeta电位和接触角等手段研究其改性机理,发现P-Fe_(3)O_(4)和D-Fe_(3)O_(4)样品表面醇修饰与水分子介导的氢键有关,E-Fe_(3)O_(4)则通过表面羟基直接与乙二醇形成了更稳定的氢键,即使经热处理(120℃)乙二醇分子仍被固定在Fe_(3)O_(4)表面.表面带有疏水基团的E-Fe_(3)O_(4)具有适中的亲水性(接触角32.92°)和水中分散性(粒径200~300 nm).带负电荷的E-Fe_(3)O_(4)被应用于水中阳离子染料结晶紫(CV)的吸附和磁性分离,对CV吸附量为19.33 mg/g,是未改性前(8.41 mg/g)的2.3倍,通过外加异丙醇可以促进CV脱附.

企业内部网络信息安全与防御对策分析

计算机网络系统是支撑企业内外部各种信息传输、交互和共享的基本环境.但由于网络的互联性、开放性和网络系统本身的漏洞和缺欠,企业网每时每刻都面临来自内外部的威胁和攻击.本文主要分析了企业内部网络的安全隐患,并在此基础上提出了一些防御对策.

氧协同菱铁矿降解微囊藻毒素机理研究

已知在无氧条件下天然矿物菱铁矿能成功水解微囊藻毒素-LR(MC-LR),然而实际应用过程中难以避免水中溶解氧(O_(2))的存在,因此有必要深入研究不同溶氧量(DOC)条件下菱铁矿对MC-LR降解的影响。本文通过在无氧和有氧条件下菱铁矿对MC-LR的降解实验,发现在有氧条件下(溶氧量1.62~21.87 mg/L),MC-LR的降解速率均比无氧条件(k_(0)=0.03016 mg·L^(-1)·h^(-1))高且其降解速率随O_(2)含量增加而依次增加,当O_(2)加入量为1.0 mL(溶氧量21.87 mg/L)时,菱铁矿对MC-LR降解速率最大(0.08334 mg·L^(-1)·h^(-1)),为无氧条件下的2.76倍。通过外加腐殖酸(humic acid,HA)和自由基进行捕获实验,发现FeCO_(3)能直接活化O_(2)产生超氧自由基(·O_(2)^(-)),以实现对MC-LR的氧化,但外加HA抑制了菱铁矿对MC-LR的选择性水解。MC-LR降解中间产物的液质联用(LC-ESI/MS)分析结果表明,在有氧条件下,MC-LR的水解位点先后发生在Mdha—D-Ala和Adda—L-Arg肽键,在菱铁矿表面Fe^(Ⅱ)活化O_(2)产生的·O_(2)^(-)的氧化作用下,水解产物继续发生羟基化及脱羧反应,最终转化为小分子醛。

原位富集铁元素增强生物炭的吸附性能

负载金属型生物炭材料具有良好的吸附性能,但其吸附机制尚有待研究.本文通过香蒲根(Cattail root)原位富集铁(Iron)元素,再经热裂解得到负载铁生物炭(CRI-100)材料.该材料对水中有毒有机染料结晶紫(crystal violet,CV)的吸附效率比空白生物炭(CRI-0)高9.8倍.通过SEM/EDX、XRD和FTIR等表征,结果显示自富集上去的铁以直径约40 nm的Fe_(2)O_(3)纳米颗粒均匀镶嵌在CRI-100表面.实验证明,这种铁纳米颗粒的形成,使CRI-100比表面积(120.84 m^(2)·g^(−1))比未富集铁的生物炭CRI-0(8.05 m^(2)·g^(−1))高15倍,且促使其表面产生了更多羟基位点,用于CV的静电吸附.本研究将为金属富集型植物转化为生物炭吸附剂的后续应用提供理论依据.

构建基于企业专网的幼儿园安全管理系统

近年来,全国各地不断出现幼儿园安全事件,为了更好的保护幼儿的安全,依托企业集中的优势,搭建企业幼儿园安全专网,构建门禁管理、视频监控、联动报警三个信息化子系统,实现企业幼儿园安全管理系统的建立,提升企业幼儿园的安保能力。

GIS技术在企业通信网络资源管理中的应用

本文针对企业通信网络管理部门多年来在资源管理方面的困惑,利用GIS平台技术搭建通信网络资源管理系统来解决存在的难题,从地图可视化管理、实体空间管理、规划等方面论述了GIS技术在通信网络资源管理中的应用。

热改性红黏土的光催化产氢机理

利用太阳能驱动的光催化产氢技术是解决能源短缺和环境污染的重要途径。选用天然矿物红黏土(R-Clay)为前驱体,将其在氮气氛、400℃热处理后(标记为R-Clay_(400)),用于可见光(λ≥420 nm)条件下分解水制备氢气。结果表明,R-Clay经热改性后,其结构及微观形貌发生了改变,比表面积增大,表面羟基(—OH)显著减少,氧空位增多,带隙能减小,且其产氢活性显著提升,R-Clay_(400)的产氢效率(28.634μmol·g^(-1)·h^(-1))是R-Clay(12.620μmol·g^(-1)·h^(-1))的2.27倍。X光电子能谱证实热改性后R-Clay的氧空位相对含量增加了13.2%,荧光光谱及电化学阻抗谱结果显示R-Clay400电子-空穴复合率及界面电荷阻力均较R-Clay降低,因而其光催化产氢性能得到提升。

羊粪生物炭对水体中镉的吸附

以农业废弃物羊粪为原料,采用限氧热解法于不同温度(300、500、700℃)下制备生物炭(分别标记为SMB300、SMB500、SMB700),用于水体重金属Cd^(2+)的去除。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、Fourier变换红外光谱仪(FT-IR)、Zeta电位分析仪和比表面积分析仪对羊粪生物炭进行了表征,讨论了吸附过程的动力学特性和吸附等温特性,探究了溶液初始pH值、外加阴离子对生物炭吸附Cd^(2+)的影响。结果表明,生物炭pH值和灰分含量由高到低依次为SMB700、SMB500、SMB300;SMB700对Cd^(2+)的平衡吸附量最大(34.06 mg/g);生物炭对Cd^(2+)的吸附过程符合准二级动力学模型,为多分子层的化学吸附,吸附机理包括静电吸附、离子交换、阳离子-π作用和沉淀作用;随着溶液初始pH值(4.0~9.0)升高,生物炭对Cd^(2+)的吸附作用增强;外加阴离子(Cl^(-)、SO_(4)^(2-)和PO_(4)^(3-))增强了生物炭对Cd^(2+)的吸附作用。

香蒲根富Fe生物炭制备及其光催化降解有机污染物

超富集植物常用来去除土壤中的有害金属,这些废弃植物的后续转化研究对碳的可持续性利用具有重要意义。通过厌氧热裂解法将富集Fe后的香蒲根制备为Fe/生物炭(Fe/BC)材料,并采用扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线衍射仪和原子吸收光谱仪等对Fe存在的形貌、含量及化学组成进行了表征。结果表明,Fe主要以球形的Fe_(2)O_(3)镶嵌在生物炭表面,并且负载量达到64.76 mg/g。在宽pH(3~9)条件下,Fe/BC/H_(2)O_(2)体系能高效地降解有机染料磺酰罗丹明B(SRB),降解率可达90%(2 h),且突破了传统Fenton体系必须在强酸性条件下使用的局限。自由基捕获实验发现羟基自由基为该体系的主要活性物种。Fe/BC/H_(2)O_(2)体系在经过5次循环后对SRB仍能保持81.6%的降解率,且此过程中无Fe离子溶出,表明Fe/BC作为催化剂具有优异的稳定性。