镁改性增强小麦秸秆生物炭对镉的吸附能力:表面络合模型研究

近年来研究改性生物炭有效去除水中重金属成为热门,但使用表面络合模型从微观探讨生物炭对镉的吸附机理鲜见报道。通过MgCl2与小麦秸秆生物炭(WB)共热解制备镁改性生物炭(MgWB)。SEM-EDS、FTIR和BET等表征显示镁成功接枝到生物炭,Mg的质量分数增加了3.97%,生物炭表面新增Mg-O峰且-OH、-C-O峰增强,镁改性未改变小麦秸秆的条状管道主体结构但比表面积降低9.94%。293-313 K的等温吸附曲线表明改性前后生物炭的吸附行为均符合Langmuir模型,MgWB在313 K时最大饱和吸附密度(3.50μmol·m-2)是WB的3.7倍。Boehm滴定实验显示改性使总酸性官能团增加13.4%,其中代表高、中、低亲和型官能团的羟基、内酯基、羧基浓度分别增加4.28%、8.92%和0.178%。电位滴定曲线显示镁改性导致生物炭的pHpzc从9.2降为5.3,不同pH条件下Cd2+的吸附边实验中WB和MgWB吸附率达90%所需pH分别为9和6,结果表明吸附平衡所需pH值与pHpzc有关,且pHpzc的改变会导致生物炭表面位点类型在不同pH条件下的镉吸附差异。利用非静电表面络合模型NEM、以广义复合法进行拟合,最佳参数计算的位点分布曲线显示WB和MgWB的吸附贡献主要为高亲和型位点,该位点与Cd^(2+)的吸附态浓度达到最高值所对应的pH分别为10和7;模型拟合参数pKa和pK≡SOCd+表明镁改性导致生物炭表面官能团的质子化能力降低,与Cd^(2+)的络合能力增强。镁改性可以丰富生物炭表面官能团,通过增加表面位点浓度和降低pHpzc有效改善生物炭对重金属的吸附。本研究在使用非静电表面络合模型拟合中将表面位点类型的吸附贡献与pHpzc结合讨论微观吸附机理,为生物炭-重金属的相互作用提供了一种新的量化手段。

巯基/铁基功能化蒙脱土对土壤镉的钝化行为研究

土壤镉(Cd)的迁移和富集严重威胁国家粮食安全和损害人体健康。通过整合有机/无机改性方法制备了新型的巯基/铁基复合功能化蒙脱土(SH-Fe-Mont),用于Cd的高效去除和钝化。利用FTIR、XRD、BET、SEM及XPS等表征手段证实了钝化剂被成功制备,且在没有改变蒙脱土(Mont)基本层状结构的基础上拥有丰富的孔隙结构及更大的比表面积。通过系列水溶液吸附实验和土壤有效态Cd及赋存形态变化考察钝化剂对重金属Cd的去除率和钝化效果。等温吸附实验结果证明在293-323 K温度范围内,钝化剂吸附行为均符合Langmuir模型。在303 K时,SH-Fe-Mont和单改性的铁基功能化蒙脱土(Fe-Mont)的理论最大饱和吸附量分别为55.3、42.7 mg·g^(−1),分别是Mont的46.9、36.2倍。吸附动力学实验的结果显示,初始质量浓度分别为20、50、100 mg·L^(−1)时,钝化剂对Cd(Ⅱ)的吸附过程均符合伪二级模型,更快的吸附动力学使SH-Fe-Mont在40 min内达到吸附平衡(Mont:80 min;Fe-Mont:50 min)。更重要的是,SH-Fe-Mont对Cd的去除率超过99.0%(Cd的初始质量浓度20 mg·L^(−1))。酸雨模拟实验证明了SH-Fe-Mont对镉吸附后的高稳定性,仅有0.31%的镉解吸和0.22 mg·kg^(−1)的镉浸出,远低于原始Mont(41.2%,11.7 mg·kg^(−1))和Fe-Mont(4.58%,1.67 mg·kg^(−1))。利用XPS研究了SH-Fe-Mont对镉的吸附机制,结果表明,Cd能被SH-Fe-Mont以一种复杂的络合状态-S-Cd和FeOOCd^(+)固化。与对照组相比,施加2%SH-Fe-Mont后有效态镉含量降低71.2%,且活性高的可交换态和碳酸盐结合态之和由83.8%降低至47.4%,而稳定性较强的铁锰氧化结合态、有机结合态和残渣态之和由16.2%增加至52.6%,从而有效降低了镉的生物活性,进而减弱土壤中镉迁移的风险。该研究结果可为土壤和水中镉污染的钝化修复提供理论依据。

溶胶凝胶法制备氮掺杂二氧化钛及其可见光活性的研究

室温下采用溶胶凝胶法,以氨水为氮源制备出淡黄色氮掺杂二氧化钛粉末。以TG-DSC、XRD、UV-Vis漫反射吸收光谱以及XPS等手段对二氧化钛进行了表征。结果显示,所制备氮掺杂二氧化钛均为锐钛矿相,且掺杂引起光催化剂在可见光区的光吸收。以甲基橙水溶液在紫外及可见光下的脱色率为光催化活性评价依据,结果显示纯二氧化钛无可见光活性,而氮掺杂二氧化钛360 min的最大脱色率可达65.3%,说明氮掺杂有效改变了二氧化钛的可见光活性,但其紫外活性逊于纯二氧化钛。另外,在实验范围内所做的N/Ti配比与光活性的关系研究中发现,可见光活性随N/Ti配比的增大有一最佳值,而紫外光活性顺序与可见光活性不同。

尿素为氮源制备氮掺杂二氧化钛及其光催化性

为拓展二氧化钛对可见光的响应,以尿素为氮源,在温和条件下采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂二氧化钛粉末.用X射线衍射、透射电镜扫描、紫外-可见光漫反射吸收光谱和X射线光电子能谱等方法对制备的样品进行了表征,对可见光照射下的光催化活性进行了测试,并考察了煅烧温度及氮含量对光催化活性的影响.结果表明:氮掺杂致使二氧化钛在可见光区的光吸收增强,在降解甲基橙的实验中表现出良好的可见光催化活性;随煅烧温度的增加,氮含量减少,晶粒增大,可见光催化活性减弱;400℃下制备的样品中存在一个最佳的N/Ti配比,所对应的可见光催化活性最高.

纳米Sb_2O_3对聚丙烯阻燃性能的影响

在四溴醚 [四溴双酚A -双 ( 2 -烯丙基 )醚 ]及八溴醚 [四溴双酚A -双 ( 2 ,3 -二溴丙基 )醚 ]的协同作用下 ,研究了三氧化二锑 (Sb2 O3 )纳米颗粒对聚丙烯阻燃性能的影响。分别使用热重分析法、氧指数法和垂直燃烧法评价了以上阻燃剂的阻燃性能。研究结果表明纳米Sb2 O3 颗粒的加入 ,较好地提高了聚丙烯的阻燃性能 ,相对于普通Sb2 O3 颗粒 ,其初始分解温度最大提高 2 7.9℃ ,氧指数增加 1.8% ;阻燃级别由V 1上升至V 0。通过热重分析法与垂直燃烧法、氧指数法对塑料阻燃性能的一致评价 。

二氧化钛非金属氮掺杂的研究进展

二氧化钛具有稳定性好、光效率高和不产生二次污染等特点,有着广阔的应用前景。当前的研究热点为通过金属以及非金属的掺杂改性来提高其可见光活性及抑制电荷复合。介绍了二氧化钛非金属氮掺杂改性的研究进展。分别对氮掺杂机理、制备方法以及共掺杂等方面进行了详细的综述。

可见光下氮掺杂二氧化钛对有机污染物的降解动力学研究

温和条件下以碳酸铵为氮源,采用溶胶凝胶法制备氮掺杂二氧化钛粉末,以XRD、UV-Vis漫反射吸收光谱以及BET等手段对掺杂二氧化钛进行了表征。通过吸附等温线的计算以及可见光催化活性的测定,考察了氮掺杂二氧化钛对巯基苯并噻唑的降解动力学。结果显示,实验范围内所制备的样品均为锐钛矿相,样品粒径随N/Ti配比的增加而增大;氮的掺杂产生更多的孔结构和多样孔型,增大了光催化剂对有机物的吸附能力,且氮的掺杂增强了二氧化钛在可见光区的光吸收。通过Langmuir-Hinshelwood积分动力学模型对表观速率常数、吸附平衡常数及反应速率常数的分析,表明氮的掺杂有效地改善了二氧化钛的可见光活性,其中吸附能力的增大对表观速率常数的提高有更显著的贡献。

可见光下氮掺杂二氧化钛对巯基苯并噻唑的降解(英文)

光降解反应中为了有效地利用可见光,以氨水为氮源,采用溶胶凝胶法在温和条件下制备出黄色氮掺杂二氧化钛。分别采用XRD、TEM、XPS和UV-Vis漫反射光谱对样品进行了表征。结果表明,所制备的样品均为锐钛矿相,晶粒随N/Ti配比的增加而增大;氮掺杂进入二氧化钛晶格中使可见光吸收增强。为控制水处理过程中的气味问题,以巯基苯并噻唑为探针,考察了氮掺杂二氧化钛的可见光活性。结果显示氮掺杂二氧化钛在可见光照射下可使巯基苯并噻唑的降解率为商用二氧化钛DegussaP-25的3倍。此外,存在一个最佳N/Ti配比显示出最高的可见光活性。

蛋氨酸为硫源的硫掺杂二氧化钛的光催化活性

为改善二氧化钛的可见光催化活性,以蛋氨酸为硫源,在温和条件下采用溶胶-凝胶法制备了硫掺杂二氧化钛粉末。采用XRD、TEM、UV-Vis漫反射吸收光谱和XPS等方法对制备的样品进行表征,以甲基橙的光降解效果考察其可见光催化活性。结果显示：350~500℃所制备的硫掺杂二氧化钛均为锐钛矿相,600℃出现混晶,且硫的掺杂一定程度的抑制了粒径的增长和晶相的转变;硫以阳离子形式进入二氧化钛晶格中,引起光催化剂在可见光区的光吸收;掺杂样品表现出较好的可见光催化活性,且随煅烧温度的增加,催化活性逐渐降低。正交试验得出优化条件为：S/Ti物质的量配比为1.6%,煅烧温度为450℃,煅烧时间为3 h。

贵阳市西郊水厂所供管网末梢水重金属污染物季节性特征及潜在健康风险评价

以贵阳市西郊水厂2014年3月和7月所供管网末梢水中10种重金属污染物检测数据为基础,进行了季节性特征分析,并采用美国环保局（USEPA）推荐的健康风险评价模型进行了潜在健康风险评价。结果表明,贵阳市西郊水厂所供管网末梢水中10种重金属的浓度均符合国家饮用水卫生标准;重金属污染物的浓度随季节呈现出不同的特征,汞、锌、硒、钼和钡5种重金属的平均浓度呈现枯水期高于丰水期的特征,而铅、铜、锰和镍4种重金属正好相反,砷浓度的季节性特征不显著;成年人的年平均致癌风险显著大于儿童,但两者年平均非致癌风险接近;儿童和成年人2类人群经口暴露途径的健康风险值均大于皮肤暴露,其中致癌风险分别在2.49×10-6-9.16×10-6和3.26×10-8-9.59×10-8之间,非致癌风险在2.29×10-8-3.20×10-8和1.85×10-10-4.14×10-10之间,且致癌风险均大于非致癌风险。贵阳市西郊水厂所供管网末梢水中10种重金属污染物致癌风险和非致癌风险均未超过最大可接受水平,未对该供水区居民的健康造成威胁。

烷基糖苷的研究现状

综述了近5年来新型非离子表面活性剂——烷基糖苷在合成中的各项工艺条件、应用状况及产物结构分析方面的研究现状。

纳米材料与消防技术

主要简述了纳米材料在消防中的应用 ,重点讨论了纳米阻燃剂、纳米灭火剂以及纳米火灾报警器的研究应用现状及发展前景 。

《化工基础》课程教学改革的探索与实践

结合《化工基础》课程特点,从课堂教学、实验教学以及课程见习等教学环节进行改革。在不断地探索与实践中,更新了教学观念、调整了教学内容、创新了教学形式与方法,并取得了一定的成效。

“3模块2步骤多评价”化工仿真教学模式的构建与实践

结合化工实践教学特点,从基础实验、仿真操作以及生产实习等教学环节进行改革,构建了＂3模块2步骤多评价＂化工仿真教学模式,优化配置仿真与实训内容,增设下厂前仿真实习,建立开放式仿真实验平台,通过分步骤实施和多元化评价,取得了较好的效果。

前驱体中N含量对FeN/C催化剂氧还原活性的影响研究

采用热解法制备FeN/C催化剂,考察催化剂前驱体中氮含量对其氧还原活性的影响.使用X射线衍射、比表面积和孔径分布测试、透射电子显微镜以及热重分析等方法对催化剂的结构、形貌及催化剂前驱体的热性质等进行表征,使用线性扫描伏安法对催化剂的氧还原活性进行测试.结果表明,以1,10-菲啰啉为氮源,FeCl3为铁源,Black Pearl 2000为载体,催化剂前驱体中1,10-菲啰啉含量为20wt%,Fe含量为1wt%时,热处理制备所得催化剂粒子分布均匀,比表面积为824.48 m2·g-1,平均孔隙为10.58 nm,表面的氮元素含量为0.31wt%;并具有最好的氧还原催化活性.催化剂前驱体中氮源含量在热解过程中导致催化剂的比表面积、孔径结构及表面氮元素含量的变化是影响催化剂活性的关键因素.

硫掺杂改性二氧化钛光催化剂的研究进展

二氧化钛具有良好的稳定性、低成本和无二次污染等特点,有着广阔的应用前景,但禁带较宽致使紫外光激发成为制约其应用的瓶颈,拓宽二氧化钛的光谱响应范围、实现可见光激发是二氧化钛光催化材料面临的主要问题。综述了非金属硫掺杂二氧化钛的制备方法及光催化机理的研究进展,并展望了今后值得关注与研究的问题。

负载型氮掺杂二氧化钛在流化床反应器中降解有机物的研究

采用Sol-Gel浸涂法制得负载于γ-Al2O3空心球表面的N/TiO2,应用于自制流化床反应器,考察了浸涂方式、有氧、无氧状态以及外加H2O2对降解效果的影响。结果显示:在卤钨灯照射下,负载型N/TiO2显示出一定的光催化活性;多层交叉浸涂、有氧状态及外加H2O2均提高了光催化活性。

罗丹明B表面分子印迹N-TiO_2的制备及其在可见光下的选择性光催化研究

以溶胶-凝胶法制备的氮掺杂二氧化钛(TiO_2)为基质,以罗丹明B(RhB)为模板分子,以邻苯二胺为交联剂和功能单体,在紫外光下引发聚合,制备了RhB表面分子印迹N-TiO_2-MIP。采用傅立叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis)等对样品进行了表征。结果表明:样品为纳米级锐钛矿相;氮(N)掺杂因N2p与O2p混合引起禁带窄化,表面包覆及分子印迹均有效改善了TiO_2孔型和孔隙结构,增大了比表面积,N-TiO_2-MIP对目标污染物RhB的降解率高达93.2%,并具有良好的选择性。

外加“场”辅助TiO_2光催化降解有机物研究进展

介绍了微波场、超生波场、电场、磁场、低温等离子体、热场等外加场辅助TiO2光催化降解有机物的反应机理及降解有机污染物方面的研究进展;讨论了外加“场”在环境治理方面的应用前景和发展方向。

水杨酸分子印迹掺氮TiO_2粉末的制备及在可见光下的选择性光催化研究

【目的】改善TiO_2在可见光下对污染物的选择性降解能力。【方法】采用改进的分子印迹溶胶-凝胶技术,以尿素、水杨酸分别为氮源和模板分子,制备水杨酸分子印迹掺氮TiO_2粉末。通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)和低温N_2物理吸附-脱附(BET)等技术对制备样品进行表征。【结果】样品均为锐钛矿相,氮掺杂致使TiO_2光吸收带边红移,分子印迹使TiO_2具有了更为发达的孔结构和孔型,掺杂和分子印迹均有效地增大了比表面积。可见光下,与催化降解苯甲酸及甲基橙相比,分子印迹掺氮TiO_2对水杨酸的选择性降解率较高,达96.0%。【结论】水杨酸分子印迹和氮掺杂有效地改善了TiO_2的选择性和可见光活性。