g-C_3N_4/TiO_2复合材料光催化降解布洛芬的机制

以TiCl_3为TiO_2钛源,二聚氰胺为g-C_3N_4前驱体,制备了g-C_3N_4/TiO_2复合材料;通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和紫外可见光吸收光谱(UV-vis)等对g-C_3N_4/TiO_2复合材料进行形貌、元素和催化活性的表征.结果表明,TiO_2能很好地依附在g-C_3N_4的表面;吸收光发生了红移,扩大了TiO_2的吸收光谱范围;催化剂活性实验研究表明g-C_3N_4与TiO_2按1:9的质量掺杂比例制备出的g-C_3N_4-10/TiO_2复合材料对布洛芬(IBU)的光催化降解效果最好;实验同时研究了g-C_3N_4-10/TiO_2复合材料对IBU光催化降解的影响机制.IBU的光催化反应符合准一级动力学规律;酸性环境下有利于IBU的降解;使用异丙醇作为·OH分子探针,检测到·OH存在于g-C_3N_4/TiO_2光催化体系中,并计算得出·OH的贡献率为73.7%,表明·OH在降解中起到主要作用.

二维超薄g-C_3N_4的制备及其光催化性能研究

针对块状g-C_3N_4(BCN)的缺点,制备出拥有更高性能的二维超薄g-C_3N_4(UCN),并通过透视电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、BET氮气吸附、紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)与荧光光谱(PL)对UCN的形貌、结构、光学性能以及光催化活性进行表征.结果显示UCN具有二维超薄纳米片结构,且比表面积和孔隙体积相对BCN大大增加,并因此提供大量的活性位点和缩短物质传输距离而提高光催化活性.UV-vis DRS显示UCN的吸收光谱发生了红移,可提高对太阳光利用效率.光致发光光谱显示薄层的结构可以降低UCN的光生电子-空穴对复合率,因此提高其光催化活性.降解实验结果表明0.4g/L的UCN对恩诺沙星(ENX)降解效果最好,1h降解率为81.7%,其反应速率常数是BCN的4.1倍.ENX的光催化降解过程符合一级动力学和Langmuir–Hinshelwood模型.pH为5时ENX降解效果最好.猝灭实验表明O_2^(·-)贡献率为66.4%,是降解体系中的主要活性物质.

Fe^(2+)/单过氧硫酸氢盐(PMS)体系降解水体中酮洛芬的机制研究

以酮洛芬(KTP)为目标污染物,研究了其在Fe^(2+)/单过氧硫酸氢盐(PMS)体系中的降解行为.溶液的pH值不仅会影响KTP的存在形态,而且也会影响Fe^(2+)/PMS体系中Fe^(2+)的形态,进而影响KTP的降解,结果表明,酸性条件有利于KTP的降解,当pH=3时降解效果达到最佳,降解率为66.87%.分别以乙醇和叔丁醇做为自由基猝灭剂,检测到体系中存在硫酸根自由基与羟基自由基,且酸性时以硫酸根自由基为主导,而中性和碱性时以羟基自由基为主导,说明随pH值的升高体系中发生了SO_4^(-·)向HO·转化.当HCO_3^-浓度从0增大至0.01 mmol·L^(-1)时,其对KTP的降解起到促进作用,继续增大至10 mmol·L^(-1)时,对KTP的降解起抑制作用.HA在0至10 mg·L-1浓度范围内对KTP的降解起到促进作用,继续增大至50 mg·L^(-1)时则表现出抑制作用.自然水体中低浓度的腐殖酸、碳酸氢盐对KTP的降解起到促进作用,而高浓度则表现为抑制作用;采用UPLC/MS/MS对KTP降解产物进行鉴定,推测KTP在Fe^(2+)/PMS体系下的降解途径主要涉及脱羧反应、酮基化反应和羟基化反应;用发光菌急性毒性实验评价了KTP降解过程中的毒性变化,发现KTP氧化过程中体系的毒性低于氧化前KTP的毒性,表明Fe^(2+)/PMS体系是一种有效降低KTP毒性的方法.

介孔氮化碳光催化降解诺氟沙星的动力学机制

采用一种简单高效的制备方法,利用Si O2为模板制备出具有更高催化活性的介孔氮化碳材料(mpg-C3N4),并通过透视电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸脱附测试(BET)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、光电子能谱(XPS)对mpg-C3N4的形貌、组成结构进行表征.结果显示,mpg-C3N4表面存在大量直径约12nm的孔状结构,与g-C3N4相比,比表面积大幅度增大,并因此提供了更多的活性位点从而提高其光催化活性.使用紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和荧光光谱(PL)对其光电化学性能进行测试.结果表明介孔材料的引入使得氮化碳的吸收光谱发生红移,并降低了光生电子-空穴对复合率,从而提高对可见光利用效率.通过对诺氟沙星(NOR)的降解与吸附实验研究表明,NOR的光催化降解过程符合一级动力学和Langmuir-Hinshelwood动力学模型,而mpg-C3N4对NOR的吸附符合二级动力学,表明NOR的光催化降解主要发生在催化材料的表面且以化学吸附为主.吸附实验表明mpg-C3N4在30min内可以吸附56.78%的NOR,降解实验显示,光解1.5h后,超过90%的NOR可被降解.相比体相g-C3N4,mpg-C3N4表现出良好的吸附性能和光催化性能.pH值影响实验表明pH值约为7.41时达到最佳降解效果,主要归因于药物形态与材料表面电荷作用.淬灭实验表明O2·-和h+是降解体系中的主要活性物质.

掺N碳量子点负载于TiO_2的复合催化剂光解甲芬那酸研究

以水热法成功制备了水溶性较好的N掺杂的碳量子点(NCQDs),并负载于P25制得P25/NCQDs复合材料;通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和紫外可见光吸收光谱(UV-vis)等对P25/NCQDs复合材料进行形貌、元素和催化活性的表征.结果表明,NCQDs成功附着在P25上面,证实NCQDs的作用既使P25吸收光发生红移,又有效的扩大了P25的吸收光谱范围;催化剂活性实验研究表明P25/NCQDs对甲芬那酸(MEF)的光催化降解速率是同等条件下使用P25的6.4倍;碱性环境下有利于MEF的降解.实验同时研究了P25/NCQDs复合材料对MEF光催化降解的影响机制,通过对电子顺磁共振波谱(EPR)的分析,结果表明羟基是P25/NCQDs所产生的主要活性物质;使用异丙醇作为·OH的捕获剂,得出·OH对MEF降解的贡献率为82.9%.

海水抽水蓄能电站运行中的有机污染物排放对周边海域的环境影响

为保障海水抽水蓄能电站运行的环境友好和生态安全,文章以大万山岛为例,在海水水质监测分析的基础上,模拟拟建海水抽水蓄能电站运行中的化学需氧量(COD)排放对周边海域的环境影响。研究结果表明:大万山岛周边海域水质较好,COD浓度在0.2 mg/L以下;当海水抽水蓄能电站的COD排放浓度不超过50 mg/L时,周边海域的COD最高浓度为2.29 mg/L,满足海水水质要求,但当COD排放浓度超过100 mg/L时即存在超标风险;受水温和潮流的影响,海水抽水蓄能电站周边海域COD的浓度、扩散方向、聚集位置和影响面积随季节变化而变化;海水抽水蓄能电站排水口周边海域的COD最高浓度随排水量增大而提高,COD最高浓度海域与排水口的距离约为1.6 km。研究结果可为控制海水抽水蓄能电站的COD排放对周边海域的环境影响提供科学参考。

基于“压力-状态-响应”模型的珠海市大万山岛生态安全评价研究

文章基于"压力-状态-响应"(PSR)模型构建海岛发展的指标评价体系,选取21个代表性指标评价该地区生态安全状况,对珠海市大万山岛的生态安全进行了分析研究。结果表明,2010—2017年珠海市大万山岛的生态安全指数总体呈上升趋势,2016年安全指数为0.679,达到生态安全Ⅱ级"较安全"等级。2010—2017年,压力指数从0.038升至0.162;由于废水、废气和固体废弃物排放增加,状态指数在2012—2016年呈现下滑趋势,从0.194降至0.074;响应指数明显上升,在2016年达到最高值0.496,而在2017年又下降至0.352。状态指数结果表明,经济增长与海岛生态环境承受能力之间的矛盾突出,大万山海岛资源的过度开发与生态环境的破坏导致各子系统协调度失稳下滑。

珠海市大万山岛海水抽水蓄能电站温排水对周边海域影响的模拟分析研究

海水抽水蓄能电站上水库温度升高可能对下水库海域海水水温产生影响,文章对珠海市大万山岛拟建的海水抽水蓄能电站温排水进行模拟分析,结果表明,海水抽水蓄能电站在设计水量12.3m^(3)/s的条件下,下水库排水8h后,不会对所在海域海流流场产生显著影响;当排放温度为30.2℃时,春季温排水影响的面积为1.76 km^(2),最大温升为1.35℃,最大温升面积为0.006 km^(2);夏季影响面积约1.58 km^(2),最大温升为0.7℃,最大温升面积为0.013 km^(2);秋季影响面积约为1.66 km^(2),最大温升为0.8℃,最大温升面积约为0.085 km^(2);冬季影响面积约为1.95 km^(2),最大温升为1.9℃,最大温升面积约为0.030 km^(2)。周边海域最大温升随着排水温度增加逐渐增加,但对应的最大温升面积变化较小。在排水温度为32.2℃时,夏季最高温升约0.9℃,冬季最高温升约2.3℃;排水温度为34.2℃,夏季最高温升约1.15℃,冬季最高温升约2.6℃。最大温升面积在0.019~0.027 km^(2)。排水流量从10.3m^(3)/s逐渐增加到20.3m^(3)/s,周边海域的最大温升值增加,但最大温升面积增幅较小,当排水流量达到20.3m^(3)/s时,最大温升值达到最大值2.25℃,最大温升面积为0.007 km^(2)。文章的研究结果为未来大万山岛海水抽水蓄能电站的环境影响评价及周边海域生态管理提供了科学依据。

g-C_3N_4在可见光下协同PDS降解磺胺二甲嘧啶的机制研究

以二聚氰胺为前驱体合成光催化剂石墨相碳化氮(g-C_3N_4),通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等技术对g-C_3N_4材料进行形貌结构和光学性能的表征.实验过程中,以g-C_3N_4光催化降解磺胺二甲嘧啶(SMZ)中,加入过硫酸盐(PDS)联合效果的研究结果表明,PDS加快了g-C_3N_4对SMZ的光催化降解;通过荧光测试,表明了PDS使g-C_3N_4的光生空穴(h^+)与光生电子(e-)能够进行有效地分离,从而加强其光催化性能;实验同时研究了PDS/g-C_3N_4体系对磺胺二甲嘧啶(SMZ)光催化降解的影响机制.研究表明,SMZ的光催化降解反应符合准一级动力学规律;pH在酸性环境下有利于SMZ的降解;使用草酸钠作为光生空穴分子捕获剂,检测到h^+存在于PDS/g-C_3N_4光催化体系中,并计算得出h^+的贡献率为65.9%,表明h^+在降解中起到主要作用;TOC的检测表明,加入PDS有助于SMZ的矿化.