3DBER-S/Fe系统对阿莫西林的去除效果及阿莫西林对系统脱氮除磷性能的影响

利用自行设计的三维电极生物膜反应器(3DBER),将三维电极生物膜耦合硫自养反硝化和铁自养反硝化构成3DBER-S/Fe系统,采用模拟的二沉池出水,研究了3DBER-S/Fe系统对阿莫西林的去除效果及阿莫西林对系统脱氮除磷性能的影响。结果表明,3DBER-S/Fe系统中加入1000μg·L^(-1)阿莫西林,NO-3-N的去除率无明显变化,TN、TP去除率略有降低,但仍保持在较高的水平(87.30%、82.39%);3DBER-S/Fe系统可用于降解阿莫西林,添加1000μg·L^(-1)的阿莫西林,出水阿莫西林平均浓度为16.01μg·L^(-1),平均去除率为98.40%;HRT为8 h、6 h和4 h时,3DBER-S/Fe系统对阿莫西林的平均去除率分别为98.40%、98.15%和93.90%;电流从100 mA升高至300 mA时,阿莫西林去除率从98.16%升高至98.62%,电流为500 mA时,去除率降低至97.85%。综合经济性和高效性,HRT=6 h、电流为100 mA为3DBER-S/Fe系统降解阿莫西林抗生素废水的最佳条件。

C(2×2)S/Fe(001)吸附体系的SCF-X_α-MS研究

采用SCF-X_α-MS方法,对于C(2×2)S/Fe(001)吸附体系,选择Fe_5S和Fe_9S两种原子簇模型,研究了该吸附体系的电子结构、吸附成键特征及其相互作用图象。结果表明,S吸附于Fe(001)单晶表面具有较强的定域性质,S原子与底物Fe原子之间的吸附相互作用主要表现为S(3p)-Fe(4s,3d)之间的轨道相互作用。通过对表面吸附键长的优化,其结果与X.S.Zhang等的ARPEFS的实验结果一致。

S-Fe/C的制备及其对孔雀石绿和三氯乙烯的移除性能

为了提高纳米零价铁对污染物的吸附和还原性能,采用气溶胶辅助制得碳载纳米零价铁(Fe/C),并通过对Fe/C硫化改性制备得到改性材料(S-Fe/C),采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等多种方法对材料进行表征,考察了S-Fe/C的材料特征。探究了该材料对孔雀石绿(MG)的吸附性能以及对三氯乙烯(TCE)的还原性能。结果表明,S-Fe/C对MG的吸附量达到1663 mg/g,对TCE 10 h去除率为85.57%,表明S-Fe/C具有良好的吸附性能和还原性能。

富含氧空位S型MIL-101(Fe)/BiOCl异质结增强光催化去除Cr(Ⅵ)

Cr(Ⅵ)污染物有毒有害且不可生物降解,会对环境造成严重破坏。光催化技术可实现Cr(Ⅵ)的有效去除,在解决环境污染问题方面具有良好前景。因此,本文通过在富含氧空位(OV)的BiOCl微球表面原位生长MIL-101(Fe)晶体,构建了一种新型富氧缺陷MOF基S型异质结催化剂-MIL1--101(Fe)/BiOCl。这种催化剂在高浓度Cr(Ⅵ)的光催化还原中表现出优异活性,60 min内对Cr(Ⅵ)溶液(10 mg·L^(-1),100 mL)的光还原效率达到88.5%,其光催化效率分别是BiOCl和MIL-101(Fe)的4.4和9.0倍。而且,MIL-101(Fe)/BiOCl还表现出良好的抗环境干扰性、稳定性和可重复使用性,显示出令人印象深刻的实际应用前景。实验结果表明,富含氧空位的S型MIL-101(Fe)/BiOCl异质结构暴露了大量活性位点,促进了界面电荷分离,提高了光生载流子的氧化还原能力,从而增强了光催化性能。另外,经过活性自由基检测发现,e^(-)和·O_(2)^(-)是光催化反应过程中的主要活性物种。这些研究结果将为开发用于环境治理的缺陷半导体/MOF S型光催化剂开辟新的途径。

杧果Fe-S簇装配基因MiISU1的生物学功能

Fe-S簇装配机制相关基因在植物生长发育过程中起重要作用,克隆参与杧果线粒体Fe-S簇装配机制的ISU1,并分析其生物学功能,为研究热带果树Fe-S簇装配的分子机制提供基因资源和理论支撑。利用同源克隆法获得杧果MiISU1,通过实时荧光定量PCR分析该基因的组织特异性表达特征及其在转录水平对不同铁素处理的响应情况,创制MiISU1超表达转基因拟南芥株系并分析其潜在的生物学功能。结果表明,从二倍体杧果‘桂热82’中克隆获得MiISU1,在幼果中的表达水平最高,其次是在成熟果实、盛开期花朵和新生叶片中,而在新生根和新生韧皮部中的表达量较低;缺铁处理显著抑制了MiISU1在一年生杧果嫁接幼苗根中的表达量,而高铁毒害显著增强了MiISU1在整株幼苗不同组织中的表达量。此外,超表达MiISU1显著促进了转基因拟南芥的生长、铁素富集水平、叶片叶绿素含量、硝酸还原酶、乌头酸酶和琥珀酸脱氢酶的酶活力,通过增强转基因植株的根系发育进而提升对缺铁胁迫的耐受能力。MiISU1在杧果铁素营养和代谢中发挥作用,其活性受铁素供应水平的调控。

新型MIL-101(Fe)/BiOBr S型异质催化剂用于高效光催化降解抗生素和还原六价铬:光催化性能分析和光催化机理研究

水污染对生态环境和人类健康造成了巨大危害,特别是水体中抗生素和重金属具有毒性且难生物降解,已经引起科研工作者的广泛关注.传统的水处理技术难以有效地消除这些污染物.近年来,人们致力于开发绿色、低碳且高效的光催化技术用于解决环境污染问题,该技术实现大规模应用的核心在于开发出经济、高效的光催化剂.由于单一半导体光催化材料(如BiOBr)存在一些缺陷(如有限的催化活性位点和光生电子-空穴快速复合等),因此,构建具有可见光响应、高暴露活性位点和强氧化还原能力的异质结特别是新兴的梯(S)型异质结是去除这些污染物的有效策略之一.MIL-101(Fe)是一种新型的可见光驱动的金属-有机配体框架材料,具有强还原活性、高比表面积和较好的可见光吸收能力,因此,将氧化型的Bi OBr与还原型的MIL-101(Fe)进行合理设计,构筑S型异质结,有望开发出高效的催化材料.本文采用溶剂热法成功制备了一种新型的MOF基S型异质结MIL-101(Fe)/BiOBr,用于可见光照射下光催化还原六价铬(Cr(Ⅵ))和降解抗生素恩诺沙星.结果表明,在单一污染物体系中,MIL-101(Fe)/BiOBr可有效还原99.4%的Cr(Ⅵ)和氧化分解84.4%的恩诺沙星.值得注意的是,在Cr(Ⅵ)和恩诺沙星共存的条件下,MIL-101(Fe)/BiOBr对(Cr(Ⅵ))和恩诺沙星的去除效率明显提升,这主要是由于S型催化剂、Cr(Ⅵ)和恩诺沙星之间具有协同效应.MIL-101(Fe)/BiOBr催化剂活性增强的主要因素如下:(1)MIL-101(Fe)提供了大量的活性位点,改善了催化材料的光吸收能力.(2)S型载流子分离路径不但促进了电子和空穴的高效分离,而且增强了体系的氧化还原能力.此外,采用自由基捕获实验、电子自旋共振波谱仪、液相色谱-质谱联用技术以及毒性分析软件,系统分析了光催化反应机理、抗生素分解过程和中间产物的生物毒性.综上,本文提供一种简单有效的策略来构筑高活性的MOF/无机半导体S型异质结材料用于高效净化水体环境.

木质素基N,S-CQDs的制备及其在Fe^(3+)检测中的应用

以木质素磺酸钠为碳源和硫源,低共熔溶剂(DES)为氮源和反应溶剂制备了一种氮、硫双掺杂的碳量子点(N,S-CQDs)。制备的N,S-CQDs的粒径分布均匀,平均粒径为4.95 nm,量子产率达到了35.7%,量子产率大幅提升。制备的N,S-CQDs对Fe^(3+)具有优异的敏感性,可用于Fe^(3+)的定量检测,检测限为0.25μmol·L^(-1),检测范围是0~200μmol·L^(-1)。

热电池Fe-Co-S型复合正极材料制备及电化学性能研究

采用物理混合法和高温固相法分别制备了Fe-Co-S型复合正极材料,对复合正极材料的物相组成、微观形貌及热稳定性等进行表征。对不同方法制备的热电池正极材料进行电化学性能测试,结果表明高温固相法制备的复合正极材料峰值电压和大电流放电下的脉冲性能更优。研究了Fe与Co的不同比例对Fe-Co-S型复合材料放电性能的影响,确定Fe与Co的最佳质量比为5∶5。研究了不同比例碳纳米管包覆对Fe_(0.5)Co_(0.5)S_(2)复合正极材料性能的影响,结果表明碳纳米管最佳添加量为1.5%(质量分数)。

Ce掺杂海绵Fe/Cu-C复合微电解填料制备及己内酰胺废水降解研究

己内酰胺废水COD高,可生化性较差。为了提高微电解降解己内酰胺的效率,制备掺杂铈的复合微电解填料,并对其使用条件、降解效果和作用机理进行研究。复合微电解填料的制备方法为利用化学置换法向海绵铁(s-Fe)表面负载铜,形成的双金属还原颗粒与活性炭、碳酸锰、氧化铈等组分混合,随后高温焙烧。使用BET,SEM及XRD等方法,分析不同组分配比填料的物理化学性质,探究各组分所发挥的作用及其机理。研究结果表明,铈掺杂的复合微电解填料对己内酰胺的降解效果显著提升。在双金属颗粒(s-Fe/Cu)、碳酸锰、活性炭按照m(s-Fe)∶m(Cu)∶m(Mn)∶m(C)为15∶5∶1∶6.3、铈含量为9%、膨润土含量为30%的最佳制备条件下,复合微电解填料对己内酰胺废水的降解率达到74.68%,COD的去除率达到90.43%。与市售填料相比,自制填料对己内酰胺废水的去除率比市售填料高55.65%,B/C由原水的0.25提高到0.81,高于市售填料0.43,可生化性显著提高。XPS分析和淬灭实验表明,该填料通过微电解反应过程产生·OH,·O-2和1O2三种自由基团,促进了有机物的降解。

钢表面彩色Mo-S-Fe簇合物膜

研究ＭｏＳ４２－在钢表面发生配位化学反应所形成的具有装饰效果的多种彩色簇合物膜。ＦＴ－ＩＲ、Ｆ－ＩＲ、ＦＴ－Ｒａｍａｎ、ＸＰＳ和ＡＥＳ分析表明簇合物膜由Ｆｅ、Ｍｏ、Ｓ、Ｏ元素组成，在膜表面铁以Ｆｅ（Ⅲ）、钼以Ｍｏ（Ⅵ）状态存在，而在膜内层以Ｆｅ（Ⅱ）、Ｍｏ（Ⅳ）和Ｍｏ（Ⅵ）共存，Ｓ和Ｏ都呈－２价。从ＡＥＳ深度分布曲线的组成恒定区求得了各元素的相对原子百分浓度和膜层厚度，反应时间越长，膜越厚，膜为多分子层结构。

铜陵新桥Cu-S-Fe矿床下盘石英黄铁矿脉石英流体包裹体Rb-Sr同位素定年

为了探讨新桥Cu—S—Fe矿床的形成是否经历过海西期海底喷流沉积成矿作用,在详细的野外调研和室内工作基础上,对层状矿体下盘石英黄铁矿脉中的石英流体包裹体进行Rb-Sr同位素定年分析。研究结果表明:下盘石英黄铁矿脉中的石英流体包裹体Rb-Sr等时线年龄为138.0±2.3Ma(MSWD=5.4),与矶头复式岩株的成岩年龄相近(140.4±2.2Ma),而且下盘网脉状矿化石英流体包裹体中流体的n(^(87)Sr)/n(^(86)Sr)初始值(0.71138±0.00014)和矶头岩株的n(^(87)Sr)/n(^(86)Sr)初始比值相近,说明下盘网脉状矿化为岩浆热液成因,并非为海西期海底喷流通道。与典型海底喷流沉积矿床进行地质特征对比分析也发现,新桥Cu—S—Fe矿床地质特征有别于典型的海底喷流沉积矿床。综合分析认为,新桥Cu—S—Fe矿床应属于燕山期岩浆热液矿床。

S,Fe共掺杂纳米TiO_2的制备及其光催化性能

以水热法制得了S,Fe共掺杂的纳米TiO2光催化剂(TiO2-S-Fe),XRD分析表明,其为锐钛矿晶型,S,Fe掺杂能抑制TiO2粒径的生长;UV-vis漫反射表明,TiO2-S-Fe对可见光吸收增强,吸收带边明显红移;XPS显示S,Fe共掺杂,使得TiO2表面羟基氧含量提高,从而提高催化剂活性;可见光降解甲基橙溶液结果表明,共掺杂样品光催化效果优于单掺样品,S和Fe共掺杂对提高TiO2可见光活性具有协同效应。当Fe3+∶S∶Ti(摩尔比)=0.005∶1∶1,180℃下水热反应3 h时,制得的TiO2-S-Fe可见光催化活性比纯TiO2的活性提高了约10倍。

实际转炉吹炼的冰铜熔体中S和Fe活度的测定

用EMF方法测定了实际转炉吹炼过程的冰铜、白冰铜和粗铜试样中S和Fe的活度。S活度的测定采用β-Al_2O_3固体电解质和含有Na_2S的熔渣构成电池 W,WS_2,(Na^+,S^(2-))|β-Al_2O_3|(Na^+,S^(2-)),[Cu-Fe-S],W Fe活度的测定采用Zr02(CaO)固体电解质和含有FeO的熔渣构成电池 Fe,(Fe^(2+),O^(2-))|ZrO_2(CaO)|(Fe^(2+),O^(2-)),[Cu-Fe-S],W 实验结果显示了实际冰铜熔体在转炉吹炼过程中S和Fe活度变化情况的一般特征。

藻源性黑水团环境效应Ⅲ:对水-沉积物界面处Fe-S-P循环的影响

利用静态模拟实验装置研究了藻源性黑水团发生过程中沉积物表层上覆水和沉积物间隙水中Fe-S-P的变化过程.结果表明:加入藻细胞后很快形成厌氧、还原环境,使得沉积物中Fe-S-P发生强烈的生物地球化学变化;实验第1d,表层上覆水中的Fe2+、SO42-、S2-含量高达4.993,242.0,387.57mg/L,为对照样柱中的1.8倍、2.2倍和18.8倍;在沉积物4cm处其浓度分别为8.5,40.0,65.3mg/L.随后,沉积物表层上覆水中Fe2+、S2-含量表现出一个先快速增加、随后降低的趋势,其浓度分别在实验的第3,2d达到最大值为11.1,634.6mg/L.沉积物中PO43--P浓度受Fe-P解析等具有滞后性,从实验的第2d后开始直至实验结束时表现为其含量持续增加,到实验结束时其浓度为39.450mg/L,为对照样柱中的242倍.上覆水和间隙水中Fe-S-P含量的变化,反映了藻华聚集形成的厌氧环境中发生了剧烈的生物地球化学反应,从而使得沉积物中形成的Fe2+、S2-和PO43--P不断向上覆水体中扩散,对形成黑水团的水体生态系统的恢复造成阻碍和不良影响.

3DBER-S-Fe深度脱氮除磷效果

为强化三维电极生物膜(3DBER)工艺深度脱氮除磷性能,提高污水厂尾水质量,将硫磺和海绵铁作为混合填料,构建硫铁复合填料三维电极生物膜(3DBER-S-Fe)脱氮除磷工艺;在不同ρ(C)/ρ(N)、I和水力停留时间(HRT)运行条件下,探究工艺深度脱氮除磷效果.分别从反应器填料和阴极上取生物膜,通过Miseq高通量测序,构建细菌16S rRNA基因克隆文库.结果表明:在运行条件为ρ(C)/ρ(N)=2、I=150 m A和HRT=4 h时,3DBER-SFe对总氮和总磷的去除率分别可达85.59%和97.43%;适当增加ρ(C)/ρ(N)、I和HRT均能不同程度提高系统脱氮除磷效率.在填料和阴极上丰度最大的均为具有硫自养反硝化功能的Thiobacillus,分别占40.62%和44.75%;具有氢自养反硝化功能的Rhodocyclaceae在阴极的分布明显多于填料.因此,3DBER-S-Fe具有较高的脱氮性能主要是硫自养反硝化和氢自养反硝化共同作用的结果,且氢自养反硝化过程主要发生在阴极.

Fe-S共掺杂锐钛矿相TiO_2的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法对未掺杂、Fe和S单掺杂及Fe-S共掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构进行计算,分析Fe、S单掺杂及Fe-S共掺杂对锐钛矿相TiO2的晶体结构、能带、态密度和光吸收性质的影响。结果表明,掺杂后TiO2的晶格发生畸变,原子间键长的变化使晶格发生膨胀;掺杂后TiO2的禁带宽度减小,并在禁带中引入杂质能级,导致TiO2的吸收带边红移;与Fe和S单掺杂相比,Fe-S共掺杂锐钛矿相TiO2的吸收带边红移程度更大。

硬脂酸与Mo(W)-S-Fe簇合物复合膜的XPS和AES研究

在钢铁表面获得了具有金属光泽和良好装饰效果的不溶性彩色Ｍｏ（Ｗ）－Ｓ－Ｆｅ簇合物膜，采用加速化学腐蚀试验、ＬＳＶ、ＸＰＳ和ＡＥＳ研究了多种钝化剂处理簇合物膜前后的耐蚀性能。结果表明，硬脂酸钝化处理后，不仅保护和稳定了膜层的颜色，而且提高了钢铁的抗腐蚀能力，硬脂酸与彩色膜表面的Ｆｅ２＋反应形成了一层致密的不溶性配合物膜。

MgO-C-S(FeS)反应的热力学过程

采用Setsys Evolution同步热分析系统对(1)氧化镁+碳粉+单质硫,(2)氧化镁+碳粉+硫化亚铁,(3)氧化镁+碳粉+硫化亚铁+铝粉+赤铁矿(Fe_2O_3)3种试验方案以10～25℃/min的升温速度在1 350℃氮气中试验研究了MgO-C-S(FeS)反应的热力学过程,得出差热-热重曲线。结果表明,MgO-C-FeS体系的反应温度要低于MgO-C-S体系的反应温度,在MgO-C-FeS体系中加入发热剂,会使体系的反应提前。

酸性Fe(Ⅲ)溶液催化氧化S(Ⅳ)的研究

利用酸性铁离子溶液在鼓泡反应器中进行了模拟烟道气SO2脱出实验研究.在总铁离子浓度为1 72×10-2～4 12×10-1mol·L-1、总S(Ⅳ)浓度为3 32×10-5～7 81×10-5mol·L-1、O2含量1%～10%(干重)、pH为0 8～2 2、温度为25～32℃的范围内,研究了水合Fe(Ⅲ)离子与氧化物之间的配合物反应.实验证明,在合适的操作条件下存在一个最佳脱硫效果的总铁离子浓度(0 13mol·L-1),在Fe(Ⅲ)离子浓度较低的情况下(小于0 13mol·L-1),反应液中的配合物主要是二聚羟合铁离子,其与亚硫酸配合物的形成与分解从而产生亚硫酸自由基是反应速度的控制步骤.当Fe(Ⅲ)离子浓度超过0 13mol·L-1后,由于多聚羟合铁离子、硫酸铁配合物等多核配位体的形成,使其在与亚硫酸根形成配合物时受到大基团的空间阻碍效应,使反应率下降.通过实验结果和理论分析,提出了脱硫反应为配位催化氧化自由基反应机理.

纳米固体酸S_2O_8^(2-)/Fe_2O_3催化合成马来酸二己酯

用S2 O2 -8 浸渍Fe2 O3 并焙烧制得了比SO2 -4/Fe2 O3 催化活性更强的固体超强酸S2 O2 -8/Fe2 O3 。通过马来酐与正己醇的酯化反应考察了催化剂的活性 ,对所合成的催化剂的结构用XRD和TEM进行了表征。结果表明 :S2 O2 -8/Fe2 O3 的催化作用明显高于SO2 -4/Fe2 O3 ;对于给定的反应 ,用NH3 ·H2 O作Fe2 O3 沉淀剂、用0 .2 5mol/L的 (NH4) 2 S2 O8浸渍Fe2 O3 15min ,在 5 5 0℃焙烧 3h时可制得较高活性的纳米级催化剂S2 O2 -8/Fe2 O3 ;其晶形为α Fe2 O3 ;有较好的重复使用性 ;它能代替硫酸、对甲苯磺酸用于催化马来酐和正己醇的酯化反应 。