无机界矿物天然自净化功能之矿物超微孔道效应

孔径在0.3～2.0nm范围内的矿物结构孔道属于通常意义上的微孔道,如天然锰钾矿结构中由Mn—O八面体构建并由K等充填其中的微孔道,类似于大家熟知的沸石中由Si—O和Al—O四面体所构建并由Na和Ca充填其中的微孔道,往往具有分子筛功能。本文重点提出孔径在0.3nm以下的天然矿物结构孔道为超微孔道。由于无机离子包括水分子均小于0.3nm,自然界中大多数无机矿物超微结构孔道能成为地球物质发生离子交换的场所而表现出离子筛功能。长期以来人们并没有把约占地壳质量一半以上的长石矿物归类为孔道结构矿物,主要归咎于其孔径过于微小,有关长石孔道离子交换效应更没有引起人们足够的重视。实验研究结果表明,无论是在高温条件下,还是在低温条件下,长石矿物都能表现出一定的离子交换性,具有明显的孔道结构矿物特征。在高温条件下Na+与钾长石发生离子交换反应,能形成Na2O含量达15.9%的钠长石。在中温条件下Pb2+与钾长石发生离子交换反应,能生成铅长石物相。在常温条件下Cd2+与钾长石发生离子交换反应,能生成镉长石物相。长石矿物所体现出的良好的超微孔道效应,在对重金属污染物无害化处理包括核废料安全性处置领域具有潜在应用价值。天然矿物超微孔道在地球物质迁移与交换过程中一直发挥着鲜为人知的独特作用。极少数天然矿物微孔道分子筛效应孕育有净化分子型气体污染物的作用,而大多数天然矿物超微孔道离子筛效应却孕育有净化离子型水体污染物的作用。

矿物材料的孔道效应和表面效应在改善水环境方面的作用

矿物材料的孔道包括晶体表面的微孔和晶体内的结构性孔道,其孔道效应主要有孔道分子筛效应、孔道离子筛效应和孔道离子交换效应等。矿物材料的表面效应主要是表面结构重组效应、表面荷电效应和表面吸附效应。利用矿物材料的孔道效应和表面效应,对污染水和劣质水通过孔道过滤作用、表面吸附作用、化学反应作用和离子交换作用等进行处理,可有效去除水中的重金属、有机物等,达到治理和改善水环境的目的。

岩样尺度、孔道及端部摩擦效应的数值分析

采用FLAC3D分析岩性参数、软化方法、网格划分和加载速率对圆柱岩样单轴压缩应力-应变曲线的影响,并基于优化参数分析岩样尺度、孔道及端部摩擦效应。当峰后软化模量增加、剪胀角增大、抗拉强度降低、单元划分变细或加载速率减小时,轴向应力-应变曲线的峰后软化段趋于陡峭。在单轴压缩时,端部光滑岩样一端产生Λ形破坏带,长径比对强度无明显影响;端部固定且长径比大于2时,岩样在中部产生X形破坏带,其峰值强度大于端部光滑岩样,且随长径比变化不大;端部固定且长径比小于2时,强度和平均模量随长径比减小而增大。孔道岩样的平均模量与孔径无明显关系;在相同围压下强度随着孔径增大而降低,峰后软化曲线趋于陡峭。完整和中空岩样的破坏均从岩样中心逐步向周边扩展,中空岩样形成2个同顶点圆锥面破坏带。数值模拟与试验结果比较吻合,可用于相关岩体工程设计和分析。

多孔矿物材料的孔道结构及应用进展

对多孔矿物材料的孔道结构和形态进行了分析,然后对多孔矿物材料的孔道效应和表面荷电效应进行了重点介绍。在对多孔矿物材料的功能属性进行讨论的基础上,对多孔矿物材料在过滤、吸附、离子交换、功能载体、建筑、储氢等方面的应用进展进行了系统分析。在此基础上,对多孔矿物材料的应用方向进行了展望。

Conjugated microporous polymers-scaffolded enzyme cascade systems with enhanced catalytic activity

Enhancing catalytic activity of multi-enzyme in vitro through substrate channeling effect is promis-ing yet challenging.Herein,conjugated microporous polymers(CMPs)-scaffolded integrated en-zyme cascade systems(I-ECSs)are constructed through co-entrapping glucose oxidase(GOx)and horseradish peroxidase(HRP),in which hydrogen peroxide(H_(2)O_(2)) is the intermediate product.The interplay of low-resistance mass transfer pathway and appropriate pore wall-H_(2)O_(2) interactions facilitates the directed transfer of H_(2)O_(2),resulting in 2.4-fold and 5.0-fold elevation in catalytic activ-ity compared to free ECSs and separated ECSs,respectively.The substrate channeling effect could be regulated by altering the mass ratio of GOx to HRP.Besides,I-ECSs demonstrate excellent stabili-ties in harsh environments and multiple recycling.

锰的氧化物和氢氧化物在污染水体净化中的应用研究现状

经过对锰的氧化物和氢氧化物在净化污染水体中的应用综合研究 ,发现该氧化物和氢氧化物样品能有效去除污染水体中的有毒有害金属离子和氧化降解苯酚、2 -丙醇、苯及印染废水等有机物 ,其污染净化能力主要是基于表面络合反应、表面离子交换作用和变价元素的氧化还原作用。同时介绍了锰氧化物和氢氧化物所具有的 4个环境属性 :离子交换、氧化还原、粒径效应和孔道效应 ,提出将结构特征与环境化学有机结合 ,深入探讨其环境属性与污染净化能力之间的关系是目前主要的研究方向。

催化剂的孔道限域效应

限域孔道可以调控催化剂的表面电子分布和几何结构,进而影响催化剂的活性、选择性和稳定性。本文结合理论计算和实验方法,从热力学、动力学、几何效应以及电子转移等角度出发,阐明了不同限域体系中催化剂活性组分和反应分子特性的差异,揭示了限域孔道对反应物种扩散、吸附和反应等过程的影响规律,以期为催化剂的微观结构设计和反应性能调控提供借鉴。

一种适用于制药领域的纳滤膜有效截留相对分子质量计算方法

目的 基于传质系数(k)-孔道占位的内在相关性,建立纳滤膜有效截留相对分子质量(M)的计算方法。方法 测量0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 MPa压力下水、不同体积分数甲醇和乙醇的膜通量,计算相应条件下的k,拟合标准纳滤膜下k与膜孔半径(rS)的幂函数方程,以水为参照,计算甲醇和乙醇溶液环境下的有效膜孔半径(rS)和有效M,根据孔道占位比例(P)=(M_(水)-M_(醇))/M水,计算不同体积分数甲醇、乙醇的P,并结合不同存在状态辛弗林的截留行为,构建有效M、孔径评价曲线和辛弗林分离行为综合评价方法,分析待测纳滤膜质量。结果 发现k与rS的幂函数成立,相关性系数大于0.98,随着甲醇、乙醇体积分数的升高,P增加,纳滤膜有效M下降。待测纳滤膜因长时间使用,其有效M、P及辛弗林截留率均发生改变。结论 建立了纳滤膜有效M的计算方法,可以对纳滤膜质量进行系统评价,为制药企业的纳滤膜标准化应用提供了技术支撑。

钴分子筛催化剂的制备及其分子筛载体对环己烷氧化选择性的影响

为了考察催化剂载体的孔道结构和择形性能对环己烷部分氧化反应的影响,采用直接水热法制备出了Co/S-1,Co/TS-1以及Co/MCM-41分子筛催化剂.XRD,FT-IR和SEM结果表明合成的样品具有较高的结晶度,晶粒大小均匀,其活性组分钴进入了分子筛骨架.采用氧气为氧化剂,考察了合成的钴催化剂样品对环己烷部分氧化的催化性能,并与CoAPO-5、Co/A l2O3、均相Co(OAc)2.4H2O催化剂以及无催化氧化的结果进行了比较.实验结果表明:分子筛载体能利用其孔道结构和择形性能,降低环己醇(酮)选择性对环己烷转化率的依赖性,且反应的选择性随分子筛载体孔径的增加而下降.孔道较小的Co/TS-1和Co/S-1做催化剂时,过氧化物含量低,环己烷转化率可达5%以上,同时反应总选择性为95%左右.