纳米四氧化三铁对微生物诱导碳酸钙沉淀的作用效果与机理研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)是环境岩土工程领域一项新型的土体加固技术。微生物的生长及活性会受到外部磁场的影响,改变MICP中碳酸钙的晶型晶貌及沉淀方式,从而对碳酸钙的胶结性能产生影响。采用纳米四氧化三铁(Nano-Fe_(3)O_(4)),设计了Nano-Fe_(3)O_(4)作用下的微生物诱导碳酸钙沉淀的水溶液及MICP砂土固化试验,对比分析了Nano-Fe_(3)O_(4)含量对微生物诱导生成的碳酸钙晶体含量(CCC)、类型、比例以及MICP固化砂土力学强度等参数的影响规律,并结合扫描电镜(SEM)试验分析了溶液环境及砂柱中碳酸钙的微观形貌特征,系统归纳了Nano-Fe_(3)O_(4)对MICP的作用效果及机制。结果表明:(1)Nano-Fe_(3)O_(4)能够有效改善细菌的新陈代谢性能,显著提高细菌OD_(600)及脲酶活性;(2)溶液环境中,MICP产生的碳酸钙晶体类型以球霰石为主,含少量方解石,且Nano-Fe_(3)O_(4)含量增加能够促进球霰石的生成及增大MICP沉淀物中稳定相碳酸钙所占的比例;(3)Nano-Fe_(3)O_(4)可以显著提高MICP固化砂土的无侧限抗压强度和CCC;(4)SEM分析结果表明,溶液环境中,碳酸钙晶体以球型堆积为主,MICP固化砂柱中碳酸钙晶型随Nano-Fe_(3)O_(4)含量的增加逐渐呈菱柱状堆积。

磁性四氧化三铁/钒酸铋/二氧化钛纳米晶的制备及光催化性能表征

以硫酸氧钛、偏钒酸铵和氯化亚铁等试剂为原料,制备磁性二氧化钛钒酸铋(Fe_(3)O_(4)-TiO_(2)-BiVO_(4))复合光催化剂,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对其进行表征。以刚果红为模拟降解对象,在可见光照射下,使用质量均为0.05 g的磁性二氧化钛钒酸铋对浓度20 mg·L^(-1)的刚果红溶液进行光催化降解,结果表明,在自然光光照240 min条件下,降解率达70.0%。

碳酸酐酶在四氧化三铁上固定化及其性能表征研究

以四氧化三铁为载体,利用共价结合和交联法相结合的方法制备固定化碳酸酐酶(CA),通过单因素试验,得出CA最佳固定化条件,并对固定化酶进行性能表征.结果表明,在最优的固定化条件下,固定化酶的酶活回收率可达到66.90%,且其pH值稳定性、操作稳定性、热稳定性和贮藏稳定性明显高于同等条件下的游离酶,该固定化酶经5次催化水解底物后仍能保持62.58%的相对酶活.

铋掺杂钒磷氧催化剂选择性氧化碳四烃制顺酐

制备了Bi掺杂的钒磷氧(VPO)催化剂(VPOBi);分别以正丁烷和混合碳四为原料,考察了Bi掺杂量对VPOBi催化剂选择性氧化碳四烃性能的影响。在653K、气态空速2000h^(-1)条件下,正丁烷在Bi掺杂量(摩尔分数)为0.3%的VPOBi催化剂上所得顺酐收率最大(40.4%),混合碳四在Bi掺杂量为0.2%的VPOBi催化剂上所得顺酐收率最大(49.2%)。采用XRD,BET,SEM,H_2-TPR等方法对催化剂进行表征。表征结果表明,Bi的掺杂使VPO催化剂中暴露的(020)晶面显著增多,改变了催化剂的形貌,增大了催化剂的比表面积,提高了催化剂晶格氧的反应性能,使晶格氧能在相对较低的温度下被H_2还原,从而显著改善了VPO催化剂选择性氧化碳四烃制顺酐的性能。

四氧化三铁结构诸说分析

近年出版的高等学校无机化学教材及其它有关专论书籍的不同版本的这类书,对四氧化三铁结构的论述不同,即使同一本书,前后也有论述不一的,非常混乱。这是由于不同的书,综合了不同时期的研究成果,多数没反映出现代研究水平,这就有必要对每种结构论说加以综合讨论分析,指出各反映出四氧化三铁结构的正确部分及不足之处,最后加以综述。

二丁基氧化锡催化碳酸二甲酯与苯酚酯交换反应机理研究

研究了二丁基氧化锡催化碳酸二甲酯与苯酚酯交换合成碳酸二苯酯的反应机理,发现原料苯酚和产物DPC都能与二丁基氧化锡生成同一种中间体,并测定了其晶体结构.该晶体属于单斜晶系,P21/n空间群;晶胞参数:a=1.3336(2)nm,b=1.7208(2)nm,c=1.3759(3)nm,β=101.00(2)°;V=3.0993(9)nm3;Dc=1.432g/cm3;Z=4;F(000)=1352;μ=1.635mm-1.分析结果显示该中间体是一种新型的二聚四烃基二锡氧烷化合物[Bu2Sn(OPh)OSnBu2O(Ph)]2(I),该化合物具有中心对称的层状结构.MS和XPS结果证实I在酯交换反应条件下能稳定存在.基于实验结果,本文提出了一个合理的酯交换反应机理.

四氧化三钴碳含量对超细钴粉品质的影响

以工业碳酸钴为原料,将其在马弗炉中煅烧成不同碳含量的四氧化三钴,再通过单管试验炉还原成钴粉。采用费氏粒度仪、激光粒度测定仪、氧含量测量仪、碳硫测量仪和扫描电子显微镜等设备表征粉末。结果表明:通过调整煅烧工艺可获得碳含量为0.033%~0.195%的四氧化三钴;随着四氧化三钴碳含量的增加,钴粉粒度逐渐增大,当四氧化三钴碳含量为0.033%时,钴粉费氏粒度为0.94μm,当四氧化三钴碳含量为0.195%时,钴粉费氏粒度为1.13μm,增幅达20%。随着四氧化三钴碳含量的增加,钴粉孔隙度略有增加,松装密度有增大趋势,氧含量较小,碳含量波动不大。四氧化三钴的气流分级工序可降低还原钴粉的粒度。高碳四氧化三钴还原出的钴粉表面较光滑,球形度略差。

N掺杂Bi_2O_2CO_3/氧化石墨烯分级结构的合成及其可见光催化性能研究

以柠檬酸铋铵分子为前驱体,采用一步水热法直接合成了原位N掺杂Bi2O2CO3分级微球(由二维级别纳米片组装而成的三维级别的维度分级结构)及其与氧化石墨烯(GO)的复合材料。柠檬酸铋铵在水热过程分解出的NH+4为N掺杂唯一来源,柠檬酸根在水热过程中分解产生CO2-3,部分Bi3+被还原成Bi单质。通过N掺杂以及GO的引入,使Bi2O2CO3的光响应范围扩展至可见光,降低了Bi2O2CO3的禁带宽度。Bi单质使复合材料具备更低的电子-空穴复合率。可见光照射下,N掺杂Bi2O2CO3分级微球表现出良好的光催化去除NO的性能。引入氧化石墨烯和Bi单质后,光催化活性进一步得到提升。

Bi2O2CO3/PPy界面氧空位构建及其可见光下NO氧化机理研究

半导体光催化技术具有低能耗和环境友好等优点,在众多氮氧化物去除技术中具有较大的发展潜力。本研究在室温下成功制备了碳酸氧铋(Bi2O2CO3,BOC)/聚吡咯(PPy)光催化剂,并在可见光下对一氧化氮(NO)进行光催化氧化去除。可见光催化NO氧化性能测试结果表明, BOC复合PPy之后,其NO去除率从9.4%提高到20.4%,毒副产物NO2的生成率从2%降到接近零。这是因为在BOC和PPy界面氢键作用下,在BOC和PPy界面形成了氧空位。光电流和交流阻抗测试表明氧空位的形成改善了BOC光生载流子分离和迁移过程,从而提高其光催化活性。此外, BOC/PPy光催化氧化NO机理分析表明,氧空位促进O2生成更多的·O2-,进而与·OH共同作用,提高BOC的NO氧化反应活性和安全性。

N-Bi_2O_2CO_3/CdSe量子点光催化氧化NO及原位红外光谱研究

本实验成功制备了氮掺杂碳酸氧铋(N-Bi_2O_2CO_3,N-BOC)/硒化镉量子点(CdSeQDs)复合光催化剂,并将其运用于光催化降解室内空气污染物一氧化氮(NO)。X射线衍射、透射电子显微镜和光电子能谱测试结果表明N-BOC光催化剂在保持原有纳米片结构和形貌的基础上成功负载了CdSeQDs。光催化氧化NO实验结果显示CdSeQDs的引入可显著提高N-BOC的NO去除率,并且二次毒副产物NO2生成率大幅度降低至1%,表明复合光催化剂具有极强的毒副产物抑制特性。固体紫外漫反射吸收光谱和发光光谱测试表明CdSe QDs拓宽并提升了N-BOC的光响应范围和能力,并有效抑制了光生电子-空穴的复合效率。通过原位漫反射傅里叶变换红外光谱技术(DRIFTS)分析,发现在N-BOC/CdSe QDs光催化氧化NO反应过程中没有NO2信号产生,仅观测到NO3-相关信号。机理分析表明超氧自由基(O2-)和光生空穴(h+)是体系中可能存在的活性物种,实现了对NO到NO3-的彻底氧化。

Fe3O4耦合厌氧微生物强化低碳源废水还原硒(Ⅳ)的研究

为提升厌氧微生物对含硒(Ⅳ)废水的处理效果,利用ASBR反应器研究Fe3O4对厌氧微生物还原除硒(Ⅳ)的影响,分析了出水硒浓度、硒形态与分布、硒还原酶活性和微生物菌群等变化.结果表明,高碳源浓度时,投加Fe3O4对厌氧微生物去除硒(Ⅳ)没有影响;低碳源浓度时,Fe3O4能显著提高厌氧微生物还原除硒(Ⅳ)的效率和速率,Fe3O4使硒(Ⅳ)去除率由对照组的(97.3±0.5)%提升至(98.2±0.5)%,最大反应速率也提高了3.6倍.同时投加Fe3O4也降低上清液硒(Ⅳ)、硒(0)占比,增加硒(-Ⅱ)占比,促进厌氧微生物还原硒(0)-硒(-Ⅱ)的进程.通过酶活性和微生物菌群结构等分析发现,Fe3O4提高亚硫酸盐还原酶、谷胱甘肽还原酶、周质延胡索酸还原酶和亚硝酸盐还原酶的活性,增加了铁还原科细菌Rhodocyclaceae以及与电子传递相关的科细菌Anaerolineaceae和属细菌Dechlorobacter的丰度,因此Fe3O4是通过提高硒还原酶活性和诱导Fe(Ⅲ)还原来加速电子传递强化硒(Ⅳ)还原.结果以期为低碳源含硒(Ⅳ)废水处理提供技术支撑.

含铜钢高温氧化过程中气氛条件对铜行为的影响

铜在钢中形成热脆，为控制铜的富集量，有必要弄清高温氧化时铜的行为。本文研究了含0．1％Cu钢氧化时，气氛条件对Cu行为的影响。在干燥的有氧气氛下氧化，可减少Cu在氧化皮与金属界面处的富集，降低Cu浓度。含Cu钢中的Cu在低氧气氛中氧化时，Cu可随水蒸气蒸发掉，可减少Cu在氧化皮与金属基体界面处的富集。

铋银氧化物混合物高效氧化降解四溴双酚A的研究

以Ag NO3和Na Bi O3·2H2O为原料,采用离子交换-共沉淀法制备了铋银氧化物混合物(silver bismuth oxide,BSO),并利用它氧化降解溴代阻燃剂四溴双酚A(TBBPA).研究了制备过程中银铋摩尔比及降解过程中BSO用量对TBBPA降解效果的影响.结果表明,当银铋摩尔比为1∶1,BSO用量为1 g·L-1时,40 mg·L-1TBBPA在7 min内可完全降解,其总有机碳的去除率高达80%.采用离子色谱、气相色谱-质谱联用仪及X射线光电子能谱监测降解过程中TBBPA的变化,发现TBBPA降解过程涉及脱溴、叔丁基碳的断裂和苯环的开环氧化等反应.利用Na N3作为分子探针,发现单线态氧是BSO氧化降解TBBPA的主要反应活性物种.

芹菜灰成分分析实验的创新设计

基于新旧教材对比,开发芹菜灰成分的分析实验。向芹菜灰中加入硫酸溶液酸浸,在滤液中检测出亚铁离子和铁离子;用强磁性的钕磁铁从芹菜灰中吸出具有磁性的黑色粉末,经实验验证该磁性黑色粉末含有四氧化三铁。检测芹菜灰的相关物质,结果显示芹菜灰的水溶液呈碱性,且在芹菜灰中检测出钾元素、碳酸根离子、硫酸根离子以及氯离子。

包含四氧化三铁纳米粒的聚电解质微囊的制备

本文以生物相容性四氧化三铁纳米粒(ferrosoferric oxide nanoparticles,Fe3O4 NPs)及聚烯丙基胺盐酸盐(poly allyamine hydrochloride,PAH)为囊材,制备包含Fe3O4 NPs的聚电解质微囊。本文采用化学共沉淀法制备Fe3O4 NPs,并对其表观形态、红外光谱、粒径及zeta电位、成膜性能及磁学性质进行考察;以Fe3O4 NPs和PAH作为囊材,碳酸钙粒子为模板,通过迭层自组装技术制备聚电解质微囊。结果得到粒径为(4.9±1.2)μm、分布均匀、饱和磁化强度为8.94 emu.g-1、具有超顺磁性的聚电解质微囊。以罗丹明B异硫氰酸酯标记的牛血清白蛋白(Rhodamin B isothiocyanate labeled bovine serum albumin,RBITC-BSA)作为模型药物,利用囊膜的pH敏感特性将其载入囊内。荧光显微镜观察和包封率测定结果表明,该聚电解质微囊可成功实现大分子药物的包载,测得包封率和载药量分别达到(86.08±3.36)%和(8.01±0.30)mg.mL-1。

水性环氧-丙烯酸酯复合纳米涂层的制备及其防腐性能

先以Fe Cl_2和Fe Cl_3为原料,用化学共沉淀法制备了Fe_3O_4纳米粒子,再在其表面包覆Si O_2制得Fe_3O_4@Si O_2颗粒,然后将Fe_3O_4@Si O_2颗粒与水性环氧-丙烯酸酯乳液混合制备了复合涂层。采用透射电镜、红外光谱仪和X射线衍射仪表征了Fe_3O_4纳米粒子改性前后的形貌和晶体结构。通过塔菲尔极化曲线和浸泡试验考察了纳米粒子对复合涂层在自来水、3.5%(质量分数)HCl、3.5%Na OH和3.5%Na Cl溶液中耐蚀性的影响,并探讨了涂层的防腐机理。Si O_2成功包覆到Fe_3O_4粒子表面,提高了其与水性环氧–丙烯酸酯乳液的相容性,显著改善了复合涂层的防腐性能。

铋系复合光催化剂的制备及其对双酚A光催化降解研究

将氧化铋(Bi_2O_3)与三聚氰胺或盐酸胍混合煅烧,通过原位晶相合成法制备了界面紧密接触的碳三氮四复合碳酸氧铋(g-C_3N_4/Bi_2O_2CO_3)和碳三氮四复合氯氧化铋(g-C_3N_4/BiOCl)复合光催化剂。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱仪等分析手段对复合光催化剂的结构和性能进行了分析表征。结果表明:Bi_2O_2CO_3和BiOCl纳米片均是从g-C_3N_4体相中生长出来,从而导致铋系氧化物和g-C_3N_4界面间的紧密接触。紫外-可见漫反射光谱分析结果表明,g-C_3N_4/Bi_2O_2CO_3和g-C_3N_4/BiOCl复合光催化剂的可见光吸收能力均优于g-C_3N_4和Bi_2O_3。在可见光照射下,复合光催化剂对双酚A表现出优越的降解性能。此外,探讨了复合光催化剂的光催化机理。由于g-C_3N_4和Bi_2O_2CO_3或BiOCl界面间的紧密接触导致了光生载流子的有效分离,从而提高了复合光催化剂的光催化活性。

疏水磁性碳酸钙的制备及其除油特性

以硬脂酸为疏水改性剂,将其与Fe_(3)O_(4)纳米颗粒和市售CaCO_(3)共混,分别以不同的原料质量比,制备疏水磁性碳酸钙HMC-1和HMC-2,并将HMC-2负载在PU海绵上用以提高其实用性能。采用X射线粉末衍射仪、红外光谱仪、差示扫描量热仪、接触角/表界面张力测量仪对合成样品的物相、表面有机官能团、热稳定性及疏水性能进行系列表征分析。结果表明,HMC-2比HMC-1,具有更稳定的疏水性能,除油前后水接触角基本保持不变,约为150°,除油后该材料没有出现类似HMC-1的铁渗出现象。将HMC-2负载在PU海绵上后,改性PU海绵在3 s内可去除98%的油,重复吸油20次仍能达到95%以上的除油率,吸油倍率(吸附油质量/吸附剂质量)大于100。

Fe_(3)O_(4)对含盐废水厌氧处理系统的影响

通过在固定的水力停留时间下(24h)逐步提升盐度,并设置有无Fe_(3)O_(4)的平行反应器作对照,考察不同盐度水平下Fe_(3)O_(4)对厌氧系统运行效能和厌氧污泥颗粒化进程的影响.结果表明,在0~2%的NaCl盐度水平下,Fe_(3)O_(4)的加入均能有效提升厌氧系统的处理效率并保证其稳定进行.Fe_(3)O_(4)对产甲烷过程的促进作用在不同盐度水平下有所差异,当盐度分别为0,0.5%,1%,2%时,实验组的甲烷产量分别为对照组的1.08,1.36,1.33和1.17倍,低盐环境下的促进效果更为显著.污泥特性和胞外聚合物的分析结果发现,Fe_(3)O_(4)的引入有利于形成结构更为紧密的厌氧颗粒污泥,进而强化厌氧污泥颗粒化进程.微生物群落结构分析结果表明,随着盐度提升,氢型产甲烷菌得以快速富集,同时主要细菌类型和代谢途径均发生了改变.而Fe_(3)O_(4)对厌氧系统中微生物菌群结构和代谢途径的影响在低盐度(0.5%)和较高盐度(1%,2%)下也存在显著差异.

铋来源及用途

来源：铋在自然界中以游离金属和矿物的形式存在。矿物有辉铋矿、铋华等。金属铋由矿物经煅烧后成三氧化二铋,再与碳共热还原而获得,可用火法精炼和电解精炼制得高纯铋。用途：铋主要用于制造易熔合金,熔点范围是47--262℃,最常用的是铋同铅、锡、锑、铟等金属组成的合金,用于消防装置、自动喷水器、锅炉的安全塞,一旦发生火灾时,一些水管的活塞会＂自动＂熔化.