铝氧化物-水界面化学及其在水处理中的应用

在天然水体中,各种金属离子的迁移转化形式都受到铝氧化物矿物表面反应的影响。在工业领域的水处理工作中,铝氧化物的水合表面的吸附能力往往会作为交换剂或者是催化剂的形式载体,因此,研究人员对铝氧化物进行深入研究具有一定的现实意义。文章对铝氧化物-水界面化学及其在水处理中的应用情况进行了分析,仅供参考。

基于从头算分子动力学的金属/氧化物-水界面能带排列

金属/氧化物的界面能带排列对于理解电化学界面有至关重要的作用。本文介绍了如何基于从头算分子动力学模拟得到金属/氧化物-水界面的能带排列。计算能带排列可与实验能带排列直接进行比较,以获得该电位下分子层面上的理解。金属界面的能带排列可与实验测定的零电荷电位对比,半导体氧化物界面的能带排列可与实验上零电荷点下测定的平带电势相比较。

微电极测量系统在湖泊沉积物-水界面生物地球化学过程研究中的应用

本文利用微电极测量系统对高原深水型湖泊红枫湖沉积物-水界面O2和H2S的微剖面分布进行了高分辨率研究。结果表明,红枫湖北湖中部和大坝沉积物-水界面扩散边界层厚度约为0.7mm,O2的扩散通量(J)分别为5.80和7.65mmol·m-2·d-1,O2的渗透深度分别为3.6±0.3mm和3.4±0.9mm,H2S的剖面变化主要受沉积物组成、O2消耗速率和硫酸盐还原菌(SRB)分布的影响。微电极测量系统具有原位测定、时空分辨率高、数据可靠性好等优点,在湖泊沉积物-水界面微尺度生物地球化学过程和驱动机制研究方面可发挥重要作用。

密云水库沉积物-水界面磷的地球化学作用

以密云水库为例,研究了水库沉积物中有机质的含量与有机磷的关系,表明表层沉积物中的总有机碳和有机磷的含量都明显高于底层,是由于一些以磷为营养素的富营养化指示藻类在水体中逐年增加,它们死亡后的残骸经分解-矿化后在底积物中累积的结果。沉积物和孔隙水中磷的剖面特征研究表明,表层沉积物和孔隙水中的磷都有明显上升的趋势,是由于沉积物的表层微生物和活性有机碎屑层比较丰富,有机质降解和含磷的有机化合物分解,使溶解性磷酸盐进入孔隙水。对沉积物磷形态、总有机碳及孔隙水中总磷对磷释放的影响进行了线性相关分析,结果表明上覆水中的磷主要来自沉积物的铁结合态磷、铝结合态磷、溶解态磷三种形态,孔隙水中总磷以及总有机碳含量对上覆水中总溶解磷浓度存在较大的影响,这些为研究水库沉积物作为水库内污染源对水质的影响提供了基础资料。

应用扫描电化学显微镜研究水/1,2-二氯乙烷界面上离子诱导的电子转移反应

应用扫描电化学显微镜和微电极技术研究了水 / 1,2 二氯乙烷界面上的反向电子转移反应 .分别以K4 Fe(CN) 6和 7,7,8,8 四氰代二甲基苯醌 (TCNQ)作为水相和有机相的电活性物质 ,通过选择合理的共同离子 (TPAs+与TBA+)来控制界面电位差 ,实现了这一在热力学上通常不可能实现的反向电子转移反应 .利用扫描电化学显微镜给出的正负反馈信息 ,研究了界面电位差驱动的液 /液界面上的电子转移反应 ,并进一步得到了在不同的共同离子浓度比时 ,此异相界面反应速率常数kf 为 1 3× 10 -31 8× 10 -2 cm/s(共同离子为TBA+)和 2 5× 10 -32 8× 10 -2 cm/s(共同离子为TPAs+) .验证了此反应速率常数kf 是由界面电位差所决定的 .在此实验条件下 ,此反应速率常数kf 与界面电位差的关系遵守Butler Volmer公式 .

Zn-Al水滑石的合成及其衍生复合氧化物催化活性研究

用共沉淀法合成了不同原子个数比的 Zn-Al水滑石类化合物 ,采用 IR,XRD,DTA对其结构进行了表征 ,并以其为前体 ,4 0 0℃灼烧处理得复合金属氧化物催化剂 ,用乙醇脱氢、脱水为探针反应 ,初步研究了该类化合物的催化活性 .

沉积物-水界面化学参数原位现场测定技术

综述了近十年来得到长足发展的化学传感器技术的现状和发展趋势,重点介绍了近年来应用较广的选择性膜微电极、固态伏安微电极以及凝胶树脂探针技术的发展现状及技术特点,探讨了它们在研究沉积物-水界面附近发生的复杂生物地球化学过程上的应用。

深水人工湖环境生物地球化学过程研究：以贵州红枫湖-百花湖为例

红枫湖和百花湖地处长江支流乌江水系猫跳河流域,位于黔中人为活动高强度地区,具低纬度-高海拔的地理区位;是河道型梯级开发的人工湖,具碳酸盐岩的地质背景、水寄宿时间小、水深变幅大、水体多功能、农区与覆水区镶嵌等重要特征。红枫湖表层沉积物Pb稳定同位素组成表明其污染具多源特征;剖析百花湖-红枫湖"突发性"水质恶化相互关联水质指标表明"湖泊黑潮"是特定季节、特殊气候条件下,沉积有机质生物氧化作用的耦合;脱氮过程受阻的pH控制导致亚硝酸根浓度增高;维护该湖泊水系环境质量需预防工业污染、流域侵蚀、生活污染并综合治理湖区。

原油减压渣油馏分的油-水界面性质——Ⅱ.大庆减渣馏分与伊朗轻质减渣馏分油-水界面张力的比较

采用超临界萃取分离方法,将大庆减压渣油及伊朗轻质减压渣油按相对分子质量分割为两个系列共33个馏分,考察了它们的化学组成和界面张力,比较了两个系列减渣馏分在不同条件下油-水界面张力的变化规律。结果表明,大庆减渣馏分较伊朗轻质减渣馏分的芳香共轭结构和极性基团含量少,界面活性低。油相芳烃含量对两个系列油-水界面张力的影响不同,对大庆中间馏分的油-水界面张力影响大,而对伊朗轻质减渣中间馏分的影响小。水相因素对两个系列油-水界面张力的影响相似,水相中可溶性盐对油-水界面张力影响小,沉淀性盐对油-水界面张力影响大,对伊朗轻质减渣馏分的影响更明显。pH值对中间馏分油-水界面张力影响大,而对轻、重馏分影响小。

染料-示波计时电位法测定天然水中的不同形态铝

采用槲皮素和 8 羟基喹啉 5 磺酸染料 示波吸附计时电位法分别在酸性和碱性条件下快速检测天然水中的无机单核铝 (Ali)和总单核铝 (Ala)浓度。在酸性溶液中测定的是无机单核铝 ,而在碱性溶液中则是总单核铝 (包括无机单核铝和有机单核铝 2部分 ) ,据此可以实现对 5种铝形态的电化学区分测定。实际水样的测定结果与Driscoll方法所得结果基本一致。

镁铝复合氧化物催化合成丙二醇乙醚

以硝酸镁、硝酸铝和氨水为原料，通过共沉淀方法制备了一系列镁铝水滑石材料，经过焙烧处理后作为碱催化剂用于丙二醇乙醚的催化合成。采用X射线衍射、热分析、SEM、DTA—TG和CO2-TPD等手段对所制备的催化剂进行表征，结果表明，在实验范围所制备的催化剂均具有典型的镁铝水滑石结构。采用高压固定床反应器对催化剂进行活性评价，考察了形成沉淀的pH、晶化方式、原料中镁与铝物质的量比及焙烧温度等对镁铝水滑石及其衍生物的结构和催化活性的影响，研究了碱性与催化剂活性之间的关系，结果表明，镁与铝物质的量比为3和550℃焙烧的催化剂具有良好的催化合成丙二醇乙醚活性。超声晶化的方式可以提高镁铝水滑石衍生物的碱强度，但对镁与铝物质的量比不同的催化剂活性有着不同的影响。在（350～550）℃，焙烧温度的提高可以增大催化剂的碱强度和碱量，催化活性也有显著提高，但进一步升高焙烧温度，催化剂的表面碱强度和碱量有所下降，催化活性也随之降低。

天然水环境中的胶体和界面化学

1、前言海洋、湖沼、江河及地下水等天然水体属于地球上的水圈,它们构成人类和生物界的水环境体系。水体与大气、土壤、底部沉积物以及水生物接触,有着广大的宏观界面。同时,水体中含有泥沙、粘土、金属水合氧化物、腐植质、水藻、细菌等各类悬浮和胶态分散微粒,拥有更为广阔的微观界面。这些相间界面对水体中许多自然过程和人为污染过程起着控制作用,因而对人和生物的水环境质量发挥着巨大影响。正因如此,胶体和界面化学在环境水化学中占有十分重要的地位。

水-乙醇溶液中肌红蛋白在琼脂糖膜中的电化学研究

用琼脂糖(agrose)将肌红蛋白(Mb)固定在玻碳电极(GCE)表面,制备了Mb-Agrose膜修饰电极。在乙醇亲水性有机溶剂与水的混合溶液中,包埋在Agrose中的Mb可与电极发生直接电子传递,且能催化还原过氧化氢、氢过氧化异丙基苯、氢过氧化叔丁基异丙苯、过氧化丁酮等过氧化物。Mb-Agrose膜修饰电极可用于上述过氧化物的定量检测。

利用pH-电位-稳定性图分析含水聚合物电解质膜电化学反应器中贵金属和阀金属元素的稳定性

根据对含水聚合物电解质膜(PEM)电化学反应器中各种界面电位变化范围的分析,可以推知各种此类电化学反应器中的固/水界面电位的变化范围.据此可根据各种材料的pH-电位图构筑pH-电位-稳定性图,用于分析这类反应器中各类材料的稳定性.介绍了构筑pH-电位-稳定性图的方法,并根据各种贵金属元素和阀金属元素的pH-电位-稳定性图,分析了它们在各类含水PEM电化学反应器中用作催化材料或结构材料时的稳定性.

盐度对崇明东滩沉积物—水界面NH_4^+交换行为的影响

通过对自然沉积物柱样不同盐度下的模拟 ,得出在有丰富微生物活动的潮滩由盐度的增加引起的NH4+ 离子配位体的增加 ,不能直接导致NH4+ 从沉积物 -水界面析出 ,而主要是通过对微生物生理活动的影响 ,控制NH4+ 在界面的交换行为 ,并且盐度增加引起NH4+ 在界面扩散行为的变化 ,仅在中盐度条件下盐度增加的最初 1～ 2h内表现出来。在低盐度下 ,矿化作用对盐度最敏感 ,在盐度从 7降到 0的初始 1h内 ,矿化作用超过硝化作用 ,使NH4+ 从沉积物—水界面析出 ,而中盐度下硝化作用对盐度的增加更敏感。在盐度增加的整个过程中 ,微生物的矿化和硝化都受到抑制 ,但微生物的硝化作用对盐度变化的适应能力较强。

镁铝水滑石的制备和脱硝性能的研究

制备了摩尔投料比Mg/Al为3的碳酸根型水滑石,用X 射线、红外光谱对水滑石进行了表征.研究了镁铝水滑石对NOx的吸附和解吸行为.结果发现,Mg3Al水滑石对氮氧化物的吸附容量为1398.2mg/g,吸附性能优于活性炭.吸附饱和后的水滑石采用热分解再生,重复使用3次,吸附容量无明显变化.

镁铝铜水滑石的合成、表征及性能研究

采用共沉淀法合成了不同摩尔投料比 (Mg Al Cu)的碳酸根型水滑石 ,用X 射线、红外光谱、热重 差热分析对水滑石进行了表征 ,测定对NOx 的吸附性能。结果表明 ,Mg Al Cu摩尔比为 2 5∶1∶0 5 ,2∶1∶1,1∶1∶2时合成的复合氧化物中都具有“feitknecht”结构。热重 差热分析结果显示合成样品的分解均有两个过程 ,掺入铜量少 ,热稳定性高。Mg Al Cu为 2 5∶1∶0 5的水滑石对氮氧化物的吸附容量为 14 84 4mg g。

土壤金属界面水膜测量的浓差极化方法

利用在阶跃电压作用下土壤水分中水溶性氧粒子放电的电化学反应过程，首次完成了土壤—金属界面水膜面积与厚度的测量。理论及实验均证明了此方法用于界面水膜测量的可靠性及准确性。

Zn-Al类水滑石零净电荷点及等电点研究

用非均相共沉淀法合成了系列Zn Al类水滑石 (HTlc)样品 ,研究发现Al/(Zn +Al)摩尔比 (x)在 0 3 1～ 0 5 2范围内可得到纯类水滑石相 .用电势滴定法和显微电泳法分别测定了 5个纯Zn AlHTlc样品的零净电荷点 (PZNC)和等电点 (IEP) ,以考察结构电荷对PZNC和IEP的影响 .研究发现随结构正电荷密度的增加 ,PZNC和IEP均降低 ;IEP高于PZNC ,且随结构正电荷密度的降低 ,IEP与PZNC的差值也降低 ,表明IEP与PZNC的差异来自结构电荷的影响 .结构正电荷对HTlc的IEP与PZNC相对大小的影响与高价阳离子特性吸附的影响一致 .

红树林湿地沉积物硫酸盐-甲烷界面分布特征及其影响因素研究

利用孔隙水化学和稳定同位素化学等方法分析珠江口红树林湿地沉积层孔隙水硫酸根(SO_4^(2-))、游离甲烷气体(CH_4)、总溶解无机碳(DIC)以及δ13CDIC的垂直剖面分布特征.结果显示,孔隙水SO_4^(2-)浓度自表至底呈线性梯度减小,至硫酸盐-甲烷界面(SMI)附近,硫酸盐几乎全部消耗,而CH_4浓度急剧增大,KC1、KC3、KC4、K17和K10等5个站位SMI深度分别为20、50、70、80、50 cm,SMI深度由红树林湿地林间向光滩逐渐增大.同时,孔隙水DIC浓度在该深度明显升高,沉积物发生强烈的甲烷厌氧氧化(AOM)作用.在AOM过程中,由于12CH_4氧化速率较13CH_4快,故引起沉积物孔隙水δ13CDIC偏轻.沉积层中的有机质含量及其活性高低是制约沉积物SMI分布深浅的关键因素,高含量的活性有机质可加速孔隙水SO_4^(2-)再矿化过程的消耗,使得通过AOM作用的SO_4^(2-)消耗通量相应增大.在微生物作用下,部分活性有机质被大量消耗,致使进入沉积物SO_4^(2-)还原带的活性有机质数量相应减少,从而引起部分SO_4^(2-)转为与CH_4发生反应促进AOM作用.