球磨法制备酚醛树脂-g-C_(3)N_(4)复合材料用于可见光催化产H_(2)O_(2)的综合实验设计

该研究通过球磨法将树脂颗粒嵌到石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))层状结构内,制备具有高效、稳定光催化性能的球磨改性间苯二酚-甲醛树脂-g-C_(3)N_(4)复合催化剂。具体研究了水热反应条件、球磨速度、球磨时间等对催化剂在纯水体系中、可见光条件下产过氧化氢(H_(2)O_(2))的性能的影响。通过扫描电镜、X射线衍射、BET孔径测试分析等表征手段,分别探究了球磨过程中树脂和g-C_(3)N_(4)的微观结构、晶体组成和孔隙结构变化。结合电化学阻抗谱测试,揭示了间苯二酚-甲醛树脂-g-C_(3)N_(4)复合光催化剂在纯水体系、氧气饱和条件下制备H_(2)O_(2)的机理。实验有助于培养本科生及研究生的实验设计思维和操作能力,激发学生的科研兴趣,提升其解决实际环境问题的能力。

通过晶面调控产生强内建电场以提高卟啉光催化剂的H_(2)O_(2)生成速率

过氧化氢(H_(2)O_(2))是一种重要的化工产品,广泛应用于污水处理、消毒杀菌和印染漂白等领域.在蒽醌法生产H_(2)O_(2)的过程中,易产生有毒气体并存在爆炸危险.因此,仅利用水、氧气和太阳光即可在合适的光催化剂上生成H_(2)O_(2)的光催化技术备受关注.本课题组报道了通过酸碱自组装法制备的四(4-羧基苯基)卟啉(SA-TCPP)光催化剂,用于生产H_(2)O_(2).该催化剂克服了大部分H_(2)O_(2)光催化剂存在的需要牺牲剂、活性低和光利用率不足等问题,但其性能仍受限于较高的复合率.晶面调控已被证实是改善许多无机催化剂电荷复合的有效策略,然而,对于有机光催化剂,关于暴露晶面与其活性关系的研究仍然较少.本文采用溶解-重结晶法在水和三种有机溶剂的混合物中成功合成了三种具有不同暴露晶面的卟啉光催化剂.即利用卟啉在有机溶剂和水中的溶解度差异,将卟啉先溶解在四氢呋喃(THF)、甲醇(MeOH)或乙二醇(EG)溶液中,随后在水溶液中重新结晶.X射线衍射、高分辨率透射电子显微镜及晶面模拟模型图的结果表明,三种催化剂具有相同的晶体结构,但分别暴露了(400)、(022)和(020)晶面.通过紫外分光光度计测量这些催化剂在氙灯(λ≥420 nm)照射下的光催化活性,结果表明,具有(400)暴露面的卟啉光催化剂的H_(2)O_(2)生产速率最高,可达29.33 mmol L h^(-1)g^(-1),分别是具有(022)暴露面和(020)暴露面的卟啉光催化剂的2.7倍和4.1倍,约是已报道的SA-TCPP光催化剂的1.3倍.通过紫外漫反射、莫特肖特基曲线分析以及LED灯照射下的光催化活性测试,排除了光吸收能力对这三种卟啉光催化剂活性的影响.开尔文探针力显微镜、光生电流密度谱图、晶面模拟模型图和密度泛函理论计算结果表明,活性的差异主要归因于(400)表面暴露的高羧基含量所引发的强内建电场,并且在该暴露面上的内建电场方向有利于空穴从吡咯氮向羧基碳的跃迁,因此阻碍了电荷的快速重组,促进了富有挑战性的水氧化过程,而(020)面由于暴露了最多的吡咯氮和最少的羧基碳,其产生的内建电场强度最弱,且内建电场方向阻碍了空穴向羧基碳的跃迁,因此H_(2)O_(2)生产速率最低.综上所述,本工作通过晶面调控产生强内建电场以加速空穴的迁移,降低了电子空穴复合速率,实现了高H_(2)O_(2)生产速率,为更高效的有机光催化剂的设计和开发提供了新思路.

GLS1通过激活Nrf2/HO-1轴抑制过氧化氢诱导的ARPE-19细胞氧化应激、自噬与凋亡

目的探究GLS1对过氧化氢诱导的ARPE-19细胞氧化应激、自噬与凋亡的影响及机制。方法ARPE-19细胞分为对照组、H_(2)O_(2)组、H_(2)O_(2)+Vector组、H_(2)O_(2)+GLS1组,对照组细胞不做任何处理,H_(2)O_(2)组细胞用200μmol/L H_(2)O_(2)诱导48h,H_(2)O_(2)+Vector组和H_(2)O_(2)+GLS1组细胞转染Vector和GLS1质粒后用200μmol/L H_(2)O_(2)诱导48 h,比色法测定各组细胞SOD、GSH和MDA浓度,透射电镜观察各组细胞自噬小体,流式细胞术检测各组细胞凋亡水平,Western blot检测各组细胞Nrf2、HO-1、LC3-Ⅱ、p62的表达。结果与对照组比较,H_(2)O_(2)组ARPE-19细胞SOD、GSH表达显著下降,MDA显著增加,自噬小体数目显著增加,细胞凋亡显著增加,LC3-Ⅱ表达显著上调,P62、抗核因子红系2相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)、血红素氧合酶1(heme Oxygenase-1,HO-1)表达显著下调。与H_(2)O_(2)+Vector组比较,H_(2)O_(2)+GLS1组细胞SOD、GSH表达显著增加,MDA显著降低,自噬小体数目显著减少,细胞凋亡显著减少,LC3-Ⅱ表达显著下调,P62、Nrf2、HO-1表达显著上调。结论GLS1可抑制H_(2)O_(2)诱导的ARPE-19细胞氧化应激、自噬与凋亡,其机制为激活Nrf2/HO-1信号通路。

响应面法优化O_(3)/H_(2)O_(2)组合工艺处理制浆中段废水的研究

本研究为提高臭氧(O_(3))氧化处理制浆中段废水的COD去除率,以广西某造纸厂制浆中段废水为研究对象,采用O_(3)/H_(2)O_(2)组合工艺对其进行高级氧化处理。分别探究了废水初始pH值、O_(3)用量、H_(2)O_(2)用量、反应时间和搅拌速度等影响因素对废水色度和COD去除效果的影响。为提高最优工艺参数的精确度,对O_(3)/H_(2)O_(2)组合工艺参数进行响应面优化法分析。结果表明,在废水初始pH值=8、H_(2)O_(2)用量为1.0 mL/L、O_(3)用量为480 mg/L的工艺条件下,废水色度为85.7倍,色度去除率为99.3%;CODCr达208.2 mg/L,CODCr去除率为84.5%。

H_(2)O_(2)/Fe_(2)(MoO_(4))_(3)体系中H_(2)O_(2)吸附分解及NO氧化行为的DFT研究

为阐明H_(2)O_(2)/Fe_(2)(MoO_(4))_(3)体系脱硝过程中H_(2)O_(2)吸附分解及NO氧化行为,基于DFT方法首次计算了H_(2)O_(2)和NO分子单独及二者同时在Fe_(2)(MoO_(4))_(3)表面的吸附构型,并通过考察吸附能、Mulliken电荷及氧化路径等特性揭示H_(2)O_(2)催化分解和NO氧化的微观机制。结果表明:H_(2)O_(2)在Fe_(2)(MoO_(4))_(3)表面易分解为活性自由基,而NO则以分子形式吸附;H_(2)O_(2)和NO共吸附时,H_(2)O_(2)优先吸附于催化剂表面并随后分解,NO则分别被H_(2)O_(2)分解产生的OH/O基团氧化为HNO_(2)/NO_(2);氧化产物HNO_(2)和NO_(2)仅通过氢键与催化剂表面作用,易在流体扰动下进入主流烟气,从而降低了催化剂表面硝酸盐沉积的可能性。本研究阐明了Fe_(2)(MoO_(4))_(3)催化剂表面H_(2)O_(2)吸附分解及NO氧化的微观机制,为设计兼具高催化活性及优良稳定性的非均相类Fenton脱硝体系提供理论指导。

LncRNA NALT通过调控Notch信号通路对H2O2诱导的人晶状体上皮细胞损伤的影响

目的探讨lncRNA NALT(简称NALT)对H_(2)O_(2)诱导的人晶状体上皮细胞损伤的影响及其作用机制。方法使用不同浓度H_(2)O_(2)处理人晶状体上皮SRA01/04细胞24 h,CCK-8和qRT-PCR检测细胞增殖活性及NALT表达水平。将NALT过表达质粒转染至SRA01/04细胞中,再经100μmol/L H_(2)O_(2)或联合10μmol/L Notch信号通路抑制剂DAPT干预24 h,CCK-8检测细胞增殖活性;DCFH-DA荧光探针标记法检测各组细胞ROS水平;化学法检测SOD活性和MDA含量;Annexin V-FITC/PI法检测细胞凋亡情况;Western blot检测细胞中Notch1和Hes1蛋白表达水平。结果随着H_(2)O_(2)干预浓度的增加,SRA01/04细胞增殖活性和NALT表达水平均呈剂量依赖性降低(P<0.05)。H_(2)O_(2)干预后,NALT过表达可显著提高SRA01/04细胞增殖活性和SOD活性,降低ROS、MDA及细胞凋亡水平,上调Notch1和Hes1蛋白表达水平(均P<0.05)。然而,联合DAPT干预可逆转NALT过表达对H_(2)O_(2)诱导的SRA01/04细胞损伤的保护作用。结论过表达NALT可改善H_(2)O_(2)诱导的人晶状体上皮细胞损伤,其机制可能与激活Notch信号通路有关。

UV/H_2O_2系统协同降解苯酚的动力学研究

紫外光/双氧水(UV/H2O2)复合氧化过程在废水处理领域有很广泛的应用前景,但动力学方面的研究较少,为此研究了UV/H2O2工艺降解苯酚废水的动力学。结果表明,苯酚在单独的紫外辐射(UV)、过氧化氢(H2O2)氧化和UV/H2O2协同下的降解均符合表观一级反应动力学。在单独的紫外辐射或过氧化氢氧化下苯酚去除速率很小, 而在复合氧化过程UV/H2O2工艺中有显著的提高,表明存在协同效应。苯酚去除的速率常数增强因子可达7.35。进一步从 UV/H2O2系统中存在的UV、H2O2和羟基自由基(OH)三部分协同作用的降解机理,推导出了简化的机理动力学模型,能很好地反映过氧化氢浓度过量条件下苯酚的降解。苯酚降解的动力学方程为: 5-55322022002.1410[HO]d[R]5.3310[R]2.0410[HO][R][R]d[R]rt---=-=+?

尿素/H_2O_2溶液同时脱硫脱硝机理研究

在填料塔上对尿素/H2O2溶液同时脱硫脱硝进行了实验研究。结果表明,尿素溶液对SO2具有很高的去除效率,但对NOx的去除受到多种因素的影响。实验主要研究了H2O2浓度、吸收反应温度、溶液pH值等因素对脱硝效率的影响,并确定了最佳实验条件,在此条件下脱硫脱硝效率分别达到100%和52.6%。同时,采用化学分析法和气相色谱法对尿素溶液同时脱硫脱硝的反应产物进行分析,推导出尿素/H2O2溶液同时脱硫脱硝的反应机理和总化学反应方程式。该技术可用于对现有湿法脱硫技术的改造,使其同时具有脱硫脱硝功能。

溶液中阴离子对UV/H_2O_2降解4-硝基酚的影响

利用间歇式光反应器,研究了溶液中阴离子HCO3-、Cl-、及NO3-对UV/H2O2氧化4-硝基酚的影响.结果表明,UV/H2O2能有效地除去水溶液中4-硝基酚及TOC.随着HCO3-、Cl-及NO3-浓度的增加,4-硝基酚氧化速率减少.溶液中阴离子对UV/H2O2体系中主要氧化剂OH自由基的清除作用是4-硝基酚降解速率下降的原因.利用一级反应动力学对4-硝基酚的降解进行了拟合,得到了满意的结果.

NaOH和H_2O_2预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响

为提高秸秆厌氧消化的产气量及产气效率,采用NaOH和H2O2对玉米秸秆进行预处理,考察了不同浓度组合预处理对秸秆成分、厌氧消化性能的影响。试验结果表明,2%NaOH+3%H2O2预处理的处理效果最佳,与未经预处理的效果相比,总产气量提高了9.89%,消化时间缩短了14d,TS和VS降解率分别提高15.23%和17.85%。NaOH和H2O2联合试剂对秸秆进行预处理可以有效提高厌氧消化效率。

盐胁迫对小麦幼苗叶片H_2O_2产生和抗氧化酶活性的影响

以耐盐性不同的两个小麦品系89122和9614为材料,研究了NaCl处理对其幼苗叶片H2O2、MDA及SOD、CAT和APX等生理指标的影响.NaCl处理后89122和9614小麦幼苗叶片中H2O2的含量都增加.检测MDA含量显示:150 mmol.L-1NaCl处理12 h和24 h,89122小麦叶片MDA含量变化不明显,处理48 h MDA含量与对照比增加约为30%;同样,NaCl处理使9614幼苗叶片内MDA含量增加.150 mmol.L-1NaCl处理后89122小麦叶片SOD活性增加;而9614小麦叶片SOD的活性与对照比变化不明显.盐处理的早期89122小麦叶片的CAT活性变化不明显,处理48 h后活性比对照增加约20%;而盐处理使9614小麦的CAT活性明显下降.150 mmol.L-1NaCl处理12,24,48 h使89122叶片APX活性分别增加为对照的135%、133%和119%,而9614小麦叶片中APX活性分别降为对照的73%、70%和71%.实验结果表明:NaCl处理使89122和9614小麦叶片中H2O2、MAD含量增加,但89122小麦增加的幅度明显小于9614小麦.此外,盐胁迫使89122小麦叶片的SOD、CAT和APX活性增加;但9614小麦SOD活性变化不明显,而CAT和APX活性明显抑制.

铁屑/焦炭/H_2O_2法预处理焦化废水的试验研究

采用铁屑/焦炭/H2O2法对焦化废水进行处理,通过单因素试验法考察了铁炭比、铁炭用量、H2O2用量、废水pH以及反应时间对处理效果的影响,并确定了最适工艺条件。结果表明,铁屑/焦炭/H2O2法与常规的铁屑内电解法相比,可显著提高焦化废水的预处理效果,并缩短反应时间。铁屑/焦炭/H2O2法处理焦化废水的最适条件为:铁炭比为4,铁炭用量为300mg/L铁屑+75mg/L焦炭,H2O2用量为1000mg/L,pH为3,反应时间20min。在此条件下,COD、色度、NH3-N和CN-的去除效率分别可达61.2%、74.0%、56.2%和74.3%,B/C比由处理前的0.189提高到0.387,处理水可生化性良好。铁屑/焦炭/H2O2可作为焦化废水的一种有效的预处理方法。

阴离子对UV/H_2O_2/微曝气工艺降解双酚A的影响

试验研究了水中典型阴离子对UV/H2O2/微曝气工艺降解内分泌干扰物双酚A的影响.结果表明,随着HCO3-和NO3-浓度的增大,BPA的降解速率下降,当HCO3-浓度增加到400mg/L时,反应常数(k)从0.1613min-1降低到0.0804min-1;当NO3-的浓度增加到800mg/L时,k值降低到0.1107min-1;而SO42-和Cl-浓度在一定范围内增加时,有利于BPA的降解,当SO42-的浓度为800mg/L左右时,对降解促进作用最大,k值增加到0.1814min-1;当Cl-的浓度为400mg/L左右时,k值增加到0.1772min-1,但是当浓度继续增加时,BPA的降解速度将降低.4种离子对BPA的降解影响大小顺序为HCO3->NO3->SO42->Cl-.

H2O2引发的UV／Fenton苯酚光催化降解

研究了H2O2引发光催化降解方法对废水中微量苯酚的去除效果,应用传感技术分析了降解过程中H2O2浓度变化,及其H2O2引发光催化降解苯酚的机理,考察了影响苯酚光催化降解的因素,确定了最佳降解试验条件为:H2O20.075～0.30mmol/L,Fe3+0.1～0.15mmol/L,pH值4～5.在此条件下,苯酚初始浓度为50mg/L的含酚废水反应2h,苯酚降解率达到95%,矿化去除率达77%.

黄芪甲苷对H_2O_2致PC12细胞氧化应激损伤的保护作用

目的探讨黄芪甲苷对H2O2引起PC12细胞氧化应激损伤的保护作用与分子机制。方法用H2O2作用PC12细胞建立氧化应激损伤模型,通过MTT法检测细胞活力;Hoechst 33258染色观察细胞内核酸形态变化;流式细胞术检测细胞凋亡、胞内活性氧的产生及细胞周期变化情况;Western blot检测细胞周期蛋白Cyclin D1、Cyclin A、磷酸化p38及T-p38的表达。结果成功建立了H2O2致PC12细胞氧化应激损伤模型;黄芪甲苷能够提高H2O2损伤的PC12细胞的活力,提升因H2O2导致的细胞凋亡率的下降,降低H2O2所致的胞内ROS升高的状况。机制研究表明:黄芪甲苷通过恢复H2O2诱导细胞周期蛋白Cyclin D1表达下调的情况,调控各细胞周期的百分比,恢复细胞的正常增殖;进一步研究发现黄芪甲苷是通过抑制H2O2对p38的激活发挥作用的。结论黄芪甲苷对H2O2致PC12细胞氧化应激损伤具有保护作用,其作用机制可能是通过调控细胞周期蛋白Cyclin D1的表达来实现的,调控过程与p38/MAPK通路密切相关。该发现为临床上抗氧化治疗策略提供有益的实验依据。

NO可能作为H_2O_2的下游信号介导ABA诱导的蚕豆气孔关闭

ABA、H2O2和硝普钠(SNP)均能诱导蚕豆气孔 关闭。NO的清除剂c-PTIO可以减轻由ABA或H2O2所 诱导的蚕豆气孔关闭的程度,而过氧化氢酶(CAT)则不 能减轻NO诱导的气孔关闭程度。激光共聚焦显微检测 结果显示,10 μmol／L的ABA处理后,胞内H2O2的产 生速率明显高于NO的产生速率;CAT几乎可完全抑 制ABA所诱导的DAF的荧光增加;外源H2O2能显著 诱导胞内DAF的荧光增加;c-PTIO对ABA诱导的DCF 荧光略有促进作用,但外源SNP不能诱导胞内DCF荧 光增加。这些结果表明,在ABA诱导气孔关闭过程中, H2O2可能在NO的上游起作用并受NO的负反馈调节。

葡萄和油桃自然休眠解除过程中H_2O_2含量和抗氧化酶活性的变化

以葡萄(Vitis viniferaL.和Vitis vinifera×V.labrusca)和油桃(Prunus persicaL.var.nectarinaM axim.)为试材,研究了田间自然越冬休眠过程中芽体活性氧及其抗氧化酶活性和呼吸速率的变化。结果表明:葡萄和油桃芽体H2O2含量在初休眠期升高,深休眠期保持较高水平,休眠解除前后迅速下降;需冷量高的葡萄芽H2O2含量明显高于需冷量低的油桃。葡萄和油桃芽体CAT活性在休眠初期下降,深休眠期保持较低水平,休眠后期又升高;而POD活性的变化趋势与CAT相反,且葡萄CAT和POD活性水平在整个自然休眠期皆明显低于油桃;两种果树芽体SOD活性在初休眠期缓慢升高并一直保持较高水平,在休眠后期下降。葡萄呼吸速率在休眠初期出现高峰值,油桃则延迟到深休眠期才出现高峰值,且都在自然休眠解除前后再次回升。

外源H2O2处理对燕麦种子活力的影响

试验以燕麦种子为材料,通过不同浓度H_2O_2(0,0.24,0.48,0.96,1.92和3.84 mol·L^(-1))处理0(CK),3,6,9和12 h后,分析其发芽率(G_p),发芽指数(G_i),平均发芽时间(MGT)及幼苗活力指数(SVI)的变化,以探讨外源H_2O_2处理对种子活力的影响。结果表明,高浓度的H_2O_2处理降低了燕麦种子的G_p、G_i及SVI,且提高了其MGT。H_2O_2浓度、处理时间及两者之间的交互作用对燕麦种子G_p、G_i、MGT和SVI的影响差异极显著。浓度为3.84 mol·L-1的H_2O_2处理12 h后,燕麦种子G_p、G_i和SVI最小,而其MGT则最大。这表明H_2O_2浓度越高,处理时间越长,燕麦种子活力的丧失就越严重。因此,高浓度H_2O_2处理造成的脂质过氧化损伤可能是导致种子活力丧失的主要原因,在农牧业生产中外源H_2O_2预处理的应用要谨慎。

UV/H_2O_2工艺降解水中17α-乙炔基雌二醇

采用UV/H2O2间歇式光氧化反应器去除饮用水中低浓度17α-乙炔基雌二醇(EE2).结果表明,在原水中EE2浓度约为650μg/L、UV光强154μW/cm2、H2O2投加量5mg/L、反应时间30min条件下,EE2的去除效率可达到90%;光降解过程符合拟一级反应动力学模型;EE2的光降解速率常数随着H2O2投加量和光强的增加而增加.较低的反应液pH值有助于EE2的光降解.UV/H2O2联用工艺对EE2的去除具有协同作用.阴离子HCO3-、NO3-、Cl-、SO42-对EE2光降解反应有抑制作用.

UV/H_2O_2体系光降解邻苯二甲酸二丁酯研究

研究了邻苯二甲酸二丁酯(DBP)在UV/H2O2体系中的光降解。结果表明:DBP在UV/H2O2体系中能很好地降解,且其光降解速率大于在单一UV辐照下的光降解速率;在pH为中性条件下DBP的光降解速率最快,而在强酸性或碱性条件下DBP的光降解速率均较低;在一定H2O2浓度范围内,DBP的光降解速率随c(H2O2)的升高而增大,但当c(H2O2)过高时,其对.OH自由基的清除作用使DBP的光降解速率减慢。DBP的光降解速率随其初始质量浓度的增大而降低;在实验质量浓度范围内,DBP的光降解速率常数近似与其初始质量浓度成负一级反应动力学关系。