电子垃圾的污染问题

本文对电子垃圾的污染问题作了简要的概述与讨论.电子垃圾含有人类需要的金属、塑料、阻燃剂等可回收利用的物质,但如果处理不当将向环境排放几百种有毒有害物质.在这些污染物中,二次污染物是研究比较少的.电子垃圾的处理方法可按目的进行分类,即以环境保护和资源回收利用为目的的两种处理方法.目前多数处理方法不能达到两者的最优兼顾.中国粗放式的电子垃圾处理方式已造成严重的环境污染与人体健康问题,包括重金属、含澳阻燃剂,二(噁)(唝)、多氯联苯污染等,应引起环保部门的高度关注.电子垃圾的研究历史不长,还存在很多值得研究的问题,例如:污染物的释放动力学、处理过程中二次污染物形成机制、污染物在自然环境中的迁移转化规律、含溴污染物的生态毒理学等.可以预计电子垃圾的污染研究是新世纪环境科学的一件大事.     

铁基复合材料的制备及其对水中锑的去除

水体中重金属污染物锑因为具有较高的积累毒性和致癌性而受到研究者的广泛关注。近年来由于世界范围内的锑污染问题日益严峻,因此急需发展经济高效的锑污染处理技术。纳米Fe~0、Fe_3O_4以及FeMnO_x等铁基复合材料凭借其吸附能力强,易分离回收以及安全环保等特点而成为国内外锑污染去除领域的研究热点。本文总结了零价铁和铁氧化物复合材料以及铁基双金属氧化物的制备、改性方法及其对水中污染物锑的去除,重点分析了不同铁基复合材料对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附机理,总结了温度、p H、共存离子等外界环境对铁基复合材料吸附性能的影响机制,优选了最佳的吸附条件。最后介绍了现有锑污染去除研究中存在的主要问题,展望了铁基复合材料处理水中锑污染物的重点发展方向。     

中国大气背景监测点PCBs含量与分布研究

多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)是2001年5月22日签署的斯德哥尔摩公约中规定的12种持久性有机污染物之一,其化学性质稳定,难于被生物降解,能够通过食物链富集从而对环境和人体健康产生严重威胁.大气是此类污染物在环境中迁移转化的重要途径,为了更好地了解中国大气环境的污染水平,对11个不同背景监测点的大气进行了样品采集、净化以及分析.     

多孔有机聚合物吸附分离水体系中有机污染物研究和应用进展

有机物对水体的污染严重威胁生态环境安全和人类健康。 如何有效控制和消除水体系中的有机污染物是当前全球性热点问题之一,基于多孔材料的高效吸附是处理水体有机污染的有效方法。 多孔有机聚合物(Porous Organic Polymers,POPs)具有比表面积高、物理化学稳定性好、易修饰等特点,作为新型吸附剂在处理水体系有机污染方面具有广阔的应用前景。 本文综述了近10年来新型多孔有机聚合物对水体系中有机溶剂、农药与杀虫剂、有机染料等污染物的吸附分离研究进展。     

环境净化中的微生物生态学

以活性污泥法为代表的生物处理技术一直是人类解决废水问题的主要手段,而微生物在环境污染物分解中更是发挥了无法替代的作用.长期以来,阐明环境净化中的微生物生态学过程,探讨污染物降解转化中微生物的作用机制,是环境科学与工程领域关注的热点问题之一.近年来迅速发展起来的分子生物学技术为人们认识人工系统以及自然环境中微生物的群落结构、功能和微生物之间的相互作用,以及构筑更加高效的生物处理系统、强化污染环境的修复能力提供了有力手段.本文在介绍了常用分子生物学方法的基础上,阐述了在废水处理及污染物降解方面微生物生态学的研究进展.     

TiO2晶型与光催化活性关系的研究

随着工业的发展,人类本来很有限的水资源却受到日益严重的污染,清除水体中的有毒有害化学物质已成为环保领域中的一项重要工作,传统的水污染治理方法存在着能耗大、二次污染及降解不完全等缺点,而光催化降解技术可为这些问题提供较好的解决手段。光催化剂多为半导体氧化物,它们在一定波长光的照射下可将价带电子激发到带产生光生电子－空穴对,该光生电子－空穴对具有较强的氧化还原能力,可氧化水体中大部分有机污染物,TiO2以其良好的禁带宽度、较高的催化活性、抗光腐蚀及无毒、稳定性好等优点,已成为光催化剂研究的热点,本文选择具有典型偶氮染料结构的甲基橙水溶液为研究体系,对TiO2晶型与光催化活性之间的关系进行研究,得到一些有益的结果。     

石墨相氮化碳的改性及在环境净化中的应用

利用半导体光催化剂技术可以将环境污染物进行分解、转化和矿化,是解决环境污染问题的一条有效途径.聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有独特的电子结构和化学性质,是一种新型的非金属功能性材料,在利用太阳能转化清洁能源和化学合成领域受到广泛关注.近几年,g-C₃N₄的开发使得利用半导体光催化技术进行环境净化的研究取得了进一步发展.本文围绕g-C₃N₄作为催化材料在环境净化中的应用,包括对水体有机污染物、细菌、大气污染物、重金属离子、CO₂等的分解转化等,综述国内外近年来的一些重要研究进展.并以在降解有机污染物中的应用为例对g-C₃N₄性能优化的各种改性措施进行了总结.最后,本文对g-C₃N₄在光催化环境净化反应过程的反应机理进行总结,并对未来发展趋势进行展望.     

土壤微塑料污染及生态环境效应研究进展

微塑料作为一种新的污染物,具有粒径小、疏水性强、性质稳定、可以吸附多种污染物等特点,近年来受到了广泛的关注。目前关于微塑料的研究主要集中在水环境中,土壤环境中的微塑料研究相对滞后。土壤与人类生活息息相关,但土壤微塑料污染的现状却不容乐观,土壤微塑料的环境效应需要重视。本文综述了土壤微塑料的来源、分离和鉴定方法、微塑料在土壤环境中的行为和生态效应,并对土壤微塑料的研究前景进行了展望。     

废水生物处理过程中微生物胞外聚合物与污染物的分子间相互作用

生物处理是废水处理的主要技术手段,其中微生物在新陈代谢过程中会分泌一种复杂的高分子混合物——胞外聚合物(EPS),覆盖在微生物表面,它们是影响微生物表面特性的关键物质,在水体环境和废水处理系统中对污染物的迁移转化和去除起着至关重要的作用.研究结果表明,EPS能够利用其丰富的官能团吸附水体中的重金属和有机污染物,还可以通过氢键与氮、磷等营养元素发生相互作用.另外EPS具有一定的氧化还原特性,可以通过氧化还原反应改变污染物的存在形式.因此EPS在废水生物处理过程中具有重要的作用,可以影响重金属和有机污染物在废水生物处理过程中的去除和转化.发展高灵敏的分析方法,深入研究和理解EPS与不同污染物的分子间相互作用,对于阐明不同污染物在废水生物处理过程中的去除机制具有重要的指导意义.     

化学钝化法修复重金属污染土壤研究进展

化学钝化修复是通过往土壤中加入钝化剂,以调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质,使其发生氧化还原、沉淀、吸附、螯合、抑制或拮抗等一系列反应,降低其在土壤环境中的生物有效性和可迁移性,从而减少这些重金属元素对动植物的毒性.这种方法因投入低、效率高、修复快速、操作简单等优点,对大面积污染土壤的修复具有较好的应用前景.文中系统地综述了土壤重金属污染现状、危害、来源、特点及化学钝化修复技术的类型、作用机理、影响因素、修复实例,并分析了化学钝化技术的研究现状、存在的问题及未来的发展方向.     

Effect of Binder on the Structure and Properties of Silicon Powder-supported TiO_2 Photocatalysis Material

Recoverable TiO2 photocatalysis material supported by silicon powder was prepared with sol-gel method, afterwards the silica gol and sodium silicate were used as molding binder respectively to investigate their effects （including binder type and binder addition quantity） on the crystal structure and catalysis properties of photocatalyst. In this work, the catalysis activity was defined as the degradation rate of methyl orange solution upon ultraviolet lamp irradiation, and the specific areas were determined with nitrogen desorption method. TiO2 crystal form was measured with X-ray powder diffraction and their micro-morphology was observed with SEM. Experimental results indicate that these two binders do not affect the crystal form transformation of TiO2, but silica gol can increase the specific surface area of TiO2 photocatalyst obviously and the addition of sodium silicate can decrease it. In all, silica gol is a better candidate than sodium silicate for higher catalysis property. In conclusion, 6% silica gol is the optimal addition concentration. Under this condition, the ratio of anatase to rutile TiO2 is 64：36, the specific area is 29.67 m^2/g, and as expected, the degradation rate of methyl orange could be as high as 90% after irradiation for 5 days.     

Preparation and characterization of nitrogen-doped titanium dioxides

A type of high visible-light active titanium oxinitride(TiO2-xNx) powder was prepared by a simple proc-ess:the calcination of the hydrated titanium dioxide at the atmosphere of ammonia-argon using a tu-bular electric furnace at high temperatures. The hydrated titanium dioxide was synthesized as the precursor of TiO2-xNx using titanic acid as raw material,which came from sulfate technique of produc-ing titanium white. The effects of temperature and reaction time on the nitrogen content,grain size and crystal structure were studied. The visible-light activity and photocatalysis capability of the powder were also investigated.     

铁掺杂TiO_2微米带的制备及其光催化性能

采用模板法与溶胶-凝胶法结合,以脱脂棉为模板制备了掺杂Fe3+的TiO2微米带光催化材料.并利用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)对掺杂不同比例Fe3+产物的表面形貌及晶型进行了表征.以甲基橙的脱色降解为模式反应,考察了样品的光催化性能.结果表明:以脱脂棉为模板在酸性条件下制备出了宽度5～8μm,厚度约100～500nm的TiO2带状体,此条件下生成的纳米TiO2晶体晶粒直径大小10～30nm,长度100～500nm,呈棒状.且得出当Fe3+掺杂量为0.04%时光催化效果最优,20min对甲基橙的催化效率为91%.     

溶胶法制备的二氧化硅与二氧化钛复合薄膜的性能

在室温下, 采用溶胶法在玻璃基板上制备了厚度约为100 nm的均匀、透明的纳米SiO2-TiO2复合薄膜.研究了不同温度处理后薄膜的超亲水性、光催化能力等光致活性.通过XPS对薄膜表面及近表面元素的化学态的研究发现, Ti在表面及近表面不仅以Ti4＋形式存在, 也存在少量Ti3＋.紫外光照射后, 部分Ti4＋ 转变成了Ti3＋. XRD研究表明, 该薄膜中的TiO2主要以锐钛矿形式存在, 而且其晶粒大小为14～20 nm.用AFM研究了SiO2-TiO2薄膜的表面形貌及不同的温度处理对TiO2颗粒大小的影响.     

Preparation of Fe-doped mixed crystal TiO2 catalyst and investigation of its sonocatalytic activity during degradation of azo fuchsine under ultrasonic irradiation

In this work, Fe-doped mixed crystal TiO2 powder as sonocatalyst was prepared by the sol-gel method and heat treatment, and a novel method combined with ultrasonic irradiation was propounded to degrade the organic polluted water. First, the Fe-doped mixed crystal TiO2 powder was characterized by TG-DTA, XRD, and TEM techniques. Ultrasound was used as the irradiation source and the azo fuchsine was chose as the model compound. Then a series of degradation experiments was carried out in the presence of Fe-doped mixed crystal TiO2 powder. Also, the degradation process and some influencing factors, such as irradiation time, doping Fe3+ ion content, added amount of catalyst, and initial concentration of azo fuchsine solution, on the degradation were investigated by UV-vis spectra, ion chromatography, and HPLC. Through the degradation of azo fuchsine, it was found that the combination of ultrasonic irradiation and Fe-doped mixed crystal TiO2 powder can completely degrade the azo fuchsine in aqueous solution. Because of the good degradation efficiency, this method may be an advisable choice for the treatments of non- or low-transparent wastewaters in the future.     

Co掺杂对TiO2光催化剂结构与性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Co掺杂的TiO2粉末, 利用透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外可见光谱和X射线衍射技术对粉末进行了表征, 并利用环形光催化反应器对其光催化活性进行了测试. 结果表明, 随焙烧温度的增加, Co/TiO2粉末的晶粒尺寸逐渐增大, 升至873 K时, 钴元素以CoTiO3形式从TiO2中析出, 同时TiO2由锐钛矿型向金红石型发生转变, 相转变过程中晶格常数a和c以及晶胞体积发生收缩. 掺杂钴以后, 粉末的光谱吸收范围被拓展至可见光, 但是其光催化活性却明显降低.     

用模板法制备TiO2纳米线阵列膜及光催化性能的研究

用溶胶-凝胶技术在多孔阳极氧化铝模板的有序微孔内制备了高度取向的TiO2纳米线阵列膜光催化剂.用XRD,AFM和SEM等手段对样品进行了表征.结果表明,TiO2纳米线阵列膜晶型为锐钛矿,从AFM图像中可以看出TiO2纳米线线径分布均匀一致,取向性极好,直径与AAO模板的孔径大小一致.以其对吖啶橙的降解效果作为评价光催化活性的标准,与相同条件下制备的TiO2/玻璃膜相比,TiO2纳米线阵列膜具有很好的催化活性.     

粉末状和薄膜状TiO2对敌敌畏的光催化降解

在光照条件下,光催化剂TiO₂有很强的氧化能力,能有效降解水中的有机污染物^[1],因而日益受到人们的关注.目前,研究最多的胶体溶液和颗粒悬浮体系因其难于分离、回收而限制了实际应用,因此催化剂固定问题急需解决.近年来,国内外对TiO₂薄膜催化剂做了许多探索^[2,3],取得了一些进展.本文用溶胶-凝胶法制备了一种粉末状TiO₂光催化剂和两种薄膜型TiO₂光催化剂,并进行了结构和形貌的表征,对敌敌畏稀释液做了光催化降解实验,并与粉末状TiO₂进行对比.结果表明:薄膜TiO₂催化剂优于粉末TiO₂催化剂.     

二氧化钛纳米粒子和纳米管的合成、表征及对硝基苯的光催化性能研究

采用水热合成法, 通过改变反应条件, 控制反应参数, 成功地合成了粒径可控的球形TiO2纳米粒子和长径比、比表面积均比较大的纳米管. 用XRD, TEM, SAED和BET等手段对产物进行了表征. 为了测试产物的光催化性能, 以高浓度的硝基苯(NB)溶液为模拟水样, 进行了一系列提高降解效率的优化实验和光催化降解的对比实验. 通过对硝基苯溶液初始浓度、TiO2加入量和降解体系pH值等条件的考察, 得出硝基苯溶液的质量浓度为300 mg/L, TiO2的加入量为0.4 g/L, 体系的pH值为6~7时, 降解效果最好; 通过对比实验发现, 由于纳米管的大比表面积, 使得其光催化性能明显优于球形纳米粒子, 3 h后的降解率达到90%以上, 3.5 h左右硝基苯几乎被完全降解.     

介孔TiO2的水热法制备及其光催化性能

以二钛酸钾(K2Ti2O5)经离子交换得到的无定形水合二钛酸(H2Ti2O5·xH2O)为原料, 与葡萄糖溶液在220 ℃下进行水热反应, 再在空气中520 ℃焙烧, 制备出介孔TiO2. 用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、N2吸附、透射电子显微镜(TEM)等技术对样品进行了表征. 结果表明, 该介孔TiO2具有微米级棒状或针状形貌, 晶粒大小为12.3 nm, 比表面积为106 m2·g-1, 孔容为0.31 cm3·g-1, 孔径为8.06 nm, 焙烧处理后晶型仍是锐钛矿相. 水热生成的碳抑制了晶粒的团聚生长和晶型的转变, 提高了介孔TiO2的热稳定性. 甲基橙降解实验评价了介孔TiO2的光催化性能, 结果发现其活性与商用TiO2催化剂P25相当, 而其较大的粒径更容易回收再利用. 以碘化钾为探针反应, 表明介孔TiO2的光催化机制以光生空穴氧化为主.