污染土壤的物化修复治理技术研究

污染土壤的修复治理过程中,物化技术以其快速高效的特点成为国内外研究的热点。本文通过对工程措施、玻璃化技术、热修复、电动力修复、光化学降解、化学淋洗、化学固定/稳定化、化学氧化以及联合修复等常见土壤物化治理技术进行了分析,探讨了各种工艺技术的性能及优缺点,旨在为我国土壤污染修复治理技术的选择提供参考。     

水滑石阻燃剂热相变行为及其热力学分析

水滑石(LDH)具有阻燃、消烟、填充和热稳定性等功能, 是无机阻燃剂的新品种, 以尿素为沉淀剂制备Mg/Al摩尔比为4的镁铝水滑石(MgAl-LDH)阻燃剂。通过X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和热重-差示扫描量热法(TG-DSC)等表征手段, 以及结合去卷积及曲线拟合分析, 研究了MgAl-LDH阻燃剂的热分解行为, 探求其热相变规律, 特别是热解相变过程中层板羟基(—OH)的存在形式和层间碳酸根(CO2-3)的配位变化, 并从热力学角度对其热分解过程进行了分析讨论。XRD表征发现, 随着温度的升高, LDH阻燃剂主体层板结构发生晶相转变, 500 ℃时层间CO2-3基本脱除生成镁铝双金属混合氧化物(Mg—Al—O), 600 ℃有杂相MgAl2O4尖晶石晶相生成。基于FT-IR和TG-DSC表征和曲线拟合分析, 发现LDH阻燃剂主体层板—OH存在［Al—OH—Al］, ［Al—OH—Mg］和［Mg—OH—Mg］三种形式, 各结构单元中的—OH析出难易程度有所不同, ［Mg—OH—Mg］最难析出, ［Al—OH—Mg］次之, 而［Al—OH—Al］较易;层间CO2-3亦有三种配位方式, 即桥联配位、单齿配位和双齿配位。从热力学角度对MgAl-LDH阻燃剂的热力学性质进行了估算, 得到了Mg8Al2(OH)20CO3晶体的吉布斯自由能(ΔrGθT)随温度变化的明确表达式。当温度(T)高于228.65 ℃时, 吉布斯自由能(ΔrGθT)小于零, MgAl-LDH发生分解, 层板中—OH析出过程是自发进行的。该结果与TG-DSC实验结果接近, 表明热力学估算所得吉布斯自由能(ΔrGθT)与温度(T)的关系是可靠的。     

水滑石阻燃剂热相变行为及其热力学分析

水滑石(LDH)具有阻燃、消烟、填充和热稳定性等功能,是无机阻燃剂的新品种,以尿素为沉淀剂制备Mg/Al摩尔比为4的镁铝水滑石(MgAl-LDH)阻燃剂。通过X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和热重-差示扫描量热法(TG-DSC)等表征手段,以及结合去卷积及曲线拟合分析,研究了MgAl-LDH阻燃剂的热分解行为,探求其热相变规律,特别是热解相变过程中层板羟基(—OH)的存在形式和层间碳酸根(CO2-₃)的配位变化,并从热力学角度对其热分解过程进行了分析讨论。XRD表征发现,随着温度的升高,LDH阻燃剂主体层板结构发生晶相转变,500 ℃时层间CO2-₃基本脱除生成镁铝双金属混合氧化物(Mg—Al—O),600 ℃有杂相MgAl₂O₄尖晶石晶相生成。基于FT-IR和TG-DSC表征和曲线拟合分析,发现LDH阻燃剂主体层板—OH存在[Al—OH—Al],[Al—OH—Mg]和[Mg—OH—Mg]三种形式,各结构单元中的—OH析出难易程度有所不同,[Mg—OH—Mg]最难析出,[Al—OH—Mg]次之,而[Al—OH—Al]较易;层间CO2-₃亦有三种配位方式,即桥联配位、单齿配位和双齿配位。从热力学角度对MgAl-LDH阻燃剂的热力学性质进行了估算,得到了Mg₈Al₂(OH)₂₀CO₃晶体的吉布斯自由能(Δ_rGθ_T)随温度变化的明确表达式。当温度(T)高于228.65 ℃时,吉布斯自由能(Δ_rGθ_T)小于零,MgAl-LDH发生分解,层板中—OH析出过程是自发进行的。该结果与TG-DSC实验结果接近,表明热力学估算所得吉布斯自由能(Δ_rGθ_T)与温度(T)的关系是可靠的。     

水滑石与海泡石复合材料对有机染料的光催化降解性能（英文）

由于ZnCr-LDH纳米粒子具有良好的光催化性能,但极易团聚,在一定程度上制约了它在光催化领域的应用.将水滑石制成核-壳复合材料可以避免粒子团聚,改善其单分散性和稳定性,从而提高光催化活性.本文设计了一种水滑石/海泡石(Sep@LDH)纳米复合材料作为光催化剂,以甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)混合溶液模拟有机染料废水,进行光催化反应.通过XRD,SEM,UV-Vis DRS,PL,TG-DTG和BET/BJH,证明了水滑石成功的生长在海泡石的表面,通过光催化实验详细研究了Sep@LDH纳米复合材料的光催化性能及光降解反应机理.采用共沉淀制备了不同Zn/Cr摩尔比的水滑石纳米材料,对水滑石进行优化,结合表征分析,发现摩尔比为1的ZnCr-LDH其结晶度、层间规整度高,禁带宽度最窄(2.30 eV)和光致发光性能最佳.因而用作后续复合材料的制备.另一方面,我们以酸活化的海泡石(Sep)为载体,采用原位生长法成功制备了一种新型的水滑石/海泡石(Sep@LDH)光催化剂,研究了海泡石的添加量对复合材料性能的影响.结果表明,Sep含量对复合材料形貌、粒径大小、结构以及光学性质影响较大.其中,样品Sep_4@LDH(海泡石添加量为4 g),比表面积最大,因而光催化效率最高.降解动力学结果表明,染料的光降解过程遵循准一级动力学模型.我们通过对活性物种(·OH,h~+,·O_2~-)的考察,研究了光催化降解机理.结果表明,·OH在光降解过程中起着至关重要的作用.Sep_4@LDH复合材料循环使用5次后,MO和MB的光降解率依然分别可以达到86.2%和84.9%,表现出较高的稳定性.