多相催化过硫酸盐工艺处理水环境中有机污染物的非自由基过程

20世纪80年代至今,水处理技术中的高级氧化过程(AOP)已被广泛研究及应用。然而水体中的有机污染物仍因种类繁多和降解难易不同困扰着研究者们,因此对于AOP的机理过程需要更深入的分析认识,以利于技术的进一步发展及应用。AOP中的过硫酸盐氧化工艺近年来得到大量关注,其自由基机理的关键活性物种是·OH 和·SO₄^-。非自由基机理分为¹O₂氧化和PS直接氧化(也称电子转移),某些体系中高价态金属也直接或间接地参与氧化过程。但非自由基过程的发生机理及优势特点仍存在争议。本文综述了基于多相催化过硫酸盐高级氧化过程处理水中有机污染物的最新研究,阐述反应机理及其分析手段,并指出当前研究可能存在的问题。对于过硫酸盐高级氧化工艺中非自由基过程的未来研究方向及应用前景提出展望。     

石墨烯基铁氧化物磁性材料的制备及在水处理中的吸附性能

石墨烯及其衍生物氧化石墨烯均有良好的物理和化学性质,其巨大的表面积和丰富的官能团使其成为良好的吸附材料。石墨烯基磁性材料则综合了石墨烯的吸附能力和磁性材料易分离的特性,是水处理过程中具有巨大应用潜力的吸附材料。本文在论述了石墨烯、氧化石墨烯及铁氧化物磁性材料对水体中的重金属离子、有机染料及含苯环的芳香类污染物的吸附富集性能的基础上,重点介绍了石墨烯基铁氧化物磁性材料的不同合成方法及复合材料在水处理中去除污染物的能力,探讨了复合材料在水处理中的应用前景。     

在饮水中典型溶解性有机氮酪氨酸氯化生成氯仿的机理分析

饮用水氯化消毒可以有效杀灭细菌, 但同时会产生危害人体健康的消毒副产物(DBP). DBP生成机理研究是有效控制DBP的前提. 溶解性有机氮(DON)是DBP的重要前体物, 选取典型DON-丙氨酸(Ala)、苯丙氨酸(Phe)和酪氨酸(Tyr)作为氯仿(CF)等DBP的前体物, 研究三种氨基酸(AA)的耗氯量和CF产率; 同时考察了Tyr氯化中间产物2,4,6-TCP的氯化特性和CF产率; 采用GC/MS扫描和前线轨道理论验证, 探讨了CF的主要生成路径. 研究发现, 在同等氯化反应条件下, 由于侧链基团的不同, Tyr的耗氯量以及CF产率都明显高于Ala和Phe, 从而说明Tyr确实是一种重要的CF前体物质. CF的主要生成路径为Tyr→ 4-MCP → 2,4-DCP → 2,4,6-TCP → CF. 氯胺消毒工艺可有效控制CF的生成, 并能减少2,4,6-TCP的产生, 但不能确保饮用水的生物安全性. 氯化消毒之前将Tyr等重要前体物去除可能是控制CF等DBP更加有效的措施.     

基于MDLatLRR和KPCA的光场图像全聚焦融合

为了提升光场成像的空间分辨率,结合光场图像数字重聚焦与多聚焦图像融合,提出了一种基于多尺度潜在低秩分解和核主成分分析的光场图像全聚焦融合算法。首先,对光场图像进行数字重聚焦得到重聚焦图像,然后对各重聚焦图像进行多尺度分解提取出基础层和显著层,对基础层、显著层分别采用局部梯度差值加权算法和多尺度梯度域显著性提取算法计算相应的特征系数;其次,联立基础层和各显著层的特征系数矩阵,然后用核主成分分析进行降维融合得到融合特征系数矩阵,使得经融合特征系数生成的聚焦决策图能充分考虑基础层和显著层的特征信息;最后,用聚焦决策图引导重聚焦图像进行全聚焦融合。实验结果表明,该算法与传统方法相比在视觉效果和边缘信息丰富度上具有更优表现,所生成的光场全聚焦图像具有更高的分辨率和更好的视觉效果。     

可见光响应的银系光催化材料

银系可见光催化材料,包括含银非金属化合物、含银多金属氧化物及其他银系复合材料,在可见光辐射下具有良好的氧化还原能力,成为新型光催化材料的研究热点之一。本文综述了国内外银系氧化物光催化剂的研究动态和主要成果。氧化银是一种高活性和高选择性的窄带隙光催化剂,为增强其稳定性及反应活性,引入p区非金属及p区主族金属、d区过渡金属和s区碱/碱土金属,通过轨道杂化调整能带位置优化新型光催化材料的性能。本文详细介绍了氧化银、磷酸银、碳酸银、硅酸银及含银多金属氧化物的特性,同时,以银系氧化物作为基础形成的一系列复合材料也因形成异质结或者构成新的能带结构而提高了反应活性和稳定性。最后总结出改进可见光催化材料的几种可行方法,并对未来的研究趋势进行了展望。