The Use of Molecular Probes for the Characterization of Nanoporous Adsorbents

Molecular probes can be employed in three different ways for the characterization of nanoporous adsorbents. The simplest approach is to use a range of globular nonpolar molecules of different diameter in order to assess the effective size of the pore entrances in a molecular sieve. For this purpose, conventional gas adsorption (static or dynamic measurements) or gas chromatographic techniques can be used. The aim of the second approach is to characterize the nanopore structure with the aid of nitrogen adsorption at 77 K together with isotherm and adsorption energy measurements with a variety of adsorptives of different molecular size, shape and polarity. The third approach is to make use of polar probe molecules (notably water and alcohols) to investigate the surface chemistry and stability of the adsorbent.     

石墨烯-金纳米复合膜修饰电极溶出伏安法测定水中痕量汞

通过一步电沉积制备了石墨烯-金纳米复合膜修饰玻碳电极,并以此修饰电极为工作电极,采用差分脉冲阳极溶出伏安法测定环境水中痕量汞. 这种纳米复合膜结合了金纳米粒子和石墨烯两者的优势,能够增加异相电子转移速度和修饰电极对汞的富集能力,从而显著提高了电极的灵敏度和选择性. 这种修饰电极具有良好的分析性能：Hg(II)的分析曲线覆盖了0.2～5.0和5.0～30 μg/L两个线性范围,Hg(II)检测限(S/N=3)为0.030 μg/L. 此外,该修饰电极还表现出良好的稳定性和抗干扰性能,还被成功地应用于实际水样中Hg(II)的测定.     

水中有机污染物的近红外光谱快速鉴别

讨论了水中有机污染物的近红外光谱,指出不同的有机污染物在近红外光谱区表现出不同的特征,用该特征结合化学计量学技术可快速对有机污染物做出鉴别。     

Comparison of Activated Carbon,Multiwalled Carbon Nanotubes,and Cadmium Hydroxide Nanowire Loaded on Activated Carbon as Adsorbents for Kinetic and Equilibrium Study of Removal of Safranine O

Activated carbon (AC), multiwalled carbon nanotube (MWCNT), and cadmium hydroxide nanowire loaded on activated carbon (Cd(OH)₂-NW-AC) have been used for the removal of safranine O (SO) from wastewater. The effects of various parameters including pH, temperature, concentration of the dye, amount of adsorbents, and contact time on the SO adsorption efficiency for all adsorbents has been investigated. Graphical correlation of fitting experimental data to various adsorption isotherm models like those of Langmuir, Freundlich, Tempkin, and Dubinin–Radushkevich for all adsorbents have been calculated. It was found that safranine O adsorption on all adsorbents was endothermic and feasible in nature. Fitting the experimental data to different kinetic models suggests that the adsorption process follows pseudo-second-order kinetics with involvement of the particle diffusion mechanism.     

高效脱汞吸附剂的脱汞机理研究

将廉价的生物质竹炭进行KI化学改性,在小型实验台架上研究了改性竹炭的的汞脱除性能,并对改性前后的样品进行了XPS表征和热分析以研究表面官能团在改性过程中的转化规律和脱汞机理。结果表明:碘化学改性竹炭具有超强的脱汞能力,改性后竹炭具有更多的利于脱汞的官能团,其主要靠化学吸附脱汞。     

纳米孔材料降低卷烟烟气中多环芳烃和亚硝胺的研究进展

介绍了纳米孔材料的特性,并简要综述了纳米孔材料对PAHs和TSNA的吸附和催化降解机理以及纳米孔材料在降低卷烟烟气中PAHs和TSNA的应用研究进展。     

GC/MS分析银川市某水厂水源水、出厂水中的微量有机污染物质

采用XAD-2树脂富集,GC-MS分析宁夏银川市菜水厂水源水、出厂水中的微量有机污染物.水源水中有29种微量有机污染物以苯系物,氯乙烯、直链烷烃和多环芳烃、邻苯二甲酸酯类为主；出厂水中有王8种微量有机污染物以酮类、直链烃和邻苯二甲酸酯类为主.研究结果表明银川市水源水已受到有机物的污染,应积极采取饮用水深度处理技术,生产出更加优质的饮用永.     

端视ICP-AES法测定水中的有机碳

本文建立了利用端视ＩＣＰ－ＡＥＳ技术测定水中有机碳的方法。本法检出限为０．６ｍｇ／Ｌ,灵敏度比国外同类方法提高了大约八倍,方法精密度好,其相对标准偏差０．４％￣３．２％（ｎ＝６）,回收率在８３．６％￣１０９．０％之间,本法前处理简单,测定速度快,灵敏度高,适合天然水中有机碳的测定。     

炭管富集FAAS法快速测定水中痕量锰

本文用微型活性炭管富集结合原子吸收富解仪FAAS法测定水样中痕量锰，使整个测定锰的富集解吸过程通过仪器自动化完成，分析一个样品仅需2min即可完成，实验结果表明相对标准偏差1.2%-6.2%，用本法测定8904M9标准物质相对误差0.8%。     

非色散红外吸收法测定地表水和废水中的总有机碳

用燃烧氧化 -非色散红外吸收法测定了杭州市辖区内的地表水、污水处理厂排水和不同行业工业废水中的总有机碳 (TOC)。结果表明 ,本法检出限为 0 .3mg/ L ,对于 TOC浓度在 6 .1— 12 0 mg/ L范围内水样的测定 ,相对标准偏差在 1.3%— 10 %之间。     

地表水总有机碳含量紫外-可见光谱检测方法

总有机碳是以碳含量评价水质有机污染的指标,可以反映水体受污染程度。目前地表水总有机碳检测多采用现场取样后实验室分析检测方法,该方法存在费时费力、操作复杂、二次化学污染等缺点。紫外-可见光谱法具有环保、操作简便、可实时在线原位检测等优点,在地表水总有机碳检测中具有很好的应用前景。针对总有机碳检测问题,采用了一种基于自适应增强学习的区间偏最小二乘回归方法,该方法将总有机碳吸收光谱波段分为若干子区间,初始化训练样本权重, 依次在各子区间建立偏最小二乘回归模型,根据子区间模型预测误差率计算该子区间预测结果的权重系数,并更新下一子区间训练样本权重,最后将各子区间模型预测结果线性加权得到总有机碳的检测结果。实验配制总有机碳标准溶液浓度25～150 mg·L-1共43个样品,第一时间段采集35个总有机碳标准样品光谱分为训练集和测试集,建立并验证总有机碳检测算法模型。为评价算法模型鲁棒性,在另一时间段采集剩余的8个标准样品光谱进行反测验证。实验结果表明,采用基于自适应增强学习的区间偏最小二乘回归法建立的总有机碳定量模型具有较高的精度和鲁棒性,分组验证和反测验证的预测均方根误差分别为1.304和1.533 mg·L-1,均优于偏最小二乘回归和极限学习机方法。为进一步验证该方法的有效性,使用该建模方法预测生活污水的总有机碳含量。实际地表水样本取样于河北石家庄藁城污水处理厂排污口污水及河北先河公司园区的生活污水,经稀释后共获得50组地表水样本,采用SPXY方法分为训练集33组水样,测试集17组水样。在实际水样检测中,采用净信号分析方法进行光谱预处理,降低总有机碳与其他水质参数间的交叉干扰;分组验证预测均方根误差为3.26 mg·L-1,平均绝对值百分比误差为3.46%。综上所述,基于自适应增强学习的区间偏最小二乘回归方法,可以快速准确地对地表水中总有机碳进行检测,为在线水质总有机碳检测提供了方法支撑。     

双包络去除和OPLS的土壤有机碳含量反演

土壤有机碳(SOC)对土壤肥力至关重要,可见-近红外光谱能对其实现快速反演,为区域监测和定量遥感提供基础。针对包络去除(CR)仅提供反射光谱的单向吸收特征,多元回归中预测信息缺失、拟合结果未充分反映波段特征,利用世界土壤数据库245份中国土样的可见-近红外光谱,首次提出双包络去除(BCR)与正交偏最小二乘(OPLS)结合的反演方法BCR-OPLS,同时纳入光谱反射率及上、下边包络去除量,讨论组分参考值偏态分布时幂函数或对数缩放在回归时的优化作用,建立多种土壤的综合与分类估计模型,并导出适用特定类型土壤的SOC指数。结果表明,对多种土壤有机碳含量反演,相较PLSR模型(决定系数R2和估计根均方误差RMSEE分别为0.69和0.45%),BCR-OPLS模型的预测能力明显改善(R2和RMSEE分别为0.9和0.26%);而对单一类型土壤的反演精度则进一步提升,根据载荷趋势和变量重要性建立的SOC指数,预测如黄色铁铝土的有机碳含量时(以400,590和920 nm),其反演结果R2达到0.94、RMSEE达到0.21%。双包络去除与OPLS相结合,增强了光谱特征诊断的鲁棒性,提高了不同类型土壤的综合与分类SOC全谱反演精度,基于直观的图谱表达可构建简单的波段预测关系,深化了物理经验吸收与统计多元回归之间的联系。     

有机共沉淀-火焰原子吸收光谱法测定水样及奶茶粉中的微量铅

研究了用4-(2-吡啶偶氮)-间苯二酚(PAR)为沉淀剂,以Fe(Ⅲ)为载体离子的共沉淀体系快速共沉淀分离富集水样和奶茶粉中的铅,并用火焰原子吸收光谱(FAAS)方法测定。共沉淀过程受体系酸度、载体铁、沉淀剂PAR的用量及陈化时间的影响。结果显示,在pH为6.0的条件下,能够定量共沉淀试样中的铅。方法检出限为18.7μg.L-1,用于水样及奶茶粉的加标回收率为94.2%～98.3%,相对标准偏差为1.03%～2.24%,排除了基体干扰,结果较为满意。本法与传统的共沉淀方法比较,具有快速、简便、重现性好的优点。     

土壤水分去除算法的田间原位光谱反演棉田有机质

田间原位可见-近红外光谱(VIS-NIR)能够有效的提高土壤属性的检测效率,但由于原位土壤中水分因素的影响,土壤属性的预测精度很难达到预期。如何有效去除土壤中的水分对土壤其他属性光谱预测的影响,是利用田间原位光谱高精度预测土壤属性所面临的难题,也是土壤光谱技术由室内转向田间的突破口。该问题的有效解决,可减除土壤样品的采集与室内预处理等过程,实现土壤属性的田间原位光谱测定。以新疆南部地区阿拉尔垦区十二团棉田为研究区,采用网格采样法共采集了116个0～20 cm深度的表层土壤样品,剔除1个异常值样品,得到115个有用样品,利用SR-3500型便携式地物光谱仪采集了231个样点的田间原位光谱数据,土样经风干、研磨和过筛等处理后测定其室内光谱和有机质含量。利用Kennard-Stone算法将115个土样分为69个转换子集及46个预测集,采用外部参数正交化法(EPO)、光谱直接转换法(DS)及光谱间接转换法(PDS)三种去除水分算法结合原位光谱反射率(R)、反射率一阶微分(R′)、反射率对数(LOG(R))以及反射率倒数(1/R)四种数学变换方式,运用随机森林(RF)模型进行不同组合模型的构建及精度评价。结果表明：(1)土壤有机质含量越高,土壤光谱反射率越低。土壤田间原位光谱反射率低于土壤室内光谱反射率;(2)室内光谱反射率与土壤有机质含量之间的相关性大于田间原位光谱,室内光谱经一阶微分变换后与土壤有机质含量之间的相关性显著提升。(3)土壤室内光谱反射率模型预测精度(R2=0.86, RPD=2.08, RMSE=1.55 g·kg-1, MAPE= 0.14)高于田间原位光谱反射率模型(R2=0.71, RPD=1.49, RMSE=2.17 g·kg-1, MAPE=0.20)。在去除水分算法模型中,以EPO一阶微分模型去除水分效果最好,决定系数R2由0.71提高到0.83,RPD由1.49提高到2.04,RMSE由2.17 g·kg-1降低至1.58 g·kg-1,MAPE由0.20降低至0.14。本研究实现了去除土壤水分因素的影响,提高了田间原位光谱预测土壤有机质的精度,为南疆棉田大尺度土壤有机质的预测及土壤肥力的评价提供了重要的参考。     

双硫腙-活性炭柱富集分离水中痕量铅的条件研究

本文研究了用活性炭加双硫腙柱富集、分离水中痕量铅的适宜条件。用火焰原子吸收法分析了不同分离条件下铅的回收率。并讨论了几种干扰离子的影响情况。     

碳纳米粒子悬浮液光限幅性能数值模拟

碳纳米粒子悬浮液具有良好的光限幅性质,是一种优良的宽波段光限幅材料。通过热传导方程和米氏散射理论建立了微气泡半径与入射光能量、碳纳米粒子悬浮液散射系数和透过率的理论模型。采用Matlab数值模拟了散射系数随微气泡尺寸因子的变化关系,碳纳米粒子悬浮液光限幅性能随入射光能量的变化规律。研究了气泡尺寸因子、入射激光能量以及波长对碳纳米粒子悬浮液光限幅特性的影响。研究发现当激光能量达到一定值时,微气泡的半径保持恒定,不再随入射激光能量的增加而增加。微气泡尺寸的增大对碳纳米粒子悬浮液的透过率有着显著的影响。同时,碳纳米粒子悬浮液对不同入射光波长和光能表现出不同的光限幅性能。研究结果为实验研究提供了理论指导。     

基于野外可见近红外光谱和水分影响校正算法的土壤剖面有机碳预测

土壤是陆地碳循环的中枢,充分发挥土壤固碳潜力有助于减缓全球气候变化.土壤有机碳(SOC)的高度分异性同时体现在空间和垂直分布上,但是许多前期研究往往只考虑了空间分异,而忽略了垂直分异.尤其在青藏高原这种高寒山区,土壤样品采集难度较大且费用昂贵.可见近红外(Vis-NIR)光谱作为传统土壤实验室化学分析的辅助手段,能够较...     

Synthesis and Properties of Magnetic Composites of Carbon Nanotubes/Fe Nanoparticle

Magnetic composites of carbon nanotubes （CNTs） are synthesized by the in situ catalytic decomposition of benzene at temperatures as low as 400℃ over Fe nanoparticles （mean grain size = 26 nm） produced by sol-gel fabrication and hydrogen reduction. The yield of CNT composite is up to about 3025% in a run of 6 h. FE- SEM and HRTEM investigations reveal that one-dimensional carbon species are produced in a large quantity. A relatively high value of magnetization is observed for the composite due to the encapsulation of ferromagnetic Fe3 C and/or α-Fe. The method is suitable for the mass-production of CNT composites that contain magnetic nanoparticles.     

Magnetic Carbon Composite Particles for Dye Adsorption from Water and their Electrochemical Regeneration

Herein, the development of a novel composite particle system prepared from superparamagnetic Fe₃O₄@SiO₂ microparticles as core and coated with a carbon shell is presented. The coating with carbon is done by pyrolyzing furan resin, which was previously deposited on the particle surface by poly‐merization of furfuryl alcohol. The novel composite material thus combines magnetic and sorptive properties. Upon pyrolysis the magnetic material is converted from magnetite to α‐iron and fayalite, changing its behavior from superparamagnetic to ferromagnetic with nearly zero remanence. The magnetic properties can be utilized to magnetically collect the particles dispersed in fluids, whereas the sorptive properties of the carbon shell can be used to remove organic contaminants from these fluids. The adsorption behavior of the composite particles and a potential electrochemical regeneration route are investigated, using the model dye methylene blue.