催化氧化去除室内气态化学污染物的研究进展

近年来,大量含有有害物质的建筑和装饰材料的使用,使得室内空气化学污染日趋严重,直接威胁人们的身体健康。本文综述了消除室内化学污染的热点处理技术,以及国内外采用催化氧化技术治理室内污染物的研究成果,同时介绍了催化氧化在不同污染物治理过程中的反应机理,并对今后催化氧化去除室内污染物的研究提出几点建议。     

催化氧化去除室内气态化学污染物的研究进展

近年来,大量含有有害物质的建筑和装饰材料的使用,使得室内空气化学污染日趋严重,直接威胁人们的身体健康。本文综述了消除室内化学污染的热点处理技术,以及国内外采用催化氧化技术治理室内污染物的研究成果,同时介绍了催化氧化在不同污染物治理过程中的反应机理,并对今后催化氧化去除室内污染物的研究提出几点建议。     

氧化锰催化氧化甲醛的研究进展

甲醛是一种常见的室内污染物,严重威胁着人类的身体健康。氧化锰催化氧化甲醛是近年来发展起来的一种有效治理甲醛的方法,具有价廉、有效和环保的特点。本文从氧化锰催化氧化甲醛的机理、影响其催化效率的因素及氧化锰催化剂的改性研究等方面综述了利用纳米氧化锰催化降解甲醛的研究进展,并展望了纳米氧化锰材料催化降解甲醛的发展方向和应用前景。     

漆酶催化氧化水中有机污染物*

漆酶是一种含铜的多酚氧化酶, 属于铜蓝氧化酶蛋白, 能催化氧化多种难降解的有机污染物。漆酶催化氧化水中有机污染物具有底物广泛、能耗低、易操作、环境友好等优点,是一项前景广阔的生物处理技术。本文综述了漆酶对水中有机污染物的催化降解,主要从漆酶的化学组成、结构、催化降解机理、漆酶的固定化、影响因素（溶液pH值、温度、金属离子、营养因子、有机溶剂、漆酶的浓度、底物的初始浓度等）、降解的动力学以及漆酶在处理水中有机污染物的应用等五个方面介绍了相关的研究进展。漆酶催化氧化有机物的机理主要表现在底物自由基中间体的产生和氧气还原成水两个方面。本文提出了目前漆酶催化氧化水中有机污染物存在的主要问题,并展望了漆酶降解水体中有机污染物的发展方向。     

化学实验室绿色化之思考

在我国，化学实验室每天排放各种各样的污染物，大多没有进行处理就直接排放，这种“聚沙成塔”的污染成分复杂，累计效应实在不应被忽视，我们必须清楚地意识到如何减少化学实验室污染以及如何对污染物进行治理的急迫性。本文阐述了关于减少化学实验室污染排放、如何对污染物进行治理等几个方面的问题。     

基于生物炭的高级氧化技术去除水中化学品类新污染物研究进展

化学品类新污染物种类繁多,对自然生态环境和人类健康存在严重风险,是新污染物治理的主要对象。由于常规水处理工艺对新污染物的去除能力有限,如何发展绿色、经济、高效和安全稳定的净水技术成为新污染物管控的重要课题。生物炭因其丰富的表面结构与性质,具有优异的吸附和催化能力。近年来,众多科研工作者开展了基于生物炭的高级氧化技术(AOPs)去除新污染物的效能和机制研究。本文聚焦主要的化学品类新污染物,分析了生物炭结构与去除新污染物功能间的关系,综述了近年来生物炭在光催化氧化、类芬顿氧化和过硫酸盐催化氧化中的应用,并探讨了水环境条件(如pH值、阴离子和有机物等)对反应体系的影响,最后对未来相关研究中值得关注和深入探索的问题进行了总结与展望。     

柴油机尾气净化催化剂的最新研究进展

柴油机尾气排放的污染物已经引起了严重的环境污染问题,催化净化技术是柴油机尾气污染治理必不可少和最有效的处理技术之一,而高效催化剂的研制和开发是催化净化技术的核心.本文以柴油机尾气中最难处理的两种污染物NOx和碳烟颗粒(PM)的催化处理技术为主线,综述了NOx的催化还原(选择性催化还原(SCR)和贮存还原(NSR))催化剂、碳烟的催化燃烧催化剂、NOx和碳烟颗粒同时消除的催化剂及柴油机尾气四效催化剂的最新研究进展,并总结性地提出了目前该研究方向存在的主要问题和发展方向.     

基于尖晶石型铁氧体的高级氧化技术在有机废水处理中的应用

随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,自然水体中的有机污染问题愈加严重。基于自由基反应的高级氧化技术(AOPs)可以高效去除水环境中残留的难生物降解的有机污染物,在催化剂的作用下,高级氧化过程方能有效生成强氧化性的自由基来降解有机污染物。尖晶石型铁氧体(MFe₂O₄(M=Zn, Ni, Co, Cu, Mn))被广泛用作高级氧化过程中驱动自由基生成的催化剂,同时强磁性及高稳定性保证其容易在外加磁场的作用下实现回收和再利用。本文主要综述了基于尖晶石型铁氧体的非均相类芬顿技术、光催化技术及过硫酸盐高级氧化技术在有机废水处理方面的研究进展,着重介绍了不同铁氧体磁性纳米材料在上述3种高级氧化技术中催化降解水体中有机污染物的作用机制以及催化性能增强的途径;最后指出尖晶石型铁氧体在高级氧化技术应用中存在的一些问题,并对其后续研究方向进行展望。     

污染土壤的物化修复治理技术

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的分析,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。     

宽带隙p区金属氧化物/氢氧化物对苯的光催化降解(英文)

苯具有高毒性和致病性,是空气中常见的一种挥发性有机污染物,对健康和环境危害大.以TiO2为代表的半导体光催化氧化技术是一种理想的环境治理技术,已广泛应用于一般室内挥发性有机物(VOCs)的去除.然而在处理苯等难降解有机污染物时,由于在催化剂表面生成难被降解的聚合物中间产物,往往导致TiO2光催化剂的失活.开发可在常温下使用的降解苯系污染物的高效光催化剂对于推广光催化技术在苯污染治理中的应用具有重大的意义.最近我们研究所开发出一系列宽带隙p区金属氧化物/氢氧化物光催化剂,它们对苯系污染物的光催化降解显示出很好的活性和稳定性,是一类极具应用前景的降解苯系污染物的新型光催化剂.在这篇文章中,我们总结这类宽带隙p区金属氧化物/氢氧化物光催化剂的制备及其光催化降解苯的活性,对其不同于TiO2的光催化机理,及其结构和光催化性能之间的关系进行初步的探讨.     

对室内空气污染的探讨

空气污染问题越来越受到整个社会的关注,本文旨在阐述由室内建材造成的空气污染现状、主要化学污染物及常用防治方法。     

阳极TiO2/g-C3N4与阴极WO3/W纳米催化剂之间扩大的异质结自偏压系统去除污染物

电化学或光电化学半导体催化剂广泛应用于降解污水中的有机与无机污染物,有望实现低能耗且高效的污染物降解.目前,已有多种异质结半导体光催化剂的研究报道,并且大多数的研究结果显示催化剂活性有明显提高,但仍存在着光激发后电子与空穴的复合问题.光电化学系统的构建可减少电子与空穴的复合,因光催化阳极与光催化阴极之间费米能级的不同,在两极之间形成异质结,产生内电场,自生偏压驱动电子流动.已有诸多研究报道将TiO2催化剂与g-C3N4复合形成异质结,提高光催化活性.由于g-C3N4(~–1.12 eV vs.NHE)导带位置相比于TiO2(~–0.2 eV vs.NHE)更负,因此在两者之间可形成内部偏压,驱动电子由g-C3N4转移至TiO2.WO3/W导带位置(~+0.2 eV vs.NHE)比TiO2与g-C3N4更正,因此自生内偏压促进电子由阳极流动至阴极.我们研究组发展了一种在无光条件下的自偏压电化学燃料电池系统,异质结间的电子流动可活化氧气产生自由基,自由基可用于阳极污染物的降解,但阴极未降解污染物.本文在上述研究基础上,应用TiO2/g-C3N4异质结与WO3/W分别作为阳极与阴极催化剂,构建自偏压催化燃料电池系统,在无光条件下催化阳极与阴极之间自发电子转移,活化氧气产生自由基,同时实现低能耗阳极室内污染物如罗丹明B和三氯生的氧化,且电子用于阴极室内硝态氮的还原.通过在空气中原位加热与氧化钨丝制得WO3/W阴极,由扫描电镜图可知在钨丝表面形成三氧化钨纳米粒子,此结构增大了催化剂的表面积以及催化剂与电解液的接触面积,有利于电荷转移.用循环伏安曲线(CV)与电流时间曲线(I-t)表征了电极的电化学性质.CV测试结果表明,相比于硫酸钠电解液,WO3/W阴极在含有硝态氮的电解液中存在还原峰,且紫外照射比无光条件下的电流略大,说明此电极在无光条件下可用于还原硝态氮,有光更利于激发催化剂产生电子与空穴降解和去除污染物.在硫酸钠电解液中,无光照条件下(同室),I-t曲线表明TiO2/g-C3N4相比于WO3/W电极可产生更大电流,因此选择TiO2/g-C3N4作为阳极,WO3/W作为阴极.在含污染物电解液中,无光照条件下,Pt片作为对电极时(同室),I-t曲线中的电流在曝气时比未曝气时小,说明电极上产生的部分电子用于活化氧气产生自由基,因此转移到外电路的电子减少,电流变小;相反,当TiO2/g-C3N4阳极置于阳极室,WO3/W阴极置于阴极室时(两室),阳极鼓入空气,阴极曝氮气时,电流比两室均未曝气时大,说明此系统有利于电子产生与转移,用于氧化还原去除污染物.相比于传统方法,此系统通过阳极室内曝空气与活化分子氧形成自由基,无需外加偏压,在有光与无光条件下,均可实现对阳极室与阴极室内不同污染物的同时去除或降解,同时提出了此系统中的降解机理.     

Epoxides,Hydroperoxides and Peroxides in Air Pollution

A major source of air pollutants in urban areas is automobile exhaust. Olefins constitute a substantial proportion of the chemicals emitted by this source. Olefins undergo autoxidation and photochemical oxidation in air to hydroperoxides, peroxides, epoxides and other oxygenated aliphatics, frequently of low molecular weight. Long-term carcinogenicity assays of these compounds in mice and rats by various routes of administration have shown that some of these compounds are carcinogenic. Hence, their detection and elimination as air pollutants should be vigorously pursued. This report describes the current status of air pollution research on these compounds, their carcinogenicity, structure-activity relationships and areas which deserve attention in future research. Oxidation products of aromatic hydrocarbon pollutants are also important and will be described.     

锰基氧化物与冷等离子体协同催化氧化VOCs研究进展

挥发性有机化合物(VOCs)对环境的严重污染和对人体的危害引起了人们的重视。冷等离子体与催化剂耦合形成的协同效应可显著提高VOCs低温转化速率,减少二次污染和降低能耗,具有较好的应用前景。协同催化效果主要取决于催化剂物化性能,可通过调控催化剂的组成、粒径和结构改善协同催化活性。锰基氧化物因其具有较高的储氧能力、稳定的晶体结构、较好的氧气活化性能和良好的抗中毒能力等优点而被广泛应用于冷等离子体协同催化净化VOCs的应用研究。通过金属离子掺杂调控锰基氧化物的离子价态、氧迁移率和氧气吸附量,是改善催化剂与等离子体协同催化性能主要方法。本文总结了近年来锰基氧化物与冷等离子体协同催化氧化VOCs的研究进展,主要包括氧化锰晶型、分散度和掺杂金属离子对协同催化氧化VOCs的活性影响趋势及反应机理。分析冷等离子体与锰基氧化物催化剂协同氧化VOCs中存在的问题并对其发展前景进行了展望。     

Indoor-outdoor levels of nitrogen and sulphur species and their relation to air flow in Antigonish, Nova Scotia

A study was conducted in Antigonish, Nova Scotia, to determine the extent to which acid rain related pollutants are present in indoor ambient air. The pollutant study included: fine (0 to 2.5 micron) and coarse (2.5 to 10 micron) particulates, sulphates, nitrates, acidity (H2SO4 and HNO3), SO2 and NO2. During the 3 1/2 month study, maximum levels of 173n equivalent/m3 fine sulphate and 55 n equivalent/m3 H2SO4 were recorded for outdoor air within the town site compared to corresponding values of 110 n equivalent/m3 and 13 n equivalent/m3 for indoor air. Based on back trajectory analysis, wind direction, and sulphuric acid content, it was postulated that local or medium range pollution sources are predominant in the winter while long range transport originating from the United States produces the major episodes when SW winds are persistent.     

Study on the Cyclization Methods of 3-[1-(Phenyl-hydrazono)ethyl]-chromen-2-ones

Some new methods, such as air oxidation, catalytic oxidation, and solvent-free synthesis, are developed for the synthesis of 3-methyl-1-phenylchromeno[4,3-c]pyrazol-4(1H)-ones(2) from the cyclization of 3-[1-(phenyl-hydrazono)ethyl]-chromen-2-ones(1). Compared with air oxidation, catalytic oxidation can increase the rate of the cyclization of compound 1, and the solvent-free synthesis showed advantages of no organic solvent pollution, elevated reaction rate, and higher selectivity.     

室内空气测量不确定度评定进展

介绍了测量不确定度的研究进展及《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB 50325-2001)中规定的室内5种空气污染物氡、甲醛、氨、苯、TVOC检测不确定度的评定概况,室内空气污染物测量不确定度的评定还处于较低水平,有待系统研究。     

La掺杂TiO2负载Pt催化剂制备及其室温氧化低浓度甲醛

甲醛是室内装修污染的重要组分,已严重危害到人们身体健康,在室温条件下消除甲醛引起了人们的广泛兴趣.目前室温清除甲醛主要有物理吸附法、光催化法、等离子体技术及催化氧化技术.物理吸附法主要采用活性炭等作为吸附剂,其初期吸附效果较好,但当吸附饱和之后会重新释放甲醛造成二次污染;光催化法和等离子体技术需要特殊装置,不适合室内室温环境脱除甲醛;而催化氧化技术则可直接将甲醛转化为无毒无害的水和CO2,因而备受关注.Pt/TiO2被认为是目前消除甲醛最有效的催化剂.为进一步降低贵金属Pt的用量及增强其稳定性(Pt被氧化后其活性会降低),本文首次采用稀土La掺杂锐钛矿型TiO2,负载少量Pt后用于室内低浓度(0.5 ppm)甲醛的催化氧化.活性测试结果表明,纯TiO2催化剂上甲醛转化率在5%以下,有可能是物理吸附或可见光催化所致.负载0.5%Pt后,Pt/TiO2和Pt/La-TiO2甲醛转化率均高于80%,尤其是La掺杂活性高达96%以上,且在连续反应8 h甚至延长至40 h后其活性均未见下降趋势.电镜结果表明,La掺杂Pt/La-TiO2催化剂中Pt粒径从未掺杂的2.2 nm降至1.7 nm;CO程序升温脱附测试表明,Pt/La-TiO2/Pt的分散度达66%,而未掺杂样品仅为51%;X射线光电子能谱测试表明,Pt/La-TiO2的表面氧物种高于Pt/TiO2催化剂,说明La掺杂增强了Pt和载体间的相互作用.为探讨Pt/La-TiO2商业化应用前景,将粉体Pt/La-TiO2涂覆在堇青石蜂窝陶瓷上制备成整体催化剂.该整体催化剂在容积为2 m3的密室测试中5 min内即可将浓度为0.5 ppm的甲醛将至0.02 ppm以下.该催化剂在存放3个月后活性略有下降,但在10 min内仍可将甲醛浓度降至0.08 ppm,达到室内甲醛排放标准.综上,本文成功制备了La掺杂Pt/La-TiO2用于室内低浓度甲醛催化氧化,该催化剂表现出优异的催化性能.通过多种表征手段表明,La修饰后贵金属Pt纳米粒子尺寸减小、分散度提高及Pt与载体间相互作用增强是其活性优异的主要原因.以Pt/La-TiO2粉体制备的整体催化剂同样表现出了高的催化性能,具有工业应用前景.     

Analysis of industrial contaminants in indoor air: Part 1. Volatile organic compounds,carbonyl compounds,polycyclic aromatic hydrocarbons and polychlorinated biphenyls

This article reviews recent literature on the analysis of industrial contaminants in indoor air in the framework of the REACH project, which is mainly intended to improve protection of human health and the environment from the risks of more than 34 millions of chemical substances. Industrial pollutants that can be found in indoor air may be of very different types and origin, belonging to the volatile organic compounds (VOCs) and semivolatile organic compounds (SVOCs) categories. Several compounds have been classified into the priority organic pollutants (POPs) class such as polychlorinated biphenyls (PCBs), polychlorinated dibenzo-p-dioxins and furans (PCDD/PCDFs) and related polychlorinated compounds, and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Many of these compounds are partially associated to the air gas phase, but also to the suspended particulate matter. Furthermore, settled dust can act as a concentrator for the less volatile pollutants and has become a matrix of great concern for indoors contamination. Main literature considered in this review are papers from the last 10 years reporting analytical developments and applications regarding VOCs, aldehydes and other carbonyls, PCBs, PCDDs, PCDFs, and PAHs in the indoor environment. Sample collection and pretreatment, analyte extraction, clean-up procedures, determination techniques, performance results, as well as compound concentrations in indoor samples, are summarized and discussed. Emergent contaminants and pesticides related to the industrial development that can be found in indoor air are reviewed in a second part in this volume.     

Analysis of industrial contaminants in indoor air. Part 2. Emergent contaminants and pesticides

This article reviews recent literature on the analysis of several contaminants related to the industrial development in indoor air in the framework of the REACH project. In this second part, the attention is focused on emergent contaminants and biocides. Among these chemicals, phthalates, polybrominated and phosphate flame retardants, fragrances, pesticides, as well as other emerging pollutants, are increasing their environmental and health concern and are extensively found in indoor air. Some of them are suspected to behave as priority organic pollutants (POPs) and/or endocrine disrupting compounds (EDC), and can be found both in air and associated to the suspended particulate matter (PM) and settled dust. Main literature considered for this review is from the last ten years, reporting analytical developments and applications regarding the considered contaminants in the indoor environment. Sample collection and pretreatment, analyte extraction or desorption, clean-up procedures, determination techniques, and performance results are summarized and discussed.