天然闪锌矿可见光催化还原甲基橙的实验研究

本文研究了可见光下天然闪锌矿的光催化还原能力,通过可见光下天然闪锌矿对甲基橙的光催化降解实验讨论了天然闪锌矿晶格中的杂质缺陷、导带能级位置、光生空穴捕获剂和溶液pH值对可见光催化降解效率的影响。结果表明,在抗坏血酸做空穴捕获剂的条件下,经2 h的可见光催化实验,甲基橙能被天然闪锌矿完全还原降解。天然闪锌矿晶格中丰富的杂质缺陷在禁带中形成杂质能级,可将闪锌矿对光的响应拓展到可见光的波长范围。与天然金红石相比,闪锌矿对甲基橙的较强光催化还原降解效果与其导带电子更负的氧化还原电势有关。此外,空穴捕获剂和pH值的选择都是影响催化效果的关键因素。天然闪锌矿在可见光催化降解污染物领域颇有应用前景。     

天然闪锌矿矿物学特征与光催化性能

本文采集了我国19个产地的天然闪锌矿进行矿物学和光催化性能研究。样品皆为立方Zn S结构,化学成分变化较大,其中Fe对闪锌矿中Zn的替代范围为0.235%~14.826%(质量分数,下同),Cd对闪锌矿中Zn的替代范围为0.133%~1.576%。闪锌矿中Fe含量由低到高,导致颜色由浅变深直至呈黑色,半导体禁带宽度由大变小,估算获得天然闪锌矿的禁带宽度范围为3.18~2.28 e V,明显低于纯Zn S禁带宽度3.68 e V,光催化响应均在可见光范围。验证光催化实验结果表明含Fe较低、含Cd较高的天然闪锌矿可见光催化还原降解甲基橙的效果较佳,如可见光下1 g/L闪锌矿样品(含铁4.262%,含镉1.576%)对30 mg/L甲基橙催化反应4 h后的脱色降解率达到82.11%。天然闪锌矿中Fe含量影响着禁带宽度和光响应范围,Cd含量影响着光催化性能,为高附加值开发利用贱金属资源天然闪锌矿提供了科学依据。     

天然含铁闪锌矿的可见光催化还原活性研究

通过电子探针(EMPA)、X射线光电子能谱(XPS)、漫反射谱(DRS)、光致发光谱(PL)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和霍尔效应(Hall-effect)等测试手段对天然闪锌矿样品的半导体物理化学性能进行了表征分析。分析结果认为,天然闪锌矿良好的可见光响应性能主要源自其晶格内丰富的类质同像替代离子。此外,样品中的变价元素Fe能够参与价带光生空穴的捕获,提高导带光生电子的利用率,从而提高其光催化活性。样品中丰富的缺陷也有利于光催化活性的提高,大量的解理面和裂开面能够提供较完整的晶面增加反应活性点位,空位缺陷和晶格膨胀畸变等可以提高光生电子空穴对的分离效率。与其特殊的物理化学性质相符,天然闪锌矿光催化还原降解甲基橙的实验证明了其较高的可见光催化还原活性。本研究结果也预示着天然半导体矿物闪锌矿作为一种新的低成本、高效率的可见光催化材料将在环境污染治理领域具有一定的应用前景。     

可见光下天然闪锌矿光催化还原Cr(Ⅵ)

本文首次研究了天然半导体矿物——闪锌矿的光催化还原能力。经过9个小时的可见光催化实验,来自于湖南黄沙坪矿的天然闪锌矿样品在可见光下表现出较强的光催化还原能力:91.95%的Cr(Ⅵ)被还原,优于9.5小时后紫外光下70.58%的催化效果。闪锌矿的这种强的光还原能力归因于其导带中的电子具有更负的还原电势。此外,Fe替代Zn的晶格位置在禁带中引入了施主能级,而Fe~(2+)被氧化为Fe~(3+)也有效地捕获了空穴。Cd和Cu替代Zn同样引入了杂质能级,减小了禁带宽度,从而将闪锌矿对光的响应拓展到可见光的波长范围。天然闪锌矿中的这些杂质替代离子不…     

热处理改性天然闪锌矿的可见光催化性能研究

天然闪锌矿是一种具有良好可见光催化性能的半导体光催化剂,然而其结构缺陷会成为光生电子的捕获阱,导致其光催化反应效率降低。为了进一步提高其可见光催化效率,本文在空气气氛下对天然闪锌矿进行了500～1 200℃的热处理改性实验研究,并利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)对热改性后样品的半导体物理化学性质进行了初步的表征分析;然后以甲基橙为目标降解物进行了热处理样品的光催化实验研究。研究结果显示,空气气氛下的热处理随着温度的逐渐升高,闪锌矿物相先转变为氧化硫酸锌,再转变为红锌矿和锌铁尖晶石,到1 100～1 200℃时样品完全转变为红锌矿-锌铁尖晶石二元复合半导体光催化剂,此时样品在可见光下对甲基橙的降解率从原样的54.2%提高到99.7%,1 100～1 200℃改性后样品的可见光催化性能最好。     

天然金红石可见光催化强化微生物还原作用的研究

天然金红石在400～700 nm可见光范围内表现出良好的光吸收特性并具有可见光催化活性。本研究利用双室反应器,将天然金红石可见光催化作用引入微生物原有的电子还原过程。利用电化学分析等手段,对天然金红石可见光催化条件下的还原反应进行研究。金红石光催化条件下,体系整体内阻下降23.5%,功率密度增加57.1%,体系反应效率得到提高;在（0.70±0.01）V（相对于饱和甘汞电极）处发生的微生物还原氧气的反应得以加强;同时反应极化内阻降低93.05%,表明在动力学层面上促进了原有反应的发生。研究证明,可见光下天然金红石的光催化作用强化了微生物对电子受体的还原能力。     

天然可见光催化剂闪锌矿半导体电子结构的第一性原理计算

天然半导体矿物闪锌矿在自然界中储量丰富,具有优良的可见光催化性能,它们与日光及微生物的协同催化作用已经并且正缓慢修复着地球表层被污染的环境。天然产出的闪锌矿中存在以类质同象替代Zn的Fe、Cd和Ga等,对其电子结构产生一定的影响,继而影响天然闪锌矿的     

铁硫化物矿物作为微生物电子受体的实验研究

微生物生命活动的进行需要通过一系列氧化还原反应获取能量,这一过程中伴随电子由电子供体向电子受体的转移。通常情况下,微生物以有机底物充当电子供体,氧气、硝酸根等作为电子受体。对于自然界的天然矿物,其构成中的可     

掺杂Fe、Cd闪锌矿电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对掺Fe和(或)Cd的闪锌矿型Zn S的电子结构进行了计算。计算结果表明,纯闪锌矿的禁带宽度为2.85 e V;掺Fe浓度为3.125%的闪锌矿禁带宽度为2.58 e V,且Fe的3d和S的3p轨道杂化在禁带中引入了两条杂质能级;随着掺Fe量的增加,杂质能级的宽度和峰高也随之增大;掺Cd闪锌矿的禁带宽度为2.68 e V,并在下价带底引入一条杂质能级;Fe/Cd共掺杂的闪锌矿禁带宽度为2.49 e V,在禁带中出现的两条施主杂质能级可提高闪锌矿的可见光响应及催化能力。计算结果为深入探讨天然闪锌矿的可见光催化机制提供了理论支持。     

铁柱撑蒙脱石可见光催化降解活性艳橙性能及动力学研究

采用铁柱撑蒙脱石（Fe-Mt）作为光催化剂,与H2O2在可见光条件下形成异相photo—Fenton（异相光芬顿）试剂对活性艳橙（X—GN）进行降解实验,研究不同反应体系对X—GN的降解情况,以及X—GN浓度、PH值、催化剂用量、H2O2浓度、反应温度等不同因素对X—GN光解过程的影响。结果表明：可见光照射下,在反应温度为30℃,pH为3．0,H2O2浓度为4．9mmol／L,Fe—Mt用量为0．6g／L,Fe-Mt／H2O2的可见光体系下,降解X—GN效果最好,140min后X—GN的降解率为98．5％;在此基础上进行的动力学研究则表明反应接近于表观一级反应。     

Influence of dissolved oxygen concentration and aeration time on nitrite accumulation in partial nitrification process

This study investigated the influence of dissolved oxygen concentration and aeration time on nitrification and nitrite accumulation in an attempt to optimize the recently developed biological-partial-nitritation process for the treatment of strong nitrogen wastewaters. Investigation of dissolved oxygen concentration on ammonium and nitrite oxidation was carried out in a batch reactor. The dissolved oxygen concentration of 0.5 mg O₂/L inhibited both ammonium as well as nitrite oxidation, while increase of dissolved oxygen concentration to ～1 mg O₂/L increased the ammonium oxidation rate and was comparable to that at higher dissolved oxygen concentrations. Experiments were carried out in a sequencing batch reactor for more than 100 days to investigate the influence of aeration time on nitrite accumulation. The dissolved oxygen concentration was controlled at ～1.0 mg O₂/L (in the range of 0.8–1.5 mg/L) during the aeration stage, and volatile suspended solid was maintained at 2.0 g/L while temperature and pH were 30±1°C and 8.3±0.1, respectively. In a typical cycle, complete nitrification occurred at aeration time longer than 6 h. When the aeration time was reduced to 4 h., ～80 % of partial nitritation was achieved. With a further reduction in aeration time to 3 h., nearly 1:1 nitrite/ammonium ratio was yielded. This result revealed that for the reactor design, aeration time determined by feasibility experiments must be considered based on the nitrogen strength in wastewater and biomass concentration in the reactor with dissolved oxygen concentration of ～1.0 mg O₂/L for satisfactory partial nitrification with subsequent processes such as anaerobic ammonium oxidation.     

上覆水溶解氧水平对苏州城市河道底泥吸附/释放磷影响的研究

为了解上覆水体中溶解氧水平对底泥释放磷的影响,采用室内静态模拟的方法,控制在无外源污染的情况下,模拟水体的三种溶解氧水平范围,好氧、厌氧和自然状况,研究不同的溶解氧水平对底泥释放或吸附营养盐的影响。研究结果表明,溶解氧小于0.5mg/L的厌氧状况能加速底泥中磷的释放,溶解氧大于5.0mg/L的好氧状况则抑制底泥中磷的释放。因此要提高水质,降低内源负荷(底泥中)磷的释放,应该控制水体中的各种耗氧物,提高水体的溶解氧水平。     

氮掺杂碳材料活化过硫酸盐降解4-氯苯酚

为了进一步研究氮掺杂碳材料活化过硫酸盐降解4-氯苯酚的方法,首先以廉价易得的废弃工业糖浆作为碳源,以氨水作为氮源,利用溶胶-凝胶法合成了3种氮掺杂碳材料（NC-700,NC-800和NC-900）,并利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、X射线光电子能谱（XPS）等技术对氮掺杂碳材料进行表征分析;然后考察了NC-800投加量、过硫酸盐（PDS）投加量和初始pH等因素对4-氯苯酚去除率的影响,并进行了电子自旋共振（ESR）和自由基淬灭实验。结果表明：3种材料均可有效活化PDS降解4-氯苯酚,其中NC-800活化PDS去除4-氯苯酚效率最高;当NC-800投加量为100 mg/L、PDS投加量为5 mmol/L时,反应30 min后,50 mg/L的4-氯苯酚的总去除率达99.10%;初始pH对4-氯苯酚去除率无明显影响;NC-800活化过硫酸盐降解4-氯苯酚遵循非自由基途径,单线态氧为降解4-氯苯酚的活性物质。循环使用实验证明NC-800具有一定的稳定性,4次循环使用后,4-氯苯酚去除率仍可达到73.80%。     

Chalcopyrite Intergrowths in sphalerite in the Meixian Lead—Zine Deposit,Fujian Province and their Metallogenic Significance

Ore textures and electron microprobe analyses show that in addition to highly scattered blebs in sphalerite grains,intergrown chalcopyrite also occurs as rods,myrmekites and lamellae aligned along cleavages and twin boundaries of the host sphalerite.The majority of the intergrowths could have been formed by replacement of sphalerite by chalcopyrite,albeit part of them may have resulted from exsolution,Not only copper,but also iron were introduced into the sphalerite by replacive fluids.While the front of the replacing fluid was moving forward through a sulphide orebody,Zn and Pb were dissolved and Cu was precipitated,resulting in zonal refining of the sulphide ores,The remobilized zinc and lead were precipitated at favourable sites with changed physico-chemical conditions .This is a possible mechanism for the formation of copper-poor zinc and lead ores above or lateral to the copper orebodies in some of the massive sulphide deposits reworked and overprinted by late-stage granites and their hydrothermal fluids.     

水库运行对漫湾库区洲滩水热交换影响

以澜沧江漫湾水库库区洲滩为研究对象,依据水库运行导致的水位波动特征,同步监测洲滩内部水位、水温变化过程,核算洲滩侧向潜流交换量,建立水温与水位之间的响应关系,分析潜流交换水流路径上溶解氧、溶解性碳素变化。结果表明:水库运行引起洲滩水位周期性波动,侧向潜流交换加强,洲滩水位最大变幅达2.2 m,水库一次蓄泄过程进出洲滩的水量达3 956 m^3,洲滩边缘区潜流交换量为中心区的4~5倍;在涨水过程中,洲滩水温下降,中底层温度梯度较大,而在落水过程中,洲滩水温上升,中表层温度梯度较大;溶解氧、溶解性有机碳和无机碳在河流至洲滩潜流交换路径上同步递减,分别从3.27 mg/L、7.3 mg/L和66.0 mg/L下降至0.17 mg/L、2.4mg/L和40.6 mg/L。水库运行导致的水位波动加强了库区洲滩潜流交换,对河流物质循环产生潜在影响。     

百花湖水体氮的空间分布研究

初步探讨了百花湖水体中氮的空间分布特征,并分析了氮及溶解氧(DO)的相关性。对8个站位的表层、4m、8m及12m水体中总氮、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮及溶解氧进行了测定。结果表明,百花湖水体中总氮的平均含量为1.18mg/L,氨氮的平均含量为0.144mg/L,硝酸盐氮的平均含量为0.20mg/L,亚硝酸盐氮的平均含量为0.018mg/L。百花湖入湖口附近的1号采样点总氮、氨氮和硝酸盐氮的平均浓度都较其它采样点高。分析表明百花湖中DO浓度与硝酸盐氮和亚硝酸盐氮呈负相关,相关系数分别为-0.629、-0.724。      

石灰岩含水介质中苯系物（BTEX） 生物可降解性判识

    岩溶含水系统遭受石油烃污染的环境问题十分普遍。相对于多孔含水介质,石油烃BTEX在石灰岩含水介质中的生 物可降解性还不确定。为此,本研究开展了BTEX在石灰石和岩溶地下水介质中的静态微元体实验。经过77天的实验检测 分析,结果表明：（1） BTEX化合物在可利用电子受体溶解氧或硝酸盐存在条件下具有生物可降解性;（2） 向系统中补充 电子受体硝酸盐,具有促进生物降解的作用,其对BTEX的去除率可高达94%;（3） 未发现补充硫酸盐能够促进BTEX生物 可降解性;（4） 甲苯和二甲苯容易被生物降解,但苯的去除具有一定的难度。     

Impact of discharge wastewater effluents on the physico-chemical qualities of a receiving watershed in a typical rural community

The qualities of the treated final effluents of a wastewater treatment plant located in a rural community of the Eastern Cape Province of South Africa were assessed over the duration of 12 months. Parameters measured include pH, temperature, electrical conductivity, salinity, turbidity, total dissolved solid, dissolved oxygen, chemical oxygen demand, nitrate, nitrite and orthophosphate levels and these were simultaneously monitored in the treated final effluents and the receiving watersheds using standard methods. Unacceptably, high levels of the assayed parameters were observed in many cases for chemical oxygen demand (7.5–248.5 mg/L), nitrate (1.82–13.14 mg/L), nitrite (0.09–1.3 mg/L), orthophosphate (0.07–4.81 mg/L), dissolved oxygen (4.15–11.22 mg/L) and turbidity (3.68–159.06 NTU) during the study period and are severally outside the compliance levels of the South African Guidelines and World Health Organization tolerance limits for effluents intended for discharge through public sewers into receiving watersheds. The study has revealed that there was an adverse impact on the physico-chemical characteristics of the receiving watershed as a result of the discharge of inadequately treated effluents from the wastewater treatment facility. This poses a health risk to several rural communities which rely on the receiving water bodies primarily as their sources of domestic water. There is need for the intervention of appropriate regulatory agencies to ensure production of high quality treated final effluents by wastewater treatment facilities in rural communities of South Africa.     

原子荧光光谱法测定铁矿石中的镉

样品经盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸混合酸溶解,用原子荧光光谱法测定铁矿石中的镉。实验确定了最佳酸度、增感剂镍量、抗坏血酸量和硫脲量,并确定了仪器测定最佳条件,对干扰元素的允许量进行了研究。方法检出限为0.20μg/L,精密度为4.5%,线性范围为0~160μg/L,加标回收率为95.9%~103.7%。方法可应用于铁矿石的快速检测。