活化过硫酸盐原位化学氧化修复有机污染土壤和地下水

原位化学氧化 （ISCO）是近些年来国内外较为推崇的一种土壤和地下水修复技术。过硫酸盐（PS,S₂O₈^2-）具有易运输、较稳定、易溶于水和易传质等性质,能很好地适应ISCO的发展要求。它在光、热、过渡金属离子、强氧化剂和强碱性环境等活化条件下,能产生强氧化性的硫酸根自由基SO₄^·-,适用于氧化降解各种有机污染物。本文在分析活化过硫酸盐（activated persulfate,APS）氧化机理的基础上,综述了不同方式活化过硫酸盐原位修复有机污染土壤和地下水及APS协同、联用技术的应用,并就值得深入研究的问题和热点趋势进行了展望。     

氮氯共掺杂多孔碳活化过一硫酸盐降解苯酚的性能及机理研究

杂原子共掺杂碳材料在过硫酸盐活化领域具有广阔的应用前景. 本工作通过两步煅烧法合成了氮氯共掺杂ZIF-8衍生多孔碳材料(NClC), 并以苯酚为目标污染物, 考察其活化过一硫酸盐(PMS)的催化性能, 结果表明, 30 min内, 0.04 g/L NClC900活化0.3 g/L PMS可去除水中97.7%的苯酚(50 mg/L), 且总有机碳去除率可达72.4%; NClC900/PMS体系具备优异的酸碱耐受性(pH=3~9)和抗干扰能力, 无机阴离子和腐植酸对其影响较小, 且该体系还可有效去除水中的染料、抗生素、酚类及农药等有机污染物; 循环实验结果表明, NClC900在重复使用4次后其苯酚去除率可达72.1%; 猝灭实验、电子顺磁共振和电化学分析表明¹O₂和表面结合SO₄^•-是导致苯酚降解的主要活性物种, 而NClC900中的石墨N、C—Cl是产生¹O₂和表面结合SO₄^•-的关键活性位点.     

氮掺杂碳纳米管的合成及活化过一硫酸盐的性能与机理

以多壁碳纳米管(MWCNT)为原材料, 三聚氰胺为氮前体, 采用高温煅烧法制得了含氮量约3.33%(摩尔分数)的氮掺杂碳纳米管(N-CNT-700), 该纳米管为一维材料. N-CNT-700活化过一硫酸盐(PMS)体系60 min内对苯酚的降解效率可达100%, 总有机碳(TOC)去除率可达61.6%, 体系的活化能为35.4 kJ/mol. 通过电子顺磁共振(EPR)检测、 掩蔽实验及PMS浓度测定等方式确定了体系降解机制为自由基(·OH, SO₄^·-)与非自由基共同作用, 除去9%的吸附去除外, 91%的氧化降解中自由基作用占比约49%, 单线态氧(¹O₂)作用占比约18%, 活性中间体作用占比约24%. N-CNT-700的反应活性随着重复利用次数的增加而降低, 高温处理可以恢复其高反应活性. 煅烧温度影响材料中的氮含量及种类, N-CNT的反应活性与氮含量成正比, 且与石墨氮含量密切相关.     

ZnO·WO3悬浮水溶液中SO2的光催化氧化

本文考察了ZnO·WO₃悬浮水溶液中污染物SO₂的可见光催化氧化并建议通空气处理较高浓度的SO₃^2-扩水溶液。含0.15mol/LSO₃^2-水溶液可见光照2h可将SO₃^2-基本上光催化氧化成SO₄^2-。对这光助SO₃^2-自发氧化反应中可能平行存在的自发、多相催化、光化学和光催化等反应进行实验对比;筛选出克分子比0.5ZnO·WO为最佳掺杂配比;考察了光催化剂热处理、空气流量、pH对光催化活性的影响,得出pH7.5为最佳值;太阳光催化SO₃^2-氧化速率比室内实验更快,展现了利用太阳能于环保的应用前景,对所有实验结果都给以理论解释,并提出一个较详细的反应机理。     

高级还原技术:一种水处理新技术

最近3年,水处理领域出现了高级还原技术(advanced reduction processes,ARPs)的新概念,该技术将紫外光(UV)等活化手段与亚硫酸盐(SO₃^2-)、连二亚硫酸盐(S₂O₄^2-)等还原剂相结合,从而产生强还原性自由基,如水合电子(e_aq^-)、氢原子(H·)等,氯代有机物、氟代有机物等难降解有机污染物和高氯酸盐、溴酸盐、硝酸盐等无机污染物都能得到有效还原去除,在水处理领域有广阔的应用前景。目前,ARPs的研究才刚刚起步,本文在分析其基本原理的基础上,综述了国内外ARPs的研究现状,并就存在问题进行了研究展望,以期促进ARPs的发展。     

Ni-N-C单原子催化剂活化过硫酸盐降解苯酚

采用煅烧法制备了以木质素生物炭为载体的单原子催化剂(Ni-N-C-10), 用于高效活化过硫酸盐(PMS)降解苯酚. 利用扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 经球差校正的高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(AC-HAADF-STEM)、 X射线粉末衍射仪(XRD)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等对材料进行了表征分析, 证明合成了原子分散的催化剂Ni-N-C-10. 探究了制备过程中双氰胺的投加量和降解实验中催化剂投加量、 PMS投加量、 pH值以及温度对苯酚降解的影响. 结果表明, 在催化剂制备过程中, 加入10倍质量比的双氰胺更有利于实现原子分散. Ni-N-C-10/PMS体系在较低的催化剂和PMS投加量、 以及较宽的pH值范围(3~9)内都能有效活化PMS降解苯酚. 此外, 该体系的稳定性好且应用范围广, 除了能高效降解苯酚外还能快速降解双酚A、 四环素和亚甲基蓝. 电子顺磁共振检测和自由基淬灭实验结果表明, Ni-N-C-10/PMS体系降解苯酚为SO₄^?-、 ·OH和¹O₂ 3种主要活性物种共同作用的结果, 其中¹O₂起主导作用. 反应前后Ni-N-C-10催化剂的XPS分析结果表明, 催化降解苯酚的效率与Ni位点呈正相关.     

阴离子交换膜修饰的水/1,2-二氯乙烷界面上SO42-离子的转移反应

将一种均相季铵型阴离子交换膜用于修饰水/1,2-二氯乙烷(W/DCE)界面,并利用循环伏安法、差分脉冲伏安法和计时电量法考察了该界面上强亲水性阴离子SO₄^2-的转移反应过程.研究结果表明,该阴离子交换膜所修饰的W/DCE界面比修饰前具有更宽的电化学窗口,而且在界面上可获得完整的SO₄^2-转移的循环伏安曲线和差分脉冲伏安曲线.其中,循环伏安曲线的峰电流与扫速平方根呈线性关系,SO₄^2-在膜内水相中的扩散系数为7.6×10^-8 cm²/s;差分脉冲伏安曲线的峰电流与SO₄^2-的浓度在5~25 mmol/L范围内呈线性关系.另外,利用计时电量法测得SO₄^2-在该界面上转移反应的标准速率常数为1.49×10^-3 cm/s.     

SO42-/ZrO2和SO42-/Al2O3-ZrO2催化剂上的正戊烷反应

研究了添加Al对SO₄^2-/ZrO₂超强酸样品的晶化、比表面、硫含量、超强酸性和正戊烷反应性能的影响,考察了活化温度、反应温度、Al含量和载Pt对催化剂活性和选择性的影响.SO₄^2-/Al₂O₃ZrO₂催化剂的酸强度与SO₄^2-/ZrO₂基本相当,但超强酸位比后者多,未载Pt时正戊烷反应活性和稳定性明显高于后者.负载Pt后,正戊烷异构化选择性和稳定性大大提高,但Pt/SO₄^2-/Al₂O₃ZrO₂催化剂的反应活性与Pt/SO₄^2-/ZrO₂相近,Al的促进作用不明显.     

拉曼光谱法研究Na+, Mg2+//SO42-, Cl-, H2O四元体系中SO42-离子缔合结构特征及其变化规律

复杂水盐体系存在稳态和介稳固液相平衡以及复杂的成盐规律。为了解固液平衡状态下液相的结构特征,本文采用拉曼光谱技术并结合高斯-洛伦兹去卷积分峰拟合程序对Na⁺, Mg²⁺//SO₄^2-, Cl^-, H₂O四元体系及其二元和三元子体系中ν₁-SO₄^2-的离子缔合结构特征进行了分析。研究结果表明:SO₄^2-在Na₂SO₄-H₂O体系存在自由态SO₄^2-和SO₄^2-离子簇两种结构,在MgSO₄-H₂O, MgSO₄-MgCl₂-H₂O及Na⁺, Mg²⁺//SO₄^2-, Cl^-, H₂O等含镁体系中,还有Mg²⁺-H₂O-SO₄^2-和Mg²⁺-OSO₃^2-两种缔合结构。在二元和三元体系中ν₁-SO₄^2-的离子缔合结构以自由态SO₄^2-为主,随着SO₄^2-离子总浓度的变化,上述四种结构所占比例会发生规律性变化。Na⁺, Mg²⁺//SO₄^2-, Cl^-, H₂O四元体系在NaCl减少及等温蒸发过程中,自由态SO₄^2-结构比例逐步降低, Mg²⁺和SO₄^2-相结合形成Mg²⁺-H₂O-SO₄^2-或Mg²⁺-OSO₃^2-结构的机会增多,在复盐区还会形成SO₄^2-离子簇结构。由此判断溶液结构的适应性变化是导致介稳现象的重要原因。进一步的相关分析表明:SO₄^2-的浓度和耶涅克指数J与ν₁-SO₄^2-峰的峰强度和峰面积存在正相关关系, Mg²⁺浓度是影响ν₁-SO₄^2-峰中四种缔合结构的比例发生变化的主要因素。     

一例钴基金属有机框架化合物活化过氧单硫酸盐高效降解水中亚甲基蓝研究

在水净化领域,基于硫酸根自由基(SO₄^·-)的高级氧化工艺因其高选择性和氧化优势应用潜力巨大.开发高性能过氧单硫酸盐(PMS)催化剂是染料废水处理的研究热点.此工作中,选用5,5’-二苯醚间苯二甲酸(H₄odip)和Co²⁺离子通过溶剂热法合成得到一例新的钴基金属有机框架化合物Co(μ₆-odip)_0.5(μ₂-OH₂)_0.5(H₂O)₂·1.5H₂O (1).该化合物水稳定性和热稳定性优良且具有一定的耐酸碱性.通过X-射线单晶和粉末衍射、热重分析、元素分析和红外光谱表征了该化合物的结构及组成.化合物1属于单斜晶系C2/c空间群,晶胞参数为a=1.6101(9) nm,b=1.5508(10) nm,c=0.9660(6)nm,α=90°,β=112.70(2)°,γ=90°.通过紫外-可见分光光度计对1活化过氧单硫酸盐降解水...     

菜园土壤中的铜及其与土壤有机碳的关系

通过野外调查与室内分析相结合的方法研究了杭州市郊主要菜园土壤中铜的状况,并对其与土壤有机碳的关系作了探讨.取样分析结果表明,调查区域菜园土壤全铜含量在4.3×10-6～205.5×10-6之间,平均为(43.6±36.7)×10-6,有效铜含量在0.17×10-6～6.18×10-6之间,平均为(2.70±1.46)×10-6.同时还发现,菜园土壤有效铜含量与全铜含量呈极显著正相关,相关系数为0.717**(n=45,P=0.01,下同),据此认为菜园土壤有效铜的供给是以全铜量为基础的.相关分析还得出,全铜含量与总有机碳和易氧化碳含量均呈极显著正相关,相关系数分别为0.695**和0.594**;有效铜含量也与总有机碳和易化有机碳含量呈极显著正相关,相关系数分别为0.666**和0.557**,这表明施用有机肥料可能是菜园土壤铜营养的重要来源之一.另外,菜园土壤铜的有效性也有随土壤总有机碳和易氧化有机碳含量的提高而增大的趋势,这对一般情况下提高土壤的供铜强度是有益的.但是,倘若土壤中已积累了过量的铜,则有可能加剧铜的毒害,蔬菜生产和菜园土壤管理中都应予以足够的重视.     

液液萃取-气相色谱-质谱法同时测定水中46种半挥发性有机物

半挥发性有机物主要包括多环芳烃类(PAHs)、邻苯二甲酸酯类(PAEs)、有机氯农药类(OCPs)和硝基苯类(NBs)等化合物,这些物质多具有致癌、致畸、致突变作用,以及内分泌干扰效应.因此,快速准确测定水中半挥发性有机物非常重要,目前国内尚无水中半挥发性有机物的检测标准.该研究从氮吹温度、水样pH值和萃取时间3个方面...     

多孔有机骨架材料对顺式二醇化合物富集分离的研究进展

基于在碱性环境下硼酸能与顺式二醇化合物可逆共价结合形成稳定的五元或六元环酯,而在酸性环境下环酯开环释放顺式二醇化合物这一特性,设计合成高效、高选择性、高富集性能的硼亲和材料的研究备受关注。近年来,许多研究工作者合成了各种类型的硼亲和材料,应用于高选择性富集顺式二醇化合物。金属有机骨架(MOFs)和共价有机骨架(COFs)由于具有孔径可调、高孔隙率、高比表面积、骨架结构可调和化学及热稳定性良好等特点,被广泛应用于色谱分离和样品前处理领域。为赋予MOFs和COFs材料对顺式二醇化合物的富集选择性,各种不同结构和不同种类的硼酸修饰的MOFs和COFs被合成出来。该综述主要是对近几年来80余篇源于科学引文索引关于硼酸功能化MOFs和COFs的种类、合成方法及其应用文章的总结,包括“金属配体-片段共组装”“合成后修饰”和“自下而上”的硼酸功能化多孔材料的修饰策略,以及硼酸功能化MOFs和COFs的种类,介绍了其在化学分析和生物分析领域的发展概况和应用前景,客观评价了硼酸功能化MOFs和COFs的区别和优缺点。该文旨在让研究人员能够充分了解近几年硼酸功能化多孔有机骨架材料的研究现状、掌握合成思路和方法,为其应用提供一定的理论指导和技术支撑,为加快硼酸功能化多孔有机骨架材料的商业化脚步贡献绵薄之力。     

Progresses in organic field-effect transistors and molecular electronics

In the past years, organic semiconductors have been extensively investigated as electronic materials for organic field-effect transistors (OFETs). In this review, we briefly summarize the current status of organic field-effect transistors including materials design, device physics, molecular electronics and the applications of carbon nanotubes in molecular electronics. Future prospects and investigations required to improve the OFET performance are also involved. __________ Translated from Huaxue Tongbao (Chemistry), 2006, 69(6) (in Chinese)     

全二维气相色谱分析持久性有机污染物的应用进展

持久性有机污染物（POPs）组分复杂,在自然界中超痕量存在,其分离分析十分困难。全二维气相色谱（GC×GC）作为一种新型色谱技术,与传统的一维气相色谱相比,具有峰容量大、分辨率和灵敏度高等优势,越来越广泛地应用于环境有机污染物的分析。该文综述了近十年来全二维气相色谱在持久性有机污染物分析中的应用进展,主要包括全二维气相色谱在解决一些复杂POPs定性定量分析难题方面的应用,如二恶英、毒杀芬和短链氯化石蜡等;概述了全二维气相色谱对多种POPs同时定性定量分析的应用进展;讨论了全二维气相色谱在非目标有机污染物筛查分析中的应用,并对发展趋势及相关应用前景进行了总结展望。     

耐有机溶剂微生物及酶类在生物催化中的应用*

将生物催化剂运用到有机相催化具有多种优势,然而酶是一类不稳定的催化剂很容易在有机溶剂存在的条件下失去活性。耐有机溶剂微生物是一类新颖的极端微生物,它们可以在高浓度的有机溶剂存在的条件下生存,而这类微生物所产的一些酶类往往具有耐有机溶剂的性能。随着这一领域开发和发展,从这类极端微生物中寻找高效生物催化剂逐渐成为新的研究热点,并被越来越多的运用到有机相生物催化领域。本文综述了新型耐有机溶剂催化剂的开发、应用与发展,并讨论了该领域的研究所带来的机遇与挑战。     

Development of a Water Matrix Certified Reference Material for Volatile Organic Compounds Analysis in Water

Water matrix certified reference material (MCRM) of volatile organic compounds (VOCs) is used to provide quality assurance and quality control (QA/QC) during the analysis of VOCs in water. In this research, a water MCRM of 28 VOCs was developed using a “reconstitution” approach by adding VOCs spiking, methanol solution into pure water immediately prior to analysis. The VOCs spiking solution was prepared gravimetrically by dividing 28 VOCs into seven groups, then based on ISO Guide 35, using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) to investigate the homogeneity and long-term stability. The studies of homogeneity and long-term stability indicated that the batch of VOCs spiking solution was homogeneous and stable at room temperature for at least 15 months. Moreover, the water MCRM of 28 VOCs was certified by a network of nine competent laboratories, and the certified values and expanded uncertainties of 28 VOCs ranged from 6.2 to 17 μg/L and 0.5 to 5.3 μg/L, respectively.     

Gel Chromatography of Metal Acetylacetonates in Organic Solvents

Abstract

Tris (acetylacetonato)cobalt(III) and tris(acetylacetonato)-chromium(III) have been eluted by gel chromatography through styrene-divinylbenzene copolymer gel using an organic solvent as an eluent. Elution counts of these chelates in these solvents reflect some mutual interactions between metal chelate, gel and solvent. When benzene or chloroform was used as an eluent, sieving effect seems to be dominant for the separation of these chelates. Discussions were done in relation to solubility parameters of the solvent, the complex and the gel.