【摘 要】
：
水污染已经成为全世界普遍关注的环境问题,其中污染物成分复杂的染料废水是水环境污染的重要污染源。亚甲基蓝（MB）是使用频率很高的染色材料之一,在印染、生化和医药等行业都具有广泛应用。另一方面,镀件漂洗产生的铬（Cr（VI））会从铬浴和废铬酸盐钝化溶液中带出,通常还会与印染、纺织皮革和造纸废水中的MB共存,这对人类的生存环境和经济发展造成了严重威胁。在各种处理水体污染物的方法中,采用一种技术往往难以达
论文部分内容阅读
水污染已经成为全世界普遍关注的环境问题,其中污染物成分复杂的染料废水是水环境污染的重要污染源。亚甲基蓝（MB）是使用频率很高的染色材料之一,在印染、生化和医药等行业都具有广泛应用。另一方面,镀件漂洗产生的铬（Cr（VI））会从铬浴和废铬酸盐钝化溶液中带出,通常还会与印染、纺织皮革和造纸废水中的MB共存,这对人类的生存环境和经济发展造成了严重威胁。在各种处理水体污染物的方法中,采用一种技术往往难以达到预期的处理效果,吸附结合光催化技术因其绿色环保、能耗低和去除彻底而成为理想的环境污染治理技术组合。本研究尝试通过酰胺化作用对两种典型的金属有机骨架材料（MOFs）（NH2-UiO-66（Zr）和NH2-MIL-101（Cr））进行萘四羧酸酰亚胺（NDI）修饰改性,利用MOFs材料大比表面积的特点提高MOFs和污染物之间的吸附亲和力,NDI调控材料表面性质,促进光生载流子的分离和迁移,从而提高MOFs对污染物的去除能力。结合表征手段,对污染物的吸附机理和光催化去除机理进行了系统的研究。具体研究内容概括如下:（1）在溶剂热条件下,首次将1,4,5,8-萘四甲酸酐（NTCDA）与具有相对高的稳定性和类半导体性质的MOFs（NH2-UiO-66（Zr）或NH2-MIL-101（Cr））进行酰胺化反应,制得具有强共价键O=C-N-C=O连接的NDI/UiO-66（Zr）（缩写为NDI/UZr）和NDI/MIL-101（Cr）（缩写为NDI/MCr）两类复合材料,且选出了NTCDA的相对最优添加量。此外,以典型染料MB为目标污染物,系统性地对比研究了两类复合材料的吸附性能。由于NDI的修饰对复合材料表面性质的影响,使得NDI/MOFs对MB的吸附明显强于单一MOFs,其中NDI/MCr（2:1）因对MB具有静电吸引作用且比NDI/UZr（2:1）具有更大的比表面积,而表现出更为优异的MB吸附去除能力。进一步对吸附动力学,吸附热力学,吸附等温模型,吸附机理进行了细致分析。（2）对所制备的NDI/MOFs复合材料进行了模拟太阳光光催化性能研究。在模拟太阳光照射30 min后,与单一材料NH2-UiO-66（Zr）相比,NDI/UZr（2:1）对初始浓度为20 mg·L–1的MB(0.0143 min-1)或10 mg·L–1的Cr（VI）(0.0193min-1)表现出更好的光催化去除活性,其反应速率常数分别是单一材料的2.2倍和1.9倍。NDI/MCr（2:1）对该浓度下的MB可实现完全吸附而无法进行光催化性能评价,故选用初始浓度为50 mg·L–1的MB进行光催化性能评价,经30 min模拟太阳光照射后NDI/MCr（2:1）对MB的去除率达到了95.6%,且其光催化降解速率常数分别是NH2-MIL-101（Cr）与NDI/UZr（2:1）的10.3倍和13.8倍。同时NDI/MCr（2:1）也表现出比NH2-MIL-101（Cr）和NDI/UZr（2:1）更好的光催化去除Cr（VI）活性(0.0306 min-1),分别是其2.1倍和1.6倍。在去除相同浓度的Cr（VI）时,NDI/MCr（2:1）光催化去除Cr（VI）过程的反应速率常数为0.0306 min-1,是NDI/UZr（2:1）的1.6倍。NDI/MCr（2:1）材料因比NDI/UZr（2:1）材料具有更宽的光谱吸收,更强的光生电子-空穴分离能力以及更负的导带位置而表现出更为优异的光催化去除能力。此外NDI/MOFs还具有协同去除MB和Cr（VI）的能力,经三次循环仍能保持良好的稳定性。进一步通过光电化学性质分析和活性自由基及电子捕获实验推测出了NDI/MOFs光催化去除MB及Cr（VI）的机理。本研究工作可为设计新型高效基于MOFs的复合材料提供依据,拓宽MOFs材料在吸附及光催化领域的应用,并为其处理实际废水提供基础研究数据。
其他文献
重金属铅（Pb）污染是世界范围内最严重的环境问题之一,Pb具有环境毒性高、迁移能力强、难以生物降解、能在土壤和食物链中累积等特点,从而导致土壤稳定性降低,并危害地球上的各种生命的正常生活。重金属（Heavy mentals,HMs）的生态环境风险取决于其赋存形态,且土壤粒径、土壤微生物对重金属的累积和形态转化具有重要影响。丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi,AM
青藏高原地区早春和秋末昼夜温差大,常常对植物及土壤产生冻融胁迫,且该地区土壤盐碱化问题突出,冻融作用和土壤盐碱化作为两个主要制约因素会对当地农作物青稞（Hordeum vulgare L.var.nudum Hook.f.）产生不良影响。通过明确青稞播种期气候变化下冻融作用发生的情况,以此作为室内冻融胁迫温度设定的依据,通过研究青稞在面临盐碱和冻融复合胁迫时的生理指标的变化,可为土壤盐碱化背景下减
在全球气候变化背景下,土壤冻融交替现象更加广泛和普遍,冻融格局的改变将对土壤理化性质和生物特性产生深刻影响,进而改变土壤温室气体排放规律。湿地是水陆相互作用形成的独特生态系统,发挥着巨大的碳、氮源和汇功能。湿地水位长期处于波动状态,但冻融作用对有水覆盖湿地土壤温室气体排放及影响机制尚不清楚。本文通过室内模拟实验探讨了冻融作用对淹水芦苇（Phragmites australis）群落和无植物生长区土
交流声信号是社群动物进行种内和种间识别、信息传递以及维持社群稳定性的重要方式之一。很多动物类群的交流声信号具有高度的多样性和复杂性,且在种间和不同地理种群间存在显著差异。这些特征与人类语言的方言现象十分相似,因此,对动物交流声波复杂性地理变化及其进化驱动力开展研究,能够为从比较生物学角度探究人类语言起源与演化机制提供重要依据。已有的动物交流声波复杂性研究主要集中于种间差异的比较,对不同种群间的交流
微生物燃料电池耦合人工湿地系统（Microbial Fuel Cell-Constructed Wetlands,MFC-CWs）是一种新型的多功能污水处理技术,具有处理效果好、构造成本低、产电、易于维护和运行等多方面优势。各类污水中的主要污染物多以有机物和氮素、磷素为主,碳源是脱氮除磷过程中重要的影响因子,碳源的供给直接影响反硝化效果,碳不足会抑制反硝化进程,碳过量则会因为竞争溶解氧而限制硝化反
大气氮沉降是全球变化的重要问题之一,引起了一系列的生态环境问题:如土壤酸化、土壤微生物群落结构与功能改变、土壤温室气体的释放增加等。对于普遍存在于氮限制条件下的湿地生态系统,大气氮沉降的生态效应更加不容忽视。以往模拟研究多数是通过土壤施氮来模拟氮沉降过程,忽视了通过沉降到植物叶片表面再进入到湿地生态系统的氮输入过程,导致了大气氮沉降生态效应评估的不准确。此外,大气氮沉降在一般情况下会带来植物生物量
本文首先对虚拟现实技术及其特点进行了概述，对虚拟现实技术中的人机交互方式进行了介绍，然后重点对虚拟现实的教育应用情境进行了探讨，并对目前虚拟现实的教育应用面临的挑战进行了分析，以期对虚拟现实教育应用的后续研究奠定基础。
随着社会经济的发展和自然环境的变化,流域资源供求矛盾、环境污染和生态退化等各种问题逐渐加剧,世界上各国不断加强流域资源与环境管理研究。受到流域内各个系统和多种要素的影响,资源、环境和生态问题表现错综复杂、时空分布差异很大,给资源与环境管理带来很多难题。本研究选取吉林省东辽河流域为研究对象,基于“3S”技术,以综合加权评价、地统计学分析、相关分析、冗余分析、多元线性回归等方法,基于遥感数据、地形地貌
湿地植物是湿地生态系统结构和功能中不可或缺的一部分,其有性繁殖是维系种群更新与扩散的关键,对维持湿地内的生物多样性起着重要作用。有性繁殖作为植物生活史中的重要阶段之一,决定着植物种群的更新以及遗传物质的延续。因此对湿地植物开花、传粉与有性繁殖过程的研究,能够为保护湿地植物多样性提供理论基础。植物的花期物候与花部综合特征均体现了其对生存环境的适应,是与周围生物及非生物环境长时间适应进化产生的结果。植
世界人口的快速增长及人类活动的影响给水环境造成了很大负担,水体富营养化仍待继续解决。人工湿地（Constructed Wetlands,CWs）对于减轻水体富营养化具有很重要的意义。其中,湿地基质凭借易控性得到了广泛关注,但是在人工湿地脱氮除磷的过程中,电子供体的缺乏是个难题。黄铁矿与碱改稻壳分别为无机电子供体基质与有机电子供体基质,其对人工湿地脱氮具有重要作用。在缓解水体富营养化上,基质的脱氮除