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聚合硫酸铁对水中聚乙烯微塑料的混凝效果与机理研究

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安全与环境学报 2024年第2期24卷 695-702页

作者：陈金垒龚佳昕苏善煜黄华斌厦门华厦学院环境与公共健康学院福建厦门361024

以聚合硫酸铁(Polyferric Sulfate,PFS)和聚乙烯(Polyethylene,PE)微塑料分别作为混凝剂和去除对象,通过改变混凝剂投加量、微塑料粒径、溶液pH值及共存污染物等系统地研究不同条件下PFS对PE微塑料的去除性能。采用X射线光电子能谱(X-ra... 详细信息

以聚合硫酸铁(Polyferric Sulfate,PFS)和聚乙烯(Polyethylene,PE)微塑料分别作为混凝剂和去除对象,通过改变混凝剂投加量、微塑料粒径、溶液pH值及共存污染物等系统地研究不同条件下PFS对PE微塑料的去除性能。采用X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)、傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FT-IR)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)和Zeta电位分析方法初步探讨混凝机理。结果显示:当PFS投加质量浓度为10~550 mg/L时,PE微塑料的去除率随着PFS投加质量浓度的增加而呈升高趋势;加入表面活性剂及碱性条件下,PFS具有更好的混凝沉降性能;在小于500μm的粒径中,PE微塑料粒径为50~150μm时的去除率最高;当混凝剂投加质量浓度为550 mg/L,pH值为8时,去除率可达到98.0%,且优于铝系和天然混凝剂。在六价铬-微塑料共存体系中,微塑料的去除效果未受到显著影响。同时,混凝剂对六价铬的最大去除率可达到15.9%。混凝机理分析表明,电荷中和和吸附架桥作用为PFS对PE微塑料的主要混凝机制。

关键词：环境工程学聚合硫酸铁聚乙烯微塑料混凝机理

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聚酰胺微塑料对十二烷基苯磺酸钠的吸附

化工环保 2024年第1期44卷 60-67页

作者：陈金垒章雨晨陈雅婷黄华斌厦门华厦学院环境与公共健康学院福建厦门361024

考察了聚酰胺(PA)微塑料对溶液中十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的吸附性能,采用SEM、FTIR和XPS等手段表征了吸附前后PA微塑料的变化,探讨了PA微塑料对SDBS的吸附机理。实验结果表明:PA微塑料对SDBS的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir... 详细信息

考察了聚酰胺(PA)微塑料对溶液中十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的吸附性能,采用SEM、FTIR和XPS等手段表征了吸附前后PA微塑料的变化,探讨了PA微塑料对SDBS的吸附机理。实验结果表明:PA微塑料对SDBS的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型;25℃时,PA微塑料对SDBS的饱和吸附量为10.896mg/g;随着pH的增加,PA微塑料对SDBS的吸附能力逐渐降低;CO_(3)^(2-)对PA微塑料吸附SDBS的过程具有明显的抑制作用。PA微塑料吸附SDBS的机理包括PA中的羰基与SDBS的苯环发生的n-π电子供受体(EDA)作用、PA中的氨基与SDBS的磺酸基发生的氢键作用、静电作用和孔隙填充作用。

关键词：聚酰胺微塑料十二烷基苯磺酸钠吸附机理

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混凝技术去除水中微塑料的研究进展

现代化工 2023年第8期43卷 6-10页

作者：陈金垒王蕾黄华斌厦门华厦学院环境与公共健康学院福建厦门361024

综述了近年来混凝技术处理水中微塑料的研究进展,系统分析了混凝剂种类与投加量、微塑料种类与尺寸、pH、共存物质等参数对去除微塑料的影响,介绍了混凝去除微塑料的主要机理,并对混凝技术处理微塑料的未来研究方向做出展望。

关键词：混凝微塑料影响因素机理

煅烧温度对In-TiO_2纳米材料光催化性能的影响

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材料研究学报 2012年第6期26卷 561-566页

作者：张文杰陈金垒王宏何红波沈阳理工大学环境与化学工程学院沈阳110159 中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016

采用溶胶-凝胶法合成In掺杂TiO_2纳米材料,用XRD、FT-IR以及N_2吸附-脱附等手段对其表征,研究了热处理条件对其结构和光催化性能的影响。结果表明,在不同煅烧温度制备的材料均由锐钛矿型TiO_2组成,且其表面形貌变化不大;随着煅烧温度的... 详细信息

采用溶胶-凝胶法合成In掺杂TiO_2纳米材料,用XRD、FT-IR以及N_2吸附-脱附等手段对其表征,研究了热处理条件对其结构和光催化性能的影响。结果表明,在不同煅烧温度制备的材料均由锐钛矿型TiO_2组成,且其表面形貌变化不大;随着煅烧温度的提高TiO_2晶粒尺寸逐渐增大,催化剂的比表面积逐渐降低,孔径逐渐增大,在400℃煅烧制得的3%In-TiO_2的比表面积为94.4 m^2/g,平均孔径为10.3 nm,具有最强的光催化能力,经光照30 min后对甲基橙的光催化降解率为43.1%.

关键词：无机非金属材料热处理 In-TiO2 光催化甲基橙

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碱活化过硫酸钠降解水中的亚甲基蓝

廊坊师范学院学报（自然科学版） 2023年第2期23卷 51-56页

作者：陈金垒龚佳昕范瑶厦门华厦学院福建厦门361024

采用碱活化Na_(2)S_(2)O_(8)降解水中的亚甲基蓝,考察NaOH浓度、Na_(2)S_(2)O_(8)浓度、共存阴离子及有机物对反应体系降解效果的影响。结果表明,碱活化Na_(2)S_(2)O_(8)体系能够有效去除亚甲基蓝。通过自由基淬灭实验确定硫酸根自由基(... 详细信息

采用碱活化Na_(2)S_(2)O_(8)降解水中的亚甲基蓝,考察NaOH浓度、Na_(2)S_(2)O_(8)浓度、共存阴离子及有机物对反应体系降解效果的影响。结果表明,碱活化Na_(2)S_(2)O_(8)体系能够有效去除亚甲基蓝。通过自由基淬灭实验确定硫酸根自由基(SO_(4)^(-)·)、超氧自由基(O_(2)^(-)·)和羟基自由基(·OH)是碱活化过硫酸盐反应体系中的活性物质,其中起主导作用的是O_(2)^(-)·。Na_(2)S_(2)O_(8)浓度和NaOH浓度的增加均使亚甲基蓝的降解率呈先升高后下降的趋势。不同阴离子和有机物对去除亚甲基蓝有不同的作用,NO_(3)^(-)对亚甲基蓝的降解没有明显的作用,Cl^(-)、HCO_(3)^(-)、单宁酸和苯酚均有效抑制了亚甲基蓝的去除,且抑制作用随浓度的增加而增强。碱活化过硫酸盐体系处理染料废水具有广泛的应用前景。

关键词：碱活化过硫酸盐染料废水超氧自由基

煅烧温度对Al-In-TiO_2光催化纳米材料性能的影响

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材料热处理学报 2014年第11期35卷 1-5页

作者：张文杰都玲陈金垒沈阳理工大学环境与化学工程学院辽宁沈阳110159

采用溶胶-凝胶法制备0.5%Al-3%In-TiO2光催化剂,研究煅烧温度对材料性质和光催化降解活性的影响。结果表明,不同煅烧温度制备的0.5%Al-3%In-TiO2样品均为锐钛矿型TiO2晶型,TiO2晶粒尺寸和晶胞体积随煅烧温度升高增大。煅烧温度升高导致... 详细信息

采用溶胶-凝胶法制备0.5%Al-3%In-TiO2光催化剂,研究煅烧温度对材料性质和光催化降解活性的影响。结果表明,不同煅烧温度制备的0.5%Al-3%In-TiO2样品均为锐钛矿型TiO2晶型,TiO2晶粒尺寸和晶胞体积随煅烧温度升高增大。煅烧温度升高导致样品平均孔径增大,累积孔容积和比表面积减少。400℃制备的样品比表面积为108.9 m2/g,平均孔径为8.0 nm,累积孔容积为0.1395 cm3/g。0.5%Al-3%In-TiO2材料吸附染料能力随煅烧温度升高而下降。400℃制备的样品具有相对较强的光催化降解活性,经30 min光照后甲基橙溶液的降解率为58.1%。

关键词： TiO2 光催化溶胶-凝胶煅烧

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钛基多元光催化材料的制备与性能研究

钛基多元光催化材料的制备与性能研究

作者：陈金垒沈阳理工大学

学位级别：硕士

TiO是一种重要的半导体光催化材料，它能在太阳光下降解各种污染物，同时其具有成本低、无毒性、不产生二次污染等优点，受到各国研究人员的关注。然而TiO也存在宽带禁度较大、光源利用率低、载流子复合率高等缺陷。通过研究发现，离子... 详细信息

TiO是一种重要的半导体光催化材料，它能在太阳光下降解各种污染物，同时其具有成本低、无毒性、不产生二次污染等优点，受到各国研究人员的关注。然而TiO也存在宽带禁度较大、光源利用率低、载流子复合率高等缺陷。通过研究发现，离子掺杂改性是克服这些缺陷，提高TiO光催化活性的一种重要手段。针对以上背景问题，本文拟通过单一金属离子掺杂和多种金属离子共掺杂的方法对TiO进行优化改性，以提高TiO在紫外光下的光催化效率。并用XRD、SEM、FT-IR、以及N吸附-脱附等手段对光催化剂进行了表征，同时考察了其在紫外光辐照下降解甲基橙的能力。主要实验研究分为以下四个部分。 1以钛酸四丁酯为钛源，硝酸铟为铟源，采用溶胶-凝胶法合成了In掺杂TiO(In-TiO)材料。结果表明，所制材料在不同In掺杂浓度和煅烧温度下均为锐钛矿相，In以同晶取代方式占据TiO中Ti的位置，形成InTiO，提高了光生载流子产率。适量的In掺杂抑制了二氧化钛晶粒的生长，使材料的平均孔径减小，比表面积增大。随着煅烧温度的升高，二氧化钛晶粒逐渐增大，比表面积逐渐减小。400oC煅烧制得的3%In-TiO的具有最大的比表面积(94.4m2/g)。紫外光降解甲基橙实验表明，400oC煅烧制得的3%In-TiO具有最强的光催化能力，光照70min可使甲基橙完全降解;而在同等条件下，纯TiO对甲基橙的降解率仅为62.3%。 2以CTAB为模板导向剂，考察不同CTAB浓度及煅烧温度对3%In-TiO光催化剂结构和活性的影响。结果表明，CTAB的加入促进了In-TiO的结晶和颗粒的均匀分散，增大了二氧化钛颗粒粒径和比表面积，并造成了TiO晶格膨胀。适当的煅烧温度能够去除表面活性剂，并保持一定的比表面积。紫外光照60min后，500oC制备的，CTAB浓度为0.12mol/L的In-TiO光催化剂对甲基橙的光催化率达到91.8%。比表面积和晶格膨胀是光催化剂活性的主要影响因素。 3以钛酸四丁酯为钛源，硝酸铟为铟源，氯化铝为铝源，采用溶胶-凝胶法首次合成了In-Al-TiO复合材料。结果表明，所制材料在不同Al浓度掺杂和煅烧温度下均为锐钛矿相，适量Al掺杂抑制了二氧化钛晶粒的生长，增加了样品的比表面积。随着煅烧温度的升高，样品晶粒和平均孔径逐渐增大，比表面积逐渐减小，400oC煅烧制得的0.5%Al-3%In-TiO的具有最大的比表面积(108.9m2/g)。一部分Al以取代式掺杂进入TiO晶格，造成TiO晶格缺陷，增加了材料表面羟基数量，抑制了光生载流子的复合。紫外光降解甲基橙实验表明，400oC煅烧制得的0.5%Al-3%In-TiO具有最强的光催化能力，光照40min可使10mg/L的甲基橙溶液完全脱色。 4以钛酸四丁酯为钛源，硝酸铟为铟源，氯化镧为镧源，采用溶胶-凝胶法首次合成了La-In-TiO复合材料。结果表明，所制材料在不同La浓度掺杂和煅烧温度下均为锐钛矿相，La以取代式掺杂进入TiO晶格，造成TiO晶格缺陷，促进了光生载流子的分离。适量的La掺杂减小了二氧化钛晶粒尺寸，造成了材料比表面积的增大。随着煅烧温度的升高，TiO晶粒逐渐增大，颗粒硬团聚加剧，比表面积逐渐减小，400oC煅烧制得的0.3%La-3%In-TiO的比表面积为129.8m/g。紫外光降解甲基橙实验表明，400oC煅烧制得的0.3%La-3%In-TiO具有最强的光催化能力，光照40min可使10mg/L甲基橙溶液完全脱色。UV-Vis图谱表明，La3+掺杂改变了甲基橙溶液的光催化降解历程。

关键词：光催化溶胶凝胶法 In 掺杂 CTAB In/La共掺杂 In/Al 甲基橙

溶胶-凝胶法制备xLa-3%In-TiO_2光催化材料

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材料工程 2017年第8期45卷 14-18页

作者：曲家惠陈金垒李红张文杰沈阳理工大学环境与化学工程学院沈阳110159

采用溶胶-凝胶法制备xLa-3%(摩尔分数,下同)In-TiO_2光催化材料,对其进行XRD,SEM,比表面,孔径分布表征和光催化活性评价。结果表明:所制备的样品为四方晶系锐钛矿结构,掺杂La和In样品的TiO_2晶粒尺寸有所减小。In3+,La3+以置换Ti 4+的... 详细信息

采用溶胶-凝胶法制备xLa-3%(摩尔分数,下同)In-TiO_2光催化材料,对其进行XRD,SEM,比表面,孔径分布表征和光催化活性评价。结果表明:所制备的样品为四方晶系锐钛矿结构,掺杂La和In样品的TiO_2晶粒尺寸有所减小。In3+,La3+以置换Ti 4+的方式进入TiO_2晶格中。掺杂La后材料的比表面积增大,平均孔径减小。xLa-3%In-TiO_2的孔径主要分布在1.5~10nm范围内。La的掺杂明显提高了材料的光催化活性,甲基橙在0.3%La-3%In-TiO_2和3%InTiO_2上的光催化反应速率常数分别为0.061,0.029min^(-1)。甲基橙分子中的显色基团在光催化过程中可以完全降解。

关键词： TiO2 溶胶-凝胶光催化甲基橙

化工厂搬迁遗留场地土壤银及氰化物的污染特征与评价

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邵阳学院学报（自然科学版） 2022年第3期19卷 86-93页

作者：陈金垒王嘉豪苏善煜厦门华厦学院环境与公共健康学院福建厦门361024

以南方某搬迁化工厂为研究对象,在不同功能区设置采样点,分层采集土壤样品并分析银和氰化物的污染特征及风险等级。研究结果表明:场地功能区表层土壤银和氰化物含量变幅分别为0.60~3.75、0.02~0.12 mg/kg,均未超过风险管控值;厂区土壤... 详细信息

以南方某搬迁化工厂为研究对象,在不同功能区设置采样点,分层采集土壤样品并分析银和氰化物的污染特征及风险等级。研究结果表明:场地功能区表层土壤银和氰化物含量变幅分别为0.60~3.75、0.02~0.12 mg/kg,均未超过风险管控值;厂区土壤中氰化物含量垂向分布规律较为一致,均呈先减少后增加趋势,银含量垂向分布无一定的规律,土壤pH、含水率和有机质含量等可能是影响土壤污染物含量垂向分布的因素;健康风险评价结果显示,厂区土壤氰化物的总非致癌风险指数<1,说明摄入引起慢性疾病的风险较小;地质累积污染指数结果表明,研究区域代表性采样点均处于偏中度以上污染程度,搬迁遗留化工场地银污染应引起重视。

关键词：化工厂场地氰化物银污染特征风险评价