MOF材料在水环境污染物去除方面的应用现状及发展趋势（II）

对近年来MOF材料去除水环境中重金属、有机物的相关研究进行了总结与评述。本篇是该主题的第2篇,主要对MOF材料去除水中有机污染物的相关研究进行总结和论述。研究表明,MOF材料含有大量开放性金属位点、路易斯酸碱位以及官能团,因而对染料、抗生素、农药、持久性有机污染物等均具有较高的吸附性能。氢键、π?π作用、疏水作用和静电引力是其吸附有机污染物的主要机制,部分MOF材料中较大的孔道结构也有利于大分子有机污染物的吸附;另外,部分MOF材料还具有优异的催化性能,能够作为类Fenton催化,光催化以及过硫酸盐活化的催化剂实现对有机污染物的催化降解,其中光催化反应中污染物的降解主要源于·O2?、·OH和h+的贡献;而在过硫酸盐体系中,·O2?、·OH、SO₄·?和1O₂是导致有机污染物分解的主要活性氧化物种。基于对先前研究的回顾,相信未来的研究领域包括但不限于以下方面:（1）进一步提高MOF在去除有机污染物方面的性能,并提高其可回收性;（2）开展新型MOF催化材料的制备及催化反应机理的研究;（3）研究MOF缺陷结构的调控,以开发具有更高吸附和催化性能的新型MOF材料;（4）研究新的框架材料,例如共价有机骨架（COFs）材料,并将其应用于污染物净化领域。      

二氧化钛基材料光催化降解VOCs的研究进展

挥发性有机污染物(VOCs)大量排放导致的人体健康和环境问题已引起广泛关注,如何高效环保地去除VOCs一直是催化化工行业领域的热点和难题之一.光催化氧化技术(PCO)被认为是有效的环境污染物治理方法之一.TiO₂作为研究时间最长的光催化剂,具有成本效益高、稳定性好和光催化降解能力强等优点.然而,无法利用可见光和光激发电荷载流子分离效率低等瓶颈问题始终制约着其进一步发展.通过改性来克服TiO₂固有限制和提高TiO₂光催化氧化降解VOCs能力势在必行,立足于TiO₂光催化去除VOCs的基本原理,面向影响光催化反应的关键因素,从掺杂、半导体复合、缺陷工程、晶面工程、载体吸附和形貌调控等几个方面出发对近年TiO₂基材料设计及其在光催化降解VOCs领域应用的研究进行了系统的归纳和总结,并对如何进一步改进基于TiO₂的光催化氧化VOCs技术提出展望.     

纳米TiO2光催化材料的制备及研究进展

纳米TiO2是一种无毒、反应速度快、降解效率高、无二次污染新型光催化剂，目前广泛应用于处理和降解废水、空气中有机污染物环境治理方面。本文首先全面介绍了制备TiO2光催化剂先进成熟技术方法。其次详细论述了光催化剂的改性、可见光敏化及新型光催化反应器的研究的提高三个方面，最后深入探讨了TiO2材料目前尚存在的问题以及展望TiO2作为光触媒的应用发展。     

三嗪类污染物光催化降解研究进展

三嗪类污染物是农业生产中广泛存在的环境激素类农药,其广泛且稳定的环境残留对生物体通常造成不可逆的伤害。利用光催化技术降解三嗪类污染物具有廉价、效率高、环保可持续等优势。研究发现,不同光催化剂材料降解不同结构的三嗪类污染物的光催化机制各不相同。目前,对于三嗪类污染物的结构性质缺少总结,对于光催化降解机制,还缺乏系统的总结和归纳。基于此,本文系统总结了三嗪类污染物的理化性质,以活性物种(ROS)进行分类,归纳了羟基自由基(·OH)、超氧自由基(·O₂^-)、空穴(h⁺)、单线态氧(¹O₂)及多活性物种协同的五种光催化降解机制,总结了光催化剂能带结构与所产生的活性物种之间的关联,以及不同活性物种对污染物降解机制的影响。探讨了降解三嗪类污染物的机制探究的欠缺及研究难点,展望了今后光催化降解三嗪类污染物可能的研究方向和重点。     

基于金属半导体复合材料的可见光催化研究进展

文章基于金属半导体的可见光催化技术,在去除大气环境污染物方面的相关研究中,对研究进展进行了综述。金属半导体光催化材料,包括：TiO₂、Bi₂O₃、InMO₄、钛酸铋复合基材料等,半导体光催化技术作为一种环保的新技术,在降解污染物方面具有诸多优点,如:降解没有选择性,不会产生二次污染;可以降低能量和原材料的消耗;光催化剂具有廉价、无毒、稳定,以及可以重复利用等特点。相关技术在抗菌、防腐、净化空气、改善水质及优化环境等方面具有巨大的社会效益和经济效益,以及广阔的应用前景。文章基于改性金属复合可见光催化材料的制备及应用,对可见光催化技术的相关研究成果进行梳理,在深入总结可见光催化领域先进研究成果的同时,讨论了光催化技术在可见光降解方面的发展与挑战,为后续可见光催化技术在环境治理和生态风险防控等方面提供理论依据和支撑。     

Nb2O5基光催化材料的改性及其在水处理中的应用进展

半导体光催化技术是将太阳能转化为化学能的有效途经，在环境污染控制和清洁能源生产等方面拥有巨大应用潜力，发展前景广阔。作为该技术的核心环节，光催化剂材料的设计与研发一直是多学科的研究重点。最近，环境友好的Nb₂O₅因拥有适合光催化反应的多种优良特性，如表面吸附能力强和空穴具有高氧化性等而受到科研工作者青睐。过去几年，大量围绕高活性Nb₂O₅基光催化材料研发的工作被进行。本文以Nb₂O₅自身结构特征及理化性质为切入点，针对Nb₂O₅基光催化材料的改性策略进行总结和整理，介绍了形貌调控、缺陷工程、元素掺杂、贵金属沉积以及半导体复合等策略改善Nb₂O₅基光催化剂光催化活性的作用机制，并对其在水环境中有机污染物降解、重金属离子还原以及细胞灭活等方面的应用进行评述的同时也对该类材料的发展提出了前景展望。本项工作系统梳理了Nb₂O₅基光催化...     

锡掺杂高岭石基纳米TiO_2光催化材料制备及应用研究

以片状高岭石为基材,采用Sn~(4 )化合掺杂方法,制备锡掺杂高岭石基纳米TiO_2光催化材料。应用结果表明:Sn~(4 )化合掺杂提高了材料的光催化活性,且在自然光下的催化效果也有明显提高。该研究对矿物负载型光催化材料在自然光下降解有机物、抗菌、净化空气的工业应用具有重要意义。     

MOFs基材料光催化除藻研究进展

农业面源污染控制难度较大，含有大量营养元素的地表径流进入了天然水体，使自然水体逐渐趋于富营养化。水中过剩的营养元素促使了藻类的过量生长。这些藻类对人类的健康、生态的平衡和水处理过程均造成了较大的威胁，因此需要采用措施去除水中过量的藻类。与传统的物理化学除藻技术相比，光催化技术因能够使用清洁能源高效去除水中的藻类及其相关代谢物，且几乎不会产生二次污染而受到广泛关注。在光催化材料中，金属有机框架（MOFs）不仅可以作为抑制藻类生长的金属离子的载体，还能通过构建MOFs基异质结和宏观MOFs基组件等策略，提升材料对于光的吸收能力并加速对光生载流子的传输速度，促进产生多种活性氧物种，从而对藻类产生强烈的氧化作用而将其去除。本文总结了MOFs抑制藻类生长的主要机制，重点介绍了MOFs异质结复合物用于光催化除藻的主要研究，并对材料的设计思路、特性和对藻类的作用机制进行了论述。最后对MOFs基材料在光催化除藻方面存在的挑战及未来的发展方向进行了展望，以期为对新型MOFs基水环境修复材料的开发和设计提供一定的参考。     

金属离子掺杂TiO2薄膜的光催化性能研究

在TiO2薄膜中掺入杂质离子是改善TiO2薄膜光催化活性的重要方法，不同金属离子的掺杂能不同程度的提高TiO2薄膜的光催化性能，使TiO2薄膜光催化剂在优化降解大气和水中的污染物等方面具有十分广阔的应用前景。本研究对近年来利用各种金属离子掺杂方式提高TiO2薄膜光催化性能的研究现状进行了综述。     

生物流化床技术在天铁焦化废水处理中的应用

叙述了生物流化床技术在天铁焦化废水处理中的应用情况。焦化废水经过处理后,降解了水中的污染物,去除了污水中大量有机污染物和氨氮等。处理过的废水能够达到厂区回收利用标准,已全部回收再利用,减少了环境污染及工业水用量。该技术为处理焦化废水提供了一种新的途径。     

UTILIZATION OF ALUMINA RED MUD FOR SYNTHESIS OF INORGANIC POLYMERIC MATERIALS

Red mud is a residue coming from the metallurgical treatment of bauxite with the Bayer process. Million of tons of red mud are produced annually worldwide and disposed of on land, degrading vast areas. Therefore, red mud utilization is a first-priority issue for any alumina plant. In the present work, the potential use of red mud for synthesis of inorganic polymeric materials through geopolymerization process was studied. The main focus was the production of inorganic polymeric materials that could be used in the construction sector as artificial structural elements such as massive bricks. The geopolymerization process involves a chemical reaction between red mud and alkali metal silicate solution under highly alkaline conditions. The product of this reaction is an amorphous to semi-crystalline polymeric structure, which binds the individual particles of red mud transforming the initial granular material to a compact and strong one. The effect of main synthesis parameters—like solid-to-liquid ratio, caustic soda as well as soluble silica concentrations, and metakaolin addition—on the properties of red mud-based inorganic polymeric materials was investigated. The results showed that the produced materials have high compressive strength, very low water absorption, satisfactory apparent density, and excellent fire resistance. Therefore, this work proved that the red mud-based inorganic polymeric materials have promising properties and have the potential to be used as artificial structural elements in the construction sector.     

高铁赤泥制备CaO-SiO2-Fe2O3-Al2O3系微晶玻璃

以高铁赤泥、SiO₂等成分为原料，通过熔融-热处理法制备CaO-SiO₂-Fe₂O₃-Al₂O₃体系的赤泥基微晶玻璃.表征母玻璃和热处理后的微晶玻璃的物相组成、微观形貌，计算结晶度以及测试抗弯强度性能等.通过Rietveld全谱拟合方法对各组微晶玻璃的结晶度进行计算，对比分析发现，热处理后微晶玻璃的结晶度增加，随着SiO₂的添加会使得微晶玻璃的结晶度降低.对微晶玻璃进行抗弯强度测试，抗弯强度随着SiO₂/赤泥的增加而增大.      

氧化铝厂隔膜泵的技术改造与节能

尾矿外排是氧化铝生产过程的重要组成部分，尾矿堆场大多远离厂区，尾矿输送距离远。如何正确选择适合远距离输送尾矿的设备关系到氧化铝生产的连续性、稳定性和经济性。本文介绍了在氧化铝尾矿输送过程中使用SGMB型隔膜泵存在的问题以及对隔膜泵系统进行的优化改造，并对节能效果进行了分析比较。     

低浓度拜耳赤泥充填材料制备及水化机理

针对矿山充填中拜耳法赤泥利用率较低或低浓度赤泥充填材料存在强度低、泌水量高、易收缩等问题,研究粉煤灰添加比例、脱硫石膏、石灰及激发剂对赤泥充填材料早期强度及体积稳定性的影响,采用扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）和X射线衍射（XRD）分析手段探讨赤泥基充填材料的水化机理。结果表明,脱硫石膏促进钙矾石的生成,石灰促进粉煤灰火山灰效应,激发剂可以加快赤泥?粉煤灰水化反应进程,三者协同作用提高赤泥充填体强度。充填材料28 d抗压强度3.35 MPa,且初始及60 min流动度在200 mm以上。微观实验表明,硬化体水化产物为钙矾石、硬柱石、硅铝酸盐凝胶类矿物,水化产物通过填充孔隙,提高浆体强度。赤泥基充填材料固体废弃物利用率达到92%,无泌水,无沉缩,具有较高的经济价值和环保价值。      

石灰激发下赤泥的硅酸盐胶凝性

碱石灰烧结法氧化铝生产工艺排出的工业废弃物-赤泥，由于本身含有大量的硅酸盐矿物及其水化产物，在碱的激发下表现出了较好的硅酸盐胶凝牲。按照普通硅酸盐水泥物理性能检验的标准试验方法，测试了不同赤泥石灰配比下赤泥的胶凝牲，以期对赤泥的规模化利用提供借鉴。     

赤泥吸收矿化CO2技术研究

赤泥是氧化铝生产过程中产生的碱性工业固废。以赤泥为主要原料制备CO2吸收矿化材料,分析了吸收矿化反应过程、反应前后赤泥浆液中Na+转移特性及pH与吸收矿化效率的关系。结果表明,赤泥浆液吸收矿化CO2后,赤泥出现一定量的钙霞石和方解石、比表面积增加至12.0 m2/g。同时,部分Na+从赤泥转入溶液中,溶液中钠离子升高至2.81 g/L。采用赤泥吸收矿化CO2效率为27%以上,矿化CO2后产生的赤泥pH稳定维持在7.5左右。     

赤泥-煤矸石基公路路面基层材料的耐久与环境性能

以拜耳法赤泥、煤矸石和粉煤灰等工业固废为基本原料在实验室制备了一种公路路面基层材料,并研究了其力学性能、耐久性能和环境性能.通过开展干湿循环以及冻融循环试验研究了该公路路面基层材料的耐久性能,并利用ICP浸出试验和放射性检测研究其环境性能.结果表明,赤泥-煤矸石基路面基层材料赤泥和煤矸石掺量之和75%、固废总掺量97%时,7 d养护后无侧限抗压强度达到6 MPa以上;经过20个干湿循环后,矿渣掺量为5%的路面基层试块强度为5.98 MPa,满足国家标准;经过5个冻融循环后,路面基层材料的7 d抗压强度仍然达到6.89 MPa,具有良好的耐久性能.浸出试验结果显示,浸出液中Na+浓度均符合国家饮用水标准,同时浸出液中Zn、Hg、Cu、Pb、Ni等重金属均未检测出;放射性试验结果表明,试验所用纯赤泥的放射性符合相应的国家标准.通过对该路面基层材料进行固碱分析以及能谱分析发现,硅铝体系能有效固结钠离子.此公路路面基层材料具有良好的环境效益和社会效益,拓宽了路面基层材料的选材范围.      

铝冶金节能简述

铝冶金能耗成本占原铝总成本的1/3以上。生产吨铝所需能耗大约为吨钢能耗的4.5倍,节能要求日趋严重。通过对阴极内衬、新水以及氧化铝赤泥、铝电解烟气的综合利用,实现铝冶金工业可持续发展。     

赤泥微波干法固定碱及其机理分析

赤泥是通过拜耳法精炼铝土矿产生的一种强碱性工业固体废物。以遵义某拜耳法氧化铝厂排出的赤泥为样品,开发出微波干法快速固碱技术,并就其干法固碱原理进行研究。研究表明,赤泥经过微波干法固碱,功率为392 W,微波频率2 450 MHz,波长122 mm,仅需要40 min,其pH可以从10.88降低至8.11,固碱过程不产生二次污染物。通过XRD和SEM分析发现,赤泥成分、外貌颜色、表观形态及粒径都存在变化。     

氧化铝厂赤泥堆场库区防渗层的处理

氧化铝生产排出的废弃物-赤泥,是腐蚀性的危险废物,为防止对地下水、土污染,满足环保要求,做好赤泥堆放的防渗处理具有重要意义。本文详细阐述了场地土石方开挖、场地整平、土工布铺设、粘土垫层铺设、防渗膜铺设、覆土层铺设等施工方法,以及安全文明施工的保证措施,为以后类似工程施工提供可参考的资料。