对粉煤灰基多孔陶瓷的有效利用不但能够减少粉煤灰对环境的污染, 而且在废水处理等领域表现出较高的应用价值。本文以粉煤灰为主要原料, 膨润土为黏结剂, 活性炭为造孔剂, 采用直接成型烧结工艺制备了一种性能优异的多孔陶瓷材料, 并研究了烧结温度和活性炭用量对多孔陶瓷结构与性能的影响。结果表明, 粉煤灰/膨润土烧结形成陶瓷骨架, 活性炭氧化形成孔洞结构, 在两者协同作用下形成多孔陶瓷材料。随着烧结温度的升高和活性炭用量的减少, 多孔陶瓷材料的显气孔率和吸水率减小, 体积密度和抗压强度增大。当烧结温度为1 100 ℃和活性炭用量为60%(质量分数)时, 所制备的多孔陶瓷综合性能更优, 显气孔率为6175%, 体积密度为093 g·cm-3, 吸水率为 6348%, 抗压强度为429 MPa, 对浓度为100 mg·L-1的Pb2+溶液的去除率为984%, 饱和吸附量高达4579 mg·g-1。

以城市污水处理厂污泥和德兴铜矿尾矿为主要原材料, 经高温烧结制备陶粒, 通过试验确定原材料配比和烧制工艺参数, 分析陶粒的物理性能(堆积密度、表观密度、1 h吸水率、空隙率)、浸出液中重金属含量, 以及陶粒对铅离子的吸附性; 将陶粒以0%、20%、40%、60%、80%、100%(质量分数)的替代率替代普通混凝土中的碎石, 研究混凝土的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度变化。结果表明: 按照m(污泥)∶m(尾矿)∶m(黏土)=2∶3∶1将原材料混合造粒, 烧制工艺为(105±5) ℃干燥3 h, 400 ℃预热15 min, 1 000 ℃烧结12 min, 制得陶粒的堆积密度为528 kg/m3, 表观密度为1 004 kg/m3, 1 h吸水率为7.64%, 空隙率为47.37%; 陶粒浸出液中重金属含量均低于国家标准的限值; 烧结温度为960 ℃的陶粒在30 ℃恒温水浴锅加热条件下对铅离子的吸附率达到93.57%; 掺入陶粒之后, 随着陶粒替代率的升高, 陶粒混凝土立方体抗压强度和劈裂抗拉强度表现为先增大后减小的变化趋势, 当陶粒替代率为60%时, 标准养护28 d的立方体试块抗压强度达到最大(35.38 MPa), 当陶粒替代率为40%时, 劈裂抗拉强度达到最大(5.8 MPa)。

介绍了一种基于螯合剂功能化的拉锥光纤传感器，用于定量检测低浓度重金属铅离子Pb²⁺。该传感器由单模和四芯光纤制成，并对中间四芯光纤进行拉锥到直径15 μm。在此基础上，使用乙二胺四乙酸（EDTA）作为金属螯合剂固定在拉锥四芯光纤传感器表面，从而实现对铅离子Pb²⁺的高灵敏度检测。实验结果表明，该传感器对重金属铅离子Pb²⁺检测限为1 ng/mL。此外，该传感器具有良好的稳定性，以及制备工艺简单和响应速度快等优点。

离子印迹材料是一种传统的选择性去除离子的材料，但吸附能力低、成本高等缺点限制了其大规模实际应用。探索一种高吸附容量和低成本的新型材料来捕获污水中的Pb2+是非常必要的。本文以自然界中的荷花花粉为模板，通过水热、浸渍煅烧、光照还原和离子印迹法，成功制备了一种新型Pb2+印迹Janus磁性微马达复合材料。结果表明，非对称球形微马达对污水中Pb2+具有较高的选择性吸附能力，吸附最大值可达67.12 mg/g。Pb2+的吸附动力学和热力学过程符合伪二级动力学模型和Langmuir模型。此外，制备的样品具有良好的磁性，可进行方向控制和循环利用。本文为高效、高选择性去除污水中的Pb2+提供了一种有效的策略。

重金属铜离子(Cu2+)与铅离子(Pb2+)污染对玉米叶片光谱的影响微弱、 隐蔽而难于探测。 研究中设置不同浓度Cu2+, Pb2+胁迫的玉米盆栽实验, 测定了玉米叶片光谱、 叶片中Cu2+, Pb2+含量与叶绿素相对含量, 分析了Cu2+, Pb2+污染胁迫下玉米叶片光谱响应特征, 并选取480～670与670～750 nm范围来进行分析, 在光谱维中定义了光谱微分差信息熵指数与在频率域中通过谐波分析提取了前三次谐波振幅(c1, c2与c3)指数, 并用所定义的指数探测分别受Cu2+, Pb2+胁迫玉米叶片光谱微弱差异。 实验结果表明, 在480～670与670～750 nm范围内, 玉米叶片中重金属离子浓度越大, 其光谱微分差信息熵就越大; 在480～670 nm波段, 谐波分解后第一谐波振幅c1与第二谐波振幅c2可用于识别Cu2+, Pb2+污染程度; 在670～750 nm波段, 第一谐波振幅c1、 第二谐波振幅c2与第三谐波振幅c3可用于识别Cu2+污染程度, 而c2则可以识别Pb2+污染程度, 污染胁迫越大振幅越大。 在480～670与670～750 nm波段内, 光谱微分差信息熵与前三次谐波振幅可作为识别玉米受Cu2+, Pb2+污染胁迫程度的指数, 从光谱维与频率域两种维度来识别玉米受Cu2+, Pb2+胁迫程度的方法可行, 文中定义的两类指数可稳健、 可靠地探测与识别玉米受Cu2+, Pb2+影响所产生的光谱微弱差异, 研究结果对利用高光谱来探测植被受重金属污染胁迫程度具有一定的参考价值。

利用978 nm近红外光激发样品CaF2∶Pb2+,Yb3+, 在室温下观察到二价Pb2+离子在383 nm附近的紫外上转换发光。该发射峰对应于Pb2+离子的3P0→1A1g(1S0)跃迁。瞬态光谱测量结果表明: 在这个材料体系中, Pb2+离子的激发来自于Yb3+离子三聚体的合作敏化。但是随着Pb2+离子掺杂浓度的提高, Yb3+离子三聚体遭到结构性破坏, 导致其合作发光减弱。本文首次利用Pb2+离子掺杂造成Yb3+离子三聚体的结构性破坏, 从而引起合作荧光猝灭, 并对在CaF2基质中因其他二价离子的掺入而造成的Yb3+三聚体合作发光猝灭给予了合理的解释。

在水相中制备了聚乙烯亚胺(PEI)包裹的水溶性PEI-CdZnTe量子点。 研究了反应时间, 酸度及不同常见金属离子对PEI-CdZnTe量子点荧光效率的影响。 基于Pb2+对 CdZnTe量子点具有选择性荧光猝灭作用, 建立了用CdZnTe量子点为探针灵敏测定痕量Pb2+的新方法。 研究了不同浓度Pb2+对CdZnTe量子点荧光强度猝灭情况, 结果表明, Pb2+对CdZnTe量子点的荧光猝灭过程可以很好地用Stern-Volmer荧光猝灭方程来描述。 当Pb2+浓度在0.05～3.0 μg·mL-1范围内, CdZnTe量子点的荧光强度F0/F与Pb2+浓度之间具有较好的线性关系, 线性相关系数为0.998 8, 检测限为0.01　μg·mL-1。 该量子点荧光分析方法简便快速、 灵敏度高、 选择性好, 能够应用于实际水样中Pb2+的分析与测定。

通过羟基化和氨基硅烷化处理,得到表面接枝氨基的玻片载体.水相合成巯基乙酸修饰的CdTe量子点(CdTe-TGA),采用EDC/NHS活化反应,将量子点偶联到氨基化玻片表面,制备出具有荧光性能的功能化玻片.考察了量子点与EDC的量比、活化时间、偶联温度以及偶联时间对偶联效果的影响.结果表明,在量子点与EDC的量比为1∶30、活化时间1 h、偶联温度30 ℃、偶联时间4 h条件下获得的功能化玻片具有最佳的荧光性能.将该条件下制备的功能化玻片用于水溶液中Pb2+的浓度检测,得到玻片相对荧光猝灭强度随Pb2+浓度变化的线性曲线,线性范围为1.0×10-9~4.0×10-8mol·L-1,检出限为3.8×10-9mol·L-1,且具有良好的选择性.该方法可以灵敏而准确地检测Pb2+浓度.

制备了二氧化硅壳层修饰的ZnS∶Mn量子点, 基于聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与二氧化硅表面硅羟基的作用, 在纳米复合微粒表面进行了PVP的修饰, 得到了在海水中荧光性能及胶体稳定性良好的ZnS∶Mn/SiO2/PVP 量子点。在Pb2+对所制备纳米微粒具有荧光猝灭效应的基础上, 建立了用ZnS∶Mn/SiO2/PVP 量子点作为荧光探针检测海水中微量铅离子的新方法。研究表明, 量子点浓度为10-3 mol/L时, 海水中离子浓度在10~100 μmol/L范围内与ZnS∶Mn/SiO2/PVP量子点荧光猝灭强度呈良好的线性关系, 相关系数为0.994 6, 检出限为8×10-7 mol/L。

研究了用表面修饰的CdTe量子点作荧光探针检测水相中的微量铅离子。 以巯基丙酸为稳定剂,在水相中合成了CdTe量子点。 基于Pb2+对CdTe量子点有显著的荧光猝灭作用, 用CdTe量子点作荧光探针, 建立了水相中微量Pb2+的定量检测方法。 研究结果表明: 在优化的实验条件下, 当Pb2+浓度在1.0×10-8～1.0×10-6mol·L-1范围内时, 量子点的荧光猝灭强度(ΔF)与Pb2+的浓度之间有良好的线性关系, 线性相关系数为0.997 2, 计算此方法的检出限为9.3×10-10mol·L-1, 相对标准偏差为5.9%, 回收率为86%～110%。 同时研究了常见金属离子的干扰作用, 结果表明所建立的方法具有很好的选择性。