当前,环境污染与能源短缺已成为制约全球可持续发展的两大核心挑战。
据统计,全球每年约有1000万吨工业染料废水排入水体,其中纺织业占据了近70%的排放量,含罗丹明B(RhB)、亚甲基蓝(MB)等有毒染料。不仅导致水体色度超标,还会通过食物链危害人体健康,引发呼吸道疾病、膀胱癌等问题。
传统污水处理方法(如活性炭吸附、超滤)易产生二次污染,而工业合成氨采用的Haber-Bosch法,需在300℃、200atm的条件下进行,每生产1吨氨消耗约300公斤化石能源,同时排放2.8吨二氧化碳,加剧温室效应。
为破解这些难题,科研人员研发出ZnSnO3基复合材料(Bi2WO6/ZnSnO3、Bi/ZnSnO3、ZnSnO3异相结),它们能通过“光催化”(利用太阳能)或“压电催化”(利用超声波等机械能),在常温常压下实现染料降解和绿色固氮(将N2转化为NH3,氨是高效储氢介质,能量密度达3kWh/kg)。这类催化剂不仅清洁高效,还能重复使用,为污水净化和清洁能源生产提供了新路径。为深入探究其性能,科研小组开展系列实验,获取如下详细数据:
实验1:不同催化剂的压电催化降解RhB性能对比
取5组100mL浓度为10ppm的RhB溶液,分别加入0.1g纯ZnSnO3、Bi2WO6/ZnSnO3、Bi/ZnSnO3、ZnSnO3异相结和空白对照(无催化剂),在40kHz、60W超声振动下反应,每隔一段时间检测RhB的浓度,数据如下:
实验2:pH对Bi2WO6/ZnSnO3压电催化降解的影响
取6组100mL10ppmRhB溶液,调节pH值,加入0.1gBi2WO6/ZnSnO3,超声振动90分钟,数据如下:
请回答:
1.根据实验1数据,计算90分钟时Bi2WO6/ZnSnO3的降解率,并说明该数值反映了催化剂的什么性能?
提示:降解率=(初始浓度-剩余浓度)/初始浓度×100%
2.根据实验2数据,描述溶液pH对Bi2WO6/ZnSnO3催化效果的影响规律,并结合酸碱性知识,解释为何pH=4时降解率最高?
提示:从催化剂活性和染料吸附角度思考
(未完,下期待续)
上期答案:
(1)无性
(2)提供有机物让酵母菌进行有氧呼吸产生大量二氧化碳
(3)隔绝氧气,让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精
(4)方法二,方法二有利于乳酸菌进行无氧呼吸产生乳酸,使苹果醋口感更佳
本期专家团队名单:
供稿/金华市第四中学 陈慧强
金华市第四中学 赵春然
审稿/金华市教育教学研究中心 葛新福
温馨提醒:本期答案和解析将在下期公布,敬请关注。