铁电极耦合过硫酸盐处理偏二甲肼废水

随着中国航天工业的不断崛起,航天燃料偏二甲肼所伴生而来的环境影响也更为凸出。为降低推进剂所带来的环境危害,尝试用Fe电极耦合Na₂S₂O₈工艺来提高偏二甲肼废水的去除效率。首先,通过单因素试验研究了对偏二甲肼去除效率影响较大的Na₂S₂O₈与偏二甲肼物质的量之比、溶液初始酸碱度、电流强度及初始偏二甲肼浓度,获得了优化的工艺条件：Na₂S₂O₈与偏二甲肼物质的量之比为1.5、初始pH=7、无外加电流,此时15 min内偏二甲肼的降解率达到98.9%。随后,在最佳工艺条件下使用甲醇和对苯醌进行了自由基捕获试验,结果表明：Fe电极耦合过硫酸盐降解偏二甲肼体系中的主导活性自由基为OH和SO₄^·-。铁电极耦合过硫酸盐工艺为航天发射中心推进剂废水的现场处置提供了有益探索。     

Fe~(2+)活化过硫酸盐氧化降解水和泥浆中PAHs(芘)的研究

采用Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐,产生强氧化性硫酸根自由基(·SO_4~-),探讨不同过硫酸盐、硫酸亚铁、柠檬酸溶液的初始浓度及pH值对水相中芘降解率的影响,从而得到水相中芘降解的最佳配比,同时据此配比进行土壤中芘的降解实验。结果表明,水相中柠檬酸浓度∶Fe~(2+)浓度∶过硫酸盐浓度∶芘的摩尔浓度比为20∶200∶400∶1时,过硫酸盐降解芘达到最佳效果。pH在5~10范围内,弱酸和中性条件比碱性条件更加利于Fe~(2+)活化过硫酸盐氧化多环芳烃。     

羟胺强化Fe(Ⅲ)-NTA络合物活化过二硫酸盐降解磺胺甲恶唑

针对Fe(Ⅱ)/过二硫酸盐(Peroxydisulfate, PDS)高级氧化技术存在的pH值应用范围窄、铁泥产量大等缺陷,研究构建Fe(Ⅲ)-氨三乙酸(Nitrilotriacetic Acid, NTA)/羟胺(Hydroxylamine, HAm)/PDS体系,以在中性条件下高效降解水中新污染物磺胺甲恶唑(Sulfamethoxazole, SMX)。研究结果显示,Fe(Ⅲ)-NTA/HAm/PDS体系在pH=7条件下对SMX的降解率可达91%,该体系降解SMX的主要活性物种为·SO₄^-和·OH。SMX在Fe(Ⅲ)-NTA/HAm/PDS体系中的降解效率随溶液pH值的升高而降低,且增加Fe(Ⅲ)、PDS的用量会加速SMX降解。NTA的引入可将Fe(Ⅱ)/PDS体系的pH值应用范围由酸性拓展至弱碱性,与此同时,向体系内加入HAm可有效减少铁泥的产量。根据检测到的降解产物,提出SMX在Fe(Ⅲ)-NTA/HAm/PDS体系中可能的降解途径包括断键反应、羟基化反应、氨基氧化反应。双酚AF、双氯芬酸、土霉素等其他新污染物也能在Fe(Ⅲ)-NTA...     

零价铁活化过硫酸盐降解分散剂木质素磺酸钠研究

为研究零价铁(Fe0)通过电子转移对过硫酸盐(PS)降解分散剂木质素磺酸钠(SL)能力的影响,以SL作为目标污染物,对影响SL降解的因素(初始pH值、SL初始质量浓度、PS浓度、Fe0投加量)及降解机理进行探讨.结果表明,1)当pH值小于2时,SL降解率随pH值升高而升高;当pH值在2～5时,SL降解率随pH值升高而降低.当PS浓度在2～4 mmol/L时,SL的降解率随PS浓度的增大而增大;当PS浓度超过4 mmol/L后降解率呈现下降趋势.当固定其他反应条件时,SL的降解率随SL初始质量浓度的升高而降低.2)相比于单一 Fe0体系和单一 PS体系,Fe0-PS体系对SL的降解率有显著提高,对含SL废水可生化性有所改善.在最佳反应条件下(pH值为2,Fe0投加后质量浓度为0.3 g/L,SL初始质量浓度0.5 g/L,PS浓度为4 mmol/L),180 min内SL的降解率能达到75.9％.3)Fe0活化PS产生SO4-·,通过自由基淬灭剂进行淬灭试验,确定降解过程中的SO4-·与·OH为体系活性物质.4)通过红外吸收光谱扫描,比较SL与反应产物的FTIR图谱,推测在氧化作用下,SL的苯环结构断裂,部分磺酸基团被氧化为SO4-.研究表明,Fe0-PS体系与单一 Fe0体系和单一 PS体系相比,Fe0能有效活化PS产生SO4-·,进而对SL有更好的降解效果.     

高铁酸钾-过硫酸钠降解萘的效能及机理研究

为了绿色且高效地治理多环芳烃萘污染地下水,采用高铁酸钾-过硫酸钠体系降解萘,考察高铁酸钾和过硫酸钠的摩尔比、pH值和温度对萘降解效果的影响,并探究反应动力学和降解机理。研究显示,当温度为25℃,pH值为5.0,高铁酸钾和过硫酸钠的摩尔比为1∶2时,在50 min时萘最佳降解率为82.3%。采用一级反应动力学方程对萘的降解曲线进行拟合,发现其反应速率k为0.030 2 min^-1,远高于高铁酸钾体系的0.007 4 min^-1和过硫酸钠体系的0.003 4 min^-1的总和,表明高铁酸钾-过硫酸钠体系存在协同作用。通过对高铁酸钾-过硫酸钠体系中Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)质量浓度变化测定,显示该体系可以活化过硫酸钠且Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)质量浓度变化与萘的降解试验结果吻合。采用自由基猝灭试验和电子顺磁共振(Electron Paramagnetic Resonance, EPR)技术探究高铁酸钾-过硫酸钠体系中的活性氧化物种,发现羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(·SO^-₄)都参与了...     

内源Fe2+活化过硫酸盐联合生物炭增强厌氧消化污泥脱水性能的研究

为实现厌氧消化污泥脱水性能提升，利用厌氧消化污泥内源Fe²⁺活化过硫酸盐(PDS)联合核桃壳生物炭开展其脱水性能调理，并探讨了作用机理。结果表明，调理体系在pH值为6、PDS质量浓度为6.2 g/L、生物炭投加量为25.6 g/L、粒径范围125～150μm条件下，低压抽滤后泥饼含水率为70.3%,厌氧消化污泥的毛细吸水时间(CST)降低至114.7 s, CST降低率达到81.3%,脱水性能明显提升。在调理过程中，PDS氧化污泥中含铁矿物释放内源Fe²⁺,进一步活化PDS生成·SO■和·OH,降解胞外聚合物(EPS),释放结合水，显著增强厌氧消化污泥脱水性能；生物炭能够吸附EPS中的亲水性有机物，并提供骨架支撑作用，实现脱水性能进一步提升。对抽滤后泥饼重金属分级提取结果表明，调理体系能够明显削弱污泥固相重金属的环境浸出能力，并降低其浸出毒性；环境效益成本比值(BCR)结果表明提出的联合调理手段可行性较强，需进一步研究实现工业化应用。     

Ti/SnO2-RuO2-Sb电极电氧化处理五氯苯酚模拟废水研究

采用刷涂-热解法制备了Sb、Ru掺杂的Ti/SnO2电极。通过SEM、EDX、XRD和循环伏安扫描(CV)表征了电极表面形态、组成、结构和电化学性质,并通过正交试验考察了电催化氧化降解五氯苯酚的影响因素。结果表明,各因素对五氯苯酚转化率影响的大小顺序依次为:底物初始质量浓度、反应温度、反应时间、电流密度、初始溶液pH值。在底物质量浓度为50mg.L-1,反应温度50℃,反应时间180min,电流密度40mA.cm-2,溶液初始pH值为8的条件下五氯苯酚的转化率达到97.6%。     

Co-NCP非均相催化过硫酸盐降解N,N-二甲基甲酰胺的研究

采用煅烧-浸渍法制备了钴改性天然黄铜矿(Co-NCP)高效催化剂，并采用Co-NCP活化过一硫酸盐(PMS)对N,N-二甲基甲酰胺(DMF)进行氧化降解。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能量-色散光谱(EDS)对Co-NCP反应前后的理化性质进行表征。结果表明煅烧后的天然黄铜矿的粗糙度变大，颗粒排布也更加紧密，可以提高浸渍法制备催化剂的性能。系统地研究了Co-NCP催化剂的投加量和PMS的投加量、初始pH值对反应体系的影响，确定了该反应的最优参数。结果表明，在中性条件下，Co-NCP投加量为4.0 g/L、PMS为4.0 g/L时，质量浓度为120 mg/L的DMF水溶液可以在40 min内达到91.61%的降解率。根据动力学方程对Co-NCP活化PMS降解DMF反应进行拟合，结果表明该反应符合准一级反应动力学。不同体系反应的动力学速率常数显示Co-NCP/PMS体系反应速率远大于其他反应体系，说明Co-NCP催化剂对PMS有高效的活化作用。通过自由基淬灭试验以及电子顺磁共振(EPR)分析结果表明体系中的活性物种有OH·、SO₄^-<...     

Ti/RuO2-SnO2-TiO2涂层电极电催化氧化苯酚废水研究

采用热分解法将SnO_2掺杂于RuO_2-TiO_2涂层中,制得性能高效的Ti/RuO_2-SnO_2-TiO_2阳极氧化电极。以该自制电极为阳极、钛板为阴极构成电催化氧化体系,对模拟苯酚废水进行电催化氧化试验。利用高效液相色谱探讨了苯酚废水溶液在该体系中的电催化氧化反应历程,并推断出氧化降解途径。采用SEM和XRD表征电极涂层结构和形貌,循环伏安法测试电极电化学性能。通过单因素试验考察反应时间、电流密度(CD)、电极间距、Na_2SO_4电解质浓度、苯酚质量浓度、pH值五个因素对电催化氧化试验的影响,结果表明:在反应时间为240 min、电流密度为102.6 mA/cm~2、电极间距为1.5 cm、电解质浓度为0.5 mol/L、苯酚质量浓度为300 mg/L、pH=5的最佳试验条件下,苯酚的降解率达到98%以上,COD的去除率达到90%以上。     

过硫酸盐法处理铁氰废水的研究

为实现总氰浓度的达标,采用过硫酸盐热活化和紫外活化处理水中的铁氰化物。考察了反应时间、过硫酸根投加物质的量比及初始pH值对两种活化方式去除铁氰化物中总氰的影响。结果表明,两种活化方式的活化速率和活化过程有所不同。两种活化方式中,反应时间为3 h时总氰浓度均趋于稳定,总氰去除效果均随投加物质的量比增加而减小。热活化中,初始pH值小于10时对反应结果基本没有影响,大于10时呈抑制作用;紫外活化中,初始pH值小于10时无明显影响,大于10时呈促进作用。去除效果对比表明,过硫酸盐紫外活化优于过硫酸盐热活化。     

g-C3N4制备及其协同PDS可见光催化降解布洛芬的研究

以尿素为主要原料,采用热聚合法在不同条件下制备了光催化剂g-C3N4(石墨相碳化氮),通过改变尿素在马弗炉中加热的温度(350℃、400℃、450℃、500℃)和时间(0.5 h、1 h、1.5 h),得到不同烧结温度和时间的光催化剂,并对其进行X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱分析仪(FT-IR)、紫外可见漫反射光(UV-Vis)表征,并通过可见光光催化降解布洛芬试验,探究了制备温度、时间对g-C3N4光催化性能的影响;并在溶液中加入PDS(过硫酸钾),联合g-C3N4在可见光下光催化降解布洛芬。结果表明,当烧结温度为500℃、烧结时间为1.5 h时,制备的g-C3N4在可见光区有较强吸收且具有较大的比表面积,以致其表现出最佳的光催化性能;PDS的存在对布洛芬的降解有促进作用,且加快了g-C3N4对布洛芬的光催化降解,相比于纯g-C3N4,4 h内布洛芬的降解率由63%提升为90.5%。以异丙醇、甲醇、对苯醌、草酸钠、重铬酸钾、甲醇分别为羟基自由基(·OH)、·OH和硫酸根自由基(SO4^-·)、超氧自由基(·O2-)、空穴(h+)、电子(e^-)的捕获剂。通过对反应过程的活性物种鉴定,·OH、SO4^-·、h+、e^-均参与了布洛芬的光催化降解,其中h+在反应中的贡献率达到了82.9%,在降解布洛芬过程中起主导作用;在反应体系中添加PDS后,催化剂g-C3N4的荧光强度变小,即加入PDS能够有效降低g-C3N4的光生空穴与电子的复合率,提高g-C3N4的光催化性能。     

超声波对微电解处理硝基苯的协同效应研究

以硝基苯为目标污染物,考察超声波对微电解技术的协同效应.结果表明,无机械搅拌条件下,硝基苯溶液初始质量浓度为50 mg·L~(-1)、超声波功率密度为200 W·L~(-1)、溶液初始pH值为3.0时,超声波/微电解协同体系降解效果显著高于超声波与微电解单独作用之和,降解过程超声波和微电解间存在显著协同效应,比较3者的降解速率常数可知超声波与微电解间的协同因子达4.875.研究表明,超声波能有效防止铁屑表面钝化和板结现象,超声波促进微电解体系中·OH生成是超声波对微电解降解硝基苯产生明显协同效应的主要原因.     

多元可燃性混合气体爆炸中间产物发射光谱特性实验研究

从矿井火区实际出发,选用类似于煤矿开采现场产生的多元可燃性气体:CH4,C2H6 ,C2H4,CO,H2 ,利用瞬态光谱测量系统探究了爆炸引发阶段中间产物的光谱特征,分析了组分配比、组分浓度和甲烷浓度对压力特性和中间产物光谱的影响。研究结果表明:在多组分气体加入量较小（未形成体系贫氧状态）时,3种自由基发射光谱峰值出现时间随着甲烷浓度的增大先缩短后延长;在多组分气体加入量较大（形成体系贫氧状态）时,自由基发射光谱峰值出现时间随着甲烷浓度的增大不断延长;当其以任意比例混合后,微观反应过程中关键自由基的出现顺序为:OH自由基先于O自由基, O自由基先于H自由基出现。     

A product analysis-based study on the mechanism of inflammable gas explosion suppression

To study the mechanism of the suppressing effect of Expanded Aluminium (EA) on the premixed gas explosion, premixed methane-air and propane-air gases were undergone explosion reaction in the presence of EA in a self-designed closed pipeline with the overpressures and the compositions, rates and sensitivities of products analyzed. The results showed that the 9.5% methane-air and 5% propane-air explosions produced peak pressures decreased by 79.3% and 65.6%, and residual methane and propane contents increased by 270% and 560% respectively than without EA. In addition, the results revealed that the explosions of propane in the presence of EA produced less methane and carbon oxides contents, but more ethylene and propylene contents. The simulation showed that H, O, and OH are the key factors affecting the rate of products. The product compositions, together with other parameters, suggested that EA decreased temperature, inhibited chain initiation and propagation reaction, but facilitated chain termination reaction by advancing and accelerating the gas phase and wall destruction reaction of radicals, especially collisions and concentration of key free radicals. This new research method based on the analysis of explosion products can be used for in-depth research into gas explosion features and shed light on the suppressing mechanism of EA in flammable gas explosion.     

基于Gaussian的甲烷爆炸微观反应计算分析*

为从微观热力学及动力学角度更深入了解甲烷爆炸微观反应机理,应用Gaussian软件DFT理论,B3LYP-D3(BJ)/6-31+G*水平对利用敏感性分析方法得出的甲烷爆炸反应简化机理中各驻点进行结构优化与频率计算,在M06-2X/def2-tzvpp水平上计算单电能,得到反应物、中间体、过渡态、产物的稳定构型及其参数、热力学数据,并计算得到各反应的焓变、吉布斯自由能变及自由能垒。研究结果表明:甲烷爆炸微观反应机理中基元反应1,9无过渡态,其他反应存在过渡态;基元反应1,4等为反应体系提供热量,保证甲烷氧化反应不断进行,反应1放热最多,焓变为-433.7 kJ·mol-1;关键自由基OH·的生成是反应3 O2+H·→OH·+O·与反应4 O·+H2→OH·+H·相互协同与促进的结果;反应3 O2+H·→OH·+O·为该甲烷爆炸机理的决速步,自由能垒为312.4 kJ·mol-1。研究结论可为深入研究甲烷爆炸微观反应机理和化学抑爆机理提供借鉴。     

超声波-高锰酸钾降解地下水中硝基苯的机理与效果

采用超声波空化效应与KMn04催化氧化作用,对地下水中硝基苯(NB)的降解效果和作用机理进行了研究,探讨了降解时间、降解温度、硝基苯初始浓度、pH值、溶液中离子强度及KMnO4的浓度等因素对氧化降解NB效果的影响.结果表明,超声空化效应与KMnO4协同氧化作用能有效地降解地下水中NB,反应过程中产生的羟基自由基(HO·)符合自由基作用机理.在pH=3～4、温度20℃、KMnO4质量浓度为1.25mg/L时,反应60min,超声波-KMnO4协同降解地下水中NB的效率可达93.5％.     

基于TDE处理方法的苯酚降解模式

对TDE (ThreeDimensionalElectrode ,三维电极 )反应器机理进行分析 ,污染物在系统中的降解遵循一级模式 ;反应进程受到传质系数km 的控制。由于半导体电极以及电化学催化作用 ,在体系中能够产生·OH以及Cl2 ,强氧化剂均能氧化苯酚。苯酚的可能降解途径有两个 ,·OH氧化起主导作用 ,苯酚的最终氧化产物为CO2 和H2 O。     

A thermal hazard risk evaluation of emulsion polymerisation and vinyl acetate monomers in the latex manufacturing process

Latex is extensively used in industrial products. However, completing some processes at scale leads to unacceptable levels of risk that need to be quantified and mitigated. Systemic risks must be eliminated wherever possible, and safety takes priority over efficiency and quality. To assess the process risks accurately, four raw materials were examined in this study: polyvinyl acetate (PVA), latex process-initiator-ammonium persulfate (APS) and hydrogen peroxide (H₂O₂), and vinyl acetate monomer (VAM). The physicochemical composition of the PVA latex process was determined via calorimeters, including differential scanning calorimetry (DSC) and vent sizing package 2 (VSP2). The calorimetry results showed that the protective colloid was a critical component in the polymerisation reaction. In addition, when adding initiators to the system, it is vital to observe the normal ratio of materials and keep the stirring system operating. The scenario system also simulated the effects of shutting down various inhibitory programs, including the build-up of free radicals that could result in a runaway reaction when the initiator was added in excess. On the other hand, the result of the risk matrix displayed as a medium level, indicating that although the probability of an accident is low, the resulting severity is at disaster level. As a result, this study provides process safety engineers with a reliable frame of reference for assessing the potential dangers in the PVA latex manufacturing process.     

含能材料CL-20的热安全性测试分析

CL-20是一种高能量、高性能的炸药。为了研究CL-20的热分解性能,分别采用DSC-TG、DSC-TG-QMS联用系统和高压型差示扫描量热仪(DSC 204 HP)对CL-20的热安全性进行了测试分析,并计算了CL-20的热力学参数和动力学参数。结果表明,CL-20固体炸药在不同升温速率下的TG曲线基本相似,都只有一个台阶。在升温速率为10 K/min时,CL-20在放热峰温处的活化焓、活化熵和活化自由能分别是177.26 k J/mol、52.61 J/(K·mol)和149.7 kJ/mol。CL-20热分解后的气体产物主要有NO、CO、CO_2和H_2O,离子流强度约为10-9A,其中H_2O的离子流强度最大。不同压力时CL-20热分解的过程不同,在压力高的情况下CL-20分解放热更多,反应过程越剧烈,热安全性越差。与常压下相比DSC放热峰值温度降低。