压电晶体传感器在大气监测中的应用

早在一百年前人们就发现天然石英晶体的压电效应,主要用于测距与导航。直到本世纪30年代末,人造石英晶体的发展,才被广泛用于各个领域。1959年自Suerbrey提出石英晶体表面沉积物的质量与频率变化的定量关系以后,为石英晶体用于分析化学奠定了理论基础。1964年King首先用涂层     

石墨烯凝胶电极的制备及电吸附Pb2+的性能

电吸附去除水中重金属离子具有吸附容量高和电极可再生的优点.本文采用高温水热法还原氧化石墨烯(GO)得到石墨烯水凝胶(GS)并经压片制得GS电极.本文对GS电极的电化学性能进行了测试,考察了GS电极电吸附Pb~(2+)的动力学和热力学特性,以及电极的脱附和循环使用情况.结果表明,GS电极的电化学性能优异,其单位质量比电容高达200.4 F·g~(-1)(1 A·g~(-1));提高电压有利于GS电极电吸附Pb~(2+),电压为-1.2 V时,GS电极对Pb~(2+)的去除率达96.4%;GS电极电吸附Pb~(2+)的饱和吸附量达461.20 mg·g~(-1),是不加电时饱和吸附量的2倍;施加反向电压可以实现Pb~(2+)的脱附和电极再生,电吸附-脱附15次后,电极对Pb~(2+)的去除率保持在95%以上.     

2,6-二氨基蒽醌/石墨烯复合电极强化电吸附Pb2+

电吸附高效去除水中重金属离子的关键在于开发性能优异的电极材料.采用2,6-二氨基蒽醌(DA)修饰还原氧化石墨烯(r GO),通过溶剂热法成功制备了DA@rGO复合电极,考察了复合电极的电化学性质及电吸附Pb~(2+)性能.循环伏安测试表明,复合电极电化学性质优异,比电容在电流密度为1 A·g-1时达到304. 4 F·g-1,DA修饰显著提高了复合电极的赝电容.电吸附Pb~(2+)测试表明,施加电压为-1. 2 V时电吸附效果最优,反应60 min后Pb~(2+)去除率达94. 8%.电吸附过程符合一级动力学方程,Langmuir模型拟合得到Pb~(2+)的饱和吸附量为356. 66 mg·g-1,明显高于r GO电极(319. 40 mg·g-1),DA修饰引起的电容增加是复合电极Pb~(2+)吸附量提高的重要原因.使用0. 5 mol·L-1硝酸处理可使电极吸附的Pb~(2+)在5 min内脱附完全,实现吸附剂再生.经过10次电极吸附-脱附循环后,DA@rGO复合电极对Pb~(2+)的吸附去除率保持在88%左右,电极循环性能稳定.     

强化电容去离子脱盐的吸附机理研究

采用活性炭作为电极材料,通过涂层方法制备了活性炭电极,并构建了简易的电容去离子(CDI)反应装置。从吸附热力学(吸附等温线、热力学参数等)和吸附动力学角度,对所制备的CDI用活性炭涂层电极电容去离子脱盐的吸附理论进行分析,试图揭示提高CDI脱盐效率的吸附机制。结果表明:Na Cl溶液在活性炭涂层电极上的吸附符合准一级动力学模型;活性炭涂层电极吸附Na Cl的过程以物理吸附为主,也进一步证明了活性炭电极对离子的吸附主要通过电场的静电引力作用,而非电化学氧化还原作用;CDI过程活性炭涂层电极电吸附Na Cl符合Langmuir吸附等温线,属于单分子层吸附。     

电流密度对BDD电极电化学矿化吲哚的影响与机制

掺硼金刚石膜(BDD)电极电化学氧化法是去除难降解有机污染物的有效手段.与总有机碳(TOC)等的测定相比,气态中间产物的逸出量能够更直观有效地反映有机物的矿化程度与去除效果.本研究以吲哚为代表性污染物,通过对比不同电流密度(10、20和30 m A·cm-2)下BDD电极对吲哚的去除率与矿化率,结合降解过程中碳和氮形态的变化与守恒情况,分析吲哚的降解机制.结果表明,BDD电极对吲哚有良好的去除效果,电流密度为10、20、30 m A·cm-2时,吲哚达到100%去除的时间分别为8、5和4 h;TOC去除率、CO_2产生量均随电流密度的增加而增大,证明矿化率与电流密度成正相关;电解产生的CO_2气体与TOC、无机碳(TIC)构成了碳守恒体系.4~5 h时,体系TOC、TON和CO_2产生量均没有变化,表明电解产生的靛红具有较高的稳定性,此时为中间产物积累阶段;XPS表征进一步证实了中间产物靛红、苯醌等在电极表面的吸附,随着电解时间的延长,这些吸附的中间产物可进一步被降解.本研究从气态产物检测及碳氮形态分析与守恒的角度阐释吲哚矿化过程,对于辅助揭示有机物的电解过程有重要意义.     

铁锰泥除砷颗粒吸附剂对As(Ⅴ)的吸附去除

以除铁除锰生物滤池反冲洗泥为主要原料制备除砷颗粒吸附剂(granular adsorbents for arsenic removal,GA),使用SEM、XRD与BET等技术对其进行表征,并考察了GA对As(Ⅴ)的吸附机制和性能.结果表明,GA表面粗糙且孔隙发达;XRD图谱中出现石英晶体和少量赤铁矿晶体衍射峰,内部结晶度差;比表面积为43.8 m~2·g~(-1),存在大量介孔.吸附动力学过程符合准二级动力学模型.Freundlich等温方程更符合其吸附行为(R2=0.994).最大吸附容量为5.05 mg·g~(-1).进一步分析表明,在pH为1.1~9.5的范围内,GA对As(Ⅴ)具有较好的吸附效果.H_2PO_4~-与SiO_3~(2-)能显著抑制As(Ⅴ)的吸附,而HCO_3~-、SO_4~(2-)对吸附效果影响相对较小.GA的可再生性好,3次再生后吸附量相当于初始吸附量的82%.     

表面活性剂对ASV测定Cu、Pb、Cd的影响

在阳极溶出伏安法(ASV)测微量金属的分析中,有机物质能影响峰电流大小的变化。在预浓缩(即电沉积)或氧化阶段(即阳极析出),这些有机物质干扰的结果将导致形成金属络合物或者吸附在电极的表面。有机物质与金属离子的相互作用,以及有机物质吸附在电极表面上都会影响到ASV的信号变化和它的性能。造成溶出电流读值偏小的原因,通常是由于电极表面吸附了有机物质或者形成了络合物所引起的。而对于峰值的增大,一般认为是由于试剂离子吸附在偶极表面上的分子之间的静电相互作用,因此加快了电极上的放电反应。在最初的研究中检验了许多种化合     

Cu_xO(CuO-Cu_2O)纳米球催化剂制备及对CO_2电化学还原性能影响的研究

通过水热合成法制备Cu_xO(CuO-Cu2_O)纳米球催化剂,控制水热温度为180℃,合成时间为2h时,制备的催化活性最佳,CO_2还原的起峰电位可达-0.55V(vs.SHE),在-1.25V(vs.SHE)电位下的最大电流密度可达-20.5mA/cm~2。测试电容能达到800μF/cm~2,是同样的测试条件下的气体扩散电极(GDL)电容的4.7倍左右。SEM分析结果表明,其具有特殊的三维纳米球结构。BET分析结果表明,其比表面积达到约63.50m~2/g。Cu_xO180~(-2)/GDL电极的交换电流密度约为1.6×10~(-5)A/cm~2,高出同类研究的i0值(-10~(-10)A/cm~2)约5个数量级。     

温度对喷氨同时脱碳脱硫率影响的试验研究

利用氨气加水蒸汽喷射方法脱除燃煤锅炉模拟烟气中的CO2和SO2气体,烟气中CO2和SO2气体的体积分数分别为12％和0．25％．设定水蒸气温度50℃恒定,以确保反应器中水蒸汽的含湿量较低,其化学反应温度在25℃～95℃之间变化,同时喷入氨气与水蒸气的混合气体,其脱碳脱硫率随反应时间的变化表明：反应温度为55℃～60℃时,CO2和SO2的最大脱除率分别达到70％和95％．对化学反应产物进行FTIR试验,表明其反应产物主要是碳酸铵盐和硫酸铵盐的混合物．配合BET解吸试验,结果表明：在低含湿量条件下,采用喷氨方法,脱除电厂烟气中的CO2和SO2气体过程中,CO2气体除了被氨吸收发生化学反应,生成(NH4)2SO4和NH4HCO3晶体外,还被吸附在(NH4)2SO4和NH4HCO3晶体的空隙里．     

磁性多壁碳纳米管对BPA的吸附特性

针对普通碳材料吸附BPA需要过滤或离心等复杂过程,将Fe3O4晶体沉积到多壁碳纳米管(MWCNTs)表面,合成饱和磁化度为23.3 emu/g的磁性多壁碳纳米管(MMWCNTs)以实现简便的固液分离.MMWCNTs对水相BPA的吸附是一个快速过程,饱和吸附量为14.9 mg/g.MMWCNTs对水相BPA的吸附过程△G为负值,是一个自发过程;△H为负值,是一个放热过程;△S为正值,是一个熵增过程.MMWCNTs对BPA的吸附具有物理吸附特征,MMWCNTs与BPA之间的相互作用力主要为范德华力.     

MnO2/CFP复合电极的制备及电吸附Pb2+特性的研究

电极材料的形貌结构与电化学性能等将直接影响着电吸附效果.本研究将二氧化锰(Mn O2)通过电沉积的方法负载于碳纤维纸(CFP)材料上,制备获得了Mn O2/CFP复合电极.所制得的Mn O2/CFP复合电极电化学性质稳定、电容量高,复合电极的单位质量比电容量可高达360 F·g-1.用此电极对初始浓度为6 mg·L-1左右的Pb2+溶液进行电吸附,考察了电沉积时间、电压、p H值等因素对复合电极电吸附效果的影响.结果表明,沉积时间为500 s、电压值为1.0 V、p H值为5.0的条件下可获得最佳的电吸附效果,电吸附3 h后原溶液中残留Pb2+达到0.01 mg·L-1以下,去除效率高达99%以上.本研究为水中重金属离子的去除提供了新的技术选择.     

浸泡时间对两种涂层电化学腐蚀行为的影响

目的研究浸泡时间对两种涂层电化学腐蚀行为的影响。方法在质量分数为3.5%的Na Cl溶液中通入饱和CO_2气体,采用电化学方法、SEM形貌检测方法测量两种涂层在该溶液中不同浸泡时间下的动电位扫描极化曲线和表面形貌,对比分析两种涂层的电化学特征和防蚀性能。结果随着涂层浸泡时间的延长,自腐蚀电位E_(corr)逐渐降低,而电流密度逐渐增大;在浸泡时间相同的情况下,涂层A的自腐蚀电位E_(corr)比涂层B高,而电流密度比涂层B低,说明涂层A的耐蚀性能明显优于涂层B。结论涂层短时间浸泡(≤72 h)时,电化学阻抗谱为吸氧过程的单容抗弧,长时间浸泡(≥120 h)时则为析氢过程的2个容抗弧,其耐蚀性下降。     

LD-25～300A型电磁流量变送器

LD—25～300A型电磁流量变送器的结构简单可靠,在测量管道中没有任何活动部件,被测介质在无阻流部件的直管内流过,几乎没有压力损失。由于根据电磁感应原理工作的,仪表反应灵敏,指示不受被测介质的温度、粘度、密度(包括液固比)、压力等物理参数变化的影响。同时,因被测介质只与测量管衬里和电极接触,容     

载钛活性炭电极电吸附除盐性能的研究

采用sol-gel法制备载钛活性炭(Ti-AC),并用此活性炭制取了Ti-AC电极,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射仪(XRD)和电化学工作站等对活性炭电极的表面形貌、元素组成、化合物形态以及电极的电化学性能进行分析,并考察载钛前后活性炭电极的除盐能力,而且对Ti-AC电极与碳纳米管电极和活性炭纤维电极的实用性进行比较.结果表明,Ti-AC电极含有一定量的Ti元素,其形态为金红石型TiO2,并在电极表面积聚为很多的絮状结构,载钛后双电层形成速率更快,电吸附容量显著提高.对NaCl的吸附试验表明,Ti-AC电极物理吸附降低,电吸附明显提高,除盐率提高了62.7%.实用性分析表明,Ti-AC电极更适宜应用于电吸附除盐.     

羟基磷灰石的湿法制备及其对Fˉ的吸附特性研究

通过湿法制备了不同Ca/P比的羟基磷灰石,并研究了其对Fˉ的吸附特性。结果表明,HAp晶体的结晶形态对吸附效果有很大影响。Ca/P越低,吸附效果越差;结晶度越低,吸附效果越好。最佳吸附条件为Fˉ初始浓度为20mg/L;HAp用量为2g;吸附时间为120min,pH值为5。HAp晶体对Fˉ的吸附机理主要为溶解沉淀、离子交换作用。合成羟基磷灰石对Fˉ的吸附研究,对开发我国丰富的磷矿石资源也有重要的指导意义。     

QCM-D与AFM联用解析EfOM在SiO2改性PVDF超滤膜表面的吸附机制

为了进一步从微观角度上研究不同过滤阶段出水有机物(Ef OM)在纳米Si O2改性超滤膜表面的具体吸附机制,通过调节Si O2添加比例从而获得不同改性程度的实际膜.借用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)与原子力显微镜(AFM)联用技术分别测定Ef OM在膜表面的吸附情况和Ef OM与膜之间的相互作用力.QCM-D实验结果与分析表明,膜表面的亲水性越好,膜表面Ef OM吸附量就越少,以及Ef OM在膜表面的吸附速率明显减缓.实验结果还发现,Ef OM的吸附经历了两个阶段:在初始阶段(15 min内),有机物快速吸附到膜表面并堆积;当Ef OM的吸附频率达到平衡时,耗散却处于非平衡状态,该现象说明虽然Ef OM在膜表面的吸附量达到稳定,但其吸附层的构象却仍在发生变化.AFM测定结果证明,随着亲水性的不断改善,Ef OM-膜、Ef OM-Ef OM之间的作用力均有所减小,该结果揭露了膜面Ef OM吸附量减少吸附速率下降的本质原因.QCM-D与AFM的联用有效地解释了膜改性对Ef OM吸附机制的影响.     

土壤粗胡敏素对铜离子的吸附作用及其影响因素

以暗棕壤为供试土壤,应用批量平衡法,研究了不同pH、离子强度、温度、Cu2+浓度和反应时间条件下,粗胡敏素(CHM)对Cu2+的吸附作用,并与相应胡敏酸(HA)的吸附作用进行了比较.结果表明:pH为2～4时,CHM对Cu2+的吸附率较低;随着pH的提高,吸附率增大;pH=7时,吸附率接近100%.随离子强度(0.01～1.00mol·L-1)增加,CHM对Cu2+的吸附量下降,其对Cu2+的吸附包括电性和专性吸附2种作用.随温度(25～45℃)的升高和Cu2+浓度(0～1000mg·L-1)的增加,CHM对Cu2+的吸附量增加,并与Langmuir方程拟合程度最好,25℃和45℃时的最大吸附量分别为12.61mg·g-1和14.31mg·g-1.CHM对Cu2+的吸附动力学过程可划分为快速(0～120min)和慢速(120～1440min)反应阶段,抛物线扩散方程拟合效果最好,与HA相比,CHM对Cu2+的吸附规律与HA相似,但其吸附量低于HA;表观热力学参数(△G、△H、△S)表明,CHM对Cu2+的吸附是自发、吸热和熵增加的过程,Cu2+在CHM上的吸附力大、活动性小、不易解吸,而在HA上的吸附力小、活动性大、容易解吸;活化能(E)和活化热力学参数(△G#、△H#、△S#)表明,CHM对Cu2+吸附所需能量多、活化熵高、吸附速率小,而HA对Cu2+吸附所需能量少、活化熵低、吸附速率大.     

镍铝复合金属氧化物电极电吸附去除水中硫代硫酸根研究

水滑石是一种高效的电吸附材料,可用于工业废水中硫代硫酸盐的去除.硫代硫酸盐(S2O2-3)是废水中主要含硫污染物.本研究采用共沉淀法,在泡沫镍基体上成功合成了Ni Al-LDHs,并经煅烧成功转化为Ni Al-LMO电极.NiAl-LMO电极电化学性能稳定,可逆性好,比电容可达577F·g-1.NiAl-LMO电极在外加电压为1. 0 V、p H为7、温度40℃时,对S2O2-3电吸附效率最高达60.9%,施加相反电压后S2O2-3电脱附率达84.9%.本研究为含S2O2-3废水处理提供了新的电吸附电极材料和技术选择.     

气体扩散电极体系电化学消毒

以自制活性炭/聚四氟乙烯(PTFE)气体扩散电极在无隔膜体系发生H2O2进行电化学消毒的系统研究,主要探讨了膜电极中PTFE质量分数W(PTFE)和造孔剂含量m(NH4HCO3),外部操作条件pH值和氧气流速Q(O2)对杀菌效果的影响.结果表明,W(PTFE)为0.5时,H2O2的产量最高.适量造孔剂的添加有效地提高了杀菌效率,与酸性条件相比,效果在中性条件下更为突出.BET比表面积分析结果表明,随着造孔剂含量的增加,膜电极表面的平均孔径先大幅度减小,后缓慢增加,这有助于电极上的气体传质效果.吸附在杀菌过程中起的作用不大.杀菌效率随着pH值的下降迅速提高,该体系pH值适用范围较广:当原水细菌总数为106CFU.mL-1,pH为3～10,以载铂量W(Pt)为3‰的气体扩散电极作为阴极进行电解,30 min后杀菌效率均能达到80%以上.在一定范围内增加氧气流速Q(O2)对H2O2的产生及杀菌效率的提高无太大影响.一方面,高的氧气流速增大了水的电阻,增加了杀菌能耗,提高气体扩散电极体系杀菌的运行成本;另一方面,高的氧气流速在一定程度上适当缩短了处理时间,降低了设备投资.机制研究表明,开始时阳极的直接氧化与自由基的产生起了重要作用;随着反应时间的延长,阴极H2O2间接杀菌的作用迅速增强;电解30 min后阴极室和阳极室的杀菌效率基本相当,此时两者的作用接近.     

经丁二酮肟修饰的改性皂土对废水中镍的吸附

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对皂土改性,用丁二酮肟(DMG)对其表面修饰,并制备了新型固态吸附剂.研究了该吸附剂对水中Ni2+的吸附行为.结果表明,该固态吸附剂对水中Ni2+具有较强的吸附能力.吸附量受介质pH值、温度和吸附时间的影响.其吸附行为符合Langmuir吸附等温模型和HO准二级动力学方程,吸附焓变(△H)为58.759kJ/mol,各温度下,吸附自由能变(△G)均＜0,熵变(△S)均＞0,该吸附反应为吸热的自发过程.吸附了Ni2+的丁二酮肟修饰改性皂土,可用0.1mol/L的HNO3溶液洗脱再生.