不同制备条件对TiO2薄膜形貌结构、晶体结构及光电催化性能的影响

采用阳极氧化法以HNO3/乙二醇/水为电解液制备不同形貌特征的TiO2薄膜,研究阳极氧化电压、氧化时间和退火温度等参数对TiO2薄膜形貌结构的影响,并利用一级动力学反应进一步探究不同制备条件对光电催化活性的影响.利用场发射扫描电镜(SEM)对TiO2纳米薄膜形貌结构进行表征,并通过X射线衍射(XRD)分析TiO2纳米薄膜的晶相组成、晶粒尺寸.结果表明,不同制备条件对TiO2纳米薄膜的形貌结构有着显著的影响.阳极氧化电压与氧化时间交互影响其形貌结构和光催化活性.当阳极氧化电压为40 V、氧化10 rin,500℃退火1h制备得到的TiO2纳米薄膜光电催化活性最高.     

废旧锂离子电池中钴的回收

采用高温煅烧-酸浸-化学沉淀工艺回收废旧锂离子电池中的钴,根据电极材料的热重性质确定煅烧温度,探究不同因素对钴的浸出和沉淀效果的影响,利用响应面技术优化酸浸过程,并对酸浸液进行回收处理。实验结果表明:煅烧温度为500℃时可充分去除黏结剂;优化实验得出H_2SO_4+H_2O_2体系浸出钴的最佳实验条件为液固比(m L:g)6.15,浸出温度96.34℃,浸出时间44.52 min,H_2SO_4浓度1.20 mol·L~(-1),浸出率97.51%;当浸出液pH为1.5,[C_2O_4~(2-)]/[Co~(2+)]比值为1.10,反应温度为70℃,沉淀时间为50 min时,钴的沉淀率为95.69%。回收得到的Co C2O4纯度高,晶体结构较好。     

响应面法优化超临界水氧化处理农药废水

在间歇式超临界水氧化系统中对草甘膦农药废水进行降解实验。选取温度、反应时间、过氧量3个量为因素量，总有机碳(TOC)去除率为响应量进行中心组合设计（CCD）。在实验的基础上，利用响应面分析法（RSM）对实验结果进行分析及参数优化：建立了TOC去除率与各个因素关系的二次多项式数学模型；分析了各个因素单独的及相互作用对TOC去除率的影响；优化结果表明，在温度483℃、反应时间29.2 min、过氧量148.4%的条件下，达到了最佳效果，此时TOC的去除率为100%。     

响应面法优化甘蔗渣-污泥复合活性炭的制备工艺

为了提高污泥活性炭的吸附性能以提升其实际应用价值,提出在污泥中掺杂甘蔗渣制备复合活性炭,并采用Plackett-Burman联用响应面法对影响复合活性炭碘值的条件进行筛选优化。通过Plackett-Burman实验筛选出热解温度、热解时间和甘蔗渣与污泥干重比为主要影响因素,对这3个因素进行Box-Behnken实验,经响应面优化得到影响碘值的二次响应曲面模型,模型显示热解温度与热解时间、热解温度与干重比的交互作用显著,并确定了最佳制备条件:热解温度550℃、热解时间30 min和干重比50%,此时复合活性炭碘值为814 mg/g,优于未优化条件下制备的复合活性炭。通过比表面积、孔结构和碘值的测定以及元素和扫描电镜分析得出,甘蔗渣的掺杂提高了复合活性炭的比表面积、微孔体积、碘值及含碳量。研究结果表明,甘蔗渣掺杂和制备条件优化是提高污泥活性炭吸附性能的有效手段。     

粉煤灰协同微波-Fenton氧化法处理活性艳蓝KN-R染料废水

以粉煤灰联合微波-Fenton氧化工艺处理活性艳蓝KN-R生产废水,考察了粉煤灰投加量及吸附时间对处理效果的影响,并通过正交实验对微波-Fenton工艺参数进行了优化。实验结果表明,粉煤灰絮凝吸附与微波-Fenton氧化具有协同效应;在粉煤灰投加量为40 g/L,搅拌吸附时间为20 min,滤液pH值为4,Fe2＋和H2O2投加量分别为3.6 mmol/L和0.15 mol/L,微波功率为200 W,辐射反应时间为4 min的优化条件下,染料废水的处理效果最好,COD和色度的去除率分别达到90.90%和99.98%。     

三维电极法深度处理维生素生产废水

采用三维电极法对维生素废水进行深度处理,分别以钛涂钌铱板、铁板和不锈钢板作为电极阳极,石墨板作为电极阴极,柱状活性炭作为粒子电极,结果表明,当以钛涂钌铱板作为阳极,以粒径为1 mm的柱状活性炭作为粒子电极时电解效果最好,COD和色度去除率最高。实验选择电解电压、电极板间距、电解时间和初始pH值作为主要影响因素进行正交实验,实验研究证明,各因素的影响大小为电解电压>电极板间距>电解时间>初始pH值,得到的最佳参数组合分别为:电解电压为10 V,电极板间距为8 cm,电解时间为20 min,初始pH值为4,得到COD和色度最大去除率分别为59.5%和93.57%。     

光电-Fenton体系中羟基自由基生成影响因素分析

以TiO_2/Ti为阳极,活性炭纤维(ACF)为阴极,建立新型光电-Fenton体系。采用Box-Behnken Design(BBD)响应曲面法设计实验,考察初始pH、反应时间、电流密度和曝气量4个因素及其交互作用对光电-Fenton体系中·OH生成量的影响,建立·OH生成量与影响因素间的数学模型,并进行参数优化,探索光电-Fenton运行的最优参数值。研究表明,4因素对·OH生成量的影响强弱顺序为:pH反应时间电流密度曝气量,且4因素两两之间均存在一定的交互作用,其中反应时间与pH和曝气量之间的交互效应尤为显著。在pH 4.49、反应时间130.49 min、电流密度6.99 m A·cm-2、曝气量1 474.90 m L·min~(-1)条件下,·OH的生成量最大。经实验验证,实际值与模型预测值拟合性良好,偏差仅为2.35%。     

Ti/SnO_2-F新型电极氧化降解全氟辛酸

采用溶胶-凝胶法制备F掺杂的Ti/SnO_2电极,用于水相中全氟辛酸(PFOA)的电氧化降解,实验考察了F或Sb掺杂、煅烧温度、氟掺杂量、老化时间及涂覆次数对PFOA降解效率的影响。结果表明,在煅烧温度为500℃,掺杂比Sn∶F=9∶0.25,老化时间10 d,涂覆20次的条件下,F掺杂的Ti/SnO_2电极性能最好,反应30 min对PFOA的降解率达98%;而在相同电解条件下,Sb掺杂Ti/SnO_2电极降解PFOA效率仅61.7%。因此,F掺杂可有效提高SnO_2电极性能,有效氧化降解PFOA。     

不同煅烧温度的N-TiO_2制备、表征及可见光催化性能

以钛酸丁酯为钛源,氯化铵为氮源,采用溶胶-凝胶法,不同煅烧温度条件制备N掺杂TiO_2纳米材料,采用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)手段对其进行表征,并通过降解腐殖酸(HA)实验,探讨N-TiO_2可见光催化性能。结果表明,制备的光催化纳米材料为锐钛矿相,TiO_2光响应范围可拓宽到可见光区;煅烧温度是影响可见光催化活性的重要因素,350℃煅烧的N-TiO_2可见光催化活性最佳,光反应140min后,对初始浓度为5 mg/L的HA溶液降解率达80.32%,光催化反应过程符合准一级动力学,煅烧温度过高或过低,动力学反应速率常数呈现不同程度的减小,降解反应速率明显下降。     

超临界水氧化处理煤气化废水的响应面优化

采用响应面法对超临界水氧化处理煤气化废水的工艺参数进行了优化.运用中心复合设计,建立了COD、NH3-N去除率与温度、压强、氧化系数、反应时间4因素的二次回归模型,分析了各因素的显著性及交互作用.结果表明,各因素对COD、NH3-N去除率影响大小为:温度＞氧化系数＞反应时间＞压强.温度和氧化系数对COD去除率交互影响显著；温度和氧化系数、温度和反应时间、氧化系数和反应时间对NH3-N去除率交互影响显著.以COD、NH3-N去除率最大化,温度最低为目标条件,获得试验范围内最佳工艺条件:温度520℃,压强27.00 MPa,氧化系数3.0,反应时间10 min.该条件下3次验证试验的COD、NH3-N平均去除率分别为99.92％、99.54％,与预测值99.89％、99.51％无显著差异,表明所建模型切实可行.     

Junge relationships in measurement data for cyclic siloxanes in air

In 1974, Junge postulated a relationship between variability of concentrations of gases in air at remote locations and their atmospheric residence time, and this Junge relationship has subsequently been observed empirically for a range of trace gases. Here, we analyze two previously-published datasets of concentrations of cyclic volatile methyl siloxanes (cVMS) in air and find Junge relationships in both. The first dataset is a time series of concentrations of decamethylcyclopentasiloxane (D₅) measured between January and June, 2009 at a rural site in southern Sweden that shows a Junge relationship in the temporal variability of the measurements. The second dataset consists of measurements of hexamethylcyclotrisiloxane (D₃), octamethylcyclotetrasiloxane (D₄) and D₅ made simultaneously at 12 sites in the Global Atmospheric Passive Sampling (GAPS) network that shows a Junge relationship in the spatial variability of the three cVMS congeners. We use the Junge relationship for the GAPS dataset to estimate atmospheric lifetimes of dodecamethylcyclohexasiloxane (D₆), 8:2–fluorotelomer alcohol and trichlorinated biphenyls that are within a factor of 3 of estimates based on degradation rate constants for reaction with hydroxyl radical determined in laboratory studies.     

O3、H2O2/O3及UV/O3在焦化废水深度处理中的应用

采用O₃、H₂O₂/O₃和UV/O₃等高级氧化技术(AOPs)对某焦化公司的生化出水进行深度处理，考察了O₃与废水的接触时间、溶液pH、反应温度等因素对废水COD去除率的影响，确定出O₃氧化反应的最佳工艺参数为：接触时间40 min，溶液pH 8.5，反应温度25℃，此条件下废水COD及UV₂₅₄的去除率最高可达47.14%和73.47%；H₂O₂/O₃及UV/O₃两种组合工艺对焦化废水COD及UV₂₅₄的去除率均有一定程度的提高，但H₂O₂/O₃系统的运行效果取决于H₂O₂的投加量。研究结论表明，单纯采用COD作为评价指标，并不能准确反映出O₃系列AOPs对焦化废水中有机污染物的降解作用。     

钛基IrO2-SnO2电极在烟气海水脱硫恢复系统中的应用

采用浸渍-热分解法制备了含IrOx-TiO2中间层的IrO2-SnO2电极,得到的电极具有较高的析氯电催化活性和较强的稳定性,并通过电化学氧化法对Na2SO3海水脱硫模拟液进行处理,考察了电流密度、温度、pH值和电解时间等电解工艺参数对Na2SO3去除率和化学需氧量COD的影响.结果表明,在电流密度为200 mA/cm...     

H4SiW12O40/TiO2/beads光催化降解亚甲基蓝的研究

以钛酸四丁酯为原料，空心微珠为载体，采用溶胶凝胶法制备TiO₂/beads光催化剂载体，然后浸渍法制备出H₄SiW₁₂O₄₀/TiO₂/beads表面负载修饰型复合光催化剂，并运用SEM、XRD、FT-IR和DRS对催化剂进行表征和分析。研究了H₄SiW₁₂O₄₀/TiO₂/beads对亚甲基蓝降解的光催化活性，考察了光强度、pH值、曝气量、底物浓度和催化剂用量等对催化效率的影响。实验结果表明，在中性条件下，H₄SiW₁₂O₄₀/TiO₂/beads催化剂的投加量为0.25 g/L，浓度为7.5 mg/L的亚甲基蓝溶液在250 W的紫外灯和600 W的可见光灯下光照60 min降解率分别可达到94.5%和55%。     

微波辅助双氧水氧化降解水中磺胺二甲嘧啶

采用微波辐照技术辅助双氧水氧化降解水中磺胺二甲嘧啶（SM2）,研究了微波辅助双氧水氧化降解水中SM2的影响因素。结果表明,单纯使用微波辐照并不能显著降解SM2,而微波辐照可显著促进双氧水对SM2的氧化作用,提高SM2的降解率。在初始浓度为50 mg/L,微波功率为900 W,加入0.25 mL质量分数为30%的双氧水,pH值为4的条件下辐照6 min,SM2的降解率可达96.5%,COD去除率为72%。     

Mn的氧化价态对Mn/γ-Al2O3催化剂催化臭氧氧化气相低浓度甲苯的影响

采用共沉淀法，以Al₂O₃为载体制备Mn/γ-Al₂O₃和Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化剂，并分别在N₂气氛和O₂气氛下焙烧。采用固定床连续流动反应器，研究所制备催化剂在室温条件下催化臭氧氧化甲苯的性能。通过XRD、XPS和FTIR等手段对催化剂的结构和组成进行表征。结果表明，Mn/γ-Al₂O₃催化剂具有良好的催化臭氧氧化甲苯和催化臭氧自身分解的性能，共沉淀法制备催化剂的最佳Mn负载量为20%。O₂气氛焙烧和Ce的加入，可以有效提高催化剂的活性和寿命。原因是O₂气氛焙烧和Ce的加入可以提高Mn的氧化价态。催化剂失活的主要原因是有机副产物在催化剂表面吸附堆积，失活催化剂在550℃、空气气氛下焙烧可恢复催化性能。     

Impact of biochar application to a Mediterranean wheat crop on soil microbial activity and greenhouse gas fluxes

Biochar has been recently proposed as a management strategy to improve crop productivity and global warming mitigation. However, the effect of such approach on soil greenhouse gas fluxes is highly uncertain and few data from field experiments are available. In a field trial, cultivated with wheat, biochar was added to the soil (3 or 6 kg m⁻²) in two growing seasons (2008/2009 and 2009/2010) so to monitor the effect of treatments on microbial parameters 3 months and 14 months after char addition. N₂O, CH₄ and CO₂ fluxes were measured in the field during the first year after char addition. Biochar incorporation into the soil increased soil pH (from 5.2 to 6.7) and the rates of net N mineralization, soil microbial respiration and denitrification activity in the first 3 months, but after 14 months treated and control plots did not differ significantly. No changes in total microbial biomass and net nitrification rate were observed. In char treated plots, soil N₂O fluxes were from 26% to 79% lower than N₂O fluxes in control plots, excluding four sampling dates after the last fertilization with urea, when N₂O emissions were higher in char treated plots. However, due to the high spatial variability, the observed differences were rarely significant. No significant differences of CH₄ fluxes and field soil respiration were observed among different treatments, with just few exceptions. Overall the char treatments showed a minimal impact on microbial parameters and GHG fluxes over the first 14 months after biochar incorporation.     

纳米TiO2-xNx催化剂的制备及其活性研究

以钛酸丁酯为前驱物、无水乙醇作溶剂、二乙醇胺作为抑制剂,采用溶胶凝胶法制备TiO₂溶胶，在NN₃气流中直接进行热处理，制备一系列不同焙烧温度的淡黄色的掺氮纳米TiO₂粉体。经XRD、UV-Vis和FTIR分析表明，实验制得的TiO_2-xN_x在350、400、450、500和550℃热处理3 h后仍为锐钛型；450℃保温3 h掺氮样品具有最佳的紫外-可见光响应，其吸收边红移至720 nm左右。罗丹明B的可见光降解实验及产物分析表明，掺氮样品具有良好的可见光催化活性。     

超声波协同H_2O_2处理养殖场污水

为了有效地改善养猪场污水的质量,以H2O2为药剂,对污水进行了水浴加热和超声波辅助的对比实验,考察了超声波发生器输出端电流强度、处理时间、H2O2用量对污水的COD、氨气及颜色的影响,并进行正交实验优化。结果表明,超声波协同H2O2处理养殖污水是一种切实可行的方法,超声波协同H2O2处理污水的最佳工艺条件:电流0.7 A、处理时间2 min、H2O2用量3%,在此条件下降低COD量可达95%以上,氨氮的含量可降至14~15 mg/L,氨臭味大大得到了改善,并将原污水由黑色变为浅黄色。     

各类VOCs在蜂窝陶瓷型La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂上的催化燃烧性能

以涂有CeO2-ZrO2固溶体的堇青石蜂窝状陶瓷为载体,用浸渍法制备堇青石蜂窝陶瓷型整体La0.8Sr0.2MnO3催化剂,测试了该催化剂催化燃烧各类VOCs的特性。研究表明,VOCs催化燃烧的难易程度为:含氯烃烷烃酸芳烃酮酯醇醛。La0.8Sr0.2MnO3催化剂对含氧有机化合物具有较好的催化活性,完全燃烧温度均在280℃之内。通过关联VOCs的理化性质,发现VOCs在La0.8Sr0.2MnO3催化剂上的反应活性与VOCs分子中最弱C—H键键能和VOCs分子极性密切联系。