以三元锂电池回收的末端废渣为原料制备的高效核壳结构催化剂性能及机理研究

随着新能源汽车的推广和普及,锂离子电池的装机量呈爆发式增长,随之而来的是大量锂电池的报废,亟待回收处理. 已有锂电池回收技术提取锂、镍、钴、锰等金属后仍残留有一定量过渡金属的末端废渣,若不加以处理处置直接丢弃到环境中会造成重金属的环境污染风险. 本研究提出一种以锂电池回收的末端废渣为原料,与三聚氰胺固体粉末混合后热解的方法,制备出具有核壳结构的高性能催化剂,用于催化过硫酸盐氧化剂氧化去除有机污染物,实现其高值化再利用. 结果表明:①新制备的催化剂具有明显的核壳结构,核为镍钴氮化物和锰氧化物,壳为厚度约5.7~13.1 nm的石墨化碳层. ②以单过硫酸盐(PMS)为氧化剂,对新制备催化剂(NCM1)的催化性能进行了测试,发现其可高效催化PMS降解苯甲酸、苯酚等一系列难降解有机污染物,当NCM1的投加量为0.03 g/L时,浓度为0.05 mmol/L的难降解有机物—2,4-二氯苯酚,在吸附后2 h内降解完全. NCM1/PMS降解体系受环境条件的影响较纯自由基体系小. ③循环试验的结果表明,该材料可实现多次循环利用且催化效率基本保持稳定. ④对降解完成后体系中的金属离子进行测定发现,新制备的催化剂在催化降解过程中,金属离子仅有微量溶出,而原始废渣则大量溶出金属离子,说明与三聚氰胺混合热解可有效固定废渣中的金属. ⑤经淬灭试验、D₂O替换和EPR测试等一系列试验,证明新催化剂催化单过硫酸盐降解有机污染物体系中硫酸根自由基和单线态氧均具有一定贡献,但还存在其他未被探明的机理. 研究显示,新制备的NCM1具有高PMS催化活性以及良好的稳定性和环境友好性,展现出巨大的应用潜力,对锂电池回收废渣的处理处置具有参考意义.      

太行山前倾斜平原地下水硫酸盐来源解析

济源地下水中硫酸盐(SO₄^2-)含量持续升高,其来源尚不明晰,解析硫酸盐的来源对地下水开发利用尤为关键。文章于2018年3月进行了水样采集与相关指标的测试,并采用氢氧同位素、离子比例分析和贝叶斯稳定同位素混合模型,分析地下水SO₄^2-、硫酸盐中δ³⁴S的分布特征,解析硫酸盐来源,确定来源贡献比例。结果表明：地下水化学类型以Ca·Mg-HCO₃·SO₄为主,主要接受大气降水及地表水的补给;受大气降水及地表水的稀释、硫酸盐还原作用影响,沿径流路径SO₄^2-含量减小,δ³⁴S增大。研究区东、南部地表水和地下水的各硫酸盐来源比例大体相同;西部水体的硫酸盐主要受污水的影响,其中地表水受大气降水的影响也较大;北部地表水硫酸盐含量主要受大气降水、污水的影响,孔隙水主要受煤系地层硫化物氧化、污水的影响,岩溶水主要受大气降水、硫化物氧化的影响。研究结果可为地下水资源的有效管理和保护提供重...     

碳载铁基双金属活化过硫酸盐降解有机污染物

过硫酸盐高级氧化技术因具有氧化性强、稳定性高、药剂易于运输等特点,被广泛应用于有机污染场地的修复中,在环境治理领域具有广阔的应用前景。通常过硫酸盐需要激活才能有效地去除有机物,碳载铁基双金属材料因碳材料的多孔结构和高比表面积可以提高金属的分散性,而且还可以吸附目标污染物,是一种能够高效活化过硫酸盐降解有机污染物的激活剂。该研究在关注碳载铁基双金属的制备方法的基础上,分析了碳载双金属活化过硫酸盐氧化体系的主要机制,探讨了影响碳载铁基双金属活化过硫酸盐体系降解效率的主要影响因素及碳载铁基双金属材料的稳定性,并进一步展望了碳载铁基双金属活化过硫酸盐体系降解有机污染物的研究方向和发展趋势。     

梧桐叶提取液介导合成铁基纳米材料活化过硫酸盐降解土壤中的四溴双酚A

四溴双酚A(TBBPA)降解是环境污染治理领域的研究热点。利用梧桐叶提取液介导合成的铁基纳米材料(T-Fe NPs)催化活化过硫酸盐(PS)降解土壤中TBBPA,优化了不同类型土壤(潮土、红壤、黄棕壤)对TBBPA的降解条件。采用Box-Behnken Design模型,分析不同因素(T-Fe NPs投加量、PS浓度、温度)及其交互作用对土壤TBBPA降解率的影响,得出不同土壤中TBBPA最佳降解条件。结果表明：1)T-Fe NPs能有效活化PS降解不同类型土壤中TBBPA,在红壤中降解效果较好。2)不同类型土壤中TBBPA的最佳降解条件存在差异,潮土中最优条件为：T-Fe NPs投加量6.39 g/kg, PS浓度31.26 mmol/L,温度20.73℃,降解率可达到71.72%;红壤中最佳条件为：T-Fe NPs投加量5.26 g/kg, PS浓度29.08 mmol/L,温度为49.80℃,降解率可达到87.87%;黄棕壤中最佳条件为：T-Fe NPs投加量3.42 g/kg, PS浓度15.77 mmol/L,温度11.83℃,降解率可达到54.22%。该研究结果可为TBBP...     

羰基硫(COS)在五种富氧型土壤中的吸收与转化

针对大气中羰基硫((COS)源和汇的不平衡问题,利用气相色谱(GC)和离子色谱(IC)对COS在5种富氧型土壤(北京麦田土壤、山东麦田土壤、人工草坪土壤、天然草坪土壤和森林土壤)中的吸收与转化进行了研究,结果显示,所研究的富氧型土壤均表现为COS的汇,为理解COS源和汇的不平衡问题提供了新的数据.土壤吸收COS的快慢与...     

再生水中弗氏柠檬酸杆菌生物膜特性研究

从使用再生水的某电厂冷却塔粘泥中分离出一株具有硫酸盐还原功能的弗氏柠檬酸杆菌.利用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）对再生水中HSn70-1A和BFe30-1-1两种合金表面弗氏柠檬酸杆菌生物膜结构和成分进行表征,结果表明HSn70-1A成膜特性好于BFe30-1-1,两种合金表面生物膜中C、O等无机元素含量较...     

臭氧层耗竭

<正>臭氧层耗竭即臭氧层破坏。臭氧层能吸收有害的太阳紫外辐射,给地球提供防护紫外线的屏蔽,并将能量贮存在上层大气,起到调节气候的作用。臭氧层的破坏会使过量的有害紫外辐射到达地面,造成健康危害;使平流层温度发生变化,导致地球气候异常     

塔中油田硫酸盐还原菌恶性繁殖机理分析＊

硫酸盐还原菌等的恶性繁殖使油田生产管线设施腐蚀破坏、结垢堵塞,注入地层后对油层造成伤害。研究发现,塔中油田联合站水体可检测SRB菌数高达2.5×104个/mL,注水管垢含FeS高达29.8%,属硫酸盐还原菌恶性繁殖代谢产物。塔中油田水系统各主要环节中硫酸盐还原菌和硫化氢含量与油田水处理工艺特点密切相关,其中塔中油田联合站完全密闭的水处理压力流程是造成该站硫酸盐还原菌恶性繁殖的主要原因。实验表明,前端适度曝氧、添加H2O2等氧化性杀菌剂和300mg/L冲击式加药等都是抑制硫酸盐还原菌的有效方法。     

基于地下水中四环素去除的缓释剂构建及其性能

为了有效去除地下水中抗生素等有机污染物,本文首次提出有序介孔氧化锰（O-MnO_x）为活性催化剂和过硫酸钠（Na₂S₂O₈）为氧化剂制备活化过硫酸钠缓释剂,并将其用于地下水中四环素的降解修复过程.通过有序O-MnO_x与H₂O₂和Na₂S₂O₈构建的两种类芬顿催化反应体系,明确了O-MnO_x对过硫酸钠的活化及其对水中四环素优异的降解性能.以O-MnO_x与Na₂S₂O₈为活性组分制备的缓释剂在地下水中可以缓慢释放过硫酸根离子.缓释剂中O-MnO_x加入比例增加,其释放性能减弱,而Na₂S₂O₈加入比例减少,过硫酸根释放速率就会加快.O-MnO_x可以活化过硫酸根溶...     

聚合多巴胺功能化非织造布增强Fe2+活化过硫酸盐降解酸性红B

为了提高Fe²⁺活化过硫酸盐（PS）过程中Fe²⁺的利用效率,降低其对自由基的淬灭作用.制备了聚多巴胺复合聚丙烯非织造布（PDA-PP）,考察了PDA-PP材料应用于Fe²⁺/PS体系中,对酸性红B（ARB）的氧化降解性能和机理.结果表明：PDA-PP/Fe²⁺/PS体系能够更持续地活化PS氧化降解ARB.一方面聚多巴胺中酚羟基使Fe³⁺还原为Fe²⁺,保持对PS分解的持续性,另一方面聚多巴胺中的邻苯二酚和氨基对Fe²⁺的络合作用控制了Fe²⁺的释放速率,降低了Fe²⁺对自由基的淬灭.自由基淬灭实验与ESR分析结果表明,羟基自由基（·OH）是PDA-PP/Fe²⁺/PS体系的主要活性物种. （SO₄^·-）的产生量少于·OH.研究显示,PDA-PP的加入能有效提高Fe²⁺/PS体系中Fe²⁺ 的利用效率,降低自由基的淬灭作用,PDA-PP在重复使用5次后,催化体系依然保持催化性能.该研究在促进过硫酸盐催化氧化降解有机物方向具有一定的应用潜力.