中孔分子筛Al-MCM-41催化裂解聚烯烃反应研究

采用水热合成法制备了不同硅铝比的中孔分子筛A l-MCM-41,将其应用于高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)的催化裂解反应。通过改变硅铝比、反应温度和催化剂用量,对A l-MCM-41催化HDPE和PP裂解反应的规律进行了探讨,研究表明,HDPE裂解反应受硅铝比的影响较大;而对于PP裂解反应,硅铝比在一定范围内对催化剂活性的影响不明显。另外,与热裂解和HZSM-5小孔分子筛的催化裂解结果进行了比较,结果证明A l-MCM-41具有较高的催化活性和较高的液体产物收率,尤其适合于空间位阻较大的PP的催化裂解反应。     

介孔铁锆复合氧化物的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,以铁(Fe)和锆(Zr)为原料,采用不同Fe/Zr摩尔比例,制备出Fe/Zr复合氧化物吸附剂,对吸附剂的比表面积、孔径分布、晶型结构和零点电位(PH2pc)进行了表征.筛选吸附容量最佳的Fe/Zr吸附剂,考察了吸附条件对其去除水中Cr(Ⅵ)效果的影响,探讨了吸附动力学和等温线规律.结果表明:最佳吸附剂的Fe/Zr摩尔比为5/1,具有典型的介孔材料结构特征;该吸附剂在pH为2～8范围内均有良好的除Cr(Ⅵ)效率;30min内即可达到吸附平衡,最大吸附容量为60.90 mg/g.介孔Fe/Zr复合氧化物与现有除Cr(Ⅵ)吸附剂相比具有更高的吸附能力,是一种具有较好应用潜力的水处理除Cr(Ⅵ)吸附剂.     

膨润土复合新型吸附剂处理含Mn~(2+)废水

针对废水中Mn2+难去除问题,利用经高温焙烧制备的膨润土-粉煤灰复合新型吸附剂对废水中的Mn2+进行吸附处理实验研究。研究了新型吸附剂在不同的吸附时间、pH、初始Mn2+浓度条件下对Mn2+的吸附去除效果影响、Fe2+、Mn2+共存时竞争吸附特性以及吸附Mn2+的吸附性能和反应动力学。实验结果表明,新型吸附剂处理Mn2+浓度为35 mg/L的废水,在温度25℃、转速100 r/min、投加量20 g/L、吸附时间120 min、pH≥7时反应条件最佳,Mn2+的去除率均可达到90%以上;Fe2+、Mn2+共存时,存在竞争吸附,Fe2+会被优先选择吸附去除,Fe2+的存在会影响Mn2+的去除效果;膨润土复合新型吸附剂对Mn2+的吸附行为符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型。新型吸附剂对废水中的Mn2+有很好的去除效果,而且能有效解决膨润土不易固液分离问题,可作为含Mn2+废水高效、廉价、环保的水处理吸附剂。     

污泥-谷壳吸附剂对混合染料吸附机理的研究

污泥和谷壳为原料制备了污泥-谷壳吸附剂（SCA）。采用SCA处理酸性大红和碱性嫩黄模拟混合染料废水。通过动力学分析、FTIR表征和SEM表征对SCA吸附混合染料的机理进行了研究。实验结果表明：在吸附温度25 ℃、混合溶液中酸性大红和碱性嫩黄的质量浓度均为100 mg/L、SCA加入量0.5 g/L、吸附时间400 min的条件下，酸性大红的吸附量为125 mg/g，碱性嫩黄的吸附量为170 mg/g；SCA对混合染料的吸附行为符合拟二级反应动力学方程，液膜扩散为吸附的主要控制过程。表征结果显示：SCA孔隙发达且丰富，以中孔和细密的微孔为主，说明SCA具有较高的吸附能力； SCA中包含C—H，C—OH，C—C，CC等主要官能团，SCA对混合染料的吸附为物理吸附。     

含油浮渣制备含碳吸附剂并用于含油污水的处理

以含油浮渣为原料制备含碳吸附剂,并用于含油污水的处理。用比表面分析仪和SEM技术对吸附剂进行表征。通过正交实验和单因素实验考察吸附剂加入量、吸附时间及温度、污水pH对污水处理效果的影响。表征结果显示,含碳吸附剂碳元素含量高达90%(w)以上,表面粗糙,孔径分布以中孔为主,比表面积477.5 m2/g,碘吸附值376.48 mg/g。实验结果表明:在吸附温度30℃及时间60 min、含碳吸附剂加入量20 g/L、污水pH为7的最佳实验条件下,处理初始COD为502.12 mg/L、石油类质量浓度45.31 mg/L.的含油污水,COD和石油类的去除率分别为91.51%和87.1%,处理后的COD和石油类质量浓度分别为42.62 mg/L和5.83 mg/1,达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》中的二级排放标准;含碳吸附剂的污水处理效果优于术质活性炭。     

利用滩涂污灌土壤制备吸附剂

研究了滩涂污灌土壤吸附剂的制备方法。通过正交实验,比较了氯化锌、磷酸、氢氧化钾、盐酸几种活化剂在不同秸秆加入量、活化剂浓度、活化时间、活化温度的情况下制备的吸附剂,对水中邻硝基甲苯的吸附效果影响。实验结果表明,选择盐酸活化法制备吸附剂,在秸秆加入量为15%,经2 mol/L的盐酸按液固比为1∶1浸泡处理滩涂污灌土壤后,用氮气做保护气在400℃的条件下碳化1 h,制备的土壤吸附剂对水中邻硝基甲苯的吸附效率可以达到90%以上。     

碳纳米管-海藻酸钠复合吸附材料的制备及其对高浓度Cr（Ⅲ）的吸附

以碳纳米管（CNTs）和海藻酸钠（SA）为主要原料，制备了环境友好型的复合吸附材料——CNTs-SA。采用TEM和FTIR技术对吸附材料进行了表征，并采用静态法考察了溶液pH、吸附时间、原料固液比（m（CNTs）∶V（SA））等因素对CNTs-SA吸附Cr（Ⅲ）的影响。表征结果显示，CNTs-SA表面引入了更多的—COOH和—CO基团，导致其吸附Cr（Ⅲ）的效果较CNTs有了显著的提高。实验结果表明：在室温、初始Cr（Ⅲ）质量浓度4 000 mg/L、CNTs-SA加入量21 mg/mL、溶液pH 5、吸附时间3 h、m（CNTs）∶V（SA）=1.0 mg/mL的条件下，CNTs-SA对Cr（Ⅲ）的吸附量为120 mg/g，Cr（Ⅲ）去除率为61.5%;Freundlich等温吸附方程适合描述CNTs-SA对Cr（Ⅲ）的吸附行为。     

介孔材料在水处理中的应用

介孔材料由于具有一系列独特的性质，如较高比表面积、较大且连续可调的孔径等，使其在化工、医药、环境保护、纳米功能材料等领域得到了广泛的研究和应用。本文从介孔材料作为吸附剂和催化剂两个方面综述了其在水处理中的应用，并对应用中存在的问题和前景作了分析。     

Carbon dioxide capture using polyethylenimine-loaded mesoporous carbons

A high efficiency sorbent for CO2 capture was developed by loading polyethylenimine (PEI) on mesoporous carbons which possessed well-developed mesoporous structures and large pore volume. The physicochemical properties of the sorbent were characterized by N2 adsorption/desorption, scanning electron microscopy (SEM), thermal gravimetric analysis (TG) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) techniques followed by testing for CO2 capture. Factors that affected the sorption capacity of the sorbent were studied. The sorbent exhibited extraordinary capture capacity with CO2 concentration ranging from 5% to 80%. The optimal PEI loading was determined to be 65 wt.% with a CO2 sorption capacity of 4.82 mmol-CO2 /g-sorbent in 15% CO2 /N2 at 75°C, owing to low mass-transfer resistance and a high utilization ratio of the amine compound (63%). Moisture had a promoting effect on the sorption separation of CO2 . In addition, the developed sorbent could be regenerated easily at 100°C, and it exhibited excellent regenerability and stability. These results indicate that this PEI-loaded mesoporous carbon sorbent should have a good potential for CO2 capture in the future.     

Decoupling the adsorption mechanisms of arsenate at molecular level on modified cube-shaped sponge loaded superparamagnetic iron oxide nanoparticles

In this study, a commercial cube-shaped open-celled cellulose sponge adsorbent was modified by in-situ co-precipitation of superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION) and used to remove As(V) from aqueous solutions. Fe K-edge X-ray absorption spectroscopy (XAS) and TEM identified maghemite as the main iron phase of the SPION nanoparticles with an average size 13 nm. Batch adsorption experiments at 800 mg/L showed a 63% increase of adsorption capacity when loading 2.6 wt.% mass fraction of SPION in the cube-sponge. Experimental determination of the adsorption thermodynamic parameters indicated that the As(V) adsorption on the composite material is a spontaneous and exothermic process. As K-edge XAS results confirmed that the adsorption enhancement on the composite can be attributed to the nanoparticles loaded. In addition, adsorbed As(V) did not get reduced to more toxic As(III) and formed a binuclear corner-sharing complex with SPION. The advantageous cube-shape of the sponge-loaded SPION composite together with its high affinity and good adsorption capacity for As(V), good regeneration capability and the enhanced-diffusion attributed to its open-celled structure make this adsorbent a good candidate for industrial applications.