Efficient removal of Cr(VI) by a 3D Z-scheme TiO2-ZnxCd1-xS graphene aerogel via synergy of adsorption and photocatalysis under visible light

Efficient and robust photocatalysts for environmental pollutants removal with outstanding stability have great significance. Herein, we report a kind of three dimensional (3D) photocatalyst presented as Z-scheme heterojunction, which combining TiO 2 and Zn x Cd 1- x S with graphene aerogel to contrast TiO 2 -Zn x Cd 1- x S graphene aerogel (TSGA, x = 0.5) through a moderate hydrothermal process. The as-prepared Z-scheme TSGA was used to remove aqueous Cr(VI) via a synergistic effect of adsorption and visible light photocatalysis. The adsorption equilibrium can be reached about 40 min, then after about 30 min irradiation under visible light (wavelength ( λ) > 420 nm) the removal rate of Cr(VI) almost reached 100%, which is much better than the performance of pristine TiO 2 and Zn 0.5 Cd 0.5 S, as well as TiO 2 graphene aerogel (TGA) and Zn 0.5 Cd 0.5 S graphene aerogel (SGA). The virulent Cr(VI) was reduced to Cr(III) with hypotoxicity after photocatalysis on TSGA, meanwhile the as-synthesized TSGA presented a good stability and reusability. The reduced graphene oxide (rGO) sheets between TiO 2 and Zn 0.5 Cd 0.5 S played a role as charge transfer mediator, promoting the photoinduced electrons transfer and photocatalysis ability of TSGA was enhanced significantly. Hence,such photocatalyst exhibits a potential application on removing heavy metals with high efficiency and stability from polluted aqueous environment.     

纤维增强气凝胶复合材料高温结构转变及热稳定性研究

目的研究高温受热条件下纳米复合隔热材料的结构转变特征及热稳定性。方法采用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪及热重仪等检测方法。结果纤维增强气凝胶材料从室温到650℃存在连续的质量损失,从室温到放热前,质量损失为1.66%;365℃开始出现放热,温度升至398℃时达到峰值,整个放热过程对应质量损失约为1.3%;从435℃放热结束开始到650℃的质量损失为1.46%。经过400℃热处理后,试样比表面积从268m~2/g增加到437m~2/g;当试样热处理温度达到600℃时,试样的比表面积明显随之降低至198m~2/g。结论 SiO_2气凝胶复合材料以无定形结构为主,存在少量的二氧化钛晶体。在400℃左右,SiO_2气凝胶结构中硅甲基Si—CH_3发生氧化,产生明显的放热峰,之后硅羟基Si—OH之间发生缩聚反应,使600℃热处理后气凝胶中Si—O—Si网络骨架强度有所提高。未处理的纤维增强气凝胶材料试样上气凝胶纳米颗粒构成的块体较为良好地包裹在玻璃纤维表面,而经过600℃的高温热处理1 h后,块体气凝胶脱离了光滑的纤维表面,气凝胶纳米粒子发生收缩,致使材料比表面积下降。     

改性SiO2气凝胶对废水中Fe3+的吸附性能

制备了改性SiO₂气凝胶，考察了经不同类型、不同配比的改性剂改性的SiO₂气凝胶对模拟含Fe³⁺废水的吸附处理效果。实验结果表明：改性SiO₂气凝胶的最佳制备条件为三甲基氯硅烷（TMCS）作改性剂，V（TMCS）#x02236;V（正己烷）=1#x02236;5；当改性SiO₂气凝胶加入量为75g/L、吸附时间为4h、Fe³⁺质量浓度为10mg/L时，模拟含Fe³⁺废水的Fe³⁺去除率为98.32%，剩余Fe³⁺质量浓度为0.168mg/L；采用改性SiO₂气凝胶动态吸附处理流量为420mL/h、Fe³⁺质量浓度为100mg/L的模拟含Fe³⁺废水，吸附后废水中剩余Fe³⁺质量浓度仅为0.196mg/L。     

SiO2气凝胶隔热性能的影响因素研究

目的 在不同热流条件下,通过调整SiO2气凝胶的孔隙率、涂层厚度等,以满足合适的隔热要求。方法 针对中短程飞行器飞行时外壁面承受短时高热流的特点,在分析孔隙率对SiO2气凝胶热导率影响规律的基础上,通过数值仿真研究不同气凝胶孔隙率、气凝胶厚度及热流作用下的温度响应。结果 得到了不同条件下满足隔热要求的气凝胶最小厚度,以及气凝胶表面的最高温度。高温情况下,气凝胶孔隙率为96%时,有效热导率最低,孔隙率超过96%时,隔热性能变差。结论 当飞行器内壁面温度满足要求时,增大气凝胶的孔隙率,则需要减小气凝胶的厚度,相应的气凝胶表面温度会升高,但升幅很小。当飞行器外壁面承受长时间大热流时,仅调整气凝胶的厚度和孔隙率不能达到结构的隔热要求。     

气凝胶消防服隔热层研制的可行性分析

为了减少火焰环境对消防员的伤害,基于消防服隔热层对消防员生命安全保障的重要性,运用对比描述的方法对现有隔热层进行了分析比较,探究了其优缺点和性能,提出了轻质且具有优异隔热性能是隔热层的发展趋势,通过对气凝胶性能的理论分析和服用性能分析,研究了利用气凝胶材料研制消防服的隔热层,结果表明气凝胶在服装领域应用已经比较广泛,在消防服领域中也已有初步应用,但用气凝胶研制消防服隔热层仍存在着一定的挑战。     

孔径分布和溶液浓度对碳气凝胶电极电吸附除盐性能的影响分析

在不同进水浓度下,采用两种比表面积相似但是孔径分布不同的碳气凝胶作为电极进行了一系列电吸附除盐平衡试验.结果表明,随着溶液浓度的变化,不同的孔径分布对碳气凝胶除盐效果影响不一样.其机理为双电层的存在,使得碳气凝胶空隙内的双电层扩散层相互叠加;同时,根据德拜定律,碳气凝胶空隙内的双电层扩散层在不同浓度溶液中厚度不同,从而使得双电层扩散层相互叠加的情况也随浓度变化而变化.这两种作用共同导致了实验结果.当溶液浓度为 0.01 mol·L-1时,选择主要孔径不小于20hm的碳气凝胶电极;当溶液浓度为 0.1 mol·L-1时,应选用主要孔径不小于 10nm 的材料;当溶液浓度为几 mol·L-1时.则分散层几乎消失,孔径大小对电吸附性能影响几乎不考虑.     

石墨烯气凝胶强化氯霉素废水厌氧生物处理效能及机制研究

针对高浓度氯霉素（CAP）废水在实际厌氧生物处理过程中难降解、毒性大及对活性污泥产生的抑制问题,本文采用三维石墨烯气凝胶（GA）作为外源强化介质,通过批次试验探究了不同初始石墨烯气凝胶浓度、电子供体（蔗糖）浓度以及氯霉素浓度对氯霉素废水厌氧降解过程中氯霉素去除速率、有机物去除率以及甲烷产量等影响.结果表明：当初始石墨烯气凝胶浓度为0.5 g·L^-1、初始电子供体浓度为8.8 mmol·L^-1、初始氯霉素浓度为50 mg·L^-1时,强化效果最为显著,当反应进行到18 h时,强化系统中氯霉素的去除率达到94%以上,COD的去除率稳定在26.6%~35.6%之间,强化系统比只加入污泥的生物系统氯霉素去除速率增加了48%~51.6%,COD去除率增加了10%左右.石墨烯气凝胶作为电子转移中间介体和微生物富集的载体,促进微生物种间进行直接电子转移,加速氯霉素的脱氯过程和甲烷的产生,为高浓度抗生素废水的厌氧生物处理提供了新的处理思路和参考.     

SiO2气凝胶砂浆性能的优化研究

目的研究Si O_2气凝胶颗粒体积替换比在30%前提下砂浆性能的优化,提高其保温性能和环境适应性。方法采用正交实验的方法,通过向砂浆中添加纤维、引气剂和胶粉来改善砂浆的保温性能,并对比研究各掺杂比例对砂浆密度、力学性能、吸水率,尤其是对砂浆导热系数的影响。结果当纤维、引气剂和胶粉的掺量(质量分数)分别为0.2%,0.05%和1%时,导热系数达到最低,λ=0.3177 W/(m·K),此时,砂浆的密度为1751.6 kg/m3,抗压强度和抗折强度分别为13.4 MPa和8.02MPa,吸水率为7.19%,导热系数为0.3177 W/(m·K)。结论通过添加纤维、引气剂和胶粉,砂浆的性能得到一定程度的改善,其密度在较小的范围内变化,抗折强度提高较大,导热系数在一定范围内降低。     

白炭黑生产中干燥系统的噪声控制

对ＲＨＯＮＥ－ＰＯＵＬＥＮＣ白炭黑公司的干燥系统进行了噪声综合治理。主要措施有：大型引风机隔声罩、引风机排气筒消声塔,加热炉和鼓风机隔声机房,雾化加速器活动隔声罩,管道隔声包扎等。治理后厂界噪声由７４ｄＢ（Ａ）降至４５ｄＢ（Ａ）。     

疏水性SiO_2气凝胶吸附水溶液中有机物的研究进展

SiO2气凝胶是一种纳米多孔固体材料,比表面积大和孔隙率高的特点使其具有良好的吸附特性。常压干燥下制备出的疏水性SiO2气凝胶由于具有制备成本低,且能在潮湿环境和水溶液中使用的特点,使其在吸附水溶液中有机物领域具有广阔的市场前景。在分析疏水性二氧化硅气凝胶常压制备技术及研究现状基础上详细介绍了其在吸附水溶液中有机物领域的研究进展,最后对疏水性SiO2气凝胶吸附水溶液中有机物研究重点进行了预测和展望。