Cu-Zn-Ce催化剂紫外辅助CWPO工艺降解活性艳红X-3B

采用浸渍法制备具有较高催化活性的催化剂CuO-ZnO-CeO2/γ-Al2O3,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等不同表征手段对催化剂进行了表征.结果表明,稀土Ce的掺杂较好地改善了催化剂表面颗粒的形态,有利于催化剂活性的提高和在非晶体形态下具有更好的催化性能.紫外辅助CWPO工艺对活性艳红X-3B有较好的降解效果,采用紫外/可见分光光度计(UV-Vis)对染料降解过程进行跟踪和分析,结果表明,染料褪色的主要原因是羟基自由基(·OH)攻击偶氮键使其断裂.同时,本文对紫外辅助CWPO降解机理进行了研究,并通过叔丁醇羟基捕获剂进一步证明了紫外辅助CWPO降解活性艳红X-3B过程产生了·OH,且降解过程遵循自由基反应机理.对降解过程进行动力学研究,发现其符合伪一级动力学模型,表观活化能为32.79 kJ·mol-1,说明降解过程是化学控制过程.     

石墨烯掺杂分子筛负载氧化铁芬顿催化降解苯酚影响因素的研究

通过水热晶化法制备了石墨烯掺杂介孔分子筛MCM-41复合载体,利用该载体浸渍负载氧化铁制备了非均相芬顿催化剂gh-MCM-41-Fe.以苯酚为模拟有机废水,考察了催化剂和H2O2投加量、水质因素(苯酚初始浓度、反应温度和水中腐殖酸和草酸)等对gh-MCM-41-Fe芬顿催化降解苯酚效能的影响.结果表明,当苯酚初始浓度为100 mg·L-1,催化剂在60 min催化降解苯酚去除率高达97.6%,COD去除率为65.9%,反应符合准一级反应动力学模型;苯酚降解速率随着催化剂和H2O2投加量的增加而增加,但投加过多会消耗·OH自由基从而不利苯酚降解过程;苯酚初始浓度从10 mg·L-1增至100 mg·L-1,苯酚降解速率相应降低,但体系中H2O2及·OH自由基的有效利用率反而增加;反应温度对于苯酚废水降解率和COD去除率影响不大,反应表观频率因子为105.68 min-1,表观活化能为18.43 k J·mol-1;腐殖酸和草酸对苯酚废水降解和COD去除均有抑制作用.     

纳米铁降解水中偶氮染料酸性红B的动力学研究

采用硼氢化钠与硫酸亚铁液相还原法制备纳米铁,用制得的纳米铁降解水中偶氮染料酸性红B,对降解动力学规律进行了探讨。结果表明,纳米铁对酸性红B的降解过程符合表观一级反应动力学规律,表观速率常数随纳米铁用量的增加、pH的降低和反应温度的升高而增大。表观活化能为25.68kJ/mol。在相同实验条件下,纳米铁对酸性红B的降解速率比普通铁提高了4.7倍,反应活化能降低了65%。     

臭氧及催化臭氧化降解2,4-滴丙酸动力学研究

对臭氧及催化臭氧氧化降解2,4-滴丙酸(DCPP)的效率进行了研究,并利用竞争动力学法算得了DCPP与臭氧及羟基自由基的反应速率常数,参比有机物为硝基苯(NB).结果表明,DCPP与臭氧的反应速率常数K-DCPP为(0.733±0.163)L·mol-1·s-1,与羟基自由基的kOH-DCPP为2.367×109L·mol-1·s-1.在单独臭氧和Mn(Ⅱ)催化臭氧化降解DCPP过程中,基于上述结果计算所得的速率常数与实际所测的表观反应速率常数具有较好的吻合度.以上结果对臭氧化处理含DCPP废水具有很好的理论指导意义.     

Au/γ-Al2O3催化剂的制备及其对气相三苯系污染物的催化消除

采用沉积一沉淀法制备了负载型Au/γ-Al2O3,催化剂,对模拟污染气体的三苯系(苯,甲苯,二甲苯)蒸气进行催化消除反应,探讨了金含量、活化条件对催化剂活性的影响.结果表明,负载型Au/γ-Al2O3催化剂用量为0.50g、反应气流速为20 mL·min-1时,295℃下可完全催化消除浓度为7.57 g·m-3的苯;在252℃下可完全催化消除浓度为7.49 g·m-3的甲苯;在235 ℃下能完全催化消除浓度为3.07 g·m-3的二甲苯.苯、甲苯和二甲苯最后都完全矿化为CO2和H2O,没有生成新的有机物.对催化反应进行了动力学研究,上述催化反应都是准一级反应.测定得到苯、甲苯和二甲苯催化反应的总包反应表观活化能分别为118.47 kj·mol-1、101.43 kJ·mol-1和85.18 kJ·mol-1.     

OH自由基降解二噁英OCDD的反应机理及动力学研究

采用量子化学计算研究了OH自由基降解八氯代二苯并对-二噁英(OCDD)的微观反应机理,计算分析了微观反应进程,结果表明该反应存在两条途径:(1)α-氯取代:1,4,6,9位置氯取代,该路径反应活化能较高,反应难以进行,并以中间产物积聚,无法使OCDD的毒性消失;(2)β-氯取代:2,3,7,8位置氯取代,该路径的反应能相对较低,且能使OCDD的毒性消失,是有效降解OCDD的主要途径.结合过渡态理论,计算获得动力学参数:反应活化能为8.32 kJ·mol~(-1)(B3LYP/6-311G++(d,g)//B3LYP/6-31G(d)),阿仑尼乌斯表达式为k=1.29×10~(14)exp(-1049.6/T)(cm~3·mole~(-1)·s~(-1)).这与文献实验结果取得了很好的吻合,说明本文对OH自由基降解OCDD的反应机理及动力学研究是合理且可靠的.本文的计算结果可为催化氧化降解二噁英的进一步研究提供理论参考.     

超声波辅助壳聚糖/零价纳米铁降解酸性品红

用液相还原法制备的壳聚糖/零价纳米铁处理废水中染料——酸性品红,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和紫外可见光谱(UV-vis)等不同表征手段对颗粒物进行晶体结构、形貌与尺寸表征分析.结果发现,壳聚糖可与纳米铁形成稳定的包裹体,从而降低了纳米铁的团聚性并提高了纳米铁的反应性能及抗氧化性.在超声波辅助下,发现壳聚糖稳定纳米铁粒子对酸性品红有降解作用,置于空气中65 d后壳聚糖稳定纳米铁仍具有反应活性.在25℃、壳聚糖稳定纳米铁投加量0.4 g·L-1、溶液pH =4.96、酸性品红初始浓度100 mg·L-1的条件下,反应20 min内对酸性品红的脱色率超过99％,其降解过程符合表观一级反应动力学规律,反应的活化能为55.34kJ·mol-1,说明降解过程是化学控制过程.     

固体云爆剂热分解性能研究

目的研究固体云爆剂的热分解特性。方法利用差示扫描量热(DSC)和热重分析(TG)测定该固体云爆剂的热分解过程。分别得到固体云爆剂在不同温度下的DSC和TG曲线,以及同一温度下云爆剂不同组分的DSC和TG曲线。结合线性回归分析的方法,利用Ozawa法、Starink法以及Kissinger法计算了反应活化能。结果其表观活化能为208 k J/mol左右。结论该固体云爆剂的热分解是一个连续的过程,具有良好的安定性。     

2,4-二硝基苯酚钠非等温DSC热分解动力学研究

首先用同步热分析仪（STA）测定了一定温度区间内2,4-二硝基酚钠的比热容,利用Origin8.0软件回归比热容随温度变化的方程式,拟合系数为0.913 6,标准偏差为0.005 9。然后分别在空气和氮气气氛下对2,4-二硝基酚钠进行了TG/DSC测试,并与单硝基酚钠（邻、间、对位）的热分解性能进行了比较。通过在氮气气氛不同升温速率下的测试,用Kissinger法得到2,4-二硝基酚钠热分解反应的表观活化能、指前因子等动力学参数。研究表明:2,4-二硝基酚钠在300℃以下具有良好的热稳定性,Kissinger法得到的2,4-二硝基酚钠表观活化能为244.8 kJ/mol,指前因子为2.5×10¹⁸s^-1。     

纳米Pd/Fe双金属对2,4-二氯酚的脱氯机理及动力学

采用纳米Pd Fe双金属对2,4 二氯酚(2,4 DCP)进行了催化还原脱氯处理.结果表明,纳米Pd Fe双金属具有较高的比表面积和反应活性,对2,4 DCP具有较好的脱氯效率.当纳米Pd Fe用量在6g·L-1时,2,4 DCP脱氯率达到90%以上;脱氯效率与pH值、温度、钯化率、Pd Fe投加量等因素有关.2,4 DCP在脱氯过程中先生成邻氯酚和对氯酚,而后继续脱氯生成苯酚,或由2,4 DCP直接降解成苯酚.2,4 DCP降解符合拟一级反应动力学.2,4 DCP催化还原脱氯反应的活化能为139 7kJ·mol-1.     

改性钙基吸附剂对垃圾焚烧模拟烟气中镉的吸附研究

采用不同的改性方法对轻质碳酸钙进行改性,制得一系列改性钙基吸附剂,利用BET、XRD和AESEDS等方法研究其理化性能,并在垃圾焚烧模拟烟气条件下验证了改性钙基吸附剂对重金属镉的吸附性能.结果表明,高温热活化方法所得的产品为CaO,其比表面积从7.34m2·g-1增加到18.27m2·g-1,盐浸泡煅烧所得的产品为CaONaCl共晶体,其层间距比CaO增大了0.03193nm,具有良好的表面活性和孔隙结构;与轻质碳酸钙相比,改性钙基吸附剂对镉的吸附效果明显提高;CaO的吸附机理主要以物理吸附为主,CaONaCl则以化学吸附为主.     

调理剂FeCl_3/CaO对深度脱水市政污泥燃烧特性的影响

利用热重分析仪(TG-DTG)研究了Fe Cl3/Ca O添加量和升温速率对深度脱水市政污泥燃烧特性的影响,并得出污泥燃烧的动力学参数.试验结果表明,Fe Cl3/Ca O深度脱水后的泥样燃烧过程中有4个失重阶段:水分的析出、挥发分1的燃烧、挥发分2和固定碳的燃烧、以碳酸钙的分解为主的无机物分解.随着调理剂添加量的增加,可燃性指数和挥发分特征指数得到提高,有利于污泥初期的燃烧;而燃尽指数和综合燃烧特性指数先略微上升后降低,适量的添加量有助于污泥燃烧.燃烧动力学计算表明,反应峰前的反应级数一般取0.5,峰后取2,表观活化能随Fe Cl3/Ca O添加量的增加而升高.     

草酸、壳聚糖与CaO联合调理对污泥脱水性能的影响

为提高剩余污泥脱水性能,本文采用单因素实验确定草酸、壳聚糖和CaO各因素的影响水平范围,基于响应曲面优化法建立了污泥滤饼含水率预测模型,通过粒子群算法计算污泥滤饼含水率预测模型,优化草酸、壳聚糖与CaO联合调理污泥脱水的最佳配比,并分析了污泥调理过程中胞外聚合物（EPS）的变化特性,深入解析了污泥脱水的关键机制.结果表明,草酸、壳聚糖与CaO联合调理污泥能明显提高污泥脱水性能,调理后的污泥滤饼含水率为64.017%,最佳投加量分别为0.377,0.029,0.040g/g;模型拟合度良好（R²=0.9651）,方差分析表明草酸对于污泥滤饼含水率的影响为主要因素;草酸投加量与溶解型EPS（SL-EPS）呈显著正相关关系,而与紧密型EPS（TB-EPS）呈显著负相关关系.该研究成果可为剩余污泥脱水性能的提高提供技术与方法参考.     

利用改性钒钛钢渣和飞灰吸附模拟烟气中的Hg0

固体废弃物钒钛钢渣(VTS)、飞灰(FA)含有Fe、V、Ti等可促进Hg0氧化吸附的过渡金属氧化物,为提高VTS吸附Hg0性能、改性FA的抗硫特性,利用蒸汽活化、浸渍FeCl₃方法改性FA/VTS、FA/CaO,在固定吸附床上研究了不同改性方法、反应温度(T)、烟气ρ(SO₂)和ρ(HCl)对η(吸Hg0效率)的影响. 结果表明:蒸汽活化对提高η的作用有限. 经浸渍FeCl₃方法改性的FA/VTS,其η显著提高,在200 ℃下,吸附20 min时可达93%,吸附10 h后的Q(吸附容量)为0.42 mg/g;而浸渍FeCl₃方法改性的FA/CaO,其η随温度呈先升后降趋势,在120 ℃、吸附20 min时达到最高(74%). SO₂抑制Hg0的吸附,但FA/VTS的抗硫性能较FA/CaO有显著提高,具有低温抗硫吸附Hg0的潜势,可能与VTS中Ti的质量分数高有关. HCl可促进Hg0的吸附,在ρ(HCl)为30 mg/m3条件下,浸渍FeCl₃方法改性的FA/VTS吸附2 h的η在90%以上. 研究表明,经FeCl₃浸渍改性的FA/VTS是较好的Hg0吸附剂,具有实际应用的潜势.      

纳米TiO2催化燃烧固硫的实验研究

通过纳米TiO₂催化CaO燃烧后粉煤灰的成分分析和燃烧烟气中SO₂含量的测定确定固硫效果,探讨了纳米TiO₂添加量、Ca/S摩尔比、不同条件制备的纳米TiO₂及燃烧温度对分析纯CaO固硫的影响,比较了纳米TiO₂对不同煤种以及不同钙基固硫剂的固硫效果,并对反应产物进行了X射线衍射和扫描电镜分析.结果表明,纳米TiO₂与CaO共同作用时,纳米TiO₂最佳的添加量为8%;在Ca/S摩尔比为2、燃烧温度为850℃时纳米TiO₂催化分析纯和工业纯CaO固硫效率达87.8%和60.3%,比不添加纳米TiO₂时增加13.4%和29.6%.纳米TiO₂对不同煤种燃烧时CaO固硫有较好地催化作用,能够促进SO₂转化成SO₃的本征反应,同时增加煤灰的孔尺寸,促进二氧化硫的扩散从而提高CaO的固硫效果.     

金山湖底泥重金属稳定化处理效果及机制研究

采用氧化钙和过氧化钙及二者混合物对底泥中的重金属进行稳定化试验,研究了稳定化后底泥中重金属迁移情况,并对底泥重金属稳定化技术的机制进行初步探讨.酸雨淋溶试验结果表明,底泥经CaO、CaO CaO2、CaO2稳定化后, pH=2.9时, Zn迁移到第3层,其首层迁移量分别为96、97和93mg/kg,而空白试验中Zn迁移至第6层,首层迁移量为128mg/kg; pH:5.0时, Zn迁移到第3层,其首层迁移量分别为87、90和89mg/kg,而空白试验中Zn迁移至第5层,首层迁移量为112mg/kg,这说明稳定化底泥中Zn的迁移速度和首层迁移量均有降低,3种稳定化药剂能够降低其在土壤中的迁移能力;淋溶液pH值对Zn的迁移能力有影响, pH较高能够减缓Zn在土壤中的迁移速度,降低其首层迁移量; Ni和Cd的酸雨淋溶试验也可得出同样结论.重金属稳定化机制试验结果表明,经上述3种药剂稳定化处理后,底泥pH值由6.76分别上升到8.33、8.15和8.21, TOC含量分别降低5%、10.9%和13.1%; Zn、Ni和Cd的稳定态含量分别增加10.6%、1.7%和4.5%,这是导致重金属迁移能力下降的主要原因;由此可见,3种药剂对同一金属的稳定化作用无明显差异;从不稳定态向稳定态转化的比例来看,稳定化药剂对不稳定态金属的稳定能力次序为: Zn>Cd>Ni.     

氧化钙强化消落带植被厌氧消化产甲烷的探究及作用机制

为了探究CaO预处理对消落带植被（VE）厌氧消化产甲烷的影响,采用4种不同质量分数的CaO对VE进行中温厌氧预处理,并考察了CaO预处理后VE的厌氧消化性能。结果表明:CaO预处理能提高VE中溶解性COD的含量,降低纤维素及木质素的含量,为后续消化过程提供物质基础。当CaO投加量为3%时,甲烷最大积累量为（229.8±6.3）mL/g,显著高于其他组别。此外,CaO预处理VE组别中甲烷的体积分数随消化时间呈现上升趋势。CaO能促进挥发性脂肪酸（VFA）的积累,当CaO投加量为3%时,VFA的最大积累量为（964±45）mg/L。CaO预处理可加速VE中总悬浮固体及挥发性悬浮固体的减量率。     

不同胶结材料对重金属污染土壤的固化效果

利用不同胶结材料对广西某铅锌矿场重金属污染土壤〔w(Pb),w(Cd)和w(Zn)分别为4 375,79.33和13 470 mg/kg)〕进行固化处理.采用TCLP浸提液对固化体进行浸提,根据固化体的浸出性能,评价不同固化剂及辅助剂组合对重金属污染土壤的固化效果.结果表明:m(水泥)∶m(粉煤灰)∶m(生石灰)为2∶1∶1和1∶1∶2的固化剂组合具有很好的固化效果.水泥用量占固化体总量的30%时,3种重金属的固化率均达到99%;水泥+粉煤灰+生石灰固化体系的固化效果仅次于水泥,在m(水泥)∶m(粉煤灰)∶m(生石灰)为1∶1∶2和2∶1∶1时,30%的固化剂用量使3种重金属浸出质量浓度均满足危险废物填埋入场标准;水泥+粉煤灰和粉煤灰+生石灰固化体系的固化性能相对较差,粉煤灰参与固化反应表现出明显的滞后性,当用生石灰作为辅助剂参与反应时,粉煤灰中所含有的活性SiO₂和Al₂O₃在碱性条件下得到激发,从而进一步强化了粉煤灰的固化性能.      

不同活化条件下粉煤灰中锂的酸碱溶出特性

粉煤灰提取氧化铝作为其资源高值利用的重要途径之一引起广泛关注.由于粉煤灰中还含有一定丰度Li（锂）元素,在提取氧化铝的同时实现Li的协同提取对于进一步提高粉煤灰的资源利用效益意义重大.为认识粉煤灰中Li的溶出特性,分别考察了原粉煤灰、CaO煅烧活化粉煤灰和Na₂CO₃煅烧活化粉煤灰中Li在酸性溶液和碱性溶液中的溶出特性,并采用XRD（X-射线衍射）分析了粉煤灰浸取前后的物相变化,结合Li溶出率的变化,阐释了Li在不同浸出条件下溶出率差异的原因.结果表明:在相同浸出温度（100℃）下粉煤灰直接在酸性溶液和碱性溶液中的溶出率相对较低,分别仅为28%和36%;而经CaO和Na₂CO₃活化后粉煤灰中Li的溶出率显著提高,活化后粉煤灰中Li在酸性溶液中的溶出率可达到98%和86%,均高于碱性溶液中Li的溶出率（86%和67%）.XRD的分析结果进一步表明,部分Li可能赋存于非晶相或晶相表面,这部分Li易于被酸或碱直接浸出;部分Li可能镶嵌在莫来石、石英等晶相内部,不易被溶出,经CaO和Na₂CO₃助剂活化后,部分Li又重新嵌入到钙黄长石、霞石等新生成物相的晶格中,而这些物相更易于与酸反应,因而酸性溶液中Li的溶出率普遍高于碱性溶液中的结果.      

CaO对城市生活垃圾原位水蒸气气化制备富氢燃气的影响

为高效资源化利用城市生活垃圾,提出了一种城市生活垃圾原位水蒸气气化制备富氢燃气方法. 在城市生活垃圾原位水蒸气气化过程中添加CaO,对CO₂进行高温吸收,促进H₂产生. 考察了n(Ca)/n(C)(CaO与垃圾原料中碳元素的摩尔比)、反应温度及垃圾含水率等因素对H₂产率以及气化特性的影响. 结果表明:随着n(Ca)/n(C)由0增至1.5,φ(H₂)和H₂产率(以w计)分别由25.89%、10.86g/kg增至45.90%、31.56g/kg;水蒸气的引入提高了CaO的碳酸化反应活性,促进了H₂的产生,但当含水率高于39.45%时,则会降低产气品质;反应温度高于750℃时,虽能强化城市生活垃圾、焦油的热分解等反应产生更多的H₂,但不利于CaO的碳酸化反应,最佳的操作温度为700～750℃;对固体残留物进行XRD和SEM分析可知,反应温度高于750℃会降低CaO的活性,不利于CaO对CO₂的吸收. 以CaO为添加剂的城市生活垃圾原位水蒸气气化制备富氢燃气是一种有效的城市生活垃圾资源化利用方式.