一氯苯在钒钛催化剂表面亲核取代反应的DFT计算

采用DFT计算方法对一氯苯在V2O5(001)和脱钛矿表面氧上的亲核取代反应的机理进行了分析。对不同DFT泛函在氯代芳香烃-过渡金属氧化物体系计算中的准确性进行了验证,发现采用B3LYP泛函得到的过渡态相对能量与标准值的偏差为9.63kJ/mol,产物相对能量的偏差为8.79kJ/mol,可以用于反应路径的推断。对亲核取代反应的机理进行了分析:首先苯环上与氯原子连接的碳原子受到表面氧的攻击,氯原子被驱离环平面;然后C—O健开始形成,同时C—Cl健断裂;最后苯酚盐结构形成,而驱离的氯原子与提供一个空轨道的过渡金属原子连接。与V2O5(001)表面及脱钛矿(100)和(101)表面相比,脱钛矿(001)表面的桥位氧是亲核取代最有可能发生的位置,吸附能为193.77kJ/mol,吸附能垒为135.33kJ/mol。     

氯化铜改性石墨相氮化碳吸附剂的脱汞性能

针对燃煤电厂汞污染物排放控制的问题,以尿素为前驱体,通过直接热聚合法制得绒毛状石墨相氮化碳(gC_3N_4),并用于低温条件下吸附脱除单质汞(Hg~0)。利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)等手段对吸附剂进行表征。结果表明:未改性g-C_3N_4具有良好的低温脱汞活性,在120°C时其脱汞效率可达84.7%;CuCl_2改性可以有效提高g-C_3N_4的脱汞性能,其脱汞效率在40～200°C范围内均可达到97%以上;温度对吸附剂脱汞效率的影响较小。XPS表征测试结果表明,铜离子和共价态氯原子均参与了单质汞的吸附脱除反应,Hg~0被Cu~(2+)离子和共价态Cl原子氧化成了Hg~(2+)离子,再吸附于g-C_3N_4表面而脱除。CO_2、SO_2和水蒸气对吸附剂脱汞效率影响较小,但水蒸气可提高汞吸附量。     

硝酸改性对不同介孔结构生物质炭铅吸附的影响

在通过成功制备2种不同介孔结构的生物质炭AC-1与AC-2的基础上,研究了硝酸氧化改性对不同介孔结构生物质炭铅吸附特性的影响与等温吸附特性。低温氮吸附测试表明,生物质炭AC-1与AC-2的微孔孔容相近,而介孔孔容相差较大,分别为0.319和0.535 cm3·g-1。改性后AC-2-HNO3的介孔孔容与表面含氧酸官能团含量均高于AC-1-HNO3。吸附数据表明,硝酸改性可增强介孔生物质炭对水中铅的吸附去除能力,特别是改性前吸附量较低的AC-2,由于具有较大的介孔孔容和介孔尺寸,经硝酸改性后对铅的吸附性能与去除率均高于微孔孔容相近的生物质炭AC-1,这表明增大介孔孔容与介孔尺寸不仅有利于在介孔炭上接枝活性吸附位,并可缩短被吸附重金属铅离子到吸附活性点的路径,增大硝酸改性生物质炭活性位点对水中铅离子的捕捉机率,从而增大改性生物质炭对铅的吸附性能。Freundlich模型能很好地描述改性前后4种炭对铅的吸附行为,说明上述生物质炭的吸附位主要是非均匀孔隙或表面。     

非平衡等离子体诱导催化剂吸附单质汞

采用非平衡等离子体诱导γ-Al_2O_3催化剂吸附单质汞,分析了等离子体与催化剂之间的相互作用。结果表明,在放电区域填充催化剂和在气流中加入单质汞均可降低放电的起始放电电压,这是因为放电区域填充催化剂使气体空间放电转变成表面的微放电。催化剂表面可以被等离子放电直接活化,使本身不能吸附单质汞的催化剂产生很强的吸附单质汞的能力。在放电能量密度约为19 J·L-1时,等离子体诱导催化剂吸附单质汞的效率可达94.1%。O2对等离子体诱导催化剂吸附Hg0有促进作用,随着O2浓度的提高,吸附效率随之提高。当气流中含有5%O2时,单质汞的吸附效率可达到98.5%,这是因为气流中存在O2时,经放电生成的等离子体中含有活性氧物种O3和O等,这些活性物质因具有氧化单质汞的能力而增强了单质汞的吸附。此外,催化剂表面O3的分解过程也是强化单质汞的吸附的原因。     

纳米SiO2在含阴离子表面活性剂低浊水处理中的应用

在含有阴离子表面活性剂-十二烷基硫酸钠(SDS)的6 NTU高岭土悬浊液中,改变SDS的浓度,投加纳米SiO2与聚合铝PAC进行动态混凝实验与静沉实验,借助图像分析技术与分形理论,探讨了纳米SiO2与PAC处理含SDS低浊水的作用机理、絮凝效果与形态学特征.结果表明:①纳米SiO2与SDS使高岭土粒子表面负电性增强.纳米SiO2的絮凝机理以吸附架桥为主.②纳米SiO2对SDS的去除效果优于PAC.SDS浓度越高,去除效果越显著.但纳米SiO2对无机高岭土粒子的处理能力不如PAC,PAC絮凝后的上清液浊度低.当SDS浓度增至10 mg/L时,纳米SiO2对SDS的去除率高,而PAC对SDS的絮凝能力弱,PAC对无机颗粒的去除效果也下降.③助凝剂纳米SiO2较强的吸附活性能加快PAC絮体成长为结构密实的RLCA构型,分维值高,絮凝效果好.     

未燃尽碳表面卤化汞的解吸反应机理

研究燃煤电厂未燃尽碳表面卤化汞的解吸反应机理对于燃煤电厂飞灰的再利用具有重要的指导意义。建立未燃尽碳表面饱和簇模型以及未燃尽碳表面卤化汞模型,采用量子化学中的密度泛函理论对未燃尽碳表面卤化汞的解吸特性进行了研究,详细讨论了解吸过程中间态产物的能量变化,计算了298~1 500 K温度范围内的热力学参数、动力学参数以及反应速率常数,拟合得到了解吸反应的反应速率计算公式。结果表明,在未燃尽碳表面含汞卤化物的解吸反应为吸热反应,在高于1 070 K时各解吸才可以自发进行,并且随着温度的升高各解吸反应吸收的热量减少、自发性增强;Hg Cl_2在未燃尽碳表面解吸反应的活化能最低,其次为Hg Br_2Hg BrHg Cl;在同一温度下卤化汞在未燃尽碳表面发生解吸的反应速率由快到慢依次为Hg Cl_2、Hg Br_2、Hg Br、Hg Cl。     

阴极射线管锥玻璃碳热还原强化酸浸脱铅

通过碳热还原强化酸浸的方法高效去除CRT锥玻璃中的重金属铅,同时将脱铅残渣转变为玻璃微珠产品。实验考察了还原温度、碳粉加入量和保温时间对锥玻璃中铅浸出效果的影响。研究结果表明,经碳热还原预处理后锥玻璃中的氧化铅转变为单质铅并主要富集在玻璃微珠表面,通过酸浸处理可高效回收锥玻璃中的铅。当锥玻璃与10%碳粉混合均匀,在1 200℃条件下处理30 min,锥玻璃中铅的浸出效率可达94.80%,脱铅残渣为粒径范围1~15μm的玻璃微珠。     

生物质基炭膜的制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附

以生物质二层牛皮为原料,在控制热分解条件下制备了生物质基炭膜。利用TG/DTG、XRD、FT-IR、SEM、TEM和低温N_2吸附-脱附等方法对在不同炭化温度下(550~950℃)制备的生物质基炭膜形貌特征、孔隙结构及其表面化学性质进行了表征。考察了炭化温度、反应时间、溶液pH、加入量等因素对炭膜吸附溶液中铅离子的影响。表征结果表明:随着炭化温度的升高,生物质基炭膜碳微晶趋于石墨化发展,总孔容积持续增大,孔隙结构变得更加发达。实验结果表明:随炭化温度升高,生物质基炭膜对铅离子的吸附效果明显变好;在初始铅离子质量浓度为50 mg·L~(-1)、溶液pH为5.5、吸附剂加入量为1.5 g·L~(-1)、吸附时间为6 h的条件下,950℃下所制炭膜对铅离子有较好去除效果,去除率可达99.9%,吸附容量为32.76 mg·g~(-1)。     

卤化铵改性竹炭对单质汞吸附性能的影响

为了研究廉价吸附剂竹炭的脱汞性能,将经过CO_2活化并采用NH_4Cl、NH_4I超声浸渍改性的竹炭(BC)应用于单质汞的吸附,并对比不同负载量的NH_4Cl以及NH_4I改性和温度等因素对竹炭的汞脱除性能的影响。采用了元素分析、扫描电镜分析、XPS表征、比表面积及孔径分布等对材料进行研究。结果表明,NH_4Cl和NH_4I改性显著提高竹炭的脱汞能力,并且在同等条件下NH_4I改性剂效果优于NH_4Cl。研究表明提高负载量会造成吸附材料孔堵塞,但在0~8wt.%的负载量情况下,孔道的堵塞不足以抵消化学吸附带来的积极作用,表明改性竹炭对汞的吸附主要表现为化学吸附。同时改性竹炭存在随着温度升高其吸附效率先降低后升高的趋势,暗示竹炭对汞的吸附在低温时物理吸附占优势,温度升高时化学吸附占优势。     

基于有效去除铅(Ⅱ)的中孔炭乙二胺改性与影响因素分析

通过硝酸氧化和乙二胺聚合成功在蔗渣基生物质中孔炭孔道内修饰多胺基团,以铅(Ⅱ)为探针,通过L9(34)正交实验探讨了硝酸浓度、氧化时间、乙二胺用量和反应时间等对多胺生物质炭吸附性能的影响,获得适宜的改性条件是硝酸浓度17.5%、氧化时间5 h、乙二胺用量125 m L、乙二胺改性时间48 h,根据正交实验数据分析了不同胺化条件下生物质炭对铅(Ⅱ)的吸附特性与机制。结果表明,乙二胺改性条件对生物质炭对铅(Ⅱ)吸附性能影响显著,不同条件下制备的胺化改性生物质炭铅(Ⅱ)吸附量相差35%;硝酸浓度对多胺生物质炭铅(Ⅱ)吸附性能的影响最大,高于乙二胺用量与改性时间,说明调节生物质炭孔道内羧酸基含量是调控胺化改性介孔炭的铅吸附性能的关键因素。胺化改性后生物质炭对铅(Ⅱ)的吸附行为更加符合Langmuir模型,表明改性后多胺生物质炭表面能量分布更加均衡,对铅(Ⅱ)的吸附更趋向于单分子层的均质吸附。     

小麦秸秆生物碳质吸附剂对硝基苯的吸附性能

在炭化温度为300℃下,用小麦秸秆制备生物碳质吸附剂,研究生物碳质吸附剂对硝基苯废水的吸附性能.考察了pH值、温度、吸附时间和吸附剂投加量对吸附效果的影响,分析了吸附剂在水中对硝基苯的吸附机理.结果表明,在pH值为7,温度为25℃,吸附时间为8h,吸附剂投加量为3 g/L条件下,生物碳质吸附剂对硝基苯的去除率达到90％.等温吸附曲线符合Freundlich方程,最大吸附量约为92.37 mg/g.定量描述了分配作用与表面吸附对生物碳质总的吸附作用的贡献,炭化后的小麦秸秆非极性增强,使硝基苯与其的极性更为匹配,引起分配作用增大.     

微生物絮凝剂M-C11处理高岭土悬浊液的响应曲面优化

采用响应曲面法对微生物絮凝剂M-C11处理高岭土悬浊液的过程参数进行优化,选取中心复合实验设计(CCD),以p H、M-C11投加量和Ca Cl2投加量等因素为自变量,以处理后的高岭土悬浊液絮凝率(Fr)为响应值,并借助扫描电镜对絮凝剂的作用机理进行初步探讨。结果表明,微生物絮凝剂M-C11可显著改善高岭土悬浊液的絮凝性能,且选取的3种单因素水平均可影响絮凝剂活性。经多元回归拟合分析,在M-C11投加量为2.56 m L,Ca Cl2投加量为0.37 g/L的最优条件下,微生物絮凝活性实验值可达92.37%,接近模型预测值(92.30%)。Ca Cl2投加量对絮凝效果的影响高于M-C11投加量(PCa Cl2相似文献   

活性炭的制备及其对苯酚的吸附

以红枣核为原料,Zn Cl2为活化剂制备了活性炭,研究了其对苯酚的吸附性能。采用低温氮气吸附脱附及FTIR等手段对活性炭的性能进行表征。结果表明:制备所得活性炭收率为42.1%,碘吸附值为1 086 mg·g~(-1),BET比表面积达1 096 m2·g~(-1),总孔容为0.603 cm3·g~(-1),平均孔径为2.200 nm,活性炭表面具有羟基、羧基等活性基团。通过Langmuir、Freundlich、Redlich-Peterson、Toth和Temkin等吸附等温模型对数据进行拟合,表明Redlich-Peterson和Toth 3参数模型能较好地描述苯酚在活性炭上的吸附平衡。动力学研究表明枣核基活性炭对苯酚的吸附过程符合二级吸附动力学方程。     

改性桑枝粉及沸石对水中高氯酸盐的吸附研究

以十六烷基三甲基溴化铵为改性剂制备改性桑枝粉和改性沸石,采用红外光谱和扫描电镜对改性产物的结构进行表征,并对吸附剂的Zeta电位进行分析,以探讨高氯酸盐的吸附机理。考察pH值、吸附剂投加量和高氯酸盐初始浓度对改性产物吸附水中高氯酸根的影响。结果表明,改性产物表面的季铵阳离子基团能较好地吸附废水中的高氯酸根;去除率随吸附...     

零价铝对高氯酸盐污染物的去除

为了考察零价铝对高氯酸盐的去除影响因素和机制,对比了普通铝粉和酸洗铝粉对高氯酸盐的去除效果,并设计正交实验,分析温度、p H值、酸洗零价铝投加量和高氯酸根初始浓度4个因素对高氯酸盐的去除影响规律,另外,检测分析零价铝去除高氯酸盐过程中反应液Cl O-4、Cl-随时间的浓度变化。结果表明,酸洗预处理得到较高纯度的零价单质铝,并且对高氯酸盐具有较高的去除效率;正交实验极差分析结果表明,反应的最优水平:温度25℃、p H为4.5、投加量为35 g·L~(-1)、高氯酸根初始浓度为2 mg·L~(-1),高氯酸根去除效率各影响因素的主次关系为p H投加量温度初始浓度;初步表明,零价铝去除高氯酸根的主要机制并非零价铝的还原作用,而是老化铝粉固体表面吸附过程。     

柚子皮生物碳质对4-氯硝基苯的吸附动力学及吸附平衡特征

考虑到水环境或工业废水中低浓度、低溶解度有机氯化物的普遍存在,拟构建仿生吸附原理分离低剂量组分,选用柚子皮为生物质代表,在炭化温度为600℃的条件下制备生物碳质吸附剂,考察4-氯硝基苯(pCNB)的吸附特征数据,通过观察等温吸附模型和吸附动力学方程,分析了可能的吸附机理。研究结果表明,实验在25±1℃条件下,当初始浓度为35 mg/L,pCNB的吸附去除率为85.88%,吸附过程分成2个阶段,第1阶段为物理吸附,第2阶段为化学吸附,8 h达到吸附平衡;吸附反应符合二级动力学方程(R2=0.999),动力学参数k2为1.450 g/(mg.h),平衡吸附量qe为30.06 mg/g;吸附等温线结果表明,生物碳质对pCNB的吸附可以用Langmu ir模型很好描述,表面吸附在生物碳质对pCNB的吸附过程中占主导地位,柚子皮生物碳质对pCNB的最大吸附量达到64.52 mg/g,是从低浓度含pCNB废水中去除目标污染物的廉价与良好吸附剂。     

鸡粪制备的生物碳对水中磷的吸附去除研究

以鸡粪为原料热解制备的生物碳作为吸附剂,考察了水中磷在生物碳上的吸附动力学,以及吸附效果的主要影响因素,并对磷的去除机制做了初步探讨.结果表明:以鸡粪为原料制备的生物碳具有较高的灰分含量和较高的比表面积,这有利于其对磷的吸附;拟一级动力学模型能更好描述水中磷在生物碳表面的吸附行为,水中磷是通过吸附到生物碳表面的胶体和MgO颗粒上而得以去除的;磷在生物碳上的吸附等温线能较好用Freundlich、Langmuir-Freundlich模型来拟合,表明生物碳对磷的吸附是由非均质过程控制的;生物碳对磷的吸附作用受溶液pH的影响,这是由于pH影响溶液中磷的存在形式,而各种离子在生物碳表面的竞争吸附会影响磷的吸附效果;利用鸡粪热解产生的生物碳吸附去除水中磷是可行的,不仅成本低廉并且能够达到以废治废的目的.     

不同热解温度下污泥基生物炭的性质及对Cd~(2+)的吸附特性

以市政污泥为原料,在300、500和700℃无氧气氛下热解制备污泥基生物炭,探讨不同热解温度对污泥基生物炭性质的影响,研究污泥基生物炭对水溶液中重金属Cd~(2+)的吸附特性。结果表明,随着热解温度升高,污泥基生物炭的产率降低,pH值增大,碳、氢、氧和氮含量降低,芳香化程度增强,亲水性和极性降低,稳定性增强;随热解温度的升高,比表面积不断增大,生物炭表面变得粗糙并且出现明显的孔隙,但平均孔径呈现先增大后减小。在700℃下制备的污泥基生物炭对水溶液中Cd~(2+)的吸附效果优于其他制备温度下获得的生物炭,温度为298.15 K时,最大吸附容量为27.47 mg·g~(-1)。污泥基生物炭对Cd~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学方程模型,吸附速率主要由化学吸附控制。污泥基生物炭对Cd~(2+)的吸附表现为快速吸附过程,生物炭前10 min的吸附量超过饱和吸附量的80%。Langmuir吸附等温模型能很好的描述污泥基生物炭对Cd~(2+)的吸附行为,吸附容量随热解温度升高而增大。     

Zr掺杂对SBA-15上负载胺分散性及CO_2吸附特性的影响

针对胺改性复合吸附剂稳定性差、负载胺分散性欠佳的问题,对介孔SBA-15进行原位Zr掺杂改性,考察了载体材料表面酸性对胺分散状态及其CO_22吸附性能的影响。研究表明:载体表面酸性的增强可改善聚合胺在其孔道结构中的空间分散构型,使其暴露出更多的活性位点,由此低PEI负载量下复合吸附剂(30PEI/ZrSBA-15)对CO_2的吸附容量均在99 mg.g~(-1)以上,超过50PEI/SBA-15在优选温度75℃下的吸附容量89.8 mg·g~(-1);且表面酸性位与端位氨基间的结合也增进了复合吸附剂的热稳定性与循环稳定性,3次循环测试后样品的CO_2吸附容量没有下降。     

含磷材料在铅污染土壤修复中的应用

铅不是生物体必需的元素,具有很强的生物毒性,低剂量铅就会对人体健康产生严重威胁。铅的生物有效性与其生物毒性密切相关,降低土壤铅生物有效性是铅污染土壤修复的重要手段之一。含磷材料可作为铅的稳定修复剂的特性被广泛地接受。含磷材料通过吸附、沉淀、离子交换等作用与铅离子形成稳定的磷氯铅矿类物质[Pb_5(PO_4)_3X;X=F,Cl,Br or OH]。通过概述国内外关于含磷材料原位钝化修复铅污染土壤的分子机理,列举了几种应用较为广泛的含磷材料(如磷酸、磷酸盐、羟基磷灰石、磷矿石等)的最新研究进展,总结了温度、p H值、磷铅摩尔分子比等影响因子及其修复效果方面的研究进展,并讨论含磷材料原位修复铅污染土壤的工程适用性及其长期稳定性。