纳米二氧化铈的可控形貌合成及其催化性能

二氧化铈（CeO₂）纳米颗粒的形貌会影响其表面氧空位浓度和化学吸附氧的能力,研究其形貌对催化臭氧氧化活性的影响有着重要意义。采用尿素和活性炭介导的水热合成方法制备了CeO₂纳米颗粒,结果表明,改变尿素和活性炭的添加量会改变最终获得的CeO₂颗粒的形貌,从而分别制得棒状、花状、立方状和球状的CeO₂颗粒。将不同形貌的CeO₂应用于水中草酸的催化臭氧氧化反应,结果表明,CeO₂纳米花（有序棒状结构）具有最好的催化臭氧氧化活性。加入0.5 g/L CeO₂纳米花,反应90 min后的草酸去除率达98%,较单独臭氧氧化提高63个百分点。加入10 mmol/L叔丁醇后,CeO₂纳米花的催化作用被完全抑制,证明其催化臭氧氧化为自由基反应。     

用赤泥捕集二氧化碳

以拜耳法生产氧化铝产生的赤泥为捕集剂,对CO₂进行捕集,考察了液固比、反应温度、搅拌速率、CO₂流量对单位CO₂捕集量（以每克赤泥捕集的CO₂质量计）和赤泥脱碱率（以钠去除率计）的影响。实验结果表明：在液固比为7#x02236;1、反应温度为30℃、搅拌转速为500r/min、CO₂流量为200mL/min的最佳实验条件下,最大单位CO₂捕集量为0.0263g/g,赤泥的脱碱率可达到42.43%。赤泥具有较强的捕集CO₂的能力,因此,利用固体废弃物赤泥吸收工业废气中的CO₂可以达到以废治废的目的。     

Fenton试剂氧化法处理染料结晶废母液

采用Fenton试剂氧化法处理分散橙、分散紫和分散蓝3种染料结晶废母液。研究了H₂O₂加入量、n（H₂O₂）#x02236;n（Fe²⁺）和废母液pH对COD去除率或TOC去除率的影响。对TOC去除反应分段进行了动力学方程拟合,并探讨了反应机理。实验得到的分散橙、分散紫和分散蓝的废母液处理工艺条件：H₂O₂加入量分别为264.4,352.9,441.2mmol/L;n（H₂O₂）#x02236;n（Fe²⁺）分别为20,10,20;废母液pH=3。3种废母液在0~20min和20~120min两个阶段的反应与二级动力学拟合方程的相关性最好。3种废母液经Fenton试剂氧化处理后,部分有机物降解为小分子有机酸,部分有机物完全矿化。     

Mn/γ-Al2O3催化剂的制备及头孢合成废水的催化臭氧氧化法深度处理

对Mn/γ-Al₂O₃催化剂的制备条件及头孢合成废水的催化臭氧氧化法深度处理工艺条件进行了优化。实验结果表明：以Mn（NO₃）₂溶液为浸渍液,Mn/γ-Al₂O₃催化剂的最优制备条件为浸渍液浓度0.10 mol/L、浸渍时间9 h、焙烧温度400 ℃、焙烧时间2 h;在反应时间为30 min、废水pH为9.0、臭氧通量为4.6 mg/min、催化剂加入量为5 g/L的条件下,当进水COD、BOD₅、ρ（氨氮）和色度分别为220~250 mg/L,8~10 mg/L,10~12 mg/L和60~70倍时,出水COD、BOD₅、ρ（氨氮）和色度的平均去除率分别为53%,30%,33%和93%,出水水质满足GB 21904—2008《化学合成类制药工业水污染物排放标准》的要求。     

低压直流电电解剩余活性污泥

采用低压直流电电解剩余活性污泥,优化了支持电解质的种类、加入量及电压梯度等工艺条件,并考察了在最佳工艺条件下SS去除率、污泥中有机物的质量分数（以VSS/SS计）、污泥pH及污泥沉降性能随电解时间的变化情况。实验结果表明,低压直流电电解污泥的最佳工艺条件为：电压梯度7 V/cm;支持电解质Na₂SO₄加入量0.4.0 mmol/g（以每克干污泥计）。在最佳工艺条件下电解pH为5.8、SS=（7 850 ±200）mg/L、VSS=（6 150±150）mg/L、溶解性化学需氧量（SCOD）为（61.2 ±20）mg/L的污泥,电解60 min时污泥的SCOD最大,达393.3 mg/L,SS去除率达14.4%,VSS/SS为58.5%,污泥pH为3.1。电解后污泥中微生物的细胞结构已不完整,污泥絮体被严重破坏。电解时间越长,污泥的沉降速率越快。     

超声-Fe2+-K2S2O8/NaHSO3体系降解罗丹明B

采用超声促进、Fe²⁺活化的K₂S₂O₈/NaHSO₃联合体系（US-Fe²⁺-K₂S₂O₈/NaHSO₃体系）降解罗丹明B（RhB）。考察了RhB模拟废水脱色效果的影响因素,并研究了不同处理方法的协同效应,推测了反应机理。实验结果表明：在反应温度25 ℃、初始pH 5.18、超声功率250 W、K₂S₂O₈溶液（4.91 mmol/L）加入量1.2 mL、NaHSO₃溶液（4.91 mmol/L）加入量1.2 mL、n（K₂S₂O₈）∶n（Fe²⁺）=10、反应时间7 min的条件下,RhB模拟废水（50 mL）的脱色率达到89.45%;超声与Fe²⁺-K₂S₂O₈/NaHSO₃体系对RhB的降解产生了协同效应,降解反应符合表观一级反应动力学,速率常数增强因子可达13.6。自由基猝灭实验结果表明,硫酸根自由基和羟基自由基是攻击RhB 分子的活性自由基,硫酸根自由基起主要作用。     

连续流双室微生物燃料电池处理工业废水

以实际中药废水作为阳极基质、实际含镉废水作为阴极电解液,构建了连续流双室微生物燃料电池(MFC),考察了其产电性能及对两种废水的处理效果。78 d的运行数据表明:系统可实现最大输出电压417mV、最大体积功率密度11.8 W/m3,最大体积功率密度运行条件下的库伦效率为18.5%;在阳极进水有机物浓度变化较大的情况下,实现了阳极对中药废水中有机物的有效去除,平均COD去除率为81.5%;阴极对含镉废水中Cd2+的去除率为79.4%～84.8%。这表明MFC同步处理中药废水及重金属废水具有一定的可行性。     

天然膨润土还原吸附Cr（Ⅵ）

以天然膨润土为吸附剂,还原吸附处理含Cr（Ⅵ）模拟废水。实验结果表明：以（NH₄）₂FeSO₄为还原剂吸附效果最佳;在还原剂加入量为理论值的0.8倍、膨润土加入量为6 g/L、吸附时间为30 min、吸附温度为30 ℃、初始Cr（Ⅵ）质量浓度为1 mg/L的条件下,Cr（Ⅵ）去除率可达99.6%,处理后模拟废水中总铬质量浓度低至0.003 mg/L。天然膨润土对Cr（Ⅵ）的还原吸附符合准二级动力学模型及Freundlich等温吸附模型。     

N-长链碳酰基-L-苯丙氨酸单甲基聚乙二醇酯的合成及其性质研究

以L-苯丙氨酸、长链烷基（C₁₂/C₁₄/C₁₆/C₁₈）酰氯和聚乙二醇单甲醚（MPEG,M_n=350,550,750,1 000 g/mol）为原料,合成了一系列新型非离子型表面活性剂N-长链碳酰基-L-苯丙氨酸单甲基聚乙二醇酯（Rn-L-MPEG）,系统研究了表面张力、界面张力和土壤吸附性与其结构之间的关系。结果表明：随着MPEG分子量的增大,Rn-L-MPEG的表面张力逐渐下降;随着酰氯中烷基链的增长,Rn-L-MPEG的表面张力呈现增大趋势,系列表面活性剂中R12-L-MPEG1000具有最低的表面张力28.11 mN/m;Rn-L-MPEG的界面张力随分子结构变化的规律同表面张力;随着MPEG分子量的增大,Rn-L-MPEG的饱和吸附量逐渐增大,随着酰氯中烷基链的增长,Rn-L-MPEG的饱和吸附量呈现下降趋势。     

NaOH强化催化湿式氧化处理制药污泥

采用NaOH强化催化湿式氧化的方法处理制药污泥,考察了各工艺条件对污泥VSS去除率和COD去除率的影响。实验结果表明,在NaOH加入量10 g/L、反应温度260 ℃、初始氧气压力1.0 MPa、反应时间60 min的最佳工艺条件下,污泥VSS去除率和 COD去除率分别达到95%和60%,VSS去除率较高,污泥减量化效果显著。NaOH强化催化湿式氧化反应处理制药污泥的机理是氢氧根在高温条件下促进了微生物细胞的水解,促使污泥固体组分分解转移到液相中,最终有机物被降解为小分子有机物、CO₂和水。     

活化后钾改性正硅酸锂吸附CO2的性能评价及动力学研究

制备了钾改性正硅酸锂(K-Li4SiO4),并对其进行了自活化,考察了活化后K-Li4SiO4吸附剂在不同温度和CO2浓度气氛中吸附CO2的性能及动力学行为。总体而言,吸附剂的CO2吸附能力随着温度的升高、CO2浓度的增加而提升。在700℃、100%体积分数CO2气氛中吸附剂的吸附量最大,可达7.9 mmol/g,吸附剂的利用率为95.2%。利用双指数模型能够很好地描述吸附剂在各个温度以及各个CO2浓度气氛下的CO2吸附过程。吸附活化能随着CO2气氛浓度的升高而降低,CO2体积分数为20%,50%,100%时的吸附活化能分别为26448,14035,6178 J/mol。     

微生物燃料电池对苯酚的降解及其产电性能

构建了单室空气阴极微生物燃料电池(MFC),研究了苯酚含量对以苯酚和葡萄糖为底物的MFC产电性能及苯酚去除率的影响。实验结果表明:当CODB(苯酚贡献的COD)为0时,MFC的运行周期为36 h,最大输出电压为560 m V,最大功率密度为489 m W/m2;CODB为1 000 mg/L时,MFC的运行周期为54 h,最大输出电压为436 m V,最大功率密度为98 m W/m2;当CODB为200 mg/L时,MFC的COD去除率、苯酚去除率和库伦效率(CE)均达到最大,分别为89.7%、99.9%和7.2%,同时,MFC的阳极生物膜产生的氧化峰电流最高,表明在葡萄糖-苯酚双底物对微生物的协同作用下,MFC的阳极生物膜氧化性最强;随着CODB的增大,COD去除率、苯酚去除率和CE均逐渐减小,说明苯酚的抑制作用导致微生物活性降低。     

O_3-Ca(OH)_2体系处理苯酚废水

研究了苯酚在新型臭氧氧化体系O_3-Ca(OH)_2体系中的降解与矿化效果。实验结果表明:苯酚及TOC的去除率都随着Ca(OH)_2用量(小于2 g/L)、进气臭氧质量浓度(小于75 mg/L)、进气流量(小于3.0 L/min)的增大以及初始苯酚质量浓度的减小而增加,但受反应压力和液相温度的影响较小;当Ca(OH)_2用量大于3 g/L时,苯酚和TOC的去除率在30 min和55 min时分别达到了100%左右;Ca~(2+)的存在实现了羟基自由基清除剂CO_3~(2-)的实时分离去除,从而强化了臭氧氧化过程中苯酚的降解与矿化。这表明,O_3-Ca(OH)_2体系是一种处理难降解有机废水的高效臭氧氧化新体系。     

Fenton氧化—微生物法降解土壤中石油烃

以长期被苯系物污染的活性污泥为菌源,采用液相“诱导物-中间产物-目标污染物”驯化模式驯化出专性混合石油降解菌群,并将其用于Fenton氧化—微生物法处理模拟石油污染土壤。高通量测序结果表明,产黄杆菌属（Rhodanobacter）、分支杆菌属（Mycobacterium）和根瘤菌属（Rhizobiales）为主导菌属。实验结果表明：接种混合菌群后降解50 d,土样的总石油烃（TPH）去除率较土著菌提高了13.4~20.5百分点;对于TPH含量（w）分别为4%,8%,11%的土样,Fenton氧化的最佳H₂O₂加入量分别为3,4,4 mol/L（Fe²⁺加入量0.04 mol/L）,TPH总去除率分别可达88.8%,65.0%,47.7%,较单独Fenton氧化或单独微生物法均有很大程度的提高,且缩短了降解时间,增加了土壤有机质。     

膜法解吸CO_2吸收富液

采用中空纤维膜接触器(FMC)作为解吸装置,对吸收了CO_2的N-甲基二乙醇胺(MDEA)溶液(富液)进行膜法解吸实验。考察了CO_2负荷、解吸温度、解吸压力、富液流速和N_2吹扫流量对CO_2解吸率的影响。结果表明,富液中CO_2负荷越大、解吸温度越高、解吸压力越低、富液流速越大、N_2吹扫流量越大,则CO_2解吸率越高。综合考虑,本实验优选的工艺条件为解吸温度45~65℃,解吸压力10~30 k Pa,富液流速0.08 m/s,N_2吹扫流量200 m L/min。     

金属有机框架（MOFs）材料电催化还原CO2研究进展

电催化还原CO2转化为清洁能源或有用的化学品被认为是减排CO2的一种有效方式。金属有机框架(MOFs)材料由于分散的金属中心和可调的化学结构等特点而被广泛应用于电催化领域。综述了MOFs材料用于电催化还原CO2的研究进展,对比了近年来MOFs材料及其衍生物电催化CO2化学转化的效率及产物选择性,并对MOFs材料作为电催化材料的应用前景进行了展望。     

膜电解法退镀废ABS电镀件及回收铜和镍

采用膜电解法对废丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）电镀件进行退镀处理。以退镀废液作为阴极液和阳极液,在阳极室退镀ABS电镀件,在阴极室电解退镀废液,进行铜镍分离,回收铜粉和NiCl₂。实验结果表明：在阴极电流密度为500 A/m²、初始铜离子质量浓度为24.00 g/L的条件下电解160 min,阴极铜回收率可达97.65%,电流效率达86.60%,得到的铜粉纯度为97%~99%,处理1 L退镀废液可回收铜粉20.0 g,2 mol/L盐酸0.87 L,NiCl₂晶体43.8 g;在阳极电流密度为500 A/m²、液固比为6的条件下电解60 min, ABS电镀件的退镀率为77.22%。     

硅胶固载季鏻离子液体对CO_2的吸附

采用嫁接法制备了硅胶固载季鏻双三氟甲烷磺酰亚胺盐离子液体,并将其用于对CO2的吸附,考察了吸附剂的吸附等温线及循环使用性,并运用均相表面扩散模型(HSDM)研究了吸附动力学。采用FTIR和TG等技术对试样进行了表征。表征结果显示:离子液体已成功固载到硅胶上;煅烧活化硅胶对季鏻离子液体(C-Si O2-P4T)的固载量为5.39%(w);固载试样基本保持了硅胶的孔道特征。实验结果表明:C-Si O2-P4T具有较高的CO2平衡吸附量,且能显著提高CO2/N2吸附选择性,循环使用6次仍保持良好的吸附能力;HSDM可较好地拟合CO2在C-Si O2-P4T内的扩散行为,40℃下的扩散系数在10-7 m2/s数量级,与硅胶同级,优于纯季鏻离子液体。     

酸浸—萃取—沉淀法回收废锂离子电池中的钴

采用酸浸—萃取—沉淀法回收废锂离子电池中的钴。实验结果表明:废锂离子电池在600℃下煅烧5 h可将正极材料上的有机黏结剂与正极活性物质分离;正极活性物质在Na OH溶液浓度为2.0 mol/L、n(Na OH)∶n(铝)=2.5、碱浸温度为20℃的条件下碱浸反应1 h后,铝浸出率达99.7%;已除铝的正极活性物质在硫酸浓度为2.5 mol/L、H_2O_2质量浓度为7.25 g/L、液固比为10、酸浸温度为85℃的条件下酸浸反应120 min,钴浸出率高达98.0%;酸浸液在p H为3.5、萃取剂P507与Cyanex272体积比为1∶1的条件下,经2级萃取,钴萃取率为95.5%;采用H_2SO_4溶液反萃后在硫化钠质量浓度为8 g/L、反萃液p H为4的条件下沉淀反应10 min,钴沉淀率达99.9%。