细菌纤维素负载纳米Fe3O4的制备及其吸附Cd2+的研究

为提高细菌纤维素(BC)处理含重金属离子废水的效果,以BC和纳米Fe3O4为原料,采用共混沉淀法制备了新型的BC负载纳米Fe3O4吸附剂(NFBC).同时将制得的NFBC用于吸附重金属离子Cd2+研究,考察了溶液pH值、吸附时间等因素对吸附效果的影响,并进一步模拟吸附动力学和吸附等温线,初步分析了吸附机理.结果表明:利用纳米Fe3O4比表面积大和表面原子配位不足的特点,将其负载于BC表面,提高了对Cd2+吸附,去除率可达70％,单位吸附量最大为27.97 mg/g; pH值是影响NFBC对Cd2+吸附效果的重要参数;吸附动力学符合二级反应动力学,吸附平衡符合Langmuir吸附等温方程,并具有良好的线性,说明NFBC对Cd2+是典型的单分子层吸附;在外加磁场作用下,纳米Fe3O4粒子超顺磁性有助于吸附剂能快速有效地从液相分离,克服了BC粉末难于有效分离的不足.     

毛竹遗态 Fe2O3／Fe3O4／C 复合材料对水中锑（III）的吸附研究

以毛竹遗态Fe2 O3／Fe3 O4／C复合材料为吸附剂,锑（III ）初始含量、溶液初始pH值、吸附剂投加量以及吸附剂粒径为影响因素开展吸附影响研究。结果表明,随着锑（III ）初始浓度的升高,毛竹遗态Fe2 O3／Fe3 O4／C复合材料对锑（III ）的吸附量逐渐增加;初始溶液pH为7时,对锑（III ）的吸附效果最好,吸附量为4．7821 mg／g;块状吸附剂对水中锑（III ）的去除率和吸附量与粉末状吸附剂吸附效果相当。     

酸处理青霉菌对活性艳红X-3B的吸附动力学和热力学研究

采用青霉菌菌体作为吸附剂对染料活性艳红X-3B进行吸附研究,考察了染料的初始质量浓度、pH值和温度对菌体吸附能力的影响,并探讨了吸附动力学和热力学特性.结果表明,经硝酸处理后的菌体吸附能力明显增强,在pH值为3时,吸附量达到最大. 吸附过程可用准二级动力学方程来表达,平衡时吸附量的计算值和实验值吻合很好,相关系数可达0.999 8. 硝酸处理的菌体对活性艳红的吸附等温线可用Langmuir方程表达.当温度为25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃时,饱和吸附量分别为250.0 mg/g、322.6 mg/g、400 mg/g、416.7 mg/g.温度升高,吸附量增大,表明该吸附反应是吸热反应.根据热力学函数关系计算出ΔH＝35.13 kJ/mol,ΔS＝125.17 J/(mol·K),ΔG为-2.13～-4.03 kJ/mol,表明菌体对活性艳红的吸附是自发过程.     

新生态MnO_2对活性艳红染料废水的处理研究

该研究以高锰酸钾和硫酸锰溶液作为原料,在pH=10.0条件下,采用两种物质混合反应制备新生态二氧化锰。以新生态MnO2作为吸附剂,以活性艳红X-3B为目标物,采用静态吸附实验研究,考察改变pH值、吸附剂投加量、反应时间、反应温度、离子强度等因素对新生态MnO2吸附活性艳红X-3B染料废水性能的影响。该吸附剂作为一种高效、经济的吸附材料对染料废水的脱色处理具有较好的作用。     

酸化油页岩灰吸附Ni(Ⅱ)的研究

采用质量分数为50%的HNO3制备酸化油页岩灰吸附剂,研究吸附时间、吸附温度、Ni(Ⅱ)初始浓度、溶液pH值、吸附剂投加量和吸附剂粒径对酸化油页岩灰吸附性能的影响.结果表明,一定范围内,酸化油页岩灰吸附剂的吸附量(Qe)随吸附温度、Ni(Ⅱ)初始浓度、溶液pH值、吸附剂投加量的增加而增加,随吸附剂粒径的增加而减小.吸附温度对吸附刺的最大吸附量Q有明显影响.当Ni(Ⅱ)初始质量浓度为100 mg/L,溶液pH值为6.0,吸附剂粒径为53～75μm,吸附剂投加量为16.0 g/L,吸附搅拌速度为400 r/min时,25℃、30℃、35℃下酸化油页岩灰的最大吸附量Q分别为17.0 mg/g、33.2mg/g、42.9mg/g,且吸附主要以离子交换的化学吸附方式为主.酸化油页岩灰吸附剂对Ni(Ⅱ)的吸附符合Languir等温吸附方程,温度为25℃、30℃、35℃,溶液pH值为6.0,油页岩灰吸附剂投加量为16.0 g/L,油页岩灰吸附剂粒径为53～75μm条件下,酸化油页岩灰对Ni(Ⅱ)的最大吸附量Q分别为17.0mg/g、33.2 mg/g、42.9 mg/g.研究表明,油页岩灰经过酸化改性后可作为吸附荆处理含Ni(Ⅱ)废水,具有较好的市场应用前景.     

Cu/γ-Al2O3的制备及对活性艳红X-3B的脱色性能研究

为实现活性染料X-3B废水在常温常压下高效地脱色,以过渡金属为活性组分、活性氧化铝(γ-Al_2O_3)为载体,采用等体积浸渍法制备了一系列M/γ-Al_2O_3(M=Cu2+、Fe3+、Zn2+、Mn2+)负载型催化剂,并考察其对活性艳红X-3B模拟染料废水的脱色性能,同时考察了活性组分、焙烧温度、负载量、催化剂投加量、氧化剂用量及pH值等因素对活性艳红X-3B脱色性能的影响规律。结果表明,常温常压下,以Cu2+为活性组分,焙烧温度为350℃、负载量为4%(质量分数)、氧化剂H_2O_2浓度为58 mmol/L、催化剂投加量为1.2 g/L、pH值为5~7、反应50 min时,催化剂对活性艳红X-3B废水的脱色效果最佳,脱色率可达95%以上。平行试验表明,Cu2+的存在可增加载体表面的吸附中心,H_2O_2可分解产生HO·,当两者共存时,活性艳红X-3B在催化剂表面主要发生化学吸附与催化氧化两种反应过程,且染料在Cu/γ-Al_2O_3上发生的吸附作用明显大于H_2O_2分解产生HO·而引发的催化氧化作用。动力学试验表明,活性艳红X-3B反应过程动力学模型与初始质量浓度有关,大于等于200 mg/L时,符合准一级动力学方程。     

巯基修饰竹粉生物吸附剂对Cd(Ⅱ)的吸附性能

以楠竹竹粉(BP)为原料,经氢氧化钠预处理,再由巯基乙酸化学改性制备两种新型竹粉生物吸附剂SBP和TBP,对其结构进行了红外表征。考察了溶液pH值、温度、吸附剂量和吸附时间对SBP和TBP吸附Cd(Ⅱ)性能的影响,研究了其吸附动力学和等温吸附模型。结果表明,pH值和吸附剂用量对吸附率影响显著,温度降低更有利于吸附的进行。吸附动力学可用准二级动力学方程描述,吸附过程为化学吸附所控制。SBP和TBP对Cd(Ⅱ)的吸附行为符合Langmuir和Freundlich模型,其最大吸附量分别为81.30 mg/g和163.93 mg/g。     

悬浮酵母菌对重金属Hg(Ⅱ)的吸附机理

通过扫描电子显微镜、能量分析谱、红外光谱和悬浮酵母菌的动电电位等分析手段,研究了悬浮酵母菌对Hg(Ⅱ)的吸附机理.由扫描电镜图像及能量分析谱可以看出,悬浮酵母菌吸附Hg(Ⅱ)后形态发生变化,悬浮酵母菌对Hg(Ⅱ)的吸附存在离子交换吸附;动电电位及pH曲线分析表明,悬浮酵母菌的零电点为pH=3.7,pH值是影响吸附效果的重要因素,溶液pH值为4.33时,吸附效果最好,去除率为99.95%;溶液pH＜4.0时,静电作用为主要的吸附机理;从吸附等温线可以得出,在溶液中Hg(Ⅱ)的初始质量浓度为601.8 mg/L,菌质量浓度为20g/L时,吸附达到饱和,此时的负载量为10.24 mg/g;红外光谱分析表明,悬浮酵母菌对Hg(Ⅱ)的主要吸附位点为-OH、-NH2、C=O、P=O和S=O.     

改性纳米Fe_3O_4去除水溶液中四环素的研究

利用共沉淀法制备了表面活性剂PVP-K30以及PEG-4000改性纳米Fe3O4吸附剂,采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、震动样品磁强计(VSM)表征了改性Fe3O4的形貌、尺寸以及磁性质;以盐酸四环素(TC)为吸附对象,研究了改性剂、反应温度和TC起始质量浓度等对Fe3O4吸附性能的影响,同时利用红外光谱仪(IR)研究吸附机理。结果表明,改性后纳米Fe3O4结晶度及分散性明显提高,较25 nm的未改性Fe3O4,PVP和PEG-4000改性Fe3O4颗粒分别减小至20 nm和10 nm;同时改性产物均保持了较高磁性性能。在吸附盐酸四环素(TC)过程中,PEG-4000改性Fe3O4吸附容量最高(47.62mg/kg),PVP改性Fe3O4的吸附能力(36.1 mg/kg)优于未改性Fe3O4(13.45 mg/kg)。PEG-4000改性Fe3O4吸附TC过程中,Langmuir等温线模型优于Freundlich等温线模型,表明吸附剂对四环素分子为单层分子吸附,其吸附动力学遵循孔内扩散模型,并以表面吸附为主,粒内扩散为辅;改性Fe3O4吸附TC行为中羟基间形成的氢键起主要吸附作用。改性Fe3O4吸附剂经3次解吸仍显示出较高的吸附容量。     

壳聚糖负载MnO2对As(Ⅲ)的吸附性能研究

利用壳聚糖负载MnO2制备一种复合吸附剂.研究了溶液pH值、吸附时间、温度对As(Ⅲ)吸附行为的影响,并探讨了吸附动力学.结果表明,在pH值为5～8,吸附时间为60 min,温度为60℃,复合吸附剂对As(Ⅲ)的吸附率达98％以上,吸附能力明显优于壳聚糖.对试验数据运用相关数学模型拟合表明,复合吸附剂对As(Ⅲ)的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温式,最大吸附量qmax为19.798mg/g,特性常数n为4.3341,决定系数R2分别为0.9975、0.9804.吸附过程动力学适合二级动力学方程.     

改性膨润土的制备及对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)的去除效果研究

本研究采用两种提纯方法并以Mg-Al、Fe-Al(1)、Fe-Al(2)聚合羟基物为改性剂对膨润土进行提纯和改性。通过对膨润土改性过程中的悬浮液浓度、柱撑温度、老化温度、老化时间等影响因素的考察,系统研究了不同制备条件对改性膨润土去除Cu~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)的效果,并通过XRD分析了提纯和改性方法对膨润土结构的影响。实验结果表明,利用六偏磷酸钠提纯后制得的Mg-Al改性膨润土对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)的去除效果较原土分别提高了24.94%、40.37%和6.80%,其主要影响因素分别为:老化时间和柱撑温度。     

SO2和H2O对Mn-Ce/TiO2催化剂低温SCR活性的影响

采用溶胶凝胶法制备Mn-Ce/TiO_2低温SCR催化剂并考察其活性,研究了SO_2和H_2O对Mn-Ce/TiO_2低温脱硝催化剂的影响,并运用XRD、BET、SEM和FT-IR对中毒前后的催化剂进行表征。结果表明,催化剂在无SO_2和H_2O条件下具有良好的脱硝性能,在140℃时NO_x去除率达到84%。但若向模拟烟气中加入SO_2和H_2O,则随其体积分数增大对催化剂活性产生明显抑制作用。当H_2O的体积分数为5%、SO_2为700×10-6时,反应4 h后,NO_x去除率降为53%。H_2O对催化剂的抑制作用随H_2O的除去而消除,H_2O主要通过与NO_x的竞争吸附来抑制催化剂的活性。低浓度的SO_2对催化剂活性影响较小,SO_2体积分数为100×10~(-6)时,稳定后NO_x去除率仍能维持在80%以上,但较高体积分数的SO_2引起的催化剂失活不可自行恢复。SO_2毒化作用主要是引起了硫酸铵盐覆盖催化剂的表面活性位,以及造成活性组分MnO_x的晶化,并破坏了MnO_x与TiO_2间的强相互作用。H_2O和SO_2共同存在时,H_2O可以弱化SO_2对催化剂的毒化作用,主要因为H_2O与SO_2的竞争吸附作用而使SO_2对催化剂活性的影响减弱。     

2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺氧化合成热危险性研究

为研究2-氨基-23,-二甲基丁酰胺氧化合成的热危险性,采用差示扫描量热仪(DSC)测试2-氨基-2,3-二甲基丁腈和2-氨基-2,3-二甲基丁酰胺的热分解情况,采用反应量热仪(RC1)研究反应温度、双氧水滴加速度和氢氧化钠用量对反应的影响。研究结果显示,2-氨基-2,3-二甲基丁腈吸热热分解温度为149.5℃2,-氨基-2,3-二甲基丁酰胺表现为吸热和放热2段分解过程,吸热和放热分解温度分别为234.4℃和456℃。反应放热速率主要为加料控制,但是,存在一定的热累积。热失控体系最高温度(MTSR)低于2-氨基-23,-二甲基丁腈和2-氨基-23,-二甲基丁酰胺的分解温度,高于体系沸腾温度,在热失控的条件下,反应体系容易导致冲料危险;在优惠的工艺条件范围内,提高反应温度,延长滴加时间,可降低反应的MTSR,提高热转化率和反应安全性。     

纳米晶TiO2光催化处理含锌废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备锐态型纳米TiO2,并利用XRD、SEM对TiO2粉体进行表征,在紫外光的作用下将自制纳米TiO2光催化处理含锌废水.考察废水pH值、废水负荷、催化剂用量、光照时间等因素对锌离子去除率的影响.结果表明,在废水锌质量浓度为50 mg/L,纳米TiO2投加量为0.01 g/L,含锌废水的pH值为12,反应时间为30 min时,废水中锌的去除率可达98.73%.     

超临界CO2和液态CO2及气态N2注入采空区防灭火性能实验

为对比研究超临界态CO_2、液态CO_2和气态N_2注入采空区的防灭火性能,自主研制了模拟采空区残煤自燃过程实验系统,开展了超临界态CO_2、液态CO_2和气态N_2注入采空区防灭火实验。实验结果表明:12 MPa、39℃超临界态CO_2对采空区自燃残煤的降氧降温能力优于6 MPa、30℃液态CO_2优于6 MPa、39℃气态N_2;12 MPa、39℃超临界态CO_2对残煤的降温能力是6 MPa、30℃液态CO_2的1.7倍,是6 MPa、39℃气态N_2的10倍,对采空区的降温能力是液态CO_2的2倍,为气态N_2的8倍;12 MPa、39℃超临界CO_2对采空区的降氧速率比6 MPa、30℃液态CO_2和6 MPa、39℃气态N_2高12.5%;12 MPa、39℃超临界CO_2的降温能力是8 MPa、39℃超临界CO_2的1.7倍,因此适当提高超临界态CO_2的注入压力,防灭火性能更佳。     

Effect of the concentration distribution on the gaseous deflagration propagation in the case of H2/O2 mixture

The investigation of flame propagation accompanying the explosions of unconfined gaseous reactive clouds which are diluted in atmosphere ambient is a fundamental interest in the analysis of industrial risk assessment.Following the previous work [Sochet, I., Guelon, F., Gillard, P. (2002). Deflagrations of non-uniform mixtures: A first experimental approach, Journal of physics, 12, 7–273, 7–280], an experimental study is conducted on a deflagration of a hydrogen/oxygen gaseous cloud which is released in air. The burning velocity is directly or indirectly measured. The flammability limits of the non homogeneous cloud has been as well investigated.     

封存过程中CO2流体与煤中矿物作用关系研究进展

利用深部煤层封存二氧化碳(CO2),既能减排主要人为温室气体CO2,又能同步开采煤层气(主要成分为甲烷,即CH4)。在适宜CO2封存的含煤储层条件下,CO2属于超临界流体,其易与煤中部分无机矿物发生作用,进而改变煤的理化性质,最终影响煤层的CO2封存效果。为此,归纳了煤中易与CO2发生作用的矿物分布特征,分析了CO2与矿物间的作用规律及其对煤理化性质的影响,并指出了后续研究方向。结果表明,煤中易与CO2流体发生作用的无机矿物主要包括碳酸盐矿物和黏土矿物。上述矿物的分布与煤变质程度和沉积环境有关。在封存过程中,超临界CO2流体与煤中矿物间的作用会改变煤体孔隙结构、煤的CO2吸附能力和含煤储层渗透率。针对CO2与煤中矿物的作用关系,后续需开展以下研究:CO2流体与煤中矿物之间的微观作用机理;CO2流体与煤层顶底板中主要无机矿物的作用规律;实际储层条件(温度、压力和地应力等)对CO2与矿物之间作用关系的影响;CO2与矿物之间的相互作用对同步采收CH4的影响。     

活性炭纤维阴极产生H_2O_2的影响因素研究

考察了电流密度、pH值、曝气量、电解质Na_2SO_4浓度等工艺条件对活性炭纤维(ACF)阴极产生H_2O_2的影响规律。通过测定N_2吸附-脱附等温线和扫描电子显微镜(SEM)等手段观察了ACF的微观结构,从微观结构角度探讨了ACF阴极产生的优势与机理。结果表明,ACF孔隙结构丰富,比表面积大,有利于氧气分子在电极表面及孔道内的吸附-还原过程。当电流密度为5 m A/cm~2,pH=3,曝气量400 m L/min,电解质Na_2SO_4浓度为0.05 mol/L时,电解180 min还原产生H_2O_2的质量浓度高达27.86 mg/L。     

N2和CO2抑制煤燃烧火焰特性对比试验研究

为了研究N_2和CO_2气体灭火剂在抑制煤明火燃烧特性方面的不同,通过搭建受限空间煤明火燃烧试验,分别开展了11.97%、16.81%、20.76%的N_2和10.79%、14.89%、20.32%的CO_2作用下煤明火燃烧抑制试验。鉴于火焰表面积变化与热释放速率变化呈正相关,基于火焰图像分析法开展试验研究。试验过程中,首先,通过数码摄像仪记录不同体积分数惰性气体作用下煤燃烧火焰面积的变化,然后利用Matlab软件进行火焰图像特征提取和"对比度增强"预处理,消除图像记录过程中存在的噪声,以便于有效进行火焰目标识别;其次,基于"阈值法"原理,利用Image-Pro Plus软件对预处理过的火焰目标进行识别和计算,进而实时获得试验过程中火焰表面积;最后,使用小波变换理论对火焰表面积变化曲线进行消噪处理,以获得火焰表面积变化趋势及主要波动信息。结果表明,CO_2比N_2具有更好的熄灭煤明火燃烧的能力,CO_2作用下煤火火焰表面积呈现指数下降,而N_2作用下呈现直线下降,且CO_2的灭火时间比N_2缩短了25%以上。该试验结果明确了N_2和CO_2在熄灭煤明火特性上的不同,弥补了CO_2仅比N_2具有更好的抑爆特性的认识。     

Safe direct synthesis of H2O2 within the explosion limit of H2 enabled by low-temperature stable bcc-PdCu alloy membrane

Pd based membrane provides an inherently safer way to handle flammable mixture of hydrogen and oxygen, as it could selectively isolate hydrogen from other gases. However, due to their susceptibility to hydrogen embrittlement, pure Pd membranes are not suitable for processes at low temperature. To solve this problem, body-centered cubic (bcc)-PdCu alloy membranes were prepared by the combination of electroplating and electroless plating. The hydrogen permeation rate (J_H2), N₂ leak rate (J_N2) and H₂/N₂ selectivity (α_H2/N2) remained stable through 200 h continuous operation in H₂ at 298 K and ΔP_H2 = 100 kPa. The excellent low-temperature tolerance of bcc-PdCu membranes rendered them ideal materials for the capture and activation of hydrogen during the direct hydrogen peroxide synthesis from hydrogen and oxygen. The reaction could be performed safely within the explosive limit of hydrogen/oxygen by feeding the gases separately from the opposite sides of the membrane with no direct contact. 60 mmol m⁻² h⁻¹ formation rate, 40% H₂O₂ selectivity, and a nearly 100% hydrogen conversion was reached at 298 K, 500 kPa.