增强TMA改性膨润土吸附性能的方法研究

本研究报道一种增强有机膨润土硅氧烷表面暴露量的新方法:首先将膨润土层间无机阳离子用Li+交换,然后将Li+部分被有机阳离子四甲基铵(TMA)交换(交换量分别为20%和60%CEC);接下来通过180℃热处理12h将Li+迁移进入膨润土片层内,以降低膨润土电荷密度.由于TMA的柱撑作用,该方法可有效减少常规减电荷方法导致的膨润土层结构塌陷,因此该方法所制备的减电荷有机膨润土具有更大的比表面积及更好的HOCs吸附性能.其中TMA交换量为20%CEC的有机膨润土,其比表面积几乎是传统减电荷方法制得有机膨润土比表面积的2倍(236m2/g vs 131m2/g),进而增强对硝基苯的吸附能力.     

增强TMA改性膨润土吸附性能的方法研究

本研究报道一种增强有机膨润土硅氧烷表面暴露量的新方法:首先将膨润土层间无机阳离子用Li+交换,然后将Li+部分被有机阳离子四甲基铵(TMA)交换(交换量分别为20%和60% CEC);接下来通过180℃热处理12h将Li+迁移进入膨润土片层内,以降低膨润土电荷密度.由于TMA的柱撑作用,该方法可有效减少常规减电荷方法导致的膨润土层结构塌陷,因此该方法所制备的减电荷有机膨润土具有更大的比表面积及更好的HOCs吸附性能.其中TMA交换量为20% CEC的有机膨润土,其比表面积几乎是传统减电荷方法制得有机膨润土比表面积的2倍(236m2/g vs 131m2/g),进而增强对硝基苯的吸附能力.     

钛柱撑膨润土吸附水溶液中微量Cr(VI)研究

针对水中微量Cr(VI)的吸附脱除问题,以河北灵寿县膨润土制备的钛柱撑膨润土为吸附剂,进行了25℃条件下对水溶液中微量C(rVI)脱除的试验,测得了被吸附物浓度、吸附时间,吸附剂用量对吸附过程的影响,得出钛柱撑膨润土具有优越的吸附性能。此外还测定了钛柱撑膨润土对C(rVI)吸附的等温线,探讨了C(rVI)的吸附机理,钛柱撑膨润土对C(rVI)的吸附包括表面物理吸附和层间离子化学吸附。     

钛柱撑膨润土吸附水溶液中微量Cr(Ⅵ)研究

针对水中微量Cr(Ⅵ)的吸附脱除问题,以河北灵寿县膨润土制备的钛柱撑膨润土为吸附剂,进行了25℃条件下对水溶液中微量Cr(Ⅵ)脱除的试验,测得了被吸附物浓度、吸附时间,吸附剂用量对吸附过程的影响,得出钛柱撑膨润土具有优越的吸附性能.此外还测定了钛柱撑膨润土对Cr(Ⅵ)吸附的等温线,探讨了Cr(Ⅵ)的吸附机理,钛柱撑膨润土对Cr(Ⅵ)的吸附包括表面物理吸附和层间离子化学吸附.     

铝钛柱撑系列改性膨润土处理含铬废水的应用研究

以钠基膨润土为原料,制备了铝钛无机柱撑、铝钛有机柱撑系列改性膨润土,比较了膨润土原土及铝钛无机有机柱撑改性膨润土处理含铬废水的性能,探讨了改性膨润土用量、pH值、搅拌时间等因素对膨润土吸附Cr(Ⅵ)实验的影响。结果表明:有机柱撑改性膨润土、无机柱撑改性膨润土对废水的处理效果明显好于原土;膨润土用量、废水的pH对Cr(Ⅵ)的吸附效率影响很大;在无机柱撑改性中,当pH为4,投加量为6g L,搅拌时间为30min,Cr(Ⅵ)质量浓度为30mg L时,Cr(Ⅵ)去除率达到66 5%;在有机柱撑改性中,当pH为5,投加量为6g L,搅拌时间为30min,Cr(Ⅵ)质量浓度为30mg L时,Cr(Ⅵ)去除率达到94 6%;铝钛无机、有机柱撑改性膨润土对铬离子水样处理的吸附等温线均符合Langmuir吸附等温方程,饱和吸附量和Langmuir常数分别为9 823,8 790mg g和4 5167,4 327。      

柱撑膨润土负载纳米磁性Fe_3O_4复合材料的制备及表征

采用原位共沉淀法在Al-Fe柱撑膨润土上负载纳米磁性Fe3O4,制备出Fe3O4/柱撑膨润土复合材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)对样品进行表征,并且研究了其作为非均相类Fenton催化剂降解橙黄II的催化活性。结果表明:纳米Fe3O4以化学键均匀分布在膨润土表面,减少了Fe3O4的团聚。在40℃,pH为3.0,催化剂用量为1.0 g/L,H2O2初始浓度为10 mmol/L的条件下,该复合材料对橙黄II降解的拟一级反应速率常数为0.061 min-1,分别是纯Fe3O4和柱撑膨润土的4倍和3倍,柱撑膨润土与Fe3O4间存在协同催化作用,纳米Fe3O4最佳负载量为50%。     

羟基铁柱撑膨润土处理含磷废水的研究

以羟基铁为柱化剂对天然膨润土进行柱撑改性制备了羟基铁柱撑膨润土,研究了其对废水中磷的吸附性能和影响因素。结果表明:羟基铁能够进入到膨润土的层间,使其层间距增大,表面积增加;羟基铁柱撑膨润土对废水中的磷有很好的去除效果,在常温下,当改性膨润土投加量为4 mg/L,溶液pH值为5,反应时间为60 min,处理质量浓度为20 mg/L的含磷废水时,磷的去除率达到93.9%。平衡吸附量与平衡质量浓度之间的关系更好地符合Langmuir等温吸附方程所描述的规律。     

CTMAB/CPAM/膨润土复合材料的制备与应用

以钠基膨润土为原料,CTMAB、CPAM为改性剂制备复合改性膨润土。探讨了最佳制备条件为:CTMAB投加量2 mmol,CPAM投加量0.03 g,原土投加量6 g,搅拌速度200 r/min,改性时间大于1.5 h。FTIR和XRD对复合改性膨润土进行表征,表明CTMAB、CPAM进入膨润土层间,扩大了膨润土的层间距从而提高了吸附性能。在原水浓度191 600 mg/L,改性土投加量2 g,搅拌时间1~3 h,pH值6~8,搅拌速度200~300 r/min,离心速度1 400 r/min,离心时间2 min的工艺条件下,制药废水COD去除率可达70%。吸附动力学研究结果表明准二级动力学模型能很好地描述膨润土复合材料对制药废水的吸附过程。     

纳米Fe_3O_4/膨润土的制备、表征及光催化降解焦化废水

以铝柱撑膨润土负载纳米Fe_3O_4制备出性能良好的复合型催化剂。结合X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和比表面孔隙分析(BET)对催化剂的晶相、比表面积和粒度进行表征。负载的纳米Fe_3O_4粒径约为20～30nm,均匀分散到膨润土表面,未发生明显的团聚。在紫外光作用下用该催化剂对焦化厂二沉池出水进行深度处理。结果表明,在催化剂投加量为0.7 g/L,pH为2.5,温度40℃,H_2O_2初始浓度为17.6mmol/L的反应条件下,二沉池出水(化学需氧量COD=140mg/L,色度=400度)经催化氧化降解后,COD和色度可分别降低到54.44 mg/L和10度,达到国家工业再生用水水质标准GB/T 19923-2005(COD≤60 mg/L,色度≤30度)。催化剂重复使用4次时,废水COD和色度去除率保持稳定。     

改性膨润土处理造纸废水的研究

以钠基膨润土为原料,合成了镍锫—无机柱撑、镍锆—有机柱撑系列改性膨润土,比较了不同改性膨润土对造纸废水的处理效果,并确定了各改性膨润土处理废水的投加量、pH值、搅拌时间等最佳条件。结果表明;有机柱撑膨润土对造纸废水的处理效果最好,当搅拌时间为20min,pH值为12,改性土用量为0.8g/L时,其COD的去除率可达77.8％,同时其色度、浊度去除率分别为94％和97.4％。     

壳聚糖-海藻酸钠固定化菌小球处理猪场沼液

采用包埋法,以海藻酸钠-壳聚糖为载体、自行筛选的高效脱氨氮菌为目标菌制备固定化菌小球,用于去除猪场沼液中的氨氮.优化了固定化小球的制备条件,考察了废水处理条件对氨氮去除效果的影响.结果表明,固定化菌小球的最佳制备条件为：壳聚糖投加量20g/L、海藻酸钠投加量10g/L、目标菌种包埋量2：5（V/V）.处理含氨氮废水时,在不调节废水pH值的条件下,当固定化菌小球投加量为15g/L、反应时间为4h时,氨氮的去除率为93.9%,其中吸附作用对氨氮的去除率为64.3%,微生物作用对氨氮的去除率为29.6%.扫描电镜表征结果表明,处理废水后,固定化菌小球外部及内部微生物数量明显增多.动力学与等温线拟合结果显示,固定化菌小球对废水中氨氮的去除过程符合准二级反应动力学方程（R²=0.9252）和Langmuir等温线方程（R²=0.9578）.     

Tix-Ni1-x-MOFs的制备及其CO选择性催化还原NOx研究

采用溶剂热法和微波法合成了不同比例的Ti_x-Ni_1-x-MOFs材料,并用于以CO为还原剂的选择性催化脱硝反应。结果表明,双金属Ti_x-Ni_1-x-MOFs的NO还原率显著高于单金属Ni-MOF,且反应温度窗口更宽,其中,Ti_0.2-Ni_0.8-MOF表现出最佳的脱硝效率,在200~400^oC温度范围达到100%的转化率。通过XRD,FT-IR,SEM,TGA,XPS,N₂吸脱附等表征手段发现,Ti掺杂Ni-MOF后有利于改善原子分散性,Ti、Ni间金属的相互作用有利于产生丰富的高效Ni-O-Ti位点,加强Ni²⁺+Ti⁴⁺↔Ni³⁺+Ti³⁺氧化还原循环,从而明显提高了NO+CO催化反应性能。与溶剂热法相比,微波法制备Ti_0.2-Ni_0.8-MOF具有合成效率高、结晶度好、晶粒细小均匀的优势,并进一步提高了其低温脱硝效果。     

Ce改性Mn系催化剂结构及低温催化活性影响研究

采用浸渍法制备了Ce改性负载型Mn系TiO 2催化剂,考察了Ce负载量、反应温度等因素对催化剂效率以及选择性的影响,利用扫描电镜、氮气物理吸附(N 2-TPD)等表征手段分析了Ce/TiO 2催化剂催化活性影响机理。结果表明:改性催化剂在Ce/Ti摩尔比为0.08的条件下表现出最佳的脱硝效率及NO选择性;MnCe(0.08)Ti催化剂在180℃条件下的脱硝效率超过85%,而N 2 O体积分数仅为24×10-6(47.1 mg/m 3);Ce的加入优化了催化剂表面的孔隙结构,比表面积与和孔容积分别达到121.11 m 2/g、1.71 cm 3/g;MnCe(0.08)Ti催化剂在210℃通入体积分数为300×10-6(857.1 mg/m 3)的SO 2和8%的水蒸气,连续运行180 h过程中的脱硝效率均可保持在80%以上,具有良好的抗硫性和稳定性。     

Preparation, characterization, and photocatalytic activities of boron- and cerium-codoped TiO2

Boron- and cerium-codoped TiO2 photocatalysts were synthesized using modified sol-gel reaction process and characterized by X- ray diffraction （XRD）, X-ray photoelectron spectroscopy （XPS）, particle size distribution （PSD）, diffuse reflectance spectra （DRS）, and Brunauer-Emmett-Teller （BET）. The photocatalytic activities were evaluated by monitoring the degradation of dye Acid Red B （ARB）. The results showed that the prepared photocatalysts were mixed oxides mainly consisting of titania, ceria, and boron oxide. The structure of TiO2 could be transformed from amorphous to anatase and then to rutile by increasing calcination temperature; the transformation being accompanied by the growth of particle size without any obvious change in phase structure of CeO2. The XPS of B1.6Ce1.0-TiO2 prepared at 500℃ showed that a few boron atoms were incorporated into titania and ceria lattice, whereas others existed as B2O3. Cerium ions existed in two states, Ce^3＋ and Ce^4＋, and the atomic ratio of Ce^3＋/Ce^4＋ was 1.86. When boron and cerium were doped, the UV-Vis adsorption band wavelength showed an obvious shift toward the visible range （〈526 nm）. As the atomic ratio of Ce/Ti increased to 1.0, the absorbance edge wavelength increased to 481 nm. The absorbance edge wavelength decreased for higher cerium doping levels （Ce/Ti=2.0）. The particles size ranged from 122 to 255 nm with a domain at 168 nm （39.4%）. The degradation of ARB dye indicated that the photocatalytic activities of boron- and cerium-codoped TiO2 were much higher than those of P25 （a standard TiO2 powder）. The activities increased as the boron doping increased, whereas decreased when the Ce/Ti atomic ratio was greater than 0.5. The optimum atomic ratio of B/Ti and Ce/Ti was 1.6 and 0.5, respectively.     

载铁ACF/Ni阴极电化学体系除藻效能与机制

采用化学浸渍法将Fe@Fe₂O₃纳米线负载在活性炭纤维/泡沫镍上组成Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni复合阴极,以钛基铂（Pt/Ti）为阳极,考察载铁量、初始pH值和不同电化学体系对除藻效果的影响,探究无供氧条件下Pt/Ti-Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni电化学体系除藻的效能;基于·OH间接检测、铁离子浓度、H₂O₂浓度及pH值的分析和·O₂^-的检测研究Pt/Ti-Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni中性电化学体系反应机制.结果表明,当制备阴极阶段投加0.03g FeCl₃×6H₂O,初始藻浓度为0.7×10⁹~0.8×10⁹个/L,电流密度为75mA/cm²,初始pH6.2时,电解60min,该体系除藻率可达到92.3%.在Pt/Ti-Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni电化学体系中,Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni阴极可通过电化学反应产生大量·OH和·O₂^-,使藻细胞破裂死亡;该体系除藻的主要机理是非均相电Fenton反应.     

载铁ACF/Ni阴极电化学体系除藻效能与机制

采用化学浸渍法将Fe@Fe₂O₃纳米线负载在活性炭纤维/泡沫镍上组成Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni复合阴极,以钛基铂（Pt/Ti）为阳极,考察载铁量、初始pH值和不同电化学体系对除藻效果的影响,探究无供氧条件下Pt/Ti-Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni电化学体系除藻的效能;基于·OH间接检测、铁离子浓度、H₂O₂浓度及pH值的分析和·O₂^-的检测研究Pt/Ti-Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni中性电化学体系反应机制.结果表明,当制备阴极阶段投加0.03g FeCl₃×6H₂O,初始藻浓度为0.7×10⁹~0.8×10⁹个/L,电流密度为75mA/cm²,初始pH6.2时,电解60min,该体系除藻率可达到92.3%.在Pt/Ti-Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni电化学体系中,Fe@Fe₂O₃/ACF/Ni阴极可通过电化学反应产生大量·OH和·O₂^-,使藻细胞破裂死亡;该体系除藻的主要机理是非均相电Fenton反应.     

纤维素不同途径水解酸化效果对比研究

农作物秸秆结构复杂,酸化效果可能与传统糖类物料不一致。为方便考察纤维素类物料厌氧酸化效果,文章选取成分相对单一的滤纸为原料,考察了酶活浓度、反应时间、酵母菌接种量(F/M)等因素对纤维素经纤维素酶和酵母菌联合作用后的乙醇、乙酸产量的影响,及对厌氧发酵过程的影响分析。结果表明,当纤维素酶单独作用时,酶活浓度120 U/g、温度50℃、pH值4.8、水解24 h时可获得最大葡萄糖产率:73.7 mg/g(转化率为24.9%);纤维素酶和酵母菌分步糖化发酵(separate hydrolysis and fermentation,SHF)工艺中,F/M值为2:1、反应96 h可得最大乙醇产率:119.3 mg/g(转化率为42%);纤维素酶和酵母菌同步糖化发酵(simultaneous saccharification andfermentation,SSF)工艺中,F/M值为1:2、反应120 h得到最大乙醇产率:396.0 mg/g(转化率为58.2%)。F/M值为2:1、反应120 h时,SSF工艺比SHF工艺的乙醇产量提高了34.91%。     

四钛酸钾晶须处理含铀废水实验研究

实验研究新型无机离子交换剂——四钛酸钾晶须(K2Ti4O9)处理含铀废水。通过静态交换实验优化影响铀去除率的因子,并测定四钛酸钾晶须对铀的饱和交换容量;利用制备的四钛酸钾-PVC膜进行动态交换实验;初步实验研究了四钛酸钾在不同温度和配方下的烧结固化。结果表明,在酸性条件下,四钛酸钾对铀的去除率>95%,最佳pH为3～4,对铀的静态饱和交换容量约为894μg/g;制备的四钛酸钾-PVC膜对铀的动态交换容量约为185μg/g;80%K2Ti4O9+20%高岭土在1200℃下烧结效果良好。     

K+对Fe(Ⅵ)生成的稳定促进作用和机理研究

研究了在生成高铁酸盐反应过程中K⁺对Fe(Ⅵ)的稳定促进作用和机理.结果表明,当反应温度大于50℃时,K⁺比Na⁺更有利于高铁酸盐的生成.K⁺促进高铁酸盐溶液生成的最佳反应温度为65℃.在生成高铁酸盐反应过程中,增加K⁺浓度能提高高铁酸盐的产率,并且随着硝酸铁投加量的增加,K⁺影响显著.在硝酸铁投加量为85 g/L时,采用4.4 mol/L KOH制备的Fe(Ⅵ)浓度为0.05 mol/L;加入2 mol/L K⁺后,Fe(Ⅵ)浓度增加到0.15 mol/L.K⁺对高铁酸盐溶液生成浓度的影响在硝酸铁投加量大于75 g/L,反应温度低于55℃,ClO^-浓度低于1.16 mol/L时较为显著.K⁺在一定程度上可替代部分碱度,降低OH^-用量.在反应过程中K⁺能包裹在FeO^2-₄周围,减少Fe³⁺与FeO^2-₄接触,从而减缓Fe³⁺对FeO^2-₄的催化分解作用;同时K⁺能与FeO^2-₄生成K₂FeO₄晶体沉淀析出,降低溶液中FeO^2-₄浓度,Fe(Ⅵ)分解速率减缓,稳定性增加,Fe(Ⅵ)生成浓度增加.     

液相放电-电极催化对罗丹明B的脱色研究

放电系统中加入TiO2催化剂能更有效地利用等离子体中各种高能量而产生氧化性高的.OH。文章以Ti为阳极,在直流电压下产生弧光放电,研究了其作用于罗丹明B模拟的印染废水的脱色效率,得到最佳放电电压、电极没水深度、电解质Na2SO4浓度、初始pH、罗丹明B初始浓度值,脱色率>95%。通过与W、Al电极比较,发现Ti电极上形成的氧化膜能增强放电强度,且有催化作用,不同电压下脱色反应速率系数提高23.7%~149%。结果表明,Ti阳极上形成了液相放电-电极催化自然集成的体系,在废水处理中是有发展前景的技术。