添加剂影响CaO固硫反应活性的动力学分析

采用热分析法研究了Al₂O₃、Fe₂O₃和MnCO₃作为添加剂对CaO固硫反应过程的影响,用等效粒子模型对固硫反应过程进行表征,求得了其固硫反应动力学参数.结果表明:MnCO₃与Fe₂O₃对CaO固硫反应的作用机理相同,能提高固硫反应速率常数、产物层有效扩散系数和钙的转化率.通过计算等动力学温度、活化能大小可以判断添加剂对固硫反应活性影响的趋势,但不能准确衡量添加剂对固硫反应活性的贡献;对应温度下的反应速率常数和产物层有效扩散系数更能准确反映添加剂对固硫反应的影响大小.非化学计量金属氧化物通过高温下氧离子、金属离子较强的扩散特性来催化固硫表面化学反应和促进产物层扩散反应.根据不同添加剂的作用机理和对固硫反应的不同控制阶段的影响规律,针对添加剂发挥作用的温度特性和化学反应计量关系复合掺入添加剂,可进一步提高固硫剂转化率.     

三峡库区典型流域水华暴发评价函数模型研究

藻类在光照充足时将无机磷酸和ADP转化为ATP以储备能量,外部条件改变时,则ATP可逆转换为ADP以释放能量.在此理论框架下根据三峡库区典型流域水华暴发时的现场监测数据研究了绿藻光合磷酸化的活化能ΔE、计算了库区流域中若干水系在不同水文条件下提供的有效能量Δe和综合营养指数TLI(Σ),并以ΔE、Δe和TLI(Σ)为参数构建了预测和判断不同水域环境中水华是否暴发的水华暴发评价函数F,在考虑外部因素和内部因素对水华暴发影响程度的大量计算和分析的基础上,确定了ΔE、Δe和TLI(Σ)的相关权重分别为a₁=0.3,a₂=0.3,a₃=0.4.模型计算和实地验证表明:F比单纯的TLI(Σ)作为水华暴发或者水体富营养化的判据更合理,更有说服力和更具普适性.     

水介质中微气泡臭氧化处理高浓度甲苯气体

高浓度挥发性有机物(VOC)气体高效处理技术是大气污染控制领域关注的重点。采用微气泡臭氧化在水介质中通过吸收-氧化过程对高浓度甲苯气体进行处理,考察微气泡臭氧化强化甲苯吸收-氧化去除性能、机理以及水介质pH对该工艺处理效果的影响。结果表明,微气泡能够强化甲苯气体在水介质中的吸收过程,氮气/甲苯微气泡在水介质中的甲苯去除率和吸收量均显著高于氮气/甲苯传统气泡,同时氮气/甲苯微气泡通过产生·OH氧化反应,使得平均甲苯氧化矿化率达到40.97%。微气泡臭氧化在水介质中对甲苯气体具有更高效的去除性能,臭氧/甲苯微气泡处理中甲苯平均去除率为97.08%,甲苯可被完全矿化而几乎无中间产物积累,其平均氧化矿化率为88.56%、平均臭氧利用率为82.54%、臭氧投加量与甲苯矿化量比值为1.26,处理性能显著优于臭氧/甲苯传统气泡处理。水介质pH对臭氧/甲苯微气泡处理甲苯气体具有一定影响,不同pH条件下甲苯气体去除率基本相当,但中性条件下甲苯氧化矿化率最高;碱性和酸性条件下甲苯氧化矿化率有所下降。微气泡臭氧化为高浓度VOC气体高效处理提供了新的解决途径。     

MIL-101前体制备多孔铁碳材料构建高效异相电芬顿体系

通过水热法合成MIL-101(Fe)材料,并在N2氛围中进行高温碳化制备多孔铁碳(N-MIL-FeC)电极材料,探究其电催化氧还原性能及阴极电芬顿降解模拟染料废水性能。将制备的N-MIL-FeC材料进行电催化氧还原反应(ORR)性能测试,结果表明,Fe/H_2BDC摩尔比为2∶1,碳化温度为900℃,N-MIL-FeC材料CV扫描所得图形峰电位最小且峰电流最高,具有最优的ORR催化活性。在此基础上,将最佳条件下制得的N-MIL-FeC负载在碳纸上制成催化阴极应用于电芬顿反应催化降解模拟染料废水RhB。在催化剂负载量为1.5 mg·cm~(-2),pH为7条件下,浓度10 mg·L~(-1)的RhB溶液经过70 min降解率达到99%以上。通过淬灭实验和电子顺磁共振(EPR)测试证明羟基自由基(·OH)是参与催化降解反应的主要活性中间体。以MIL-101(Fe)为前驱体制备的多孔铁碳材料性能较好,有一定的应用前景。     

PRB技术同步去除地下水中硝酸盐和镉

为评估可渗透反应墙(PRB)技术同步去除复合污染地下水中硝酸盐和重金属的可行性,选取蛭石、活性炭、固定化微生物为PRB反应介质,采用批实验和柱实验在不同填装方式及不同水力停留时间等条件下,考察PRB技术对硝酸盐和Cd~(2+)的同步去除效果。结果表明:PRB介质为蛭石或活性炭与固定化微生物组合型填料时,Cd~(2+)对PRB去除复合污染水体中的硝酸盐影响甚微,可实现高效的同步去除;当进水NO_3-N浓度为50 mg·L-1、Cd~(2+)浓度为10 mg·L-1时,活性炭与固定化微生物的组合型反应介质对NO_3-N和Cd~(2+)去除率分别可达93.13%和95.80%,蛭石与固定化微生物的组合型反应介质对NO_3-N和Cd~(2+)去除率分别可达92.70%和99.50%,经处理后的水质可达到地下水Ⅲ级质量标准(GB/T14848-2017)。以蛭石+固定化微生物、活性炭+固定化微生物作为反应介质的PRB技术可以实现NO_3-N和Cd~(2+)的同步去除,该技术可应用于处理硝酸盐和重金属复合污染地下水。     

锐钛矿-金红石混合晶型TiO2降解气相苯

用溶胶-凝胶法并通过控制煅烧温度合成不同晶相比的混合晶型纳米TiO_2,在紫外光光照下降解气相苯。考察了苯初始质量浓度、紫外灯光照强度和催化剂加入量对苯去除率的影响;探究了光催化降解气相苯的动力学特征。结果表明:450℃煅烧制备的催化剂降解苯效率最高,此催化剂金红石相质量分数为6.30%;在苯初始质量浓度为74.39 mg/m~3、催化剂加入量为7 g、光照强度为2.18 klux的最佳条件下反应84 min,苯去除率达99.73%;光催化降解率与光照强度之间符合0.5级动力学特征;当催化剂加入量为3 g时,单位时间单位质量催化剂降解苯的质量最多;苯的光催化降解反应均符合一级动力学方程。     

纳米镍/铁和铜/铁双金属对四氯乙烯脱氯研究

以实验室合成的纳米双金属颗粒(Ni/Fe和Cu/Fe)为反应材料,对四氯乙烯(PCE)进行脱氯试验研究.纳米金属颗粒(直径范围在1～100nm)比表面积比微米级铁颗粒高数十倍.结果表明,纳米Ni/Fe和Cu/Fe对四氯乙烯有明显的脱氯作用,且脱氯反应符合准一级反应动力学方程;在作为还原剂的铁表面镀上一薄层起催化作用的金属Ni或Cu,催化剂的存在大大降低脱氯反应活化能,提高了脱氯速率,并减少氯代副产物的产量.与零价铁及微米级双金属系统(Ni/Fe,Cu/Fe)相比,纳米颗粒对PCE的脱氯速率有明显提高,尤其是纳米Ni/Fe,标准化反应速率常数KSA为4.283 mL·m-2·h-1,分别比零价铁和微米级Ni/Fe系统快33.23倍和11.59倍.纳米Cu/Fe标准化反应速率常数KSA为1.194 mL·m-2·h-1,分别比零价铁和微米级Cu/Fe双金属系统快9.26倍和5.24倍.在相同条件下,纳米Ni/Fe脱氯速率常数KSA是纳米Cu/Fe的3.59倍.     

负载型TiO2膜太阳光光催化降解活性深蓝K-R的研究

采用抛物线槽型反应装置,研究了玻璃弹簧和微珠负载型TiO2膜太阳光催化降解活性深蓝K-R,结果表明,由于玻璃弹簧具有良好的光透距离,脱色性能显著优于玻璃微珠,玻璃弹簧为载体,水溶液浓度为15 mg/L,pH为3,流速为20 mL/s,太阳光强度在1200 μW/cm2以上,光降解6 h时,脱色率达到96%;该降解反应可用一级反应动力学方程进行描述,反应速率常数(K)与光强I的关系为:K∝I1.92.     

不同共代谢基质下厌氧生物降解间苯二酚的研究

分别用蔗糖、葡萄糖、丁酸盐和乙醇作为驯化好的厌氧污泥的共代谢基质,在厌氧序批式反应器(ASBR)中对间苯二酚的降解进行研究。结果表明:共代谢基质SCOD浓度在500～2000mg/L时,间苯二酚的降解速率很高;试验回归结果表明反应均符合一级动力学方程;反应速率常数大小依次为k丁酸盐>k蔗糖>k葡萄糖>k乙醇;当两种共代谢基质按比例1:1(SCOD)混合投加后,反应速率常数大小依次为k葡萄糖+丁酸盐>k乙醇+丁酸盐>k葡萄糖+乙醇,其中葡萄糖和丁酸盐的混合基质降解速率最高。     

芳香类有机物的氯化反应特性研究

选取几种受污染水中有代表性的芳香类有机物进行氯化试验,研究芳香类有机物在饮用水消毒过程中的氯化反应特性,分析芳香类有机物的化学结构对生成消毒副产物三卤甲烷和卤乙酸的影响.1)各受试物质消毒副产物(三卤甲烷和卤乙酸之和)的生成量和生成速率从大到小依次为2,4-二氯酚、2,6-二氯酚、2,3-二氯酚、对苯二酚、苯酚、苯乙酮和苯甲醛.2)芳香类有机物氯化生成消毒副产物的特性取决于苯环上官能团的性质、数量和位置等.苯环上的供电子基有利于消毒副产物的生成,吸电子基则相反;苯环上羟基的数量越多,越容易生成消毒副产物;间位官能团结构的芳香类有机物容易生成三卤甲烷,邻位和对位官能团结构的芳香类有机物则容易生成卤乙酸.3)对苯二酚的氯化反应可分为快速反应和慢速反应两个阶段.