Destruction of methylphosphonic acid in a supercritical water oxidation bench-scale double wall reactor

The destruction of methylphosphonic acid (MPA), a final product by hydrolysis/neutralization of organophosphorus agents such as sarin and VX (O-ethyl S-[2-(diisopropylamino)ethyl] methylphosphonothionate), was investigated in a a bench-scale, continuous concentric vertical double wall reactor under supercritical water oxidation condition. The experiments were conducted at a temperature range of 450–600°C and a fixed pressure of 25 MPa. Hydrogen peroxide was used as an oxidant. The destruction e ciency (DE) was monitored by analyzing total organic carbon (TOC) and MPA concentrations using ion chromatography on the liquid e uent samples. The results showed that the DE of MPA up to 99.999% was achieved at a reaction temperature of 600°C, oxygen concentration of 113% storichiometric requirement, and reactor residence time of 8 sec. On the basis of the data derived from experiments, a global kinetic rate equation for the DE of MPA and DE of TOC were developed by nonlinear regression analysis. The model predictions agreed well with the experimental data.     

活性炭/高分子复合水凝胶对水中亚甲基蓝和Cu(Ⅱ)的去除性能

采用活性炭/海藻酸钠-聚乙烯醇复合水凝胶(CAP)为吸附剂,以水溶液中的亚甲基蓝(MB)和Cu~(2+)为目标污染物,考察了固液比、p H、温度、反应时间、MB和Cu~(2+)的初始浓度等因素对吸附过程的影响.通过SEM、FTIR、BET等手段对CAP物化性质进行了表征.结果表明,CAP内部呈现互穿的三维网络多孔结构,成功复合了活性炭,具有丰富的—COOH和—OH官能团,比表面积可达112.7 m~2·g~(-1).CAP对MB和Cu~(2+)的吸附量随着固液比、温度的增大而降低,随着溶液初始p H的升高而增大;吸附属于Langmuir单层吸附,对MB和Cu~(2+)的最大吸附量分别为1 940.75 mg·g~(-1)和190.48 mg·g~(-1);反应时间在5 h内吸附量可达最大吸附量的90%,吸附动力学过程符合准二级动力学方程;活性炭/高分子复合水凝胶经过5次吸附-脱附循环再生后,仍能保持优异的吸附性能.     

秸秆及磁性秸秆吸附剂对废水中亚甲基蓝的去除行为及机理

以水稻秸秆(RS)为对象,通过化学沉淀法负载Fe_3O_4以制备秸秆负铁(RS-Fe)复合材料.同时,采用MBET、SEM、FTIR、XRD、XPS、VSM技术对RS、RS-Fe进行表征,研究了秸秆及复合材料对溶液中亚甲基蓝(MB)的去除效果,考察了固液比、溶液初始pH值对亚甲基蓝吸附效果的影响,并结合吸附动力学、吸附等温线、仪器表征及官能团封闭实验探究其作用机理.结果表明,吸附剂投加量为4.0 g·L~(-1)较合适;pH在3.0～11.0内,RS对MB去除率均在90%以上,碱性条件下有利于亚甲基蓝的高效去除.RS和RS-Fe对亚甲基蓝的吸附符合拟二级动力学模型.RS对亚甲基蓝的去除符合Langmuir模型,而RS-Fe对亚甲基蓝的去除更适合用Freundlich模型描述.FTIR、XPS和官能团封闭实验分析表明,秸秆表面官能团能在亚甲基蓝吸附过程中发挥重要作用,其中,羧基和氨基更为重要.秸秆对亚甲基蓝的吸附机理包括静电作用、氢键和π-π作用.Fe_3O_4的引入减少了秸秆官能团数量,降低了对亚甲基蓝的吸附量,但能实现快速固液分离.因此,RS具有作为亚甲基蓝染料废水吸附剂的潜力.负铁RS有利于提升固液分离效果.     

BiOCl-(NH4)3PW12O40复合光催化剂制备及其光催化降解污染物机制

光生电子和空穴的分离效率是影响光催化性能的重要因素.氯氧铋是典型的层状纳米光催化剂,却因光生电子和空穴的快速复合所表现出的低量子效率而受到使用限制.本文通过两步的水热法合成了BiOCl-(NH_4)_3PW_(12)O_(40)复合光催化剂.以甲基橙(MO)为模拟污染物进行光催化活性测试.结果表明,在氙灯模拟的太阳光照射下,Bi与W的原子比为1∶1时,其催化效果最佳.通过自由基猝灭实验对催化剂光降解MO的催化机制进行了研究,发现BiOCl是由空穴,羟基自由基和超氧自由基共同作用来对MO进行降解;而复合催化剂则主要以羟基自由基和超氧自由基为活性物种来降解MO.通过对反应前后的催化剂进行XPS分析,证明了磷钨酸铵可以接收BiOCl产生的光生电子.通过光电流测试,表明复合光催化剂的光生电子的转移和分离效率有了较大的提高,从而提高了光催化活性.     

壳聚糖负载磺化酞菁钴催化过硫酸盐降解甲基橙的研究

过渡金属催化过硫酸盐（PS）产生活性氧自由基（ROS）可有效降解有机污染物.为避免均相催化过程中过渡金属带来的二次污染,将磺化酞菁钴（CoPcS）键合固定于壳聚糖（CS）微球载体上,制备出一种结构稳定、较高催化活性的催化剂（CS-CoPcS）,并以偶氮染料甲基橙（MO）为目标污染物,考察不同反应条件对MO降解过程的影响,进而分析了催化剂的稳定性和降解机理.结果表明：CS-CoPcS催化PS可有效降解MO,当反应温度为25℃,MO初始浓度为152.75μmol/L,pH₀为5.5,PS的投加浓度为10mmol/L,CS-CoPcS投加量为1.25g/L,MO在180min的降解率可达87.21%,降解速率为1.24×10^-2min^-1,符合准一级动力学方程;电子自旋共振（EPR）和淬灭实验均证实催化过程产生以硫酸根自由基为主的有效ROS;4次循环利用实验中未能检测出溶液中潜在浸出的钴离子,CS-CoPcS表现出很好的催化活性和结构稳定性.     

磁性壳聚糖的制备及处理亚甲基蓝废水

以戊二醛为交联剂,Fe₃O₄为磁核制备磁性壳聚糖,探究了其去除废水中亚甲基蓝的性能,以及吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学特征.结果表明,在磁性壳聚糖投加量为0.5g/L、pH=10、反应时间为60min的条件下,对亚甲基蓝的去除率和吸附容量分别达到97.6%和39.0mg/g,远高于天然壳聚糖的59.8%和23.9mg/g.磁性壳聚糖对亚甲基蓝的吸附过程符合准二级反应动力学方程（R²=0.99902）和Langmuir等温线方程（R²=0.99961）,吸附过程是热力学自发过程,吸附反应是放热反应.     

微介孔结构对生物质碳吸附亚甲基蓝的影响

为探讨生物质碳孔结构对其吸附亚甲基蓝性能的影响,选取4种孔结构各异的生物质碳材料,通过不同表征方法进行研究。结果表明:亚甲基蓝三维结构中,以深度尺寸的5倍(3. 05 nm)作为生物质碳孔径的分隔点,孔径3. 05 nm时则呈正相关,尤其是在亚甲基蓝深度尺寸的5～12倍(3. 05～9. 15 nm)时,二者与亚甲基蓝去除的相关性最好,R2分别约为0. 98和0. 99。孔分布和平均孔径对亚甲基蓝的吸附起重要作用,但微孔并非主要贡献方,孔径为深度尺寸5～12倍的微介孔在吸附时贡献度最大,可作为高性能亚甲基蓝吸附用生物质碳材料定向制备和选取的数据参考。     

水钠锰矿光电催化降解亚甲基蓝及其机理研究

水钠锰矿在自然界分布广泛、容易制备、光谱响应宽,受到越来越多的关注并被应用于环境治理领域。该研究通过电沉积法高效快速制备了水钠锰矿电极,研究其在可见光下对亚甲基蓝的光催化降解效果,通过添加空穴(h+)捕获剂甲酸和羟基自由基(·OH)捕获剂异丙醇分析光催化降解机理。结果表明,通过X射线衍射(XRD)和拉曼光谱证实合成物质为水钠锰矿,并且无其他矿物结晶相。紫外可见漫反射吸收谱显示水钠锰矿电极可吸收300～700 nm的光。通过Tauc方程计算得水钠锰矿电极直接带隙为2.8 V,间接带隙为2.4 V。在1.0 V恒定电压下,黑暗中反应3.5 h后亚甲基蓝的吸附率为11.0%,而光照下亚甲基蓝的降解率为67.0%,并且12h后降解率可达98.5%。光照下亚甲基蓝的降解率显著提高,印证了水钠锰矿具有良好的表面光催化性质。分别向反应体系中添加0.7%的甲酸和1.0 mmol/L的异丙醇后,亚甲基蓝的降解率降低到47.7%和34.6%;经动力学计算得出甲酸对h+的淬灭率为35.944%,异丙醇对·OH的淬灭率为56.760%。通过加入捕获剂发现水钠锰矿主要通过光生h+和·OH对亚甲基蓝进行氧化降解作用,其中·OH的氧化作用强于h+。     

原位乳液聚合法制备聚N-甲基苯胺/钡铁氧体复合物

采用原位乳液聚合法制备聚N-甲基苯胺/钡铁氧体复合物。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析手段对复合物的形貌和结构进行了表征。结果表明:钡铁氧体呈六角片状结构,粒径在1~2μm,分布较为均匀;复合物呈均匀的球状,粒径大致在2~3μm,且表面有小颗粒PNMA沉积。     

填充床电催化氧化工艺处理甲基橙废水实验研究

以甲基橙模拟废水为降解对象,研究了填充床电化学反应器对偶氮燃料废水的电催化降解特性;结果表明初始浓度450mg/L,电解质含量为2%的甲基橙废水在30A/m2电流密度下经180min降解出水甲基橙浓度为2.93mg/L,去除率达99.3%,UV分析表明降解过程以键裂解为主,无其他大分子组分生成,其浓度变化符合一级动力学降解模型;在此基础上,采用单因素变量实验方法研究了初始甲基橙浓度、电流密度、电解质含量及进水流速对甲基橙电催化过程中动力学常数k的影响,得到各因素控制下动力学常数的数学表达式。依据一级动力学模型给出填充床电化学反应器处理甲基橙废水的浓度预测方程,以其通过电化学反应操作条件的优化实现甲基橙废水的彻底降解或对出水甲基橙浓度的准确预测。