光助芬顿反应催化降解气体中甲苯

以甲苯作为挥发性有机污染物(VOCs)的代表,利用连续进气动态实验装置,研究光助芬顿反应降解气体中甲苯的作用.考察了芬顿试剂溶液初始p H、H2O2浓度、Fe2+浓度以及甲苯初始浓度对降解甲苯的影响,并利用在线质谱和色谱对产物进行了定性、定量分析.结果表明,紫外光照加快了羟基自由基的生成,显著提高了气体中甲苯的去除率;p H=3.0、H2O2浓度为20 mmol·L-1、Fe2+浓度为0.3 mmol·L-1的条件下,甲苯去除率最高;当甲苯初始浓度为260 mg·m-3时,去除率能够达到98%;光助芬顿反应催化降解气体中甲苯实验未检测到CO2之外的中间产物,CO2产率分析表明去除的甲苯全部转化为CO2.     

耦合发酵产氢尾液处理的微生物电化学系统研究

区别于传统的稀释或加缓冲剂调节pH值的方法,本文提出采用微生物电解池（MEC）电调控暗发酵尾液pH值,并进一步采用微生物电合成系统（MES）降解废液产甲烷.结果表明,在MEC处理产氢暗发酵尾液过程中,伴随着阴极侧氢气的产生,暗发酵尾液中大量H⁺被消耗,溶液pH值从4.5升高到8.7;随后在MES中,产氢发酵尾液中有机物被进一步降解产生甲烷,其平均产甲烷速率达到4.5mmol/（L·d）,且在21d内化学需氧量（COD）去除率达到89%,远优于没有经过pH调控的产氢发酵尾液MES中的产甲烷性能.     

微波催化燃烧气态甲苯特性及床层温度分布

采用浸渍法制备Cu-Mn-Ce/堇青石蜂窝催化剂,于微波催化燃烧装置中考察其对甲苯废气的催化活性与稳定性,并对固定床温度进行了测试分析.研究表明,微波加热下床层温度分布均匀,甲苯的最佳反应温度在230~270℃之间.当停留时间大于9.7s且床层温度高于270℃时,甲苯的降解率大于90%.铜锰铈单金属氧化物及其复合氧化物尖晶石是主要的活性组分,甲苯在其表面上进行准一级反应而被催化氧化.高温对催化剂结构有影响,但重复性试验证实了催化剂的高活性和良好的稳定性.本文为微波催化燃烧技术治理VOCs废气的中试研究及下一步的实际应用提供了理论支持.     

基于U型管原理的浅层地下流体环境监测与取样技术

在能源与废弃物地下储存及地下水环境评估与污染治理等领域,为了对地下水环境进行三维高精度连续监测,中国科学院武汉岩土力学研究所开发了一种基于U型管原理的地下流体多层取样和监测装置。介绍了这种基于U型管原理的气体推动式取样装置,并与国内外多种同类型的取样技术进行对比。共开发出3种不同型号的流体取样装置,经过多次场地试验和工程检验,验证了该浅层U型管监测装备是一种性能可靠、运行稳定的浅部地层(0～200 m)取样监测设备。作为地下水环境监测平台,浅层U型管监测系统可以进行技术集成化改进并进一步增加其应用深度,后期开发前景和应用前景广阔。     

基于混合氧化剂的液相氧化法同时脱硫脱硝效能的优化

在玻璃鼓泡反应瓶中进行H_2O_2和Na_2S_2O_8两种混合氧化剂吸收SO_2和NO的实验研究,结果表明,混合氧化剂的脱硫脱硝总效率(系统脱硫与脱硝效率之和)明显大于其各自单独使用的情况。选取浓度为2%H_2O_2和10%Na_2S_2O_8混合氧化剂溶液作为实验工质,研究混合氧化剂不同浓度、温度、pH、液位高度、混合气速以及反应级数等参数对系统脱硫脱硝效果的影响。结果表明:随着混合氧化剂温度从15℃升高到90℃,系统的脱硫脱硝率分别提高了3. 64%、11. 95%;随着混合氧化剂pH值从7增加到13,系统脱硫率提高了2. 14%;随着混合氧化剂pH值从7增加到11,系统脱硝率提高了1. 36%,pH值从11增加到13,系统脱硝率下降了0. 57%;随着混合氧化剂的液位高度从2 cm增加到8 cm,系统的脱硫脱硝率分别提高了12. 84%、7. 78%;随着混合流量从2. 5 L/min增加到12. 5 L/min,系统的脱硫脱硝率分别下降了5%、4. 34%。随着反应瓶级数从1增加到4,系统的脱硫脱硝率分别提高了22. 06%、15. 34%。系统的脱硫脱硝率随混合氧化剂的温度、液位高度、反应瓶级数增加而提高,随烟气气速增加而降低。而随着混合氧化剂pH值的升高,系统脱硫率呈上升趋势,而脱硝率呈先升后降趋势。     

热处理温度对热障涂层微观形貌及元素互扩散的影响

目的提高热障涂层抗氧化性能,并减小二次反应区的形成。方法采用真空电弧离子镀技术在二代单晶高温合金DD32表面制备NiCoCrAlYHf(HY5)金属粘结层,分别在870℃及1000℃下进行真空扩散处理,利用电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术制备氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ)陶瓷层。采用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)以及能谱(EDS)等测试方法,研究高温循环氧化过程中热障涂层的微观形貌、成分及扩散机制,同时计算了1、125 h氧化时间下Al元素互扩散系数。结果经过1000℃热循环、1000℃热处理的涂层氧化质量增量的绝对值较小,氧化速率常数为7.21×10-4,抗循环氧化性能较好。1100℃热处理试样,从涂层表面到基体方向Ni、Al、Cr等元素分布都比较均匀,在涂层与基体界面处,元素含量变化较为平滑。870℃热处理试样,Ni等元素质量分数分布不均,在涂层与基体界面处元素含量陡然变化,元素均质化程度低。Al元素扩散系数随着浓度的增加而增大,随着氧化时间的延长,粘结层与高温合金之间的元素扩散程度加剧,Al元素扩散系数减小。经过125h循环氧化,粘结层/基体界面出现互扩散区,互扩散区局部区域富Cr,Al含量低。循环氧化250 h后,热障涂层试样扩散区下方有拓扑密堆相TCP析出,形成二次反应区SRZ。真空扩散温度为870℃的试样,二次反应区更加明显。结论金属粘结层在1000℃下进行真空热处理可以有效提高涂层的抗氧化性能。涂层内部元素均质化程度高,Al元素扩散速率慢。同时,扩散区宽度较小,二次反应区不明显。     

EK∕PRB修复砷污染土壤影响因素及机理

为明确EK/PRB（电动联合渗透反应格栅）修复As污染土壤过程中各因素的影响机理、提高As的去除效率,以As污染高岭土为研究对象,考察PRB加入、PRB位置、pH调控及腐殖酸强化影响下,EK/PRB系统中电流密度、土壤pH分布和土壤中As残余量、电渗透系数及电渗流的变化规律;探讨EK/PRB修复后土壤中As形态的迁移转化规律.结果表明:①单独EK修复对土壤中As的去除效率较低,加入PRB后去除率为由42%增至57%,并且EK/PRB修复可以将土壤中的As由不容易去除的可还原态转变成较容易去除的酸溶态.②采用盐酸调节阴极pH,可以将土壤中As的去除率由57%增至63%,但同时能耗也明显升高,由5.22 kW·h/g升至39.38 kW·h/g.③添加腐殖酸会促进土壤中As的迁移、提高As的去除效率,但也会增加土壤中难处理的可氧化态和残渣态As的占比.研究显示,EK/PRB除As过程中以PRB的去除作用为主,阴极pH调控及腐殖酸强化均可以提高土壤中As的去除率.      

SO2和NO2在高岭石表面的反应和协同效应

高岭石是一种含铝的层状硅酸盐矿物,研究大气中常见的气体在其表面的非均相反应具有一定的实际意义,在一定程度上可揭示大气环境中化学反应过程。文章采用自行搭建的原位漫反射红外傅里叶光谱(DRIFTS)检测系统,考察了在干态和湿态条件下,对照SO_2和NO_2分别在高岭石颗粒物表面发生的非均相反应过程,以及SO_2和NO_2协同反应效应。实验结果表明,SO_2与高岭石颗粒物的非均相反应均较弱,仅在干态下检测到亚硫酸盐物种,并且存在较大的CO_2的红外吸收峰。NO_2在干态和湿态条件下均检出了硝酸盐物种,适宜的湿度有利于硝酸盐的生成。在SO_2和NO_2共同与高岭石反应的过程中,发现四氧化二氮(N_2O_4)取代了亚硝酸盐成为反应的中间体,同时亚硫酸盐被氧化为硫酸盐。SO_2和NO_2在高岭石颗粒物表面的反应中相互影响,协同作用。     

Cr(Ⅵ)吸附-还原机制建模与蚕沙吸附性能研究

利用复合反应动力学探讨天然Cr(Ⅵ)生物吸附材料的Cr(Ⅵ)-TCr联合动力学建模问题,以蚕沙为例,用拟合参数定量化评价蚕沙除Cr(Ⅵ)和TCr的能力,并推导建立Cr(Ⅵ)和TCr共参数动力学方程组模型。通过动力学批量实验,探究不同初始pH下蚕沙-Cr(Ⅵ)体系中溶液pH、Cr(Ⅵ)、TCr随时间的变化规律,并确定去除Cr(Ⅵ)与TCr的最佳工作pH。结果显示:最佳工作pH为2.0,此时总铬的平衡吸附量为2.37 mg/g;共参方程组拟合偏差小于Cr(Ⅵ)与TCr一级动力学方程的和;不同初始pH下拟合参数提示Cr(Ⅲ)的解吸导致其残留,且残留量随pH的升高而减小;Cr(Ⅵ)去除速率常数的对数与溶液氢离子的变化量存在线性关系。     

生物合成施氏矿物作为类芬顿反应催化剂降解甲基橙的研究

应用生物合成施氏矿物作为光助类芬顿反应催化剂促进甲基橙的降解.施氏矿物通过A.f-LX5细胞悬浮液在初始p H值2.5和28℃时氧化Fe SO43d生成,并进行X射线衍射和扫描电子显微镜表征.本研究分析了不同初始p H、H2O2浓度及催化剂装载量对在光助类芬顿反应中甲基橙氧化降解效率的影响.结果表明,生物合成施氏矿物具有较高的催化活性,并且通过羟基自由基机制使甲基橙降解.在近中性、较高Cl-、SO2-4及NO-3浓度条件下,施氏矿物仍然能保持较高催化甲基橙降解的效率.本研究验证了以生物合成施氏矿物作为催化剂的异相光助类芬顿反应是一种处理含甲基橙废水有应用前景的高级氧化技术.