石墨烯在水处理膜改性中的研究与应用

膜污染制约着膜分离技术的可持续发展。新型抗污染膜材料的研发是膜技术进一步发展的关键突破口,通过改性提升现有膜材料的抗污染性能一直是膜技术领域的研究热点。石墨烯因具有诸多独特的理化特征,近年来在膜改性领域备受关注。文章综述了不同石墨烯类材料的特点以及常用的膜改性方法,并详细阐述了石墨烯类材料在反渗透、正渗透、纳滤、超/微滤、渗透汽化以及导电膜领域内的膜改性研究及应用进展,并对今后的研究发展进行了展望,旨在推进新型膜材料的实际应用进展。     

废旧干电池制备锰锌铁氧体工艺及磁性能研究

以废旧干电池为原料,通过溶解、除杂、成分调整得到溶液,并采用共沉淀、煅烧方法成功制备出具有优良软磁性能的锰锌铁氧体。采用X-射线衍射仪对相结构进行分析,并采用振动样品磁强计和阻抗分析仪对磁性能进行表征。研究结果表明溶液成分、除杂程度和煅烧温度是影响锰锌铁氧体性能的关键因素。当深度除杂后溶液中的铁∶锰∶锌配比为69∶16∶15时,经1 200℃煅烧4 h可获得单一尖晶结构的锰锌铁氧体,其具有最佳磁性能,饱和磁感应强度为432 m T,磁导率可达8 200,具有优良的软磁性能。     

焙烧温度对CeO_2(ZrO_2)/TiO_2选择性催化脱硝性能的影响

采用溶胶-凝胶法并以不同温度焙烧制备一系列CeO_2(ZrO_2)/TiO_2(CZT)催化剂,考察了CZT催化剂固相结构、酸量、比表面积等性能与催化活性的关系。采用XRD、BET、NH3-TPD、H2-TPR以及XPS等表征技术对催化剂进行表征。结果表明:焙烧温度为450℃时CZT催化剂具有最高的催化活性,其在240~400℃的温度窗口内活性均高于90%,且具有较好的抗水和抗硫中毒能力。随着焙烧温度的提高,催化剂表面的Ce和Zr原子进入体相晶格且Ce0.5Zr0.5O2向Ce0.75Zr0.25O2转变,导致催化剂的储释氧能力和氧化还原性能降低。另外,锐钛矿和金红石型TiO_2晶粒尺寸的增加,催化剂的有效比表面积和总酸量降低,因此CZT催化活性随着焙烧温度的提高而有所降低。换言之,大的比表面积、良好的氧化还原性能、表面Ce4+的富集以及酸性位的增多均有利于NH3-SCR活性的提高。     

油茶籽壳磁性碳微球的制备及其对PFOS的吸附性能

采用废弃生物质油茶籽壳为碳源,对比不同的Fe_3O_4@C微球修饰方法,以水热法制备了分散性良好,碳层厚度均匀的核壳结构Fe_3O_4@C磁性微球,并使用透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)及X射线衍射(XRD)对其进行了表征,研究了该磁性微球对水体中持久性有机污染物PFOS的吸附性能。Fe_3O_4@C磁性微球吸附PFOS仅需约1 h即可达吸附平衡,其吸附动力学更符合拟一级动力学模型(R~2>0.95);Langmuir吸附模型能较好地拟合其等温吸附数据(R~2>0.98),表明Fe_3O_4@C磁性微球对PFOS的吸附为化学吸附占主体作用,倾向于单层吸附,对PFOS的吸附容量为11.61 mg/g。该吸附剂具有良好的磁性能及吸附性能,对水体中PFOS吸附迅速且易于回收,为废弃生物质的高值开发提供了一种可能路径。     

复合生物阴极型微生物燃料电池处理废水及同步产电性能

为研究生物阴极在MFC（微生物燃料电池）中的应用,分别以粒径为2~4 mm的颗粒活性炭和粒径为2~4、4~8、8~12 mm的颗粒石墨为阴极基质材料,构建升流复合生物阴极型单室MFC,研究阴极基质材料的种类和粒径对MFC的产电性能和净水效能的影响.结果表明:当阳极基质材料为2~4 mm粒径的颗粒活性炭时,燃料电池中利用玻璃纤维取代离子交换膜,阴极基质材料为选用4~8 mm粒径颗粒石墨的反应柱产电量最大,为534 mV（外电阻为1 000 Ω）,最大功率密度达到631.6 mW/m3,库伦效率为3.82%;阴极的pH越低越有利于阴极的产电反应;不同阴极基质材料的MFC对COD_Cr去除率均在80%左右,TN、NH₄+-N及TP的去除率最高可分别达到79%、93%和34%.研究显示,阴极基质材料的种类和粒径对MFC的产电性影响较大,但对其净水效能的影响不大.      

汽油火灾专用泡沫灭火剂的制备及灭火性能的试验研究

为有效预防和控制汽油火灾的发生,以阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂的复配混合物为原料,制备一种高效、环保的汽油火灾专用泡沫灭火剂,采用恒温水浴的方法确定了该新型泡沫灭火剂的适宜配比和用量,并通过设计试验对该新型泡沫灭火剂的灭火性能和灭火效果进行了测试与检验。结果表明:该新型泡沫灭火剂的流变性能可满足消防需要,且热化学性能和灭火性能良好,其中配方含量为3%时灭火效果最佳。     

自适应智能电磁防护材料测试方法研究

目的在强电磁场环境下研究自适应智能电磁防护材料的相变特性。方法针对自适应智能电磁防护材料相变前后电导率的变化范围大、需要强场激励状况,考虑测试系统强场生成、大动态范围、测试精度以及相应的绝缘性和较高的安全性要求,采用电容充放电原理设计强场激励测试电路,搭建绝缘环境,确保操作的安全性和测试数据的可靠性。结果利用测试系统对现有商业化电阻器进行验证试验,得到的特性曲线与理论相一致。结论测试系统能够满足自适应智能电磁防护材料相变特性试验的需求,可获取有效且可靠的测试数据。     

外源Ca2+对SBR启动期活性污泥胞外多聚物的动态影响

利用无机物如Ca~(2+),加快活性污泥反应器启动,强化活性污泥絮体性能和结构稳定性,受到越来越多的重视.采用序批式反应器,研究进水中添加Ca~(2+)对反应器启动期活性污泥沉降性能和胞外多聚物的影响.结果表明运行至28 d,与进水中不添加Ca~(2+)的反应器(对照反应器)相比,进水中添加150 mg·L~(-1)外源Ca~(2+)的反应器中活性污泥MLSS和MLVSS值分别高出了89.6%和75.6%,SVI值则降低了47.9%;活性污泥胞外多聚物总量增加了76.4%,多糖增加了28.8%,蛋白质减少了31.6%,添加150 mg·L~(-1)外源Ca~(2+)的反应器中污泥胞外多聚物中多糖/蛋白质值为68.8,对照反应器的活性污泥胞外多聚物多糖/蛋白质值仅为36.6.三维荧光光谱和红外光谱分析表明外源Ca~(2+)导致活性污泥胞外多聚物组分发生了变化.实验结果为进水中添加外源Ca~(2+)改善活性污泥沉降性能提供了基础数据.     

液化烃球罐泄漏温度场及材料适应性研究

针对高压储存的液化烃一旦发生泄漏,会迅速气化并吸热,使得球罐温度降低,严重时温度可能低于标准中允许的球罐材质最低适应温度的问题,建立球罐三维物理模型,基于CFD模拟的方法,采用雷诺时均的Navier-Stokes方程和k-ε湍流模型,分析球罐管线发生泄漏时球罐本体及周围环境的温度分布情况,探讨了不同泄漏孔径对球罐温度的影响。研究结果表明球罐发生泄漏时,球罐外部温度会明显降低,由于保温层的存在,球罐本体温度降幅不大。但在泄漏孔附近会形成较小的低温区,超过了16MnR材质的低温承受能力,存在较大的风险。     

污水净化装置内部流场特性分析研究

针对目前城市污水存在悬浮物和砂粒的问题,为了减少砂粒大量存在给后续单元带来的处理压力,设计了一种可实现在加药、絮凝等处理模块前,完成污水内固相悬浮物及颗粒的新型净化装置.基于计算流体动力学软件Fluent,运用混合相模型(Mixture),对新型污水净化装置内部流场特性及分离性能进行数值模拟分析.模拟结果显示新型污水净化装置内部流场分布均匀,分离性能稳定并呈现出了较好的固相去除效果,其中悬浮物的分离效率达90%以上,固相颗粒分离效率达91%.