天然沸石对土壤镉及番茄生物量的影响

为了探索沸石对轻度镉污染土壤的修复效果及对番茄生长的影响,利用盆栽试验研究了不同沸石添加量及不同沸石粒级等因素对不同生长时期番茄（Solanum lycopersicum）植株生物量、果实产量和土壤镉质量分数的影响。结果表明,添加沸石均不同程度地提高不同生长期番茄地上部生物量和果实产量;每千克土壤添加10 g的大粒级（MX）沸石使得土壤全镉和有效镉增加最多,同时也使番茄果实增产最多,每千克土壤添加18 g的小粒级（MN）沸石使得土壤全镉质量分数有所降低,土壤有效镉质量分数增加最少,同时也可使番茄果实增产42.9%以上。小粒级（MN）沸石为削减土壤重金属镉的最佳沸石粒级,18 g.kg-1为削减土壤重金属镉的最佳沸石添加量。     

改性沸石对二级生化出水中氨氮的吸附特性

采用氯化钠联合高温对天然斜发沸石进行改性,通过批次实验探究改性沸石吸附氨氮特性。结果表明:氯化钠浓度为0.8 mol·L~(-1),焙烧温度为300℃条件下,氨氮去除效果最佳;改性沸石在氨氮初始浓度为8mg·L~(-1),投加量为10 g·L~(-1),反应时间为120 min的条件下,去除率可达71%,相比天然沸石提高23.1%。通过扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)和傅里叶光谱(FT-IR)考察改性前后沸石组成特征以及化学键的变化,可以看出,改性机制可去除孔道杂质及Na~+置换沸石中金属阳离子;氨氮吸附过程满足拟二级动力学方程(R~2=0.986),Langmuir等温线模型拟合结果 (R~2=0.998)优于Freundlich模型(R~2=0.839),且改性沸石最大吸附容量为5.94 mg·L~(-1)。热力学计算结果表明,沸石对氨氮的吸附过程是一个自发、吸热、熵增过程。上述结果表明,改性沸石能够有效地对污水厂二级生化出水中氨氮进行深度处理。     

粉煤灰合成沸石对铬污染土壤中Cr(Ⅲ)的吸附稳定化效果及机制研究

为解决Cr(Ⅲ)对土壤的污染问题,采用碱熔水热法制取粉煤灰合成沸石,研究沸石掺量、反应时间、水分质量分数、初始pH值和Cr(Ⅲ)初始质量比等因素对合成沸石吸附稳定化铬污染土壤中Cr(Ⅲ)效果的影响,建立吸附等温线模型和吸附动力学方程,并进行微观表征和吸附稳定化机制分析.结果表明,粉煤灰合成沸石对污染土中Cr(Ⅲ)有良好的吸附稳定化效果.当沸石掺量为15％、水分质量分数为26％、pH值为5～9时,对Cr(Ⅲ)进行稳定化修复效果好.Cr(Ⅲ)的毒性浸出随Cr(Ⅲ)初始质量比增加而增大,随反应时间延长先逐渐减小而后趋于稳定.动力学及热力学拟合结果表明,准二级动力学模型及Langmuir等温模型可以解释Cr(Ⅲ)在合成沸石上的吸附行为,其中影响吸附速率的主要因素为膜扩散.SEM、XRD等微观分析结果显示粉煤灰合成沸石后,其结构发生明显变化,比表面积增大,有利于对Cr(Ⅲ)吸附稳定化.合成沸石吸附稳定化污染土中Cr(Ⅲ)的机制是离子交换、静电引力、沉淀等物理及化学吸附作用综合的结果.     

Cu/SAPO-34 对模拟烟气中零价汞的脱除性能

采用离子交换法将不同比例的Cu负载于SAPO-34分子筛,通过固定床反应器考察其对模拟烟气中零价汞（Hg0）的催化去除效果,并使用BET、XRD、SEM等方法对材料性能进行分析表征。结果发现：在脱汞效率测试中,1.5×10-5 HCl能显著提升Cu/SAPO-34对Hg0的去除效率。在100～250 ℃范围内,Hg0去除率均能达到80%以上,最大去除效率达到97%。在抗水抗硫实验中,H2O对Cu/SAPO-34-10%脱汞效率影响很小;通入2×10-3 SO2 450 min后,Hg0去除率仍有85%,停止通入SO2后材料的脱汞效率能够恢复。     

高炉渣基沸石分子筛材料的制备及其响应面优化

以高炉渣(BFS)为原料制备高炉渣基沸石分子筛(BFSZ),为实现对BFSZ制备工艺条件的优化,基于单因素试验结果,采用Box-Behnken Design(BBD)响应面法考察晶化时间(A)、晶化温度(B)、初始硅铝物质的量比(C)等因素对BFSZ阳离子交换量(CEC)的影响。结果表明：响应面法建立的回归模型方程具有高度的显著性,可信度和精确度较高,得到制备BFSZ的优化工艺条件：碱熔温度为600℃、液固比为5∶1 mL/g、晶化时间为8.74 h、晶化温度为98.41℃、初始硅铝物质的量比1.18,此时BFSZ的CEC为3.21 meq/g。经验证,BFSZ的CEC实际值与预测值的相对误差约为1.9%,表明该模型能够很好地反映各因素对BFSZ的CEC影响。     

多孔材料改性聚醚嵌段酰胺复合膜分离油气研究

油气在空气中挥发到极限会发生剧烈爆炸,用膜分离技术回收有机气体可以降低危险发生概率。膜分离油气的能力主要受通量和分离系数影响。采用微孔材料Silicalite-1分子筛和介孔材料MCM-41分子筛分别对聚醚嵌段酰胺(PEBA)复合膜进行改性研究。结果显示：两种分子筛在改性PEBA复合膜时,功能层旋涂得相比未改性的更薄,从而产生更高的有机气体通量;分子筛增强了膜的疏水性,使有机气体更易吸附在膜表面。PEBA/MCM-41和PEBA/Silicalite-1改性膜都能有效地增强气体的渗透性和选择性,且低温有利于油气分离。加入介孔分子筛MCM-41的主要分离机理是Knudsen扩散,可使小分子油气的分离系数显著提高,相比未改性的膜可提高近16倍;加入微孔分子筛Silicalite-1的主要分离机理是溶解扩散,可使大分子的分离系数明显提高,相比未改性的膜大约提高6倍。     

CuO(-CeO_2)/SBA-15对萘氧化的催化活性及CO_2选择性研究

通过浸渍法制备CuO/SBA-15和CuO-CeO2/SBA-15两种介孔材料催化剂,采用BET、XRD、TPR和XPS等对催化剂进行表征,重点考察催化剂对萘氧化反应的催化活性及对产物CO2的选择性。BET、XRD和XPS等实验结果表明CuO高度分散于介孔分子筛SBA-15中,CeO2可促进CuO在载体上的分散,同时能降低催化剂的TPR还原温度。活性测试结果表明CuO/SBA-15对萘氧化反应的催化活性较高,但是催化氧化的CO2选择性较低,温度在380℃时CO2的生成率仅为60%左右;CeO2的添加不仅提高了CO2的生成率,15%CuO-15%CeO2/SBA-15在325℃使CO2生成率达到99%,而且CeO2增强了催化剂的稳定性。     

氢氧化镧-天然沸石复合材料对水中低浓度磷酸盐的吸附作用

采用液相沉淀法将氢氧化镧和天然沸石进行复合,制备得到镧-沸石复合材料,并通过批量吸附实验考察了该复合材料对水中磷酸盐的吸附作用,特别是考察了该复合材料去除水中低浓度磷酸盐的影响因素.结果表明,当制备复合材料时沉淀pH值为5~7或13时,复合材料对水中磷酸盐的吸附能力较差;当沉淀pH值控制为9~12,复合材料对水中磷酸盐的吸附能力较好,且当沉淀pH值由9增加到11时,复合材料的吸磷能力明显增加,继续增加pH值由11~12时,复合材料的吸磷能力基本不变.沉淀pH值为11时制备的镧-沸石复合材料对水中磷酸盐的吸附平衡数据可以较好地采用Langmuir模型加以描述,根据Langmuir模型预测的最大磷酸盐吸附量为44 mg·g~(-1)(磷酸盐溶液pH 7和反应温度30℃);该复合材料对水中低浓度磷酸盐的吸附动力学可以较好地采用准二级动力学模型加以描述.当磷酸盐溶液pH值由3增加到8时,沉淀pH值为11条件下制备得到的镧-沸石复合材料对低浓度磷酸盐的吸附能力增加,继续增加磷酸盐溶液pH值时,该复合材料对磷酸盐的吸附能力下降;与磷酸盐溶液共存的氯离子和硫酸根离子不会抑制该复合材料对低浓度磷酸盐的吸附,而碳酸氢根离子则会略微抑制该复合材料对磷酸盐的吸附;与磷酸盐溶液共存的腐殖酸会抑制该复合材料对水中低浓度磷酸盐的吸附.当磷酸盐溶液pH值为7时,沉淀pH值为11时镧-沸石复合材料吸附磷酸盐的机制主要为配位体交换作用.因此,沉淀pH值为11时制备得到的镧-沸石复合材料适合作为吸附剂去除水和废水中低浓度磷酸盐.     

微波加热下苯的催化氧化性能研究

研究考察了微波加热与传统电炉加热两种不同加热方式下苯的催化氧化性能,同时考察了微波加热下铜锰质量比,铈掺杂量及焙烧温度变化对铜-锰-铈/分子筛催化剂催化氧化苯性能的影响,并对催化剂进行了SEM和XRD表征.结果表明,微波加热下苯的催化氧化性能优于电炉加热,微波的"局部热点"效应、偶极极化作用与稳定的床层反应温度保证了苯的高效催化氧化;铜∶锰∶铈质量比1∶1∶0.33和焙烧温度500℃下催化剂的活性最高,苯的起燃温度与完全燃烧温度分别为165℃和230℃.催化剂表征分析可知,铜、锰氧化物及铜锰尖晶石固溶物等活性相的存在保证了催化剂的高活性;稀土元素铈的掺杂促进了活性组分在催化剂表面的分散与规整化;高温焙烧可导致催化剂表面的烧结与活性组分的团聚,从而降低其催化氧化苯的活性.     

法库沸石对氨氮的吸附特性和阳离子交互过程

以0.9~2 mm和3.3~4 mm粒径沸石的天然法库沸石作为实验材料,开展了等温吸附实验、动力学实验和阳离子影响实验,探讨了天然沸石对氨氮(NH4+-N)的吸附特性及阳离子交互过程。结果表明,法库沸石对NH4+-N等温吸附线符合Langmuir和Freundlich吸附方程,最大吸附量为10.41 mg/g。吸附动力学过程符合准二级和颗粒内经扩散动力学方程,其吸附NH4+过程为物理吸附和化学吸附过程,并以化学吸附为主。对反应过程中各离子浓度监测发现,沸石中与NH4+发生离子交换的主要是Na+、Ca2+和K+,三者占离子交换总量的99%。共存阳离子在沸石吸附NH4+过程中,Ca2+和Mg2+对吸附过程影响最大,Na+影响最小。