改性生物质电厂灰钝化修复南方镉污染土壤及其长效性研究

选取我国南方生物质发电厂的灰渣为原料,经物理和化学改性制成重金属钝化剂,针对我国南方重金属Cd污染的土壤开展钝化修复研究.底灰中Cd等重金属含量明显低于其对应的飞灰,这是选择底灰作原料的重要原因.用其制备的BFA型钝化剂在水中对Cd的吸附量可达16mg/g以上.室内盆栽试验中,添加土壤干重1%的钝化剂,第一季稻米Cd含量降低80%以上,从超标2.8倍降至达标;第二季小麦籽粒Cd降低70%,从超标0.9倍降至达标.在我国南方Cd重度污染的农田中开展的原位修复试验表明,添加1%的钝化剂,稻米和小麦籽粒中Cd降低70%~90%,其中稻米Cd持续降低,2017年降低率相较2016年继续提升10%~20%,最终从超标20倍降至达标;Ni降低60%以上,且保留有益的Cu、Zn元素不受明显影响;此BFA型钝化剂还能促进作物生长,第一季稻米产量提高40%~60%,第二季仍有一定的增长效果.综合安全性考虑,我国南方生物质电厂的灰渣重金属含量很低,经过改性加工可制成安全高效的重金属钝化剂.可为钝化修复我国南方重金属污染农田提供一种经济有效的方法,也为现阶段难以处置的灰渣提供一个重要的利用途径.     

硅烷化赤泥的制备及其对水中铅离子吸附性能分析

采用浓盐酸、3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)依次对赤泥进行处理、改性,制备出1种去除率高、吸附量大、吸附效果好的重金属离子吸附剂。通过SEM、XRD、BET、元素分析、FTIR、热重分析等手段对其进行表征,并探究溶液p H、吸附剂投加量以及吸附温度等条件对水溶液中Pb2+吸附效果的影响。结果表明:经浓盐酸酸浸和有机改性后,拜耳法赤泥比表面积显著增大且氨基成功嫁接到赤泥表面。硅烷化赤泥对铅的吸附时间在80 min达到平衡,其最佳吸附p H为6,最佳吸附剂投加量为2 g/L,对应的饱和吸附量为361 mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型,热力学数据说明该吸附是吸热、自发的过程。同时经XPS光谱分析证实,吸附机理主要是硅烷化赤泥表面嫁接氨基,氨基上的氮原子存在孤对电子,可通过与Pb2+的螯合作用而有效去除Pb2+。     

纳米Fe掺杂MIL-101(Cr)及其吸附放射性碘研究

目的改进并提高MIL-101(Cr)吸附气态碘单质的性能,以期用于核事故放射性碘富集吸收。方法通过水热法制备MIL-101(Cr)材料,并利用纳米Fe掺杂改性,运用SEM、XRD等对掺杂前后的材料进行表征。将材料在75℃条件下对气态碘单质进行吸附,并比较不同Fe掺杂量下材料对气态碘吸附性能的差异。结果纳米Fe成功掺杂于基体材料MIL-101中,并对基体材料晶体结构无破坏作用。吸附性能研究表明,掺杂纳米Fe质量分数为1%的Fe@MIL-101吸附性能最优,对气态碘的饱和吸附量可达3.42 g(I2)/g(MIL-101)。结论纳米Fe掺杂改性的MIL-101材料在高温条件下对气态碘单质具有良好的吸附效果,有望应用于核反应堆事故中对放射性碘的富集或捕集。     

颗粒冲蚀对注射法制备C/C-ZrC-SiC复合材料 抗烧蚀性能的影响研究

目的采用ZrC和SiC复相陶瓷对C/C复合材料进行改性,研究改性后的复合材料受到颗粒冲蚀破坏的烧蚀行为。方法采用注射法将ZrC和SiC复相陶瓷前驱体引入到等温化学气相渗透法(ICVI)制备的低密度C/C复合材料中,再通过高温热处理、ICVI的方法制备出ZrC和SiC复相陶瓷改性的C/C(C/C-ZrC-SiC)复合材料,随后对制备的复合材料进行高速颗粒冲击实验破坏,并对破坏后的试样进行氧乙炔火焰烧蚀,研究其烧蚀行为。结果改性后的复合材料线冲蚀率和质量冲蚀率分别为253.1μm/s和79.8 mg/s,相较于同孔隙率的C/C复合材料分别降低了49.2%和61%。颗粒冲蚀破坏后C/C-ZrC-SiC复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为4.26μm/s和1.44 mg/s,相比于同孔隙率的C/C复合材料,分别降低了37%和39%。结论由于引入的ZrC和SiC陶瓷相的硬度大于碳基体,C/C-ZrC-SiC复合材料在受到高速颗粒的冲击时,能通过硬质陶瓷相起到抗冲击作用,使得改性后的复合材料抗冲蚀性能大幅度提高。受到颗粒冲蚀破坏后的C/C-ZrC-SiC复合材料内部仍存在超高温陶瓷相,烧蚀过程中能够形成ZrO2骨架结构和SiO2球形颗粒,进而有效保护碳纤维和热解碳基体。     

高锰酸钾改性椰壳生物炭对水中Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除性能及机制

以高锰酸钾改性商业椰壳生物炭(MCBC)为吸附剂,探讨了它对Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除性能及机制.当初始pH和MCBC投加量分别为5和3.0 g·L^-1时,Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除率均高于99%.Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除更符合准二级动力学模型,表明它们的去除以化学吸附为主;Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)去除的控速步骤为快速去除阶段,而该阶段的速率取决于液膜扩散和颗粒内扩散(表面扩散).Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)主要通过表面吸附和孔隙填充附着在MCBC上,表面吸附的贡献更大;MCBC对Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的饱和吸附量分别为57.18 mg·g^-1和23.29 mg·g^-1,约为前驱体(椰壳生物炭)的5.74倍和6.97倍.Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除是自发的、吸热的,具有较为明显的化学吸附热力学特征.Cd(Ⅱ)通过离子交换、共沉淀、络合反应和阳离子-π相互作用附着在MCBC上;而Ni(Ⅱ)则是通过离子交换、共沉淀、络合反应和氧化还原反应被MCBC去除;其中,共沉淀和络合作用是Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)表面吸附的主要方式,且络合...     

改性（活化）胶粉及改性剂的研制

七十年代以来,发达国家废橡胶的有效利用主要是生产种类繁多的胶粉,应用范围十分广泛,大大振兴了废橡胶利用工业。而我国目前废橡胶回收量的90％以上用于生产再生胶。由于工艺落后,造成严重的二次污染;而且能耗高,经济效益也低。     

有机改性粘土去除赤潮生物的机制研究

研究了季铵化合物改性粘土的制备条件对其去除赤潮藻效果的影响,探讨了该粘土体系高效除藻的机制.实验表明,十六烷基三甲基铵(HDTMA)可以有效地提高粘土的絮凝能力,同时HDTMA改性粘土中含有亚稳态HDTMA,增加了该改性粘土对赤潮生物的灭杀能力.改性粘土去除赤潮藻的能力与所吸附季铵化合物的杀藻能力、吸附量正相关,当老化时间延长、吸附季铵化合物稳定性增强时改性粘土除藻能力大大降低.结构不同的粘土对于吸附HDTMA的稳定化产生的空间阻力不同,在吸附量相同的情况下3层结构的蒙脱土中会有更多的亚稳态HDTMA产生;由于同离子效应,反应介质中高价金属阳离子的存在提高了亚稳态HDTMA的量,因此相应的改性粘土具有更高的赤潮藻去除能力.在60℃条件下吸附的HDTMA会更有效地占据粘土中的阳离子交换位,达到稳定态;而升高或降低温度都会有利于亚稳态HDTMA的出现,相应的改性粘土具有更高的赤潮藻去除能力.     

载铁改性沸石粉体抑制甲烷/空气扩散火焰试验研究

为发展洁净高效新型粉体灭火介质,以沸石粉体为基体,采用盐酸活化和氯化铁溶液浸泡方法制备载铁改性沸石粉体灭火剂。采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和X-射线荧光光谱仪(XRF)等仪器对该粉体灭火剂的结构和形貌进行表征。通过小尺度的杯式燃烧器试验研究载铁沸石粉体对甲烷/空气扩散火焰的灭火效果,并和未改性沸石粉体进行对比。试验结果表明,载铁改性沸石粉体灭火剂的灭火效能明显高于未改性沸石粉体。改性沸石灭火效能提高,主要是由于所负载的铁离子在火焰中转化为活性铁原子,参与清除火焰自由基的催化反应。     

有机膨润土对溶液中阿莫西林的吸附性能研究

应用膨润土吸附阿莫西林,探讨了4种吸附剂的吸附效果,并以改性十六烷基三甲基铵盐(DK1)为试验材料,研究了吸附时间、溶液pH值、投加量、初始质量浓度和温度等因素对有机膨润土吸附溶液中阿莫西林效果的影响。结果表明,在自然pH值条件下,DK1的吸附剂效果最佳,且吸附在15min内快速达到平衡。吸附过程符合伪二级动力学方程,同时符合Freundlich、Langmuir和Temkin型等温吸附方程,是个吸热的过程,Langmuir理论最大吸附容量在30℃时可达27.86mg/g。对等温方程的研究表明,DK1对阿莫西林的吸附呈单分子层形式,吸附性能良好,易于进行。