Metal chlorides loaded on activated carbon to capture elemental mercury

Activated carbon (AC) was considered to be an effective sorbent to control mercury in combustion systems. However, its capture capacity was low and it required a high carbon-to-mercury mass ratio. AC loaded with catalyst showed a high elemental mercury (Hg0) capture capacity due to large surface area of AC and high oxidization ability of catalyst. In this study, several metal chlorides and metal oxides were used to promote the sorption capacity of AC. As a result, metal chlorides were better than metal oxides loaded on AC to remove gaseous mercury. X-ray diffractometer (XRD), thermogravimetric analyzer (TGA) and specific surface area by Brunauer- Emmett-Teller method (BET) analysis showed the main mechanisms: first, AC had an enormous surface area for loading enough MClx; second, Cl and MxOy were generated during pyrogenation of MClx; finally, there were lots of active elements such as Cl and MxOy which could react with elemental mercury and convert it to mercury oxide and mercury chloride. The HgO and HgCl2 might be released from AC’s porous structure by thermo regeneration. A catalytic chemisorption mechanism predominates the sorption process of elemental mercury. As Co and Mn were valence variable metal elements, their catalytic effect on Hg0 oxidization may accelerate both oxidation and halogenation of Hg0. The sorbents loaded with metal chlorides possessed a synergistic function of catalytic effect of valence variable metal and chlorine oxidation.     

不同水分管理方式下水稻生长季N2O排放量估算：模型验证和输入参数检验

利用2005～2007年我国稻田N₂O排放通量的田间原位测定资料和国际上其它地区稻田N₂O报道结果,对作者建立的不同水分管理方式下水稻生长季N₂O排放估算模型进行了验证. 结果表明,持续淹水稻田N₂O排放的拟合结果与其他地区淹水稻田N₂O通量值相一致. 淹水-烤田-淹水的水分管理方式下,稻田N₂O排放的拟合值接近于国际上同类研究结果. 淹水-烤田-淹水-湿润灌溉的水分管理方式下,稻田N₂O排放的估算模型对田间原位测定资料有很好的适切性. 为了检验模型输入参数的可信度,将本研究建立的有关我国水稻生产的相关资料数据库与以往研究报道结果进行了比较,结果表明,两者具有高度的一致性. 数据库资料表明,在20世纪50～70年代间,持续淹水稻田占20%～25%,大约75%～80%的稻田采用淹水-烤田-淹水的水分管理方式. 在20世纪80～90年代间,采用持续淹水,淹水-烤田-淹水和淹水-烤田-淹水-湿润灌溉水分管理方式的稻田分别约占12%～16%、 77%和7%～12%. 20世纪50年代水稻生长季平均每季总施氮量为87.49 kg·hm^-2,而90年代平均为224.64 kg·hm^-2. 其中,化学氮肥的施用量从20世纪50年代的37.4 kg·hm^-2增加到了90年代的198.8 kg·hm^-2,分别占水稻生长季氮输入总量的43%和88%. 在20世纪50～70年代间有机氮的输入量相对比较稳定,平均变幅在45.2～48.2 kg·hm^-2之间,随后逐步降低,有机肥料氮占氮输入总量的比例从20世纪50年代的52%降低到了90年代的9%. 作物残体N输入量从20世纪50年代的4.9 kg·hm^-2增加到了80年代的6.3 kg·hm^-2. 20世纪50～70年代水稻生长季氮肥施用量具明显的空间变异性,而80～90年代间其空间变异较小. 模型验证和输入参数检验的结果表明,该模型能较好地模拟我国不同水分管理方式下的稻田N₂O直接排放量.     

氧化铝负载镧去除水中F-的研究

通过固相反应合成了氧化铝负载的氧化镧吸附剂并研究了其对水中F-的吸附.结果表明.合成的材料对F-有很好的去除效果,最大吸附量达到53.4 mg·g-1;适当提高吸附温度和氧化镧负载量都能在一定范围内提高吸附量;较低的固相反应焙烧温度有利于提高去除率,随着焙烧温度的升高,吸附量从170℃焙烧的42.2 mg·g-1下降到了350℃焙烧的32.9 mg·g-1.同时,吸附剂表现出了很好的适应性,在较宽的pH范围内都能保持较高的吸附量.     

高度有序的TiO2纳米管阵列光催化性能研究

采用恒压阳极氧化法在纯钛箔表面制备TiO2纳米管阵列,利用SEM和XRD对其进行了形貌和晶型的分析和表征,并通过TiO2纳米管阵列膜对甲基橙光催化降解,探讨光照时间、甲基橙溶液的初始浓度、溶液的初始pH值和H2O2加入浓度等因素对甲基橙的脱色率影响.结果表明,H2O2加入浓度为50mg·L-1,紫外光照射2h,溶液为中性时,在30 mg·L-1的甲基橙溶液(50mL)中,甲基橙溶液的脱色率达到100%.当H2O2加入浓度进一步增大到100 mg·L-1时,光催化的效率进一步提高,紫外光照射1h,甲基橙溶液的脱色率就已经达到了100%,并未出现抑制光催化的现象.同时还研究了TiO2纳米管阵列电极的稳定性.实验结果表明,随着TiO2纳米管阵列使用次数的增加,其光催化效果略有所下降.     

镧掺杂氧化锌光催化降解染料废水研究

以醋酸锌和硝酸镧为原料,丙烯酰胺为单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,过硫酸铵为引发剂,采用高分子网络凝胶法制备得到掺镧的Zn O纳米粉体。用制备的粉体对甲基橙进行光催化降解实验,考察了掺镧量对其光催化性能的影响。用X射线衍射仪、高分辨率透射电镜、X射线能谱仪、比表面积与孔隙率分析仪等对其进行表征。结果表明,镧的掺入提高了Zn O的光催化活性,镧锌摩尔质量比为0.2%时光催化性能最好,高压汞灯下反应1 h,甲基橙的脱色率为96.5%,相比于未掺杂的Zn O提高了11.5%。     

水合氧化铁的制备及其吸附性能研究

采用恒pH沉淀法,以NaOH溶液为沉淀剂,在溶液pH为3~9的范围内制得4种水合氧化铁(即水铁矿,Fh)。通过XRD、表面零电荷时pH(pHPZC)的测定、N2吸附-脱附对其进行了表征。研究了溶液pH对Fh的甲基橙去除率的影响。表征结果显示:4种Fh均为2-线Fh;它们的pHPZC为6.7~7.9;溶液pH为5,7,9时制备的Fh(Fh5,Fh7,Fh9)的N2吸附-脱附曲线均为IUPAC定义的第Ⅲ种类型。实验结果表明:4种Fh均在溶液pH为4时对甲基橙去除率最高;当甲基橙初始质量浓度为30 mg/L时,Fh5对甲基橙的去除率最高,为92.8%。Langmuir方程更适合描述Fh5对甲基橙的吸附行为,甲基橙在Fh5上产生单分子层吸附,该吸附是自发、放热的物理吸附过程。     

用铜钨合金废料制备氧化亚铜

用硝酸浸取铜钨合金废料中的铜,再用亚硫酸钠还原硝酸铜制备氧化亚铜。采用X射线衍射仪对氧化亚铜进行表征,考察了氧化亚铜产品对溶液中甲基橙的光催化效果,并与分析纯五水硫酸铜制备的氧化亚铜进行了对比。实验结果表明:在硝酸浓度为5.6 mol/L,硝酸用量为2.5 m L/g(为理论用量的1.5倍),浸取温度为40℃,浸取时间为6 h的最优浸取条件下,铜浸取率稳定在87%以上;在还原反应温度为80℃、还原反应时间为4h、硝酸铜浓度为0.8 mol/L的条件下,可制备得到较高纯度的氧化亚铜;在甲基橙质量浓度为20 mg/L、氧化亚铜加入量为2 g/L,500 W氙灯照射时间为2.5 h的条件下进行光催化反应,甲基橙降解率可达93%以上。与分析纯五水硫酸铜制备的氧化亚铜相比,两者形貌相似、光催化效果基本相当。     

高氨氮废水短程硝化过程中N2O释放试验研究

试验采用序批式反应器(SBR)处理高氨氮废水,逐步提高废水氨氮(NH+4-N)浓度到800 mg·L-1,通过控制曝气量实现了短程硝化.SBR周期试验表明,在低溶解氧和高游离氨等共同作用下,氨氧化菌(AOB)活性较低,导致AOB以亚硝酸盐氮(NO_2~--N)作为电子受体进行好氧反硝化,氧化亚氮(N_2O)释放因子为9.8%.静态试验控制初始NH_4~+-N为100 mg·L-1且改变曝气量(0.22~0.88 L·min~(-1))条件下,溶解氧浓度的增加能够提高硝化菌活性,N2O释放因子为0.51%~0.85%.当初始NH_4~+-N浓度为100 mg·L~(-1)且曝气量控制在0.66 L·min-1时,初始NO-2-N浓度为0~100 mg·L~(-1)对硝化菌活性影响较小,N2O释放因子为0.50%~0.71%.当溶解氧和游离氨浓度控制在适宜范围内,可维持AOB较高活性,抑制AOB发生好氧反硝化作用,降低N2O释放率.     

一维碳纳米管与金属氧化物材料研究

一维纳米结构是最吸引人的功能材料而被广泛关注.一维形态可以很容易地提高纳米结构的独特性能,使它们适合各种各样的应用程序,包括气体传感器、电致变色的设备、发光二极管、场发射器、超级电容器和纳米发电机.因此,目前已合成多种一维纳米结构形式的纳米棒、纳米线、纳米管、纳米带等.本文主要介绍了一维碳纳米管与金属氧化物的性质与研究现状,探讨两种材料的优缺点以期进行互补修饰合成新型复合材料.     

黄河下游垦利站溶解N2O浓度和通量的季节变化及其调控因子分析

于2012年3月至2014年3月每月在黄河下游垦利站采集表层河水,测定其溶解氧化亚氮(N_2O)浓度并估算了其水-气交换通量,并于2012年10月至2013年12月每月对表层河水和沉积物进行了受控培养实验以认识其产生过程.结果表明:黄河下游表层河水中溶解N_2O浓度范围为11.63~27.23 nmol·L~(-1),平均值为(16.29±4.23)nmol·L~(-1).N_2O浓度呈现出较为明显的季节变化,具体表现为冬季和春季高于夏季和秋季,但全年变化幅度不大.溶解N_2O浓度主要受到温度、黄河径流量和溶解无机氮等因素的影响.N_2O饱和度范围为101.1%~343.0%,平均值为190.8%±72.3%,黄河下游N_2O全年处于过饱和状态,是大气N_2O的净源.利用LM86、W92和RC01公式估算出其平均水-气交换通量分别为(10.2±12.3)、(17.3±18.8)、(25.8±26.6)μmol·m-2·d~(-1).初步估算了2012—2013年黄河向河口及其邻近海域输入N_2O的量约为5.8×105mol·a~(-1).培养实验表明:水体和沉积物整体表现为净产生N_2O,其中潜在反硝化速率均明显高于硝化速率,反硝化作用在黄河N_2O的产生过程中有重要作用.水体中的潜在反硝化速率(以N计)的变化范围为(0.18~332.20)nmol·L~(-1)·h~(-1),平均值为(52.74±95.63)nmol·L~(-1)·h~(-1),沉积物中潜在反硝化速率的变化范围为0.37~187.60 nmol·kg~(-1)·h~(-1),平均值为(29.61±56.91)nmol·kg~(-1)·h~(-1).