有机质和阳离子对氧化石墨烯团聚行为的影响

利用动态光散射技术分别考察了3种天然有机质（NOM）及其浓度和阳离子对纳米氧化石墨烯（GO）在水环境中团聚动力学的影响.无NOM存在时,GO团聚行为符合经典的Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）理论和舒尔采-哈迪准则.Na⁺溶液中,NOM显著增强GO稳定性,顺序为腐殖酸（HA） > 富里酸（FA） > 海藻酸钠（SA）,这主要是由于HA在GO之间产生了更强的空间位阻斥力.以HA为代表性有机质,2mg/L HA对GO在水溶液中的稳定性还受阳离子种类的影响：HA增强了GO在Na⁺和Mg²⁺溶液中的稳定性,然而对GO在Ca²⁺溶液中的稳定性几乎没有影响.提高HA浓度为5mg/L时：高浓度Mg²⁺溶液中,HA的盐析效应使得其未促进GO稳定性;Ca²⁺溶液中,HA与Ca²⁺发生了较强的桥联作用,使得HA促进了GO的团聚.     

氧化铈在非贵金属燃烧催化剂中热稳定性的研究

本文考察了Ｃｅ含量对提高催化剂的热稳定性的作用，并采用Ｘ－射线衍射分析Ｃｅ含量对催化剂活性组成的影响。结果表明，合适的Ｃｅ含量能够提高催化剂的热稳定性，这主要是氧化铈能够阻止ＮｉＣｏ２Ｏ４相的生成，而ＮｉＣｏ２Ｏ４的生成对本系列催化剂的燃烧活性是不利的。实验还表明，在空气气氛下有利于形成ＮｉＣｏ２Ｏ４相，在Ｎ２／Ｈ２Ｏ气氛中不利于ＮｉＣｏ２Ｏ４相的生成。     

甲醛光催化降解与过氧化氢生成的相关性研究

分别采用两种光催化剂(TiO2与Pd/TiO2)和三种紫外光源(黑光灯、杀菌灯、臭氧灯)分解水溶液中的甲醛,同时以酶法测定光催化降解过程中生成的低浓度过氧化氢.发现波长较短的紫外光源生成过氧化氢的浓度较高.当以臭氧灯为光源时,无论是否有催化剂存在,生成的过氧化氢浓度都在50mmol·m-3以上,因为185nm以下的紫外光可以直接由水与溶解氧生成臭氧,而后生成过氧化氢.不管有无催化剂存在,在臭氧灯作用下,甲醛溶液中生成的过氧化氢浓度高于纯水中生成的过氧化氢浓度.但是,在以黑光灯或臭氧灯为光源时,上述结果正好相反.此外,对于每种光源而言,当采用Pd/TiO2代替TiO2时,甲醛的分解和过氧化氢的生成都得到加强.甲醛光催化分解速率与相同条件下纯水中过氧化氢的生成速率呈正比,表明光催化降解的活性与光催化生成过氧化氢的能力近似呈正相关.     

氮氧化物检测结果可靠性影响因素研究

针对氮氧化物检测时分析方法及结果可能出现的问题进行了讨论,并对其可靠性进行了验证。以氮氧化物分析仪(化学发光原理)检测氮氧化物(NO_x)为例,分别对是否校准、定值标准的选择及不同工作模式3种情况下氮氧化物浓度测量结果的可靠性及影响因素进行评价,并用另外一种不同工作原理的傅里叶红外变换光谱法进行结果确认。结果表明:氮氧化物分析仪以自动模式进行工作时,不进行校准很可能得到完全错误的分析结果;浓度合适的标准物质的选择有利于提高分析结果的准确度。     

以淀粉为模板多孔纳米氧化铈的制备及其催化性能研究

为获得多孔纳米CeO₂（氧化铈）,以淀粉为生物模板,以Ce（NO₃）₃·6H₂O为铈源,在温和条件下制备出海绵状的多孔纳米CeO₂,同时考察了焙烧温度、碱液、铈源投加量对样品形貌的影响.利用XRD（X射线衍射光谱）、SEM（扫描电镜）、N₂吸附-脱附等表征手段对合成的多孔纳米CeO₂进行物相组成、微观形貌及孔径大小分布的分析.通过湿式催化过氧化试验,探究其对腈纶废水中有机物COD_Cr的催化降解性能.结果表明:①所制备的多孔纳米CeO₂具有多孔结构,孔径分布范围为2~4 nm,孔容为0.225 cm3/g,BET比表面积为256.426 m2/g;②多孔纳米CeO₂的最佳制备条件为1 g淀粉溶解于20 mL水中,加入0.02 mol Ce（NO₃）₃·6H₂O,以5%的氨水调节前驱体混合液pH,以1℃/min升至400℃,焙烧4 h,得到海绵状的多孔纳米CeO₂.③以不同形貌的CeO₂作为湿式催化反应中的催化剂,催化降解腈纶废水中有机物,其中以制备的多孔纳米CeO₂催化性能最佳,COD_Cr去除率可达82.5%.研究显示,焙烧温度、碱液、铈源投加量均可影响样品的形貌,在湿式催化过氧化处理腈纶废水试验中,多孔纳米CeO₂能显著提高废水COD_Cr的去除率.      

不同水分条件下铁基氧化物对土壤砷的稳定化效应研究

应用等温吸附试验及室内模拟培养的方法,研究了Fe2O3、Nano-Fe2O3和铁锰双金属氧化物(FMBO)等铁基氧化物对砷的吸附特性和对不同含水量土壤中砷的稳定化效应.从等温吸附试验结果来看,3种铁基氧化物对As(V)和As(Ⅲ)的吸附过程符合准二级动力学方程,12 h后基本达到吸附平衡,吸附等温线符合Langmuir方程,FMBO对As(V)和As(Ⅲ)的吸附容量显著大于Fe2O3和Nano-Fe2O3,且对As(Ⅲ)的饱和吸附容量大于As(V),能够起到氧化和吸附的双重作用.从对不同含水量土壤中砷的稳定化效果来看,Nano-Fe2O3和FMBO在风干和田间持水量土壤中均能达到90%以上的稳定化效率,显著高于Fe2O3;在土壤水分饱和条件下,FMBO的稳定化效率仍保持在93.5%以上,且能够将土壤中As(Ⅲ)氧化成As(V),而Fe2O3和Nano-Fe2O3分别仅为29.4%、81.4%.3种铁基氧化物的添加会使土壤中砷的结合态发生变化,Fe2O3、NanoFe2O3主要使砷由F1非专性吸附态和F2专性吸附态向F4结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态转变,添加FMBO主要向F3无定形或弱结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态转变.总体看来,在非饱和状态的土壤,Nano-Fe2O3和FMBO均为良好的稳定化材料,而对于长期淹水的稻田或地下水位较高的地区,或者由于降雨造成土壤滞水等情况,FMBO可以作为一种优良的稳定化材料用于土壤砷污染修复.     

温度和基质浓度对厌氧氨氧化工艺中N2O释放的影响

污水生物脱氮工艺中通常会释放温室气体N₂O,厌氧氨氧化工艺作为新型生物脱氮工艺,其N₂O的释放规律及机制值得深入研究.本文利用厌氧氨氧化序批试验,研究了不同温度和基质浓度对厌氧氨氧化工艺中N₂O释放的影响,并探讨了N₂O释放的微生物机制.结果表明,厌氧氨氧化工艺中进水基质浓度的增加会促进N₂O释放,在35℃条件下,当进水亚硝氮从40 mg ·L^-1增加至60 mg ·L^-1和120 mg ·L^-1时,N₂O最高积累浓度从0.5 mg ·L^-1增加至1.5 mg ·L^-1和2.4 mg ·L^-1,分别占总氮去除量的0.85%、1.43%和1.11%.温度降低对厌氧氨氧化活性抑制作用明显,15℃下的比厌氧氨氧化活性仅为30℃时的6%.温度降低导致厌氧氨氧化工艺中N₂O的释放减少,温度降低时反硝化速率的降低是导致N₂O产生速率降低、N₂O积累减少的主要原因.厌氧氨氧化工艺微生物群落中存在丰富的异养反硝化菌,工艺中N₂O积累主要是反硝化菌产生和消耗N₂O的结果.     

Enhanced photocatalytic activities of silicon nanowires/graphene oxide nanocomposite: Effect of etching parameters

Homogeneous and vertically aligned silicon nanowires (SiNWs) were successfully fabricated using silver assisted chemical etching technique. The prepared samples were characterized using scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and atomic force microscopy. Photocatalytic degradation properties of graphene oxide (GO) modified SiNWs have been investigated. We found that the SiNWs morphology depends on etching time and etchant composition. The SiNWs length could be tuned from 1 to 42 µm, respectively when varying the etching time from 5 to 30 min. The etchant concentration was found to accelerate the etching process; doubling the concentrations increases the length of the SiNWs by a factor of two for fixed etching time. Changes in bundle morphology were also studied as function of etching parameters. The SiNWs diameter was found to be independent of etching time or etchant composition while the size of the SiNWs bundle increases with increasing etching time and etchant concentration. The addition of GO was found to improve significantly the photocatalytic activity of SiNWs. A strong correlation between etching parameters and photocatalysis efficiency has been observed, mainly for SiNWs prepared at optimum etching time and etchant concentrations of 10 min and 4:1:8. A degradation of 92% was obtained which further improved to 96% by addition of hydrogen peroxide. Only degradation efficiency of 16% and 31% has been observed for bare Si and GO/bare Si samples respectively. The obtained results demonstrate that the developed SiNWs/GO composite exhibits excellent photocatalytic performance and could be used as potential platform for the degradation of organic pollutants.     

稀土氧化物催化还原烟气中的SO2

在实验室研究结果的基础上,建立了小型实际燃煤烟气脱硫试验装置,采用实际燃煤烟气进行了稀土氧化物催化还原烟气脱硫的试验,考察了空速、反应温度对脱硫率的影响。试验结果表明,在反应温度520～550℃、空速2800h。的条件下,脱硫率为99％,NOx的去除率为95％,SO2最高排放质量浓度为100mg／m^3,NOx最高排放质量浓度为50mg／m^3,符合GB13223-2003《火电厂大气污染物排放标准》2时段标准,与实验室的实验结果基本吻合。     

硅铝比对Cu/SSZ-13SCR活性位的影响

采用固态离子交换法制备了不同硅铝比（Si/Al=5,10,25）的Cu/SSZ-13分子筛催化剂,探究硅铝比对其NH₃选择性催化还原（NH₃-SCR）活性位的影响规律,并通过X射线衍射（XRD）,H₂程序升温还原（H₂-TPR）,NO_x程序升温脱附（NO_x-TPD）,NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）,原位红外实验（in situ DRIFTS）等手段进行物化性质表征.活性测试结果表明,当Cu负载量为4wt%时,不同硅铝比的Cu/SSZ-13具有显著差异的SCR活性;其中,Cu/SSZ-13（10）的SCR活性最佳,200~450℃温度范围内NO转化率均大于80%.XRD和H₂-TPR结果表明,硅铝比会影响Cu/SSZ-13的Cu物种的分布和氧化还原性.NO_x-TPD和NH₃-TPD结果表明,3种催化剂中Cu/SSZ-13（10）具有最多Cu²⁺离子,Cu²⁺离子可以为Cu/SSZ-13（10）提供更多的NO_x吸附位点和Lewis酸性位点,而Lewis酸性位是Cu/SSZ-13主要的低温SCR活性位点,因此有利于NH_3-SCR反应的进行.当硅铝比增加到25时,Cu/SSZ-13（25）的Lewis酸性位大量损失,导致其SCR活性明显下降.