氧化石墨烯-氧化锌净化铅离子废水

利用改性Hummers法制备氧化石墨,并成功地将氧化锌负载到氧化石墨上催化降解铅离子。利用SEM、XRD、FTIR等对氧化石墨烯-氧化锌的形貌进行表征,并用以净化铅离子废水。通过实验分析得知废水净化的原因有两方面:光催化效应和吸附理论,然后考察其影响净化过程的因素。结果表明,氧化石墨烯-氧化锌对溶液中铅离子在紫外光下有较强的吸附和催化降解能力,在t=4 h,pH=7条件下,其最大净化量可达到184 mg/g。     

GO/PAN复合正渗透膜制备的影响因素及性能分析

以聚丙烯腈(PAN)为制膜基材,采用界面聚合法制备复合正渗透膜,研究了不同基膜组成、界面聚合条件对复合膜性能的影响及抗污染性能,并进一步添加氧化石墨烯(GO)进行共混改性,优化复合正渗透膜性能。结果表明,最佳基膜组成为,以16%的PAN为聚合物,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂。最佳界面聚合条件为,将基膜浸没在2%的间苯二胺(MPD)水相溶液(pH=9)中120 s,然后与0.1%的均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合反应60 s从而生成活性层,且活性层正面附着,最后于60 ℃下热处理3 min,所得复合膜具有较好的渗透性能。此外,经GO改性后,复合膜表面形成一种具有不同含氧官能团的层层堆叠式GO片层,导致膜的水通量上升了26%,截留率依然保持在99.90%以上,并且复合膜的抗污染能力得到明显提高。     

浸渍改性活性碳纤维吸附氮氧化物性能

为实现新风在通过空调进入室内前已被优化的目的, 搭建了一套开式循环系统。通过对活性碳纤维进行浸渍改性, 采用比表面测定、SEM观察、XPS分析、傅里叶变换红外谱图分析对改性前后活性碳纤维进行了表征; 定量研究了室外氮氧化物初始浓度、温度和风速等环境因素对改性前后活性碳纤维吸附氮氧化物效率的影响。结果表明, 改性对活性碳纤维表面活性官能团种类、含氧官能团数量、表面微观结构及比表面积等特性均有显著影响, 提高了其对氮氧化物的吸附效率; 室外初始浓度、风速、温度对改性前后活性碳纤维吸附氮氧化物效率的变化趋势基本一致; 改性前后活性碳纤维对氮氧化物的吸附率随初始浓度的升高而逐渐降低, 随过滤器处风速增大先升高后降低, 随过滤器处温度的升高先升高后降低。改性后活性碳纤维对空气中氮氧化物的吸附率明显提高, 可以将其应用于空调系统中。     

基于响应曲面法优化的臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺对结晶紫的降解

为有效去除水中结晶紫,利用臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺对结晶紫的氧化效果进行研究,设计单因素实验探索臭氧流量、过硫酸盐浓度、四氧化三铁浓度和pH对结晶紫降解的影响,依据响应曲面法的Box-Behnken Design(BBD)实验设计原理,探究臭氧流量、过硫酸盐浓度、四氧化三铁浓度和反应时间对降解效果的影响,并优化工艺参数;使用SEM-EDS、FT-IR和Raman表征了反应前后的四氧化三铁,并用EPR技术直接鉴定出工艺过程中的活性氧。结果表明：此工艺在较宽的pH区间(3~11)都具有较高的结晶紫降解能力,臭氧流量、过硫酸盐浓度和四氧化三铁浓度与结晶紫的降解率成正比;臭氧流量1.000 L·min⁻¹,过硫酸盐浓度0.968 mmol·L⁻¹,四氧化三铁浓度2.158 mmol·L⁻¹,反应时间41.702 min为预测的最佳工艺条件;在最佳工艺条件下得到的实际降解率与预测降解率相对偏差仅为−1.12%;催化反应后Fe₃O₄粒径减小,表面变得更加光滑;反应后的Fe₃O₄的铁元素质量分数由48.24％降至35.31%,而氧和硫元素质量分数由34.05%和0.39%分别增至37.59%和1.09%;臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺过程中存在SO₄^·–和·OH。由此可知,BBD优化模型预测与实际处理效果基本一致。该研究成果为可为难降解的结晶紫废水的深度处理提供参考。     

不锈钢纤维毡改性材料的制备及在微生物燃料电池中的应用

为制备一种导电性高、生物相容性良好且耐腐蚀的阳极材料,提高微生物燃料电池(MFC)的产电性能,以不锈钢纤维毡(SSFF)为基底,采用水热反应法制备了还原氧化石墨烯/不锈钢纤维毡(RGO/SSFF),并进一步采用粉体烧结法将纳米二氧化钛(TiO₂)负载至RGO/SSFF,制备了二氧化钛/还原氧化石墨烯/不锈钢纤维毡(TiO₂/RGO/SSFF),将SSFF(对照)、RGO/SSFF和TiO₂/RGO/SSFF分别作为MFC的阳极(对应的MFC分别命名为MFC-CK、MFC-RG和MFC-TRG)以探究改性材料对MFC去除水体中耗氧有机物和产电性能的影响。结果表明：与SSFF相比,RGO/SSFF和TiO₂/RGO/SSFF具有更大的电容(Q为413.9 mF和446.9 mF),更小的界面转移电阻(R_ct为19.65 Ω和18.16 Ω),更高的交换电流密度(i₀为1.56×10⁻⁵ mA和2.07×10⁻⁴ mA);MFC-TRG对水体COD去除速率最高可达929.62 mg·(L·d)⁻¹;MFC-RG和MFC-TRG稳定输出电压分别为245 mV和280 mV,比MFC-CK提高了88.5%和115.4%;MFC-RG和MFC-TRG的功率密度输出分别为 337.50 mW·m⁻²和472.03 mW·m⁻²,比MFC-CK提高了163.9%和233.9%。由此可知,改性后的RGO/SSFF和TiO₂/RGO/SSFF阳极成功提高了MFC的产电性能。该研究结果可为后续MFC阳极改性研究提供参考。     

多孔氧化铝层制备的研究

采用预腐蚀与交流腐蚀相结合的方法．研究了多孔氧化铝层的制备工艺．探讨了制备工艺中各步骤的作用以及影响因素。利用扫描电镜，研究了多孔氧化铝层制备工艺对铝箔微观形貌的影响。研究表明．交流腐蚀工艺对铝箔表面微观形貌的改变作用最明显。一次后处理后铝箔表面蚀孔变密．氧化膜的结构更加疏松细腻。二次后处理，调整和热处理等步骤对铝箔表面的微观形貌影响不大。     

活性氧化铁/石英砂吸附剂去除水体中的重金属

介绍了活性氧化铁／石英砂吸附剂的特点和制备方法。该吸附能有效去除水体中的重金属，包括阳离子、阴离子、重金属颗粒物及一些络离子，且容易再生，被吸附的金属可以回收。     

两种新型涂铁改性砂的过滤性能及反冲洗条件研究

以两种新型涂铁改性石英砂(纳米氧化铁改性砂,Nano-OCS;氧化铁改性砂,IOCS)及普通石英砂(RQS)为研究对象,考察了两种新型改性砂对沉后水腐殖酸及浊度的直接过滤效果,对其反冲洗条件进行优化研究,并对3种滤料的过滤效果进行了比较.结果表明,1滤层厚度为45 cm时,最佳滤速为6 m·h-1;3种滤料对腐殖酸和浊度的直接过滤效果依次为:Nano-OCSIOCSRQS,其中两种涂铁砂对腐殖酸的去除率分别为71.70%和61.61%;2Nano-OCS和IOCS滤柱的反冲洗流程分4步,对应的流程及最佳操作条件为:首先,用0.5 mol·L-1NaOH的溶液浸泡,气冲强度13 L·s-1·m-2,气冲时间6 min;然后,用0.075 mol·L-1的NaOH溶液与空气同时反冲洗,NaOH溶液冲洗强度为8 L·s-1·m-2,气冲强度13 L·s-1·m-2,冲洗时间3 min;接着用0.015 mol·L-1的FeCl3溶液与空气同时反冲洗,FeCl3溶液冲洗强度为8 L·s-1·m-2,气冲强度13L·s-1·m-2,冲洗时间2 min;最后,用清水冲洗,冲洗强度8 L·s-1·m-2,冲洗时间4 min.两种涂铁砂反冲洗前后表面形态结构更加复杂、粗糙度增加,对腐殖酸去除率进一步提高.3当滤层厚度由45 cm增加到80 cm时,Nano-OCS对腐殖酸直接过滤的最高去除率由74.6%提高至80.3%,平均去除率由57.9%提高至68.5%.     

负载型金属氧化物催化剂分解臭氧的研究

用浸渍法制备了活性炭、γ-氧化铝和分子筛负载的MnO2,CuO,Fe2O3催化剂,并考察了它们对臭氧分解的催化性能。结果表明,MnO2催化剂优于CuO,Fe2O3,催化剂,活性炭为载体的催化剂优于γ-氧化铝和分子筛为载体的催化剂。温度对臭氧催化分解影响很大,在90℃时,MnO2／AC催化剂对臭氧的去除率可达80％以上。当存在一定浓度的水蒸气时,湿度越大,催化性能越差。当臭氧初始质量浓度低于50mg／L时,随着臭氧初始浓度的增加,催化性能有一定的下降。     

电化学微传感器检测水中痕量铜离子

为改善微电极在阳极溶出伏安法检测重金属离子过程中低电流响应和低电催化能力的缺点,提出了一种在碳纤维微电极表面合成还原氧化石墨烯/纳米金材料制得还原氧化石墨烯纳米金修饰碳纤维微电极（rGO/AuNPs CFMEs）的方法.通过SEM表征,所制备的rGO/AuNPs CFMEs具有比表面积高、吸附能力强和催化活性好的特点,因此改性微电极适合作为方波阳极溶出伏安法（SWASV）测定水中铜离子（Cu²⁺）的工作电极.在构建微传感器测试水中痕量铜离子系统后,对pH值、电导率、富集时间和富集电位等检测条件进行了优化.在pH值为4,电导率为36.1S/m,富集时间为360s,富集电位为-1.2V的最佳条件下,铜的线性范围和检出限分别0~1.0μmol/L和2.4nmol/L.此外,微传感器的可重复性、长期稳定性以及选择性也得到了验证.