纳米Fe2O3与纳米SiO2对石英砂表面改性的制备工艺优化研究

以普通石英砂滤料为原材料,纳米Fe2O3、纳米SiO2为改性剂,环氧树脂为粘结剂,表面负载量和附着强度为评价指标,通过正交试验与固定因素不同水平连续性试验等方法,制备了两种纳米氧化物改性石英砂(Nano-oxide coated sand,Nano-OCS).同时,研究了不同制备因素对Nano-OCS表面氧化铁负载量和附着强度的影响,并探讨Nano-OCS制备工艺的最佳优化条件.结果表明,水浴加热过程对改性剂和粘结剂进行慢速搅拌,最佳转速为50r·min-1,时间为45min,烘干时间1h,温度(120±5)℃,纳米Fe2O3(65.8g·L-1)与未改性石英砂(RQS)的最佳投加比(体积质量比,下同)为C=0.23mL·g-1,改性剂环氧树脂(99%)溶液与RQS的最佳投加比为C1=0.035mL·g-1,纳米SiO2(10g·L-1)与RQS的最佳投加比为C2=0.17mL·g-1,在最优条件下制备的样品负载量和有机物吸附率均达到92%.投加过量时,有机物吸附率明显减小.与传统的低温碱性沉积法或高温煅烧制得的Nano-OCS相比,加入了粘结剂环氧树脂,用低温水浴固化的方法所制得的Nano-OCS,负载量提高了约8倍,脱附率降低70%以上.本法采用无添加剂的粘结剂,表面改性后不会对水体产生二次污染.     

D113大孔树脂吸附Ni~(2+)的动力学与热力学研究

研究了D113大孔树脂吸附Ni2+的动力学与热力学的特性。动力学研究表明,在298K温度下,D113大孔树脂对Ni2+的吸附符合拟一级动力学方程和拟二级动力学方程,颗粒扩散过程为吸附的控速步骤。热力学研究表明,在实验温度下,D113大孔树脂对Ni2+的吸附符合Langmuir等温方程,吸附焓变ΔHθ=15.1306kJ/mol,熵变ΔSθ=0.1002kJ/mol.K,反应吉布斯自由能ΔGθ随温度升高向负方向增加。热力学参数表明吸附过程为吸热和自发的。     

超高交联树脂对酚类化合物吸附动力学研究

文章重点研究超高交联树脂NDA-100对苯酚的静态吸附动力学,通过动力学实验探讨了不同温度和初始浓度对吸附苯酚的影响,实验结果表明:苯酚在NDA-100树脂上的静态吸附动力学过程符合准二级动力学方程,其吸附速率受膜扩散和颗粒内扩散共同控制,对于高浓度的苯酚溶液微孔填充占主导作用,而低浓度的苯酚溶液表现为先经过大孔吸附后经由微孔填充两个阶段,低浓度吸附时出现双平台动力学现象。进一步阐述了超高交联树脂对于酚类化合物的吸附机理,为树脂固定床吸附酚类化合物的研究和实际工业应用提供理论基础。     

环氧固化剂及其应用与发展

介绍了环氧固化剂的分类,包括显在型与潜伏型两大类,显在型主要有胺类、酸酐类、合成树脂类以及硫醇类,潜伏型以双氰胺和咪唑类为主。详细论述了各种环氧固化剂的优缺点,胺类可室温固化,酸酐类综合性能优异,合成树脂类与硫醇类分别具有耐化学性能与防腐性能。简述了多元胺类、叔胺类与咪唑类固化剂及固化机理,即通过固化剂中的活性原子进攻环氧基,开环加成形成交联结构并赋予环氧树脂性能。最后叙述了各类固化剂在胶黏剂与涂料中的应用,并展望了其在耐热性能、力学性能、绿色环保方面的发展趋势。     

Removal of cadmium using MnO2 loaded D301 resin

MnO2 loaded weak basic anion exchange resin D301 （Anion exchange resin, macroreticular weak basic styrene） as adsorbent has been prepared and applied to the removal of cadmium. The adsorption characteristics have been investigated with respect to effect of pH, equilibrium isotherms, removal kinetic data, and interference of the coexisting ions. The results indicated that the Cd^2＋ could be efficiently removed using MnO2 loaded D301 resin in the pH range of 3-8 from aqueous solutions with the co-existence of high concentration of alkali and alkaline-earth metals ions. The saturate adsorption capacity of the Cd^2＋ was 77.88 mg/g. The adsorption process followed the pseudo first-order kinetics. The equilibrium data obtained in this study accorded excellently with the Langmuir adsorption isotherm.     

光驱动水凝胶用于非常规水源处理的研究进展

近年来淡水资源短缺问题日趋严重,使用非常规水源作为淡水资源的补充受到了广泛关注.海水和大气水是非常规水源中很重要的组成部分,最近十年水凝胶逐渐被应用到处理这些水源的技术之中,如光热蒸馏、正渗透、水富集.由于水凝胶与水分之间独特的相互作用,使得水凝胶与之前所研究的水处理材料相比在吸水性能和脱水性能方面都具有极大的优势.此外,其在自然光照条件下就可以实现水处理工艺的运行,从而使得水处理过程更加低碳环保.本文首先介绍了海水淡化和大气集水方法的发展历程,之后分别介绍了水凝胶应用于海水淡化和大气集水方面近几年来的研究进展,从评价指标、处理原理、影响因素、净化能力等方面对各种处理工艺进行总结,最后提出了光驱动水凝胶用于非常规水源处理方法的研究前景.     

多级串联膜电容去离子装置的脱盐性能

膜电容去离子(membrane capacitive deionization, MCDI)技术具有的装置简单、易操作、易再生、成本低,无污染、节能等优势,使其成为一种新型的脱盐技术。为了提升MCDI的脱盐性能,将多个装置的进水串联,对每个装置单独加电来探究脱盐率,平均脱盐速率、单位能量脱盐量等指标对多级串联的影响。结果表明,在进水盐质量浓度、水力停留时间、电压等不同操作条件下,二、三级MCDI串联脱盐率都提高了约2、3倍,三级串联较二级串联的脱盐速率提升较小,但具有更高的能耗。综合比较,二级MCDI串联的脱盐性能更优,并获得了最佳的操作条件为1.5 g·L⁻¹,0.375 min,1.2 V。在连续脱盐过程中,多级串联能够连续稳定的去除盐离子,并且具有较高的吸附容量,表明了连续脱盐的可行性。研究结果对多级MCDI脱盐工程化应用具有指导意义。     

含藻水臭氧化过程中藻内含物转化及树脂吸附净化

随着我国许多湖泊、水库等水体富营养化加重且暴发季节性蓝藻水华,饮用水安全受到极大威胁。为实现含藻水的深度净化,本研究对不同藻含量水样进行臭氧化处理,考察了氧化过程中藻内含物的释放和转化规律,对溶解性有机碳(DOC)、叶绿素a(Chl-a)、${{\rm{NH}}_4^{+} }$-N、${{\rm{NO}}_3^{-}} $-N、总氮(TN)、总磷(TP)及微囊藻毒素(MC-LR)等水质参数的动态变化进行了分析。针对氧化出水DOC和${{\rm{NO}}_3^{-}} $-N含量高的特征,选取商业化的A520和磁性MIEX树脂进行了深度吸附处理。结果表明：随臭氧化时间的延长,颗粒态藻细胞内含物逐渐变为溶解态并被氧化降解。对于高藻含量水样,氧化过程中${{\rm{NH}}_4^{+}} $-N迅速积累,有机氮主要转化为${{\rm{NH}}_4^{+}} $-N;而对于低藻含量水样,有机氮及${{\rm{NH}}_4^{+}} $-N迅速转化为${{\rm{NO}}_3^{-}} $-N,最终${{\rm{NH}}_4^{+}} $-N对TN的占比低于10%。臭氧化过程中,MC-LR质量浓度表现出先升高后降低的趋势,未被氧化降解的MC-LR可被2种阴离子交换树脂有效吸附去除,同时树脂吸附处理可显著降低水体的DOC和${{\rm{NO}}_3^{-} }$-N含量。因此,臭氧氧化耦合阴离子交换树脂吸附可实现含藻水样的深度净化,为含藻水应急处理提供了新思路。     

改性分子筛二氧化碳捕集材料的制备及其性能

以微孔分子筛为基体,用环氧树脂(EP)作交联剂,采用浸渍法将聚乙烯亚胺(PEI)或者四乙烯五胺(TEPA)浸渍在微孔分子筛上,制备了一系列的胺基吸附分子筛。通过热失重等方法对样品结构表征。研究了温度、PEI/EP质量比、TEPA/EP质量比及吸附气体中CO2初始浓度对吸附容量的影响,探讨了该吸附分子筛材料性能与结构的关系。结果表明,改性的胺基分子筛对CO2有较好的吸附效果。在333 K下,PEI改性分子筛吸附量最大,CO2初始浓度为20%时的最大吸附量为0.69 mmol/g。TEPA改性分子筛在CO2初始浓度为20%和15%时的最大吸附量分别为0.50 mmol/g和0.33 mmol/g。     

地表水硝酸盐氮同位素测定的前处理过程

为有效识别地表水硝酸盐的污染来源,探讨了硝酸盐氮同位素(δ15N)测定前处理过程的实验步骤和方法。通过对国产717、美国Amberlite IRA402和IRA900强碱性阴离子交换树脂进行NO3-的吸附、洗脱和扩散实验优化研究,分析了树脂高度、吸附流速、洗脱液的浓度和体积、洗脱流速、扩散温度和时间等影响NO3-吸附和洗脱效率的因素。实验结果表明,717、IRA402和IRA900均可以作为吸附NO3-的离子交换树脂,其中IRA402型树脂吸附效果最佳,717型树脂洗脱效果最佳。在过阴离子交换柱之前,通过Al2O3柱吸附水样中的有机物等杂质,可有效提高NO3-的洗脱率。针对九龙江流域地表水样,离子交换柱高度可选择为2.5 cm,吸附流速 600~700 mL/h,洗脱液可选择2 mol/L KCl 溶液,洗脱流速控制为4~6 mL/h。该实验方法的建立可满足九龙江流域地表水样硝酸盐δ15N测定的前处理要求。