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。     

温度对镁合金牺牲阳极材料电化学行为的影响研究

目的研究温度对常用镁合金阳极材料MIC、AZ31、AZ63电化学行为的影响。方法根据GB/T 17848—1999,采用四天加速试验法,在25～70℃的人造海水介质中进行阳极电化学性能评价,并观察腐蚀后阳极的宏观腐蚀形貌。采用极化曲线测试技术,研究温度对加速试验前后阳极的极化行为影响。结果随着温度的升高,三种镁阳极的局部腐蚀明显加剧,溶解状态逐渐变得不均匀。随着温度的上升,三种镁阳极的实际电容量和电流效率呈小幅增加趋势,温度的影响不显著。极化曲线显示,镁阳极表现出活化溶解特征,温度升高明显促进了镁阳极的阴极过程,自腐蚀速率逐渐增加。结论在腐蚀初期,温度升高明显促进了镁合金阳极的腐蚀过程,但对镁阳极的电化学性能影响不显著,这可能与后期腐蚀产物生成以及表面状态的变化有关。     

废弃硅钼棒循环再利用制备MoSi2 基抗氧化涂层

目的在实现钼资源循环再利用的同时,提高钼合金高温抗氧化性能。方法将废弃硅钼棒破碎、球磨制成粉末,并结合玻璃粉和硅粉作为原料,采用浆料法在钼基体上制备MoSi_2基抗氧化涂层。通过扫描电子显微镜、X射线衍射和1400℃静态等温氧化实验等分析涂层的微观组织、结构及抗氧化性能。结果制备的MoSi_2基抗氧化涂层厚度约500μm,涂层整体上呈现出相对致密的结构。在1400℃氧化20h后,涂层质量增量为5.88 mg/cm2,呈现出较好的防氧化效果。结论利用浆料法,以废弃硅钼棒为原料,在实现钼资源回收再利用的同时,为钼合金表面制备具有较好抗氧化性能的MoSi_2基抗氧化涂层。氧化过程中,涂层在表面形成了一层致密的SiO2玻璃,具有较强的阻氧能力,减少氧气向基体的渗入,可以在高温氧化环境有效提升钼基体的抗氧化能力。     

酸热活化对海泡石吸附水溶液中Cd的影响机制

为增加SP（海泡石）的比表面积并提高其对水溶液中Cd的去除效率,采用HCl对SP进行酸热活化,探索制备HHSP（酸热活化海泡石）最佳的c（HCl）、酸改性时间和热活化温度,并比较SP和HHSP对Cd的吸附动力学和等温吸附特征,通过对吸附前后的SP和HHSP进行SEM-EDS（扫描电镜）、XRD（X射线衍射）和XPS（X射线光电子能谱）分析,以阐明HHSP吸附Cd的微观反应机理.结果表明:0.9 mol/L的HCl改性24 h后,500℃下热活化1 h制备的HHSP吸附性能最佳.准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型均能够很好地描述SP和HHSP对Cd的吸附特征.SP和HHSP对初始质量浓度为50 mg/L的溶液中Cd的去除率在2 h内分别达73.13%和85.96%,在24 h内达到吸附平衡.HHSP的最大饱和吸附量（q_max）为22.147 mg/g,比SP（4.200 mg/g）增加了4.23倍.酸热处理降低了SP的pH和pHpzc（零电荷点）,表明在SP表面吸附活性中心增多.SEM-EDS显示,酸热活化未改变SP的纤维状结构,Cd吸附量由SP的1.57%增至HHSP的2.13%.XPS分析表明,SP和HHSP对Cd的吸附作用包括了表面羟基（-OH）络合作用以及产生CdCO₃、CdCl₂、CdO和Cd（OH）₂沉淀.XRD分析表明,酸改性通过清除SP的CaCO₃成分,比表面积增加,从而增加了HHSP对Cd的吸附量.研究显示,酸热活化可增加HHSP对Cd的吸附效能,为利用HHSP有效控制稻田土壤Cd生物有效性提供了有益途径.      

磁性荞麦壳炭的制备对水中Cr(Ⅵ)吸附性能的研究

以当地农业废弃物荞麦壳为原料,用硝酸改性后负载磁性Fe3O4,得到一种易于分离的吸附剂荞麦壳磁性炭。在空气为载气的氛围中,用SHMADZU DTG-60差热-热重分析仪得到荞麦壳的最佳热解温度为589℃,XRD分析结果表明磁性荞麦壳炭晶体构成主要由半晶体涡轮层碳和一些矿物质组成,并检测到了Fe3O4的特征峰,通过傅里叶红外光谱分析(FTIR)表明磁性荞麦壳炭表面在3 426 cm-1较宽的吸收峰为磁性物质与荞麦壳炭缔合形成的—OH。探究了在不同影响因素下荞麦壳磁性炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附效果,结果表明,当pH值为5、Cr(Ⅵ)浓度150 mg/L、吸附时间为150 min、荞麦壳磁性炭对Cr(Ⅵ)的去除率达到98.3%。用Langmuir和Freundlich吸附模型对该吸附过程进行拟合,发现磁性荞麦壳炭对Cr(Ⅵ)的吸附更符合Langmuir吸附模型。     

厌氧氨氧化系统的快速启动及其脱氮性能研究

在UASB反应器中,将污水处理厂好氧污泥与冷藏的厌氧氨氧化污泥以1∶1体积比混合。采用药剂还原法快速去除水中溶解氧,以ANAMMOX菌最适条件运行13 d,厌氧氨氧化现象明显,逐步提升进水负荷并稳定运行4个多月,进水氮负荷率(NLR)达到1.65 g/(L·d)(以(NH_4~++NO_2~-)计),NH_4~+-N和NO_2~--N去除率均达到95%左右。污泥性状逐渐由黑色糊状转变为砖红色颗粒。通过高通量测序技术检测启动成功的厌氧氨氧化颗粒污泥,发现浮霉菌门、变形菌门、绿弯菌门、纤维杆菌门为主要菌门。浮霉菌门中Candidatus_Kuenenia为主要菌属,占比74.11%,此外还检测到SM1A02属、Candidatus_Brocadia属等ANAMMOX反应器中代表性菌属。     

羊粪生物炭对水体氨氮吸附特性研究

以山羊粪便为原料,在300℃和700℃缺氧热解条件下制备生物炭,分别记为D300和D700。使用扫描电镜表征生物炭结构特征,运用比表面积仪测定其比表面积和孔径大小,以此探究不同热解温度条件下羊粪生物炭的内部结构及比表面积特征。以水体氨氮(20 mol/L)为目标污染物,以D300和D700为吸附剂,研究不同氨氮浓度、温度、pH以及吸附剂投加量等因素对水体氨氮吸附的影响以及吸附特性。结果表明:热解温度从300℃上升到700℃,生物炭的比表面积、总孔容随之增大,平均孔径反之减小,吸附效率从15.72%提升到24.73%。羊粪生物炭吸附水体氨氮的最佳pH在6～8;通过对动力学数据进行分析,发现准二级动力学方程(R~2=0.999 1)比准一级动力学方程(R~2=0.663 3)能更好地拟合动力学数据。吸附等温曲线拟合发现Langmuir方程(R~2=0.842 74)能更好地描述氨氮在羊粪生物炭上的吸附行为。吉布斯自由能变化、焓变和熵变的计算结果表明:羊粪生物炭对氨氮的吸附过程是自发的吸热过程。700℃条件下制备的羊粪生物炭比D300拥有更好的吸附性能。     

生物炭负载铁锰氧化物对环丙沙星的去除研究

作者以热解法制备生物炭负载铁锰氧化物复合材料,将其用于去除水体中的环丙沙星(CIP)。通过扫描电镜、X射线光电子能谱、氮气吸附-脱附曲线、红外光谱和拉曼光谱对材料进行表征,同时探究材料投加量、CIP初始浓度、溶液pH值和反应时间对CIP去除的影响。实验结果表明,复合材料投加量为0.05 g/(100 mL),CIP初始浓度为5 mg/L,pH值为5时,BCFe_(0.5)Mn_1的去除率达80.85%,且复合材料中Fe/Mn高不利于CIP的去除,BCFe_1Mn_(0.5)的去除效率甚至低于BC的去除效率。活性因子捕获试验、吸附/脱附试验,以及电子顺磁共振结果表明,CIP的去除过程既包括吸附,也包括降解,而降解是体系中存在的活性物质导致的。·OH、·O~(2-)和~1O_2是CIP去除过程的主要活性因子,其中·O~(2-)和~1O_2的影响更为显著。     

Cu-BTC/氧化石墨烯复合材料对刚果红的吸附特性

文章采用溶剂热合成法制备出了金属有机骨架(MOF)1, 3, 5-均苯三羧酸铜,即Cu-BTC,然后将Cu-BTC与氧化石墨烯(GO)进行复合制备Cu-BTC/GO复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(FT-IR)、BET分析仪对材料进行了表征,并研究了复合材料对阴离子染料刚果红(CR)的吸附特性。XRD谱图显示MOF复合材料具有较高的结晶度。SEM表征证实了MOF在GO表面实现了成功生长。复合材料对CR的去除率大于单一MOF的去除率,吸附过程符合准2级动力学和Langmuir吸附等温线模型,吸附容量达到1 491.6 mg/g。总的来说,Cu-BTC/GO可以作为染料废水处理的优良候选材料。     

Cr(Ⅵ)吸附-还原机制建模与蚕沙吸附性能研究

利用复合反应动力学探讨天然Cr(Ⅵ)生物吸附材料的Cr(Ⅵ)-TCr联合动力学建模问题,以蚕沙为例,用拟合参数定量化评价蚕沙除Cr(Ⅵ)和TCr的能力,并推导建立Cr(Ⅵ)和TCr共参数动力学方程组模型。通过动力学批量实验,探究不同初始pH下蚕沙-Cr(Ⅵ)体系中溶液pH、Cr(Ⅵ)、TCr随时间的变化规律,并确定去除Cr(Ⅵ)与TCr的最佳工作pH。结果显示:最佳工作pH为2.0,此时总铬的平衡吸附量为2.37 mg/g;共参方程组拟合偏差小于Cr(Ⅵ)与TCr一级动力学方程的和;不同初始pH下拟合参数提示Cr(Ⅲ)的解吸导致其残留,且残留量随pH的升高而减小;Cr(Ⅵ)去除速率常数的对数与溶液氢离子的变化量存在线性关系。