Influence of drying and calcination temperatures for Ce-Cu-Al trimetallic composite catalyst on simultaneous removal H2S and PH3: Experimental and DFT studies

This work explored the influences of the drying and calcination temperatures on a Ce-Cu-Al trimetallic composite catalyst for the simultaneous removal of H₂S and PH₃. The effects of both temperatures on the structural features and activity were examined. The density functional theory method was used to calculate adsorption energies and further analyze their adsorption behavior on different slabs. Experiments revealed suitable drying and calcination temperatures to be 60 and 500°C, respectively. The capacity reached 323.8 and 288.1 mg/g. Adjusting drying temperature to 60°C is more inclined to form larger and structured grains of CuO. Rising calcinating temperature to 500°C could increase the grain size and redox capacity of CuO to promote performance. Higher temperatures would destroy the surface structure and lead to a crystal phase transformation, which was that the CuO and Al₂O₃ were gradually recombined into CuAl₂O₄ with a spinel structure. The exposed crystal planes of surficial CuO and CuAl₂O₄ were determined according to characterization results. Calculation results showed that, compared with CuO (111), H₂S and PH₃ have weaker adsorption strength on CuAl₂O₄ (100) which is not conducive to their adsorption and removal.     

基于纳米TiO2添加的新型航空涂料性能研究

目的解决纳米TiO_2在涂料中的团聚问题,同时实现增强涂层防腐蚀、疏水性能和耐紫外老化性能。方法以氯醚树脂为航空涂料的主要成膜物质,以经氟硅烷改性后的金红石型纳米TiO_2颗粒为主要吸光剂和疏水剂,配合其他合适填料和颜料制备一种新型航空涂料,通过拉拔法、硬度测试法、电化学极化曲线法、接触角测试法和人工紫外加速老化等测试手段分别对涂层的力学性能、电化学性能、疏水性能和耐紫外老化性能进行研究。结果改性后的金红石型纳米TiO_2颗粒的分散性及与氯醚树脂的相容性得到改善。当添加量为2%~3%时,涂层腐蚀防护性能、表面疏水性、耐紫外老化性能达到最佳,附着力、硬度等力学性能达到航空涂料的基本使用要求。结论该涂料有效地解决了纳米TiO_2在涂料中的团聚问题,提高了涂层的防腐蚀、疏水性能和耐紫外老化性能。     

CuO强化MFC活化过硫酸盐降解偶氮染料废水及同步产电研究

利用CuO强化微生物燃料电池(MFC)活化过硫酸盐(PDS),提高MFC对偶氮染料的降解率及同步产电性能.考察初始pH、CuO浓度、PDS浓度等因素对降解率及同步产电的影响.实验结果表明,最佳反应条件:初始pH为3.0,CuO浓度为0.6 mmol·L~(-1),PDS浓度为2 mmol·L~(-1)时,反应4 h后MO降解率达到99.3%.比未投加CuO时MO降解率提高12.8%;MFC最大输出功率密度从53.0 mW·m~(-2)增大到103.5 mW·m~(-2),输出功率密度提高1.95倍;对应的表观内阻从484.1Ω减小到318.6Ω,下降幅度达到34.1%.降解机理研究表明,MO降解过程中的主要活性物质为SO~-_4·和少量·OH.反应前后水样的紫外-可见光谱对比显示,MO降解过程中偶氮键率先断裂,然后生成含苯环类的中间产物,最终得到矿化.     

利用蒸氨废液生产纳米级碳酸钙的研究

在对目前国内外学者制备超细碳酸钙方法的系统分析基础上,提出了新的工艺,即以蒸氨废液作为主要原料,通过与自制碳酸钠溶液发生复分解反应来制备纳米碳酸钙。确定了蒸氨废液和碳酸钠溶液的混合方式、反应温度、反应时间和搅拌速度等最优条件。最后进行了初步的经济分析。     

新型纳米材料光催化反应器研究

为了充分发挥纳米材料的光催化性能,研制了一种带有旋转叶片且可负载光催化纳米材料的光催化反应器.并以制备的纳米TiO2/硅藻土复合材料作为光催化剂、TNT生产废水为处理对象,考察了催化材料附载量、废水浓度和多次重复使用对反应器催化降解效率的影响.结果表明:附载有光催化纳米材料的反应器经过6次6h重复使用,对TNT生产废水催化降解效率仍然保持在75%以上,远高于直接分散在废水中纳米材料的处理效率(47.25%),即多次重复使用并保持高降解效率;而且可较好地避免纳米光催化材料的团聚.避免因回收造成的纳米材料光催化效率降低以及回收不完全造成的水体二次污染等现象.     

钢铁酸洗废水深度净化回用工程研究

以钢铁酸洗废水为研究对像,研究一种基于微波催化纳米气泡氧化的工艺技术,对废水进行深度净化回用,其特征是:使废水中水、铁、酸有效分离,各自回用,全系统近乎零排放。     

纳米氧化铜(CuO NPs)对紫花苜蓿幼苗根系活性氧(ROS)、抗氧化酶活性和根系活力的影响

根系通常是植物直接受到外界环境物质(如重金属离子和纳米金属氧化物)毒害的主要器官。本研究以紫花苜蓿的幼苗为实验材料,探讨了CuO NPs胁迫对紫花苜蓿幼苗根系的活性氧(ROS)积累、抗氧化酶活性和根系活力的影响。研究结果表明:(1)不同浓度的CuO NPs对紫花苜蓿幼苗根系H_2O_2和O-2·含量具有显著影响。随CuO NPs浓度增大,紫花苜蓿幼苗根系中H_2O_2和O-2·整体上呈现先增大后减少的趋势,除了0.00125 mol·L~(-1)CuO NPs浓度下紫花苜蓿幼苗根系中H_2O_2含量比对照减少外,其他浓度下的H_2O_2和O-2·的含量都比对照有所增加,并且H_2O_2和O-2·的含量都是在0.0125 mol·L~(-1)CuO NPs浓度下达到最大值。(2)不同浓度的CuO NPs对紫花苜蓿幼苗根系抗氧化酶活性具有显著影响。随CuO NPs浓度增大,紫花苜蓿幼苗根系中SOD、POD、APX和CAT酶的活性都呈现先增大后减少的趋势,其中,SOD和POD、APX、CAT酶的活性分别是在0.00625、0.0125、0.0625 mol·L~(-1)CuO NPs处理下达到最大,表明这些抗氧化酶在清除根系中的活性氧方面表现出较强的协同性和补偿性。(3)不同浓度的CuO NPs对紫花苜蓿幼苗根系活力具有显著的影响。随着CuO NPs浓度的增加,紫花苜蓿幼苗根系活力逐步升高,这是一种生物适应性应激响应的体现。     

异质结型光催化剂CuO/SnO2的制备及产氢性能

光催化降解有机废水可以实现在降解污染物同时回收清洁能源.本研究采用简单沉淀法制备了CuO/SnO2系列复合光催化剂,并用XRD、TEM对其结构进行表征.分别考察了氧化铜含量和乙醇浓度对复合材料光催化产氢性能的影响.实验结果表明,通过氧化铜与二氧化锡适当比例复合能显著提高复合材料的光催化产氢性能.复合材料48.51%CuO/SnO2的产氢性能比纯二氧化锡提高了近5倍.乙醇的浓度也对复合材料的产氢性能有较大影响,最佳的乙醇浓度为2.00 mol.L-1左右.长时间光催化产氢结果表明,每降解废水中1 kg的COD可产生氢气3724 mL.另外,对复合材料光催化分解乙醇的产氢机理也进行了分析.     

Application of random pore model for SO2 removal reaction by CuO

In this work, mathematical modeling of SO₂ removal reaction with CuO was accomplished by the random pore model. The partial differential equations, describing the reaction of a gaseous reactant with a single pellet and also a packed bed of solid reactant, were solved by the finite element method. The results of modeling consist of CuO conversion-time profiles at different temperatures and SO₂ concentrations, and also break through curves which were compared with the literature experimental data in a good accuracy. The rate constants were estimated from the initial slope of the conversion-time curves, and the product layer diffusivities were evaluated from the whole conversion-time profiles.     

微波耦合类Fenton处理水中对硝基苯酚

针对对硝基苯酚环境危害大、难生物降解的特点,为克服传统Fenton适用pH范围窄的缺点,制备了CuO催化剂,并对微波耦合类Fenton氧化对硝基苯酚溶液进行了实验研究,考察了H2O2投加量、催化剂投加量、微波功率、辐照时间、溶液初始pH对PNP去除效果的影响.结果表明,在H2O2和催化剂投加量分别为0.06mol/L和0.3g/L,微波功率125W,不调节溶液初始pH(约为6)的条件下,初始浓度为50mg/L的PNP溶液反应6min去除率达92%, TOC去除63%.比较不同氧化体系,得到微波能够增大微波耦合类Fenton体系中?OH的生成量,从而提高对PNP的去除率.实验表明,CuO催化微波耦合类Fenton作为一种新型类Fenton反应,能克服传统Fenton适用pH范围窄的局限性,并且显著提高反应效率,拓展了Fenton反应在废水处理中的应用.