石墨烯三维电极-电Fenton系统降解甲基橙

将三维电极和电Fenton系统结合电催化氧化降解甲基橙废水.制备了Fe₃O₄负载的氧化石墨烯粒子电极GO@Fe₃O₄（GF）和球形凝胶结构SA/GO@Fe₃O₄（SGF）粒子电极,对两种粒子电极进行了表征,探讨了三维电极-电Fenton（3D-EF）系统电催化氧化性能的影响因素,并进行了反应动力学分析,结合Box-Benhnken中心复合响应面设计建立响应面二次多元回归方程模型;采用紫外可见光谱和GC-MS技术研究甲基橙降解过程.结果表明,SGF粒子电极表面形成三维网络状褶皱结构.在初始pH=5,粒子电极投加量3.0g/L,反应时间90min,电流密度30mA/cm²,外加电压7V的反应条件下,SGF粒子电极体系的甲基橙色度和COD去除率分别是98.8%和87.5%,均高于GF粒子电极体系的甲基橙色度去除率87.2%和COD去除率71.2%.响应面模型预测的反应条件和甲基橙色度去除率和实验结果吻合.推测甲基橙降解过程分为3个阶段：断键氧化过程、开环过程和完全氧化过程.     

菌株 Arthrobacter sp. CN2降解对硝基苯酚的特性与动力学

为研究对硝基苯酚降解菌Arthrobacter sp.CN2在实际生产中的应用潜力,本文分别分析了p H、盐浓度和额外添加碳源对降解效率的影响,同时对降解的动力学方程进行拟合分析.菌株CN2在p H 7.0~8.0,Na Cl浓度60 g·L-1之间能够高效降解对硝基苯酚,72 h内对50 mg·L-1对硝基苯酚的降解率均大于90%.同时发现适量添加葡萄糖(0.5%)可显著促进CN2降解对硝基苯酚,与不添加葡萄糖条件下相比,达到90%降解率所需时间缩短了16 h.当对硝基苯酚浓度低于300 mg·L-1时,菌株CN2对对硝基苯酚的降解符合一级动力学方程,降解速率常数在0.021 7~0.025 0之间.在生物反应器中应用菌株CN2模拟处理工业废水,3 L含对硝基苯酚废水(100 mg·L-1)在72h的降解率大于90%.研究表明,菌株Arthrobacter sp.CN2能够高效地降解对硝基苯酚,对于环境有良好适应能力,具有良好的应用前景.     

不同粒径零价铁活化过硫酸钠氧化降解酸性橙7的影响及动力学研究

以偶氮染料酸性橙7(AO7)为目标污染物,研究了不同粒径零价铁(包括1 mm-ZVI、150μm-ZVI、50 nm-ZVI)对活化过硫酸钠(PS)氧化降解AO7的影响,并探讨了这3种不同粒径的零价铁活化体系中AO7的降解动力学及中间产物.结果表明,3种粒径零价铁均可以高效活化PS氧化降解AO7,反应90 min后,1 mm-ZVI、150μm-ZVI和50 nm-ZVI活化体系对AO7的去除率分别为43%、97%和100%.AO7动力学方程拟合结果表明,1 mm-ZVI和150μm-ZVI活化PS降解AO7是一级反应,50 nm-ZVI活化体系中AO7的降解是二级反应,这3种粒径零价铁活化PS降解AO7的速率常数大小顺序为50 nm-ZVI>150μm-ZVI>1 mm-ZVI.反应过程中1 mm-ZVI反应后主要生成α-Fe2O3和少量Fe3O4,150μm-ZVI表面的腐蚀产物主要是Fe3O4,而50 nm-ZVI的主要氧化物为α-Fe2O3和α-FeOOH.GC/MS检测出AO7降解中间产物有2-萘酚、邻甲酚、3-甲基-4-乙基苯酚、邻苯二甲酰亚胺、邻苯二甲酸等,AO7溶液吸收光谱的变化特征及GC/MS检测结果表明3种粒径零价铁活化PS氧化降解AO7的途径可能存在差异.     

水泥窑协同处置危险废物过程中铅-镉的挥发动力学研究

为了考察含重金属类危险废物在水泥窑协同处置过程中,铅、镉随时间和温度变化的挥发特性,本研究选择铅、镉两种重金属元素的氯化物和硫化物开展挥发动力学实验.通过热重实验、水泥熟料煅烧及熟料消解实验,得到了重金属挥发率随时间及温度的变化规律.结果表明,两种重金属元素的挥发率在实验温度区间内均随温度的升高、时间的增加而增大;根据等温动力学及阿累尼乌斯方程对Pb、Cd的挥发率随温度和时间变化的规律进行动力学模拟,得到了较好的线性拟合效果,并得出了以氯化物和硫化物形态存在的铅和镉元素在水泥窑协同处置过程中的动力学方程.本实验结果可为预测水泥窑协同处置过程中重金属的挥发量提供支持.     

MAP晶体捕集反应器回收猪场厌氧消化液中磷的研究

研究了磷酸铵镁(MAP)结晶法晶体捕集反应器在曝气条件下回收猪场厌氧消化液中磷元素的能力.结果表明,利用曝气方式提高猪场厌氧消化液的p H值,进行MAP结晶回收磷完全可行.MAP的饱和度指数(SI)与废水p H值呈多项式函数关系,结晶反应的最佳p H值为8.5~9.0;随着曝气时间延长至180 min,反应器内废水p H值可提高至8.5;常温下(25℃),反应器内MAP回收磷的反应动力学的反应级数(n)为1.98,速率常数(K25)为7.04×10-4L·mg-1·min-1;反应器单个运行周期为270 min;磷的平均去除率为82%左右.MAP晶体捕集反应器上的晶体在一个反应周期内即可成形,随着反应周期的增加,晶体颗粒逐渐增大.利用扫描电镜和X射线衍射仪对捕集器所捕集的晶体进行了表征,证实晶体为高纯度的MAP.     

氨法脱硫工艺S(IV)氧化动力学模型研究

目前,有关氨法脱硫技术对S(IV)氧化的研究未考虑HSO-3及离子强度等因素的影响.因此,本文根据氨法脱硫反应机理建立实验装置对S(IV)氧化动力学进行了研究,考察了SO2-3浓度、SO2-4浓度、pH值、温度和氧化空气量对S(IV)氧化速率的影响.结果表明,S(IV)的氧化速率与SO2-3浓度呈-0.5级关系,与SO2-4浓度之间的关系为r(IV)=0.00121exp(-0.89CSO2-4);HSO-3较SO2-3更容易被氧化,保持较低pH值时对S(IV)的氧化有利;S(IV)的氧化速率随氧化空气量和温度的升高而增大,反应的表观活化能约为28.0 kJ·mol-1.利用数学模型对S(IV)氧化过程进行了数值模拟,结果表明,该模型能够较好地反映氨法脱硫S(IV)氧化过程.     

Probe into effect of the initiator on the thermal runaway hazards of methyl methacrylate bulk polymerization

The bulk polymerization of methyl methacrylate (MMA) is of great importance in chemical industry, but the polymerization process is highly hazardous, and few reports have focused on the effect of initiators on its thermal hazards. In this work, to thoroughly explore the thermal hazard characteristics, the runaway behavior of MMA bulk polymerization is investigated by a combination of thermodynamics experimental and kinetics theoretical methods. The results indicate that the presence of initiator exhibits an undesirable thermal hazard to the MMA bulk polymerization, and its exothermic behavior is also greatly influenced by the type and concentration of initiator. For azobisisoheptanenitrile (ABVN), azodiisobutyronitrile (AIBN) and dibenzoyl peroxide (BPO) initiators as examples, the AIBN-initiated reaction has the shortest adiabatic induction period (39.51 min), whereas the BPO-initiated polymerization exhibits the strongest maximum temperature-rising rate and maximum pressure-rising rate. Under adiabatic runaway, the temperature and pressure change significantly with increasing AIBN concentration, revealing a great potential risk of thermal runaway. Kinetic parameters are calculated to further understand the thermal runaway mechanisms, showing a strong agreement with the adiabatic experimental data. Finally, based on the cooling failure scenario, severity grading is determined by the evaluation criteria. The current work provides extensive data as a reference and guidance for the process design and optimization of MMA bulk polymerization from the perspective of safety.     

HDTMA改性沸石的制备及吸附废水中对硝基苯酚的性能和动力学

采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)对天然沸石进行改性,研究了沸石的改性条件、改性沸石投加量、废水p H值、反应时间等对HDTMA改性沸石去除废水中对硝基苯酚性能的影响,并分析了吸附动力学和吸附等温线.结果表明,改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附效果明显高于天然沸石,当制备改性沸石的HDTMA溶液的质量分数为1.2%,且其p H值为10时,改性沸石对废水中对硝基苯酚的吸附量达到2.53 mg·g~(-1),远高于天然沸石的0.54 mg·g~(-1).吸附实验中,改性沸石投加量8 g·L~(-1),反应时间90 min,p H=6的条件下,HDTMA改性沸石对废水中对硝基苯酚的去除率高达93.9%.吸附动力学和等温线研究表明,一级动力学方程能够更好地拟合沸石吸附对硝基苯酚的过程(R20.90),不同温度条件下Langmuir等温线拟合方程的相关系数均在0.90以上,数据和方程拟合性较好.     

双驱动反应器中热钾碱吸收二氧化碳的动力学研究

采用双驱动反应器研究了热钾碱吸收二氧化碳的反应动力学,根据双膜理论,应用CO_2-H_2O体系,实验首先对气相传质过程进行了研究,结果表明:当气相体积流量为80 m L·min~(-1)时,气相搅拌速度在100 r·min~(-1)时可认为气膜阻力消去.通过改变液相搅拌转速,研究了液相传质系数kL变化规律,获得了k_L的无因次关联式.根据热钾碱吸收CO_2反应机理,获得了宏观动力学方程,并结合溶液的非理想性,对速率方程中的浓度效应进行了校正,通过实验测定并进行了模型参数估值,各参数分别为:表观活化能E_(ob)=21.9308 k J·mol~(-1),表观反应级数n=0.1399,表观指前因子K'_0=1.1908×10~(-4)mol·m~(-2)·s~(-1)·Pa~(-1).在此基础上,通过计算获得了热钾碱吸收CO_2的本征动力学方程,各模型参数分别为:本征反应活化能E=59.57 k J·mol~(-1),指前因子k_0=2.1802×1011m~3·mol~(-1)·s~(-1).为进行整个过程反应机制的判断,计算了膜内转化系数γ,结果表明该值远大于2,可知CO_2吸收为快速反应过程,反应主要集中在膜内完成,并由此可知工业反应器选型应采用比相界面积较大的填料塔为优.     

UV/H2O2氧化降解克拉霉素的反应动力学及影响因素

克拉霉素用量大、检出频率高、生态风险大,已被欧盟列为优先监测污染物.针对传统污水处理厂难以完全去除克拉霉素的问题,主要研究了UV/H_2O_2降解克拉霉素的效果和反应动力学,探讨了pH、天然有机质(NOM)和水中共存阴、阳离子对UV/H_2O_2降解克拉霉素的影响.结果表明:单一UV对克拉霉素的光降解符合准一级反应动力学模型,其反应速率常数为0.0016 min~(-1).UV/H_2O_2对克拉霉素的降解符合准一级反应动力学模型,且克拉霉素的降解速率随H_2O_2浓度的增大而增大,在H_2O_2浓度为40 mmol·L~(-1)时,克拉霉素降解的反应速率常数为0.0284min~(-1).克拉霉素与·OH的二级反应速率常数为(2.36±0.20)×10~(10)L·mol~(-1)·s~(-1).碱性条件有利于克拉霉素的降解;NOM(2~10 mg·L~(-1))会抑制克拉霉素的降解,且随NOM浓度增大而增大;共存阴离子CO_3~(2-)对克拉霉素降解无影响,HCO_3~-、NO_3~-、Cl~-会抑制克拉霉素的降解,抑制程度的大小顺序为NO_3~-HCO_3~-Cl~-;共存阳离子Ca~(2+)、Mg2+、Cu~(2+)、Fe~(3+)会抑制克拉霉素的降解,抑制程度的大小顺序为Fe~(3+)Cu~(2+)Mg2+Ca~(2+).