利用UASB反应器考察反硝化脱硫工艺(Denitrifying sulfide removal,DSR)对废水中苯酚、硫化物和硝酸盐的去除效果,并通过高通量测序技术分析工艺运行过程中微生物群落结构特征。结果表明:DSR工艺可以同步去除废水中苯酚、硝酸盐和硫化物,硫化物全部转化为硫酸盐,无单质硫积累;控制适当的S/N质量比有利于保持较好的碳氮硫去除率,S/N质量比为2∶3时,NO-3-N、S2-和C6H5O--C去除率分别达到73%、95%和80%;DSR工艺运行过程中主要存在的异养反硝化菌属为Bacillus、Thauera、Pseudomonas和SB-1_norank,自养反硝化菌属为Thiobacillus、Azoarcus和Sulfurovum。
以正硅酸乙酯(TEOS)、苯基三甲氧基硅烷(PTMOS)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)为原料,通过水解共缩聚的方法制备了高性能无底涂耐磨有机硅树脂,并涂覆于PC镜片。考察了各原料合成比例对树脂性能的影响,对涂覆于镜片的树脂膜的硬度、接触角、耐磨性及附着力进行了分析,并对树脂膜进行了FT-IR、SEM和TGA性能表征。结果表明,当合成树脂中TEOS与PTMOS摩尔比为2∶3,KH-560质量分数为10.5%,pH为4时,合成的树脂具有较好的性能,涂覆于镜片上所成膜的硬度为4H,耐磨等级为4级,附着力为0级,耐80℃水煮性能、流平效果和韧性均较好,接触角达86.6°。
采用水热法合成了具有很好催化性能的Bi2MoO6催化剂,并利用XRD、FT-IR、SEM和EDS等分析技术对其结构和形貌进行表征。以Bi2MoO6为催化剂,1-丁基-3-甲基咪唑盐酸盐([BMIM]Cl)离子液体为萃取剂,H2O2为氧化剂氧化脱除模拟油中的二苯并噻吩(BDT)。考察了反应温度,氧化剂、离子液体和催化剂使用量,不同种类的含硫化合物以及催化剂稳定性等因素对脱硫效果的影响。在V(oil)=5mL,V(H2O2)=0.2mL,V([BMIM]Cl)=1.0mL,m(Bi2MoO6)=0.02g,T=60℃的最佳操作条件下,模拟油中的DBT的脱除率可达到94.58%。催化剂重复使用5次活性无明显下降。同时,详细地研究了该催化氧化反应的反应机理。
在固定床反应器上评价不同种类助剂制备的催化剂活性来筛选较适宜的活性组分组合,通过正交设计优选出无汞催化剂的基础配方,考察了添加0.6%的三氯化钌、氯化钯、氯化银等贵金属活性成分及氯化汞后催化剂的活性情况,并进一步优化三氯化钌、氯化汞质量分数来提高催化剂活性。结果表明:助剂氯化钡较氯化钠、氯化铈更能与氯化亚铜/氯化铋间相互协同催化;活性炭上负载12% CuCl、16% BiCl3、4% BaCl2时制备的催化剂活性最佳,转化率可高达66.4%,继续添加氯化银能提高稳定性,但并不能改善催化剂的活性,添加氯化钯仅能改善反应初期催化剂活性,随着反应进行活性不断降低,而添加三氯化钌及氯化汞后催化剂活性明显提升,质量分数为1%时,平均转化率在72.2%以上,特别是氯化汞的转化率可增加至92%,较未加前增加了27%。
采用小型管式实验炉,通过控制燃烧温度、过剩空气量研究了不同燃烧条件对燃煤过程16种多环芳烃(PAHs)生成与分布的影响。实验结果表明:燃煤烟气中PAHs生成量随燃烧温度的升高而增加,灰渣中PAHs生成量随燃烧温度的升高呈先增加后减少的规律;随着过剩空气系数(α)的增大,烟气中PAHs生成量逐渐减少,灰渣中PAHs生成量呈先明显减少而后基本不变的趋势;PAHs组成的分布表现出三、四环含量突出的特征;烟气中PAHs毒性当量(TEQ)远大于灰渣;在保证煤完全燃烧的情况下,综合考虑对烟气和灰渣中PAHs生成总量以及毒性当量TEQ的控制,燃烧条件为温度为850℃,α=1.57时,PAHs对环境的影响较小。
利用纳米氧化铜催化剂、过氧化氢绿色氧化剂对奇台风化煤进行水热法催化氧化制备黄腐植酸。通过正交实验对催化氧化工艺进行优化,并利用XRD、TEM、SEM研究了所制备的纳米氧化铜的微观结构及形貌,对黄腐植酸进行了结构表征,同时初步研究了催化氧化反应动力学。正交优化结果表明,在过氧化氢催化氧化工艺的最佳反应条件下,总腐植酸质量分数可达73.23%,其中黄腐酸质量分数为8.98%。工艺研究表明纳米氧化铜催化剂与过氧化氢氧化剂协同作用显著提高腐植酸的产率。反应动力学初步分析表明,过氧化氢催化氧化制备腐植酸的反应对风化煤的浓度的反应级数是3。微观结构分析表明纳米氧化铜催化剂结晶性较好,同时具有良好的分散性;FT-IR分析可知,奇台风化煤经过该工艺成功制备了黄腐酸,与工艺研究结论吻合。
以琼脂糖为原料,环氧乙烷为改性剂,制备低凝固温度琼脂糖。通过单因素实验,确定最佳反应体系:环氧乙烷用量为3.0 mL(8g琼脂糖),氢氧化钠质量分数为5.0%,反应温度为60℃,反应时间为30min。根据此条件制备的羟乙基琼脂糖,凝固温度为(28.0±0.3)℃,融化温度为(64.0±0.4)℃,凝胶强度为(308.7±6.1) g/cm2,与Amresco同类产品性能基本一致。通过红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和DNA电泳对琼脂糖以及改性后的琼脂糖进行表征,结果表明:羟乙基基团成功引入琼脂糖骨架,与未改性琼脂糖相比,经化学改性后的琼脂糖分离核酸能力增强,凝胶形态无明显变化,结晶度和热稳定性有所下降。该制备工艺简单、成本低,制备的羟乙基琼脂糖符合低凝固温度琼脂糖要求(凝固温度为26~30℃,融化温度≤65℃,凝胶强度≥250g/cm2)。
在合成系列羧酸盐双子表面活性剂的基础上,采用MR301界面流变仪考察了质量分数、分子结构(疏水链长度及联接基碳数)、温度、剪切速率、无机盐对羧酸盐双子表面活性剂溶液黏度的影响,并用扫描电镜(SEM)观察其胶束微观结构。黏度测试结果表明,疏水链碳数(10≤m≤16)越多,羧酸盐双子表面活性剂增稠能力越强,溶液黏度突变所需活性剂质量分数越小;疏水链碳数(m=16)相同,联结基碳数(s=2、3、4)增加,其增稠能力越强,耐温性越好;随着无机盐质量分数的增加,羧酸盐双子表面活性剂DC16-2-16溶液黏度先升高后降低,离子强度越强的无机盐其最佳加量越小;微观结构检测的SEM图证实了增长疏水链长度可以促进羧酸盐双子表面活性剂溶液中的胶束从线形向网状转变。
为了制备长径比较大的碱式硫酸镁晶须,以七水硫酸镁和氢氧化钠为原料,在水热条件下,考察水热物料摩尔比、温度、时间、搅拌强度、物料浓度等因素对晶须生长的影响。通过红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对产物进行表征。单因素实验研究得到其水热合成优化工艺条件为:氢氧化钠与硫酸镁的摩尔比为0.3,水热合成温度为160~180℃,加热恒温时间为4 h,料浆搅拌强度为300r/min,每100mL水介质中加入七水硫酸镁和氢氧化钠总质量为10g,陈化时间为12h。分析结果表明,在该水热条件下制备的须状产品的组成为MgSO4·5Mg(OH)2·3H2O,晶须颗粒长度均匀,直径在50nm~1μm之间,长径比在100~150之间。
针对混合二甲苯体系分离能耗高的特点,把热集成和MVR热泵技术应用于该体系的分离研究,提出了热集成精馏工艺、带预分的MVR精馏工艺和完全MVR热泵精馏工艺。以能耗和年总费用(TAC)作为评价指标,对以上提出的3种节能精馏工艺进行模拟与优化,并与常规精馏工艺的计算结果进行了比较与分析。研究结果表明,热集成精馏工艺要比常规精馏工艺具有一定的经济优势,平均可减少能耗34.44%,节省TAC 23.33%。而MVR热泵精馏工艺则是分离该体系的最合适的工艺路线,与热集成精馏工艺相比,带预分的热集成MVR精馏工艺和完全MVR热泵精馏工艺可分别减少能耗23.23%和64.45%;节省TAC 18.32%和21.68%。
采用固定床生物膜反应器(FBR)常温条件下接种OLAND污泥启动厌氧氨氧化(Anammox)反应器。温度15~25℃,水力停留时间(HRT)从2.0d缩短至1.5d,进水NH+4-N和NO-2-N的质量浓度分别从60mg/L和30mg/L逐步增加到320mg/L和260mg/L。启动第1天,NH+4-N和NO-2-N即实现同步去除,首次表现出Anammox活性。反应器历经101d,Anammox工艺成功启动。在启动过程的稳定期(第103~111天),进水NH+4-N和NO-2-N达到320mg/L和260mg/L,NH+4-N和NO-2-N的平均去除率均大于90%,其平均去除速率分别为167.61g/(m3·d)和198.78g/(m3·d);总氮负荷达387g/(m3·d),总氮平均去除率为84.61%,总氮去除速率(NRR)高达336.44g/(m3·d)。反应器效果良好,Anammox工艺稳定运行。
利用分光光度法研究了O/W型微乳液Triton X-100/n-C5H11OH/n-C9H20/H2O与氯代-1-丁基-3-甲基咪唑离子液体协同对结晶紫-磷钼杂多酸显色体系的增敏作用。在18℃下,通过实验确定了反应的最大吸收波长;显色反应的稳定时间;微乳液和离子液体的体积比及微乳液和离子液体混合液的用量;显色体系的酸度;钼酸铵、结晶紫的用量。在较佳显色条件下,绘制了标准工作曲线,得到的线性回归方程为y=0.1719x-0.0061,摩尔吸光系数为1.3×105 L/(mol·cm),比单一微乳液中摩尔吸光系数提高了40%。用等摩尔系数法测得磷钼杂多酸与结晶紫缔合比为3∶7,方法的检出限为4×10-6g/L。对5种标准钢样中磷质量分数进行测定,其相对标准偏差均小于3%。通过测定结晶紫的分配系数初步探讨了反应机理。