介绍了蒽醌加氢制取H2O2的化学原理,指出活性组分与载体是催化剂的关键组成部分,合理地调控两者的物化性质是有效提升催化剂性能、降低制备成本及提高H2O2生产效率的重要手段。在活性组分上,Pd颗粒的尺寸与分散度密切相关,直接影响催化剂的活性与选择性;引入第二金属能够与Pd发生电子协同效应,可进一步优化催化剂性能。对于载体,主要从孔结构、表面性质、耐烧结性及微观结构4个方面进行改性处理,有利于降低反应物在催化剂孔道内的传质阻力,改善反应物在催化剂表面的吸附选择性,增强载体稳定性及提高活性金属的分散度。催化剂的活性组分与载体发生协同效应时才能使催化剂的综合性能得以提升。单原子催化剂是对催化剂性能进行深度调控的一个值得探索的研究方向。
针对石化类污染场地普遍存在的石油与重金属复合污染问题,利用螯合型表面活性剂N-acyl ED3A开展石油-Cd复合污染土壤修复研究。结果表明,淋洗液pH是影响石油增溶、Cd螯合效果的主要因素,Cd螯合反应平衡时间(90 min)显著短于石油增溶平衡时间(12 h)。最佳淋洗条件下石油和Cd的同步洗脱效率分别达到50.8%和56.4%,但洗脱动力学过程存在差异与洗脱效率及洗脱平衡时间差异和共存于土壤时的交互作用有关。石油和Cd污染物主要存在于黏粒组分,占比分别达64.5%和55.3%,土壤黏粒组分占比高、洗脱效率低(石油为31.6%、Cd为34.4%)是影响整体修复效率的主要原因。
现有工艺难以满足低温下染料废水的生物处理要求,为进一步提高低温染料废水的处理效率,分析了低温下活性污泥处理酸性红B和活性红2染料废水的处理效果及微生物群落结构。结果表明,系统稳定运行周期内,低温时酸性红B染料废水的去除效率高于活性红2染料废水,R1、R2、R3、R4 4组反应器的平均酶活性分别为8.87、6.98、7.24 mg (TF)/g (SS)和6.53 mg (TF)/g (SS)。低温时反应器中活性污泥微生物主要以Proteobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi、planctomycetes、Acidobacteria、Actinobacteria、Gemmatimonadetes核心菌群为主。
以造纸黑液中提取的酸不溶木质素(AIL)为原料,K2CO3/尿素为活化剂,制备了多级孔结构的超高比表面积活性炭(SSAC),并对其进行了结构表征,研究了SSAC对亚甲基蓝(MB)溶液的吸附性能。结果表明,木质素原炭(LC)呈质地致密、表面光滑的碎片状,仅存在孔径分布集中在0.66 nm的微孔结构。SSAC则显示出孔洞丰富的3D泡沫状类珊瑚礁形态,为孔径分布集中于0.69~1.71 nm和3.09~48.6 nm的微-介孔共存的结构,且介孔数量随活化温度的提高而增加。其中,SSAC-900具有最大的比表面积(2 969.97 m2/g)和孔容积(2.018 cm3/g),可以有效快速地吸附MB阳离子染料。吸附等温线实验表明,Langmuir吸附等温线更适用于拟合SSAC对MB的吸附过程;吸附动力学分析显示,SSAC对MB的吸附行为符合准二级动力学模型。
以片状g-C3N4、六水三氯化铁、柠檬酸三钠和尿素为原料,聚丙烯酰胺为稳定剂,采用水热法制备Fe3O4/g-C3N4复合材料并作为过硫酸钠(PS)降解罗丹明B (RhB)的活化剂。通过XRD、SEM、EDS、FT-IR对样品结构、形貌与组成进行表征。考察Fe3O4与g-C3N4的质量比、活化剂质量、PS质量、溶液pH等对Fe3O4/g-C3N4活化PS降解RhB效果的影响。结果表明,与g-C3N4复合有效提高了Fe3O4的分散性和活化性能;在Fe3O4与g-C3N4质量比为3:4、Fe3O4/g-C3N4质量为50 mg、PS质量为20 mg、RhB溶液pH为2.1时,反应120 min RhB的降解率达到100%。Fe3O4/g-C3N4可用磁铁进行分离回收,循环使用5次,活化PS去除RhB降解率仍达95.5%。
Matrimid作为目前应用于气体分离领域中最为广泛的商业聚酰亚胺材料之一,其气体分离选择性能优异,但渗透性能有待提高。为改善其性能,采用国产新型Matrimid聚酰亚胺材料成功制备出气体分离膜,其CO2通量为5.3 GPU,选择性为12.9。采用与PPSU共混方法对其进行改性,并在此基础上进行涂覆改性,以期进一步提高其性能。结果表明,PPSU与Matrimid共混制备的分离膜的CO2通量增长了241%,达到18.1 GPU,选择性为24.7,增长了91%;而经PDMS表面涂敷后,CO2的通量为9.2 GPU,较原膜增加了73%,其选择性上升到38.6,增长了200%。因此,涂覆后膜的整体性能得到显著提升。
针对木质素复杂的化学结构、反应活性低及难溶于普通溶剂的缺点,以NaOH/H2O2为溶剂体系对蔗渣木质素(BL)进行催化解聚,完成了适合于该催化体系的催化剂开发,并考察了反应温度及BL初始质量分数等条件对木质素液化率及液化产物组成的影响。利用FT-IR及GC-MS对液化产物或残余物进行表征。结果表明,优化后的解聚条件为:ZnCl2/FeCl3为催化剂、反应温度为260℃、反应时间为60 min、催化剂与BL的质量比为0.15、木质素的质量分数为2%,该条件下BL的液化率为(79.02±2.24)%。BL催化解聚方式主要是C—O键的断裂,液化产物由单取代和双取代酚类化合物组成,主要包括4-乙基苯酚、2-甲氧基-4-乙基苯酚和4-烯丙基-2,6-二甲氧基苯酚等。
采用水热方法制备得到MIL-101(Cr),经过磺化处理生成含磺酸基的MIL-101(Cr)-SO3H,再将其掺入酚酞侧基聚芳醚砜(PES-C)内,获得PES-C/MIL-101(Cr)-SO3H质子交换膜,测试了PES-C膜的显微组织形态、吸水率及其对质子的传导能力。结果表明,MIL-101(Cr)-SO3H形成了和MIL-101(Cr)相同的特征峰,在磺化反应阶段试样依然保持了完整的晶体结构。制得了具有致密组织的PES-C膜,并且其表面达到了较光滑的状态,添加MIL-101(Cr)-SO3H后的PES-C膜则形成了粗糙表面组织。且随着MIL-101(Cr)-SO3H含量的增加,PES-C膜表面形成了更多MIL-101(Cr)-SO3H颗粒,粗糙程度越发的明显。随着去离子水温度的增加,PES-C膜的吸水率和溶胀度增加,获得了更强传导质子的能力。未添加MIL-101(Cr)-SO3H的PES-C膜达到了最小吸水率,提高MIL-101(Cr)-SO3H填充量后,PES-C膜吸水率持续增大,表现出更强的质子传导能力。
采用草酸-氨水两步共沉淀法制备了ZnO以及Fe、Ni掺杂的Zn1-xMxO (0.00≤x≤0.06)纳米材料,利用XRD、UV-Vis、PL和VSM对其结构、光学和磁学性质进行表征与分析,并以亚甲基蓝溶液为模拟污染物,评价了Zn1-xMxO材料的光催化降解性能,考察Fe、Ni掺杂对ZnO结构、光学、磁学性质和光催化降解性能的影响。结果表明,所有的Zn1-xMxO样品都具有六方纤锌矿结构;Fe、Ni掺杂提高了ZnO的可见光吸收,且随着掺杂浓度的增加,Zn1-xMxO样品的带隙宽度减小;ZnO和Zn1-xMxO材料的光致发光主要有蓝光发射和绿光发射;Fe、Ni掺杂后的Zn1-xMxO样品表现出明显的室温铁磁性,随着掺杂浓度的增加,Zn1-xFexO的磁性增加,而Zn1-xNixO的磁性减小;Fe、Ni的掺杂浓度对ZnO的光催化降解性能产生较大的影响,高浓度掺杂反而降低了ZnO的光催化降解性能。
以双丙酮丙烯酰胺(DAAM)为单体、马来松香丙烯酸乙二醇酯(EGMRA)为交联剂,在6063铝合金表面热合成一种共聚膜。利用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜分别对共聚膜的结构及形貌进行表征。结果表明,在6063铝合金表面合成了DAAM与EGMRA的共聚膜,该共聚膜表面小、孔较少,并且更平整。在3.5% NaCl溶液中测试了不同浓度EGMRA合成的共聚膜的电化学性能,结果表明,EGMRA的浓度为0.050~0.075 mol/L时,其腐蚀电流密度降至0.34~0.32 μA/cm2(裸6063铝合金为6.28 μA/cm2),腐蚀电位从-875 V增加到-0.838 V (裸铝合金为-907 V),共聚膜的交流阻抗谱Nyquist图的半圆弧达100~120 kΩ·cm2(裸铝合金为10 kΩ·cm2)。因此,DAAM与EGMRA的共聚膜能更好地保护铝合金。
采用共混法将壳聚糖(CS)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)共混后制备一系列CS/HPMC溶液。考察了CS、HPMC、甘油(Gyl)质量分数以及HPMC分子质量对体系最低临界转变温度(LCST)的影响。同时,探究CS/HPMC/Gyl水凝胶最佳制备质量比为1:5:60。通过SEM、流变仪对该体系进行了表征,讨论了CS/HPMC/Gyl体系凝胶的温敏性、流变性和黏弹性。结果表明,CS/HPMC/Gyl溶液体系具有一定的温敏性,且在反应后的储能模量均大于损耗模量;在CS/HPMC/Gyl溶液体系中,同一低黏度下的HPMC在同一剪切频率下随着HPMC质量分数的增大剪切黏度增大。
用Fe3O4对谷壳生物炭进行改性得到磁性生物炭。利用SEM、XRD对磁性生物炭进行表征,并通过响应面优化和共吸附实验探究该生物炭在共吸附系统中对As3+和Cd2+的吸附性能。结果表明,在pH为5.0、镉(砷)初始质量浓度分别为10 mg/L、吸附剂质量浓度为1 g/L时,镉和砷去除率达到最大。在共吸附实验中,As3+和Cd2+共存时,Cd2+质量浓度大于20 mg/L时会抑制生物炭对As3+的吸附,10 mg/L As3+与生物炭达到平衡后可以使50 mg/L Cd2+的吸附量由17.44 mg/g增加到31.91 mg/g,说明砷和镉之间存在协同作用,该协同作用是由于镉、砷与四氧化三铁形成了B型三元表面配合物,增大了镉的吸附量。
纳微米聚合物微球调驱技术已成为低渗致密油藏提高采收率的主导技术。首先测定了纳微米聚合物微球在致密砂岩中的单相流动特征;然后采用非稳态法研究了纳微米聚合物微球/水-油两相渗流规律;最后分析了纳微米聚合物微球的驱油效果。结果表明,纳微米聚合物微球单相流动表现为非达西流动,启动压力梯度普遍略高于水单相流;基质型-致密砂岩中纳微米聚合物微球的相渗曲线共渗区比水单相增宽5.18%,两相流动区增加;裂缝型-致密砂岩中纳微米聚合物微球的相渗曲线呈"凸型",共渗区比水单相增宽10.34%。含水率为40%时,转注纳微米聚合物微球最好,采收率最高,裂缝的存在对其影响较小;裂缝存在时致密砂岩的最佳注入时机为0.4 PV,比基质型-致密砂岩低0.2 PV。
采用水热合成法在n(SiO2):n(Al2O3):n(Na2O):n(H2O)为25:1:22:600的合成液体系中合成高性能的ZSM-5/NaY型复合分子筛膜,考察了陈化时间、合成液中水的摩尔分数、合成时间以及合成温度对膜的渗透汽化分离性能的影响,同时,考察了ZSM-5/NaY型复合分子筛膜的稳定性。利用SEM和XRD对膜的形态结构进行表征。结果表明,在合成液陈化18 h后,在105℃下晶化6 h,可成功制备出连续致密的ZSM-5/NaY型复合分子筛膜;在75℃下分离90%的异丙醇/水体系,渗透侧水质量分数可以达到99.15%以上,渗透通量保持在2.12 kg/(m2·h)以上,并且具有良好的重复性。
为了降低乙二醇脱水浓缩工艺中的能耗,利用工业低温余热,基于金属表面与二元混合溶液不同液体分子之间相互作用力的差异,设计了一种多孔金属毛细芯强化乙二醇水溶液浓缩的蒸汽侧抽真空平板式毛细芯蒸发系统。基于此方法,对质量分数为10%的乙二醇水溶液进行了蒸发浓缩实验。结果表明,抽真空毛细蒸发存在3种蒸发状态;溶液进口温度高于70℃时蒸发效果明显,且真空度与浓缩效果呈正相关。系统在0.088 MPa以上时有较为明显的浓缩效果;入口浓度升高对浓缩效果具有促进与抑制两方面作用,最佳浓缩效果的入口质量分数范围为35%~42.5%。该方法在传统闪蒸的基础上,进一步利用了多孔结构毛细芯金属表面能对二元溶液分子作用力的差异,从而造成2种溶液组分相对挥发度增大,一定程度上强化了二元溶液的分离效果。
为提高乙烷回收流程的抗CO2冻堵能力,基于RSV流程提出了一种抗冻堵能力强的富气乙烷回收工艺改进流程RSVP流程。针对3种高含CO2且气质较富的天然气,对RSV流程和RSVP流程的总压缩功耗和CO2冻堵裕量以及对CO2适应性进行了对比分析。研究表明,RSV流程和RSVP流程的装置综合能耗基本相同,但RSVP流程的抗CO2冻堵能力较强;不论原料气中CO2摩尔分数如何变化,RSVP流程的CO2冻堵裕量一直比RSV流程高,且对CO2的适应性较强。对RSVP流程进行机理分析研究表明,相比脱甲烷塔顶不加重烃,加入重烃时脱甲烷塔CO2冻堵裕量、乙烷回收率以及外输气丙烷摩尔分数均增高,脱甲烷塔上部CO2摩尔分数下降,气相乙烷摩尔分数下降且气相甲烷摩尔分数升高,说明过冷的重烃进入脱甲烷塔顶具有吸收CO2和冷凝乙烷组分的效果,但会导致重烃气化进入外输气中。最后对RSVP流程进行了特性分析,研究表明,预冷分离温度和液相分流比直接影响进入脱甲烷塔顶的重烃量,预冷分离温度保持在10~15℃且预冷分离器液相分流比保持在60%~80%时较为适宜。
以Tenax-TA吸附管为吸附剂,采用热解析-气相色谱联用技术测定工作场所空气中4种丁醇异构体含量。对热解析和色谱条件进行优化,用标准试样测定了线性范围和工作曲线,考察了方法的精密度和准确度,并采用该方法对工作场所空气中的4种丁醇进行了测定。实验结果表明,4种丁醇的质量浓度在各自配制的质量浓度范围内呈现良好的线性关系,相关系数为0.999 4~0.999 9。标样回收率在96.2%~105%,6次重复测定的相对标准偏差均小于3%,4种物质的热解析效率均高于98%,4种丁醇的检出限为0.003~0.005 mg/m3。该方法具有良好的准确性、精密度和灵敏度,能很好地适用于工作场所空气检测。
建立了水产品中4种砷形态的热浸提-高效液相色谱等度分离-原子荧光光谱分析法,并对流动相浓度及pH、流速、载流浓度、泵速、硼氢化钾浓度等条件进行了优化。在最佳实验条件下,亚砷酸[As (Ⅲ)]、一甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)和砷酸[As (Ⅴ)]4种砷形态在5~100 μg/L范围内线性关系良好,相关系数大于0.999 5,检出限在0.01~0.03 mg/kg,相对标准偏差(RSD,n=7)在1.5%~5.0%。同时对不同样品进行3个水平的加标回收实验,各组分的加标回收率在84.0%~97.5%。该方法操作简便,准确度好,精密度高,可用于测定水产品中的砷形态。