基于界面保护修饰法,制备了一侧为亲水的氨基(—NH2)、另一侧为疏水的氟碳链的两亲性纳米颗粒SiO2/APTES/PFOA。采用红外光谱仪、激光共聚焦显微镜、表面张力仪、动态泡沫分析仪和扫描电镜对两亲性颗粒的化学组成、表面结构、表面活性、泡沫性能和石蜡微球的表面形貌进行分析表征。结果表明,随着氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)浓度的提高,SiO2/APTES改性颗粒在石蜡液滴表面吸附得更紧密,对应制备的两亲性颗粒具有更高的表面活性。两亲性颗粒分散液的浓度为0.6%时其表面张力为33.7 mN/m,具备优良的表面活性。当浓度达到0.4%时,两亲性颗粒能够有效抑制气泡的破裂和液膜排液,制备的泡沫具有极好的稳定性。
以碱液脱硅的方法在HZSM-5纯微孔分子筛中引入介孔,研究了多级孔结构对HZSM-5催化对异丙基苯酚脱烷基稳定性的影响。通过X射线衍射、N2吸脱附和吡啶红外吸附等方法对催化剂进行了表征,重点考察了碱处理时间对催化剂孔结构及催化稳定性的影响。结果表明,介孔的引入增强了催化剂的稳定性,混合碱处理时间为3 h制备的DS3催化剂介孔量为330 m2/g,催化稳定性最优,反应8 h后转化率仅降低至82%,而母体催化剂转化率大幅度下降至37%。介孔引入对催化剂稳定性的提升主要源于积碳形成位置的改变,母体催化剂上形成了"碳层"结构,造成了微孔堵孔的现象,而DS3多级孔分子筛内部积碳的占比仅为14%。
采用纳米CaCO3作为大孔模板剂、四丙基氢氧化铵(TPAOH)作为微孔模板剂,利用干胶转化法将CaCO3加入分子筛TS-1的合成体系,使TS-1沿CaCO3生长并形成核壳结构,再经过酸处理脱除CaCO3,制备出大孔/微孔复合钛硅分子筛TS-1,其大孔尺寸约为60 nm。通过XRD、SEM、TEM、N2物理吸附、UV-Vis光谱等表征手段对钛硅分子筛的孔道结构和钛物种状态进行表征,采用苯酚羟基化反应对所合成分子筛的催化性能进行评价。结果表明,CaCO3的作用不仅能够构建大孔,并且可以改变钛物种的配位形式。由于降低了扩散阻力及抑制了锐钛矿型TiO2的生成,该钛硅分子筛在催化苯酚羟基化反应中展现出优异的催化活性。
通过人工配水模拟道路径流,以动态土柱实验为手段,研究了Cu2+初始浓度(100~200 mg/L)、下凹式绿地水深(5~15 cm)、溶液pH (3~7)等因素对下凹式绿地人工滤层吸附截留Cu2+的影响规律,同时对吸附穿透曲线进行了拟合,依此推论了实际初期雨水中Cu2+的吸附截留规律。结果表明,随着Cu2+初始浓度的增大、水深的增大、pH的减小,穿透时间缩短,饱和吸附总量减小,Cu2+去除率也减小。总体上穿透规律符合Thomas模型(R2>0.963 1)。在路面径流Cu2+的统计最大浓度(0.935 5 mg/L)下,下凹式绿地人工滤层可以对Cu2+有较长时间的吸附,但酸性雨水和积水深度较大时穿透性增强。
以SO42-的去除率作为考察指标,在高浓度SO42-模拟地下水中以不同方式投加高铁酸钾(K2FeO4)、聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM),考察不同药剂对SO42-的去除效果,并对其去除机理进行了分析。研究结果显示,对于SO42-浓度为1 000 mg/L的原水,加入K2FeO4比单独使用PAC和PAM处理时去除效果显著提高;K2FeO4-PAC-PAM复合药剂对SO42-的去除率可达46.69%;并且发现K2FeO4和PAC-PAM的投加顺序也会对SO42-的去除率产生不同程度的影响。在K2FeO4-PAC-PAM复合药剂体系中,K2FeO4起到显著的絮凝协同作用,从而使高浓度硫酸盐通过强化絮凝作用被去除。
以均苯四甲酸酐(PMDA)和二氨基二苯醚(ODA)为原料,通过改变反应时间和反应温度制得不同分子量的聚酰胺酸(PAA),然后通过原位掺杂NaY制得炭分子筛膜(CMSMs),用于CO2分离性能研究。考察了前驱体分子量及无机填料对CMSMs气体分离性能的影响,同时测试了混合气分离性能,并研究了CMSMs的老化过程。结果表明,PMDA和ODA在0~5℃下反应6.5 h后合成的PAA分子量最大,为13.55×104,其对应的CMSMs的CO2渗透系数和CO2/N2选择性分别为291 Barrer和30.5。随着NaY含量的增加,CMSMs的CO2渗透系数逐渐增加,而CO2/N2选择性先增大后减小;当NaY掺杂量为6%时,所制备的CMSMs的气体分离性能达到最优(CO2渗透系数为699 Barrer,CO2/N2选择性为47.6)。混合气分离性能测试表明,CMSMs的气体分离性能略低于纯气。在70 d的老化测试中,CMSMs气体分离性能表现出良好的稳定性,表明其具有一定的工业应用价值。
以太阳能光伏企业生产废水一级钙盐沉淀后出水为研究对象,配制模拟水样,F-质量浓度为30 mg/L,异丙醇质量浓度为94.36 mg/L (TOC值56.56 mg/L),采用高铁酸钾(K2FeO4)-聚合氯化铝(PAC)联用混凝沉淀法对水样进行处理。分别考察了单独使用K2FeO4及与PAC联合使用时药剂投加量等因素对F-和有机物去除效果的影响。结果表明,K2FeO4和PAC具有协同絮凝作用,且K2FeO4能改善絮体结构,二者联用时可有效提高污染物去除率,其中pH是较为关键的影响因素。最优实验条件下,F-和TOC去除率分别为71.13%和5.25%。同时发现,K2FeO4对异丙醇的矿化程度不高,使得TOC下降幅度不大。
利用Pb2+含量为8.02 mg/kg的土壤作为实验原土,以50~400 mg/L Pb (NO3)2分别对原土和投加K2FeO4的土壤进行吸附实验,考察了不同条件下两种土壤对Pb2+的吸附影响规律,并进行了动力学分析。在此基础上利用模拟酸性雨水,采用静态溶浸实验和连续浸提实验,从浸出浓度和土壤对Pb2+吸附态的影响两方面综合考查K2FeO4对土壤强化吸附固定Pb2+的效果。结果表明,实验土壤对于初始浓度为350 mg/L的Pb2+仍具有良好的吸附作用,当Fe6+/Pb2+质量比为5、吸附时间为8 h时吸附量高达486 mg/kg;而加入K2FeO4后使土壤对Pb2+的吸附等温线由Langmuir变为Freundlich,且整个反应过程符合准二级动力学模型,吸附趋于稳定形态,Pb2+的浸出大幅度降低,强化吸附固定效果显著。此外,吸附过程对pH和温度不敏感,这对于Pb2+污染土壤的原位修复具有重要的实际应用价值。
从自然界中分离纯化出6株微藻,经过200 mL柱式光照反应器通气培养对微藻进行筛选,得到一株具有产油能力的优良藻株。实验结果表明,6株藻种油脂含量均在20%以上,生物量均超过1.2 g/L,其中SS6生长最快速,12 d进入稳定期,OD689达到12.270 3,细胞干重达1.337 g/L,油脂含量达到30.1%,油脂产率达到25.9 mg/(L·d)。经18S rDNA鉴定,SS6藻株为Monoraphidium komarkovae。对比研究多种保藏方法,表明SS6在-18℃、20%甘油保护下可保藏1年以上,复苏后其生长和产油能力均能保持保藏前的状态。
选用ZSM-5分子筛为原料,采用水热晶化法,以硅烷类P为软模板剂、四丙基溴化铵为微孔结构导向剂,制备具有微介孔结构的P-ZS多级孔分子筛。进一步通过负载法、银盐或银氨配合物原位合成法等对P-ZS进行改性,制备出一系列银基改性P-ZS多级孔分子筛,并采用XRD、H2-TPR、NH3-TPD、Py-FTIR、氮气等温吸脱附测试等对其结构进行表征。结果显示,银氨原位合成法所得[Ag,Al]P-ZS多级孔分子筛比其他银引入方式所得改性分子筛结构更加稳定;与P-ZS相比,[Ag,Al]P-ZS比表面积、孔容及孔径等明显减小,但晶型和骨架结构未发生改变;[Ag,Al]P-ZS产生了强Lewis酸,酸性位点数量多,整体酸量明显增加。
以常一线、常二线混合馏分油为原料,采用绿色脱酸剂进行脱酸实验,考察了绿色脱酸、脱酸剂再生与环烷酸回收操作条件。结果表明,在碱酸摩尔比为6、剂油体积比为15%、反应温度(相分离温度)为40℃、反应时间为4 min、相分离时间为50 min的操作条件下,馏分油的酸度可从85.91 mg (KOH)/(100 mL)降至3.69 mg (KOH)/(100 mL),脱酸率高达95.7%。废脱酸剂在溶剂油用量3 mL/g、再生温度85℃和再生时间8 h的条件下进行水解再生,得到的再生脱酸剂可循环使用。回收环烷酸的粗酸值达到185.8 mg (KOH)/g,纯酸值达到193.3 mg (KOH)/g,满足一级品65号酸的质量标准要求(SH/T 0530—1992)。
在以铝为极板的电絮凝中加入过氧化单硫酸钾盐(KHSO5,PMS),形成Al-Al EC/PMS系统,用以处理云南某露天煤矿含锰、锌及铁的矿坑废水,并与传统的以铁为极板的电絮凝系统(Fe-Fe EC/Na2SO4)相比较,从剩余金属离子浓度以及反应结束后絮体状态等方面探讨不同系统的处理效果。结果表明,Al-Al EC/PMS系统处理效果更优,加入20 mmol/L的NaCl作为支持电解质,电流密度为10 mA/cm2,添加6 mmol/L的PMS反应45 min即可使废水中的总锌、总锰浓度达到《城镇污水处理站污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A的排放标准。通过XPS分析了系统处理后形成的金属化合物为MnO2、Zn (OH)2、FeO和Fe2O3等。
建立了高分辨气相色谱-高分辨质谱方法分析2,5-二氯酚工业品中的二GFDA1英(PCDD/Fs)和多氯联苯(PCBs)。比较了2,5-二氯酚工业品经甲苯直接溶解后净化、溶解于0.15 mol/L NaOH水溶液中再与正己烷液液萃取后净化两种前处理方法对PCDD/Fs及PCBs出峰峰型和回收率的影响。对于空白样品,两种方法PCDD/Fs及PCBs回收率相差不大。对于实际样品,先溶解于碱液再液液萃取的方法明显优于直接溶解后净化,除PCB 169回收率为49%外,其他所有PCDD/Fs和PCBs组分的回收率都大于80%,均满足标准HJ 77.3—2008和EPA1668C (2010)的质控要求;PCDD/Fs和PCBs的检出限分别为0.005 0~0.044和0.016~0.12 ng/kg;将本方法应用于2,5-二氯酚工业品分析,PCDD/Fs毒性当量浓度为100和135 ng TEQ/g,PCBs毒性当量浓度为6.5和21 ng TEQ/g。
研究设计了用气相色谱仪快速检测多种不同工艺生产的乙硫氨酯含量的方法。对于选矿用乙硫氨酯,采用TP-WAX毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μL)、氢火焰离子化检测器,以程序升温面积归一法进行检测,各组分完全分离,范围内线性关系良好(R2=0.997 9),相对标准偏差0.06%~0.18%,回收率97.4%~100.5%。实验表明,该方法精密度、稳定性及重复性均符合要求;通过与其他气相色谱方法比较发现,此方法解决了检测过程中不能使乙硫氨酯中全部组分出峰、部分杂质不能与目标物完全分离等缺陷,从而使检测误差降低。该方法已成功用于实际检测。