通过在商业纳滤膜表面接枝聚乙烯亚胺(PEI)和2,3-氯丙基三甲基氯化铵(EPTAC)对其进行表面改性,考察了PEI分子质量对改性膜表面特征和过滤性能的影响。结果表明,改性膜的zeta电位较原始膜明显升高,膜表面平均孔径减小。随着PEI分子质量的减小,膜表面孔径降低;采用小分子质量PEI(600 Da)制备的改性膜对Mg2+的截留率达到94.9%,Mg2+/Na+分离因子增至9.8。在32 h的混盐测试中,改性膜能保持较为稳定的水通量和离子截留性能,对重金属离子Mn2+、Ni2+、Cd2+截留效果及选择性较原始膜有明显提升。以牛血清蛋白为污染物的膜污染测试表明,改性膜较原始商业膜具有更好的抗有机污染性能,缘于改性膜具有更好的亲水性。
以玻碳电极为基底电极、循环伏安法电聚合聚苯胺(PANI)为固态接触层、合成的壳聚糖-蒙脱石复合材料为离子载体、聚氯乙烯(PVC)为敏感基膜,制备了一个新型全固态磷酸氢根离子选择性电极,并考察了该电极的电化学性能;利用SEM和XRD研究了蒙脱石、壳聚糖和壳聚糖-蒙脱石的表观形貌与结构。结果表明,PANI固态接触层增强了离子选择性膜和电子导体间的离子-电子导电能力,提高了电极的稳定性。该电极在1×10-1~1×10-6 mol/L的磷酸氢二钠溶液中呈现良好的能斯特响应,响应斜率为33.09 mV/dec,响应时间在50 s以内,具有优异的重现性和抗干扰能力,电极使用寿命超过2个月。
采用水热合成法制备金属有机骨架MIL-125(Ti),利用浸渍法负载Cu于MIL-125(Ti)上制成xCu-MIL-125(Ti)催化剂,并在固定床微反应器上评估其催化CO还原NO的性能。结果表明,MIL-125(Ti)的高比表面积及微孔隙促进了Cu的高度分散,使催化剂拥有优异的SCR-CO性能。其中,6.2Cu-MIL-125(Ti)在有氧、325℃条件下的NO转化率为90%,N2选择性为92%。通过多种表征手段来探究其基础物理化学性质与反应机理。结果表明,催化剂中金属骨架结构与TiO2结构共存是影响还原效率的主要因素;MIL-125(Ti)是一种微、介孔材料,且具有高比表面积及均匀孔径分布,适合负载与吸附。催化剂的催化性能主要由Cu2+还原为Cu+、再由Cu+还原为Cu0的路径决定。
利用聚α-烯烃(PAO)对苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)进行接枝改性得到改性产物(SMAP)。考察了SMA与PAO质量比、反应温度和反应时间对接枝率的影响,利用傅里叶红外光谱、核磁共振氢谱对产物的结构进行表征;并将SMAP作为脱蜡助滤剂应用在某厂轻脱馏分油的脱蜡脱油工艺中。结果表明,当SMA与PAO质量比为2.5:1.0、反应温度为120℃、反应时间为5 h时,所得改性产物的接枝率最高为9.7%。在一段脱蜡两段脱油工艺条件下,当SMAP的加入质量分数为0.5%时,所得脱油蜡熔点由63.9℃提高至74.9℃,含油质量分数由17.3%降低为1.8%。通过偏光显微镜对脱油蜡进行分析发现,助滤剂的加入使石蜡晶体的尺寸增大并改善了其结晶形态。
锑材料自身导电性较差且在充放电过程中存在较大的体积膨胀,导致循环不稳定而限制了其在电极材料中的应用。采用氯化钠作模板,通过羧甲基纤维素钠(CMCNa)与金属锑离子发生螯合反应形成锑和碳复合材料的前驱体,并进一步煅烧而成功制备了纳米锑金属被多孔碳包覆的锑/多孔碳复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对复合材料进行表征分析,证明锑碳成功复合且具有明显的多孔形貌。对组装的钠离子电池进行循环伏安(CV)测试、电化学阻抗(EIS)分析及电化学充放电测试。结果表明,在50 mA/g的电流密度下,电池放电容量达到371 mAh/g;经过100圈循环后,电池仍然可以稳定保持350 mAh/g的放电比容量。
以三七(Panaxnotoginseng)植株为研究对象,分别对其根、茎、叶、花、整株中的三七素质量分数进行分析。通过微波-超声辅助提取工艺提取三七植株中三七素,用响应面优化对工艺进行优化,利用HPLC检测三七素质量分数。结果表明,三七花中的三七素质量分数最高,其次是叶,整株与根的质量分数接近,茎中质量分数最低。最佳提取工艺条件是:超声时间为 25 min、微波温度为80℃、料液比(g/mL)为1:31、超声功率为180 W、微波时间为10 min,该工艺条件下提取的三七素质量分数为30.77 mg/g,将溶液浓缩冻干得到三七素冻干粉质量分数达到46.59 mg/g。用MTT测定提取物对细胞活力的影响以及经LPS刺激后RAW264.7细胞NO释放量。结果显示,三七素提取物在10~200 μg/mL质量浓度范围内可显著抑制NO的释放,具有良好的抗炎活性。
采用改良的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),探究了GO-过硫酸盐(PS)联合去除水中四溴双酚S(TBBPS)的效果。结果表明,制得的GO具有优良的吸附性能和良好的催化活化作用,GO与PS的联合体系可有效去除水中的TBBPS。在反应温度为25℃、m(GO):m(PS)=2:1时,经20 min反应后TBBPS的去除率可达到99.84%;在此基础上,适当地降低GO和PS的投加质量比、提高反应温度可提高TBBPS的去除率。液相氧化还原电位(ORP)和自由基检测结果表明,GO对PS有明显的活化作用,活化过程中会产生硫酸根自由基(SO-4·)和羟基自由基(·OH)。
通过界面聚合制备了带有阳离子聚丙烯酰胺(PAM)夹层的PEI荷正电纳滤膜。当PEI质量分数为0.2%、夹层PAM质量分数为0.15%时,PEI纳滤膜对氯化镁(MgCl2)的脱盐率为99.1%,水通量为77 LMH。扫描电镜(SEM)检测结果表明,带PAM夹层的纳滤膜表面产生了条纹结构,有效地增加了膜比表面积。Zeta电位测试结果表明,带有PAM夹层的PEI膜在pH 2~10范围内均带正电荷。红外(IR)分析结果表明,部分PAM掺杂在功能分离层中,增强了膜的荷正电性。模拟卤水实验结果表明,带有PAM夹层的PEI荷正电膜在不同的镁锂比条件下均具有优异的提锂性,为盐湖提锂提供了一个有效的膜分离途径。
基于Au-S配位作用,将有机小分子N,N'-双丙烯酰胱胺(BACA)修饰在金颗粒表面并用作多功能复合交联剂,在反应单体、引发剂和催化剂存在下发生原位自由基聚合反应制备Au NPs@PAA纳米复合水凝胶。基于网络结构中动态氢键作用,再协同牵引法策略,使用玻璃棒从上述水凝胶中拉伸出具有可控直径的水凝胶纤维。考察了纳米复合交联剂对纤维聚合物网络结构和机械性能的影响以及纤维的电化学性能。结果表明,纤维显现出均匀、致密的聚合物网络,能够提起比自身重500倍的物体;该纤维在近红外光下显现出高效、快速的焊接行为。通过对纤维表面涂覆银纳米线,协同近红外光辐射,利用Ag-S配位作用将银纳米线(AgNWs)焊接在纤维表面,将纤维应用于穿戴应变传感器,能够实时监测人体的运动状态。
采用水热法合成了Zn2+掺杂石墨烯二氧化铈(CeO2/G)复合纳米材料。通过四球摩擦机对掺杂前后的CeO2/G复合材料进行摩擦实验,考察了Zn2+掺杂对CeO2/G复合材料摩擦性能的影响。利用X-射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜对复合材料进行磨损表面分析和性能测试。结果表明,Zn2+掺杂没有对CeO2/G复合材料的结构产生影响,但使CeO2粒子尺寸大小更加均匀,在石墨烯基底上分散情况更好。在载荷为392 N、转速为1 200 r/min下,CeO2/G材料使润滑油摩擦系数下降48.4%,磨斑直径下降20%;而Zn2+掺杂的CeO2/G材料使润滑油抗磨性能更好,摩擦系数下降60%,磨斑直径下降28%。
采用水热合成法制备了系列ZSM-35分子筛,考察了有机模板剂种类、OH-/SiO2摩尔比、晶化温度和方式、焙烧温度等对ZSM-35分子筛结构和物化性质的影响。通过XRD、SEM、N2吸附脱附、NH3-TPD、吡啶-红外和固体核磁等手段对ZSM-35分子筛进行表征分析。以工业醚后碳四为原料,考察了纳米片状ZSM-35催化剂催化正丁烯骨架异构化反应性能。结果表明,当进料空速为2.0 h-1、反应压力为0.1 MPa、反应温度为310℃时,正丁烯单程转化率为45.99%,异丁烯选择性为88.50%,且催化剂具有良好的稳定性;在反应运行225 h后,依然保持催化活性。所制备的纳米片状ZSM-35催化剂的结构中拥有最多的B酸催化活性中心,促使了正丁烯骨架异构反应的发生。
以工业固废磷石膏、CO2为原料,采用"相转移-沉淀法"制备纳米CaCO3并考察其碳化工艺条件。结果表明,适宜的复合晶形控制剂及其配比为2.5% STPP+0.5% PDS;适宜的碳化沉淀反应工艺条件为:复合晶形控制剂添加质量分数为3%、碳化终点pH为12.40、碳化反应温度为15℃、陈化时间为0 min。该条件下所制备的纳米CaCO3样品为纯相方解石型CaCO3,样品的平均粒径约30 nm,分散性好且粒度较为均匀。晶形控制剂在纳米CaCO3形成的作用机制为PDS的模板诱导作用,以及Ca2+与晶型控制剂水解产生的磷酸根间鳌合、电离所形成的P3O5-10离子在CaCO3晶核上的选择性吸附等的协同作用,有效抑制了CaCO3晶粒的生长及其颗粒间团聚,促进了粒径小、粒度均匀、分散性好的纳米CaCO3的形成。
为了高效环保地处理和利用医疗废物,基于生物质电站,将医疗废物的等离子体汽化、燃料电池发电和碳捕集与封存耦合,实现了低碳排放。医疗废物经等离子体汽化后生成合成气,被清洁后首先应用于燃料电池,并在补燃后带动燃气轮机发电。高温烟气用于加热并过热生物质电站的部分给水。碳捕集单元由高温烟气和生物质发电机组的抽汽加热,同时回收了加压后二氧化碳的热能。基于2.00 kg/s的等离子汽化炉和34 MW的生物质发电站,对所提的设计进行了热力学和经济分析,以考察项目的性能。结果表明,医疗废物发电的能源和 GFDA3 效率可以达到9.62%和33.58%;同时,每年可以固定和封存10.86万t的二氧化碳;项目的投资只需5.06 a即可收回,净现值为72 566.21万元。
以三维多孔Ti为基底、Sb2O3-SnO2和α-PbO2为中间层、β-PbO2为表面活性层制备了一种用于化学需氧量检测的新型电化学传感器,并考察了该传感器的电化学特性。结果表明,该传感器最优的COD检测条件为:电解电位1.6 V,支持电解质Na2SO4浓度0.1 mol/L,pH 5~11。最优检测条件下该传感器在50~600 mg/L COD标准葡萄糖溶液中呈现良好的线性响应性能,检出限为8.37 mg/L(S/N=3)。实验研究了6种不同有机物的ΔI与COD的线性关系,发现有机物种类会影响羟基自由基的消耗速率,进而影响检测标准曲线与检出限。为了减少误差,在测定水样的COD时,应根据水中有机物种类按照相应的比例建立工作曲线。