颗粒活性炭固定化菌修复石油污染地下水

从东营某炼油厂油污土中筛得可高效降解石油的Pseudomonas aeruginosa HL菌和Salmonella sp.L4,二者复配后并以颗粒活性炭为载体制备固定化菌剂。采用室内批量实验研究固定化菌对不同环境条件地下水中石油的修复效能以及作用机理。结果表明,该固定化菌去除石油的最优条件为固定化菌投加量1.0 g/L、油质量浓度1000 mg/L、pH值为7。活性炭对微生物的固定化时间为36 h时,固定化菌量为1.18×10^(11)cell/g。在温度15℃且最优条件下固定化菌对地下水中原油和柴油的去除率分别为85.02%和74.53%;固定化菌对原油中正构烷烃和多环芳烃的去除率比游离菌分别提高18.86和35.84百分点。固定化菌通过快速吸附地下水中的石油,增加微生物和石油之间的接触,从而增加石油的微生物降解和低温地下水中的油,特别是多环芳烃组分的去除率。因此,活性炭固定化菌具有清洁又高效的优势,可用于低温条件石油污染地下水的修复。

掺杂型钙钛矿氧化物催化燃烧VOCs的研究进展

催化燃烧法是一种高效、清洁的挥发性有机化合物(VOCs)末端治理技术,钙钛矿材料由于其特殊的结构、良好的催化性能、抗烧结能力以及较低的成本受到广泛关注。在钙钛矿结构中,A位元素起稳定结构的作用,B位元素对催化活性有较大影响。通过部分取代A位、B位或A和B位元素皆可进行钙钛矿结构的调控,实现对钙钛矿氧化物的催化活性、稳定性、抗中毒能力等性质的改善。综述了近年来国内外掺杂型钙钛矿氧化物催化燃烧VOCs的研究进展,对A位掺杂型钙钛矿氧化物、B位掺杂型钙钛矿氧化物以及A和B位元素同时掺杂型钙钛矿氧化物的结构,主要掺杂元素,处理污染物的类型分别进行阐述;同时对钙钛矿氧化物的稳定性、中毒性质做出分析,并对掺杂型钙钛矿催化剂催化燃烧VOCs的研究方向进行展望。

石油污染土壤微生物群落分布特征

采用高通量测序法研究东营某炼油厂不同污染程度的土壤中细菌、真菌和古菌的群落结构,分析石油污染对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:微生物群落可操作分类单元(OTU)数量随着油污土壤油含量的增加先增多后减少;Beta多样性与土壤石油污染程度有一定的关系;受污染程度相近的土壤样品,微生物群落结构的相似度较高。细菌、真菌、古菌群落中相对丰度最大的分别为变形菌门(Proteobacteria)、子囊菌门(Ascomycota)和奇古菌门(Thaumarchaeota),分别为44.8%~79.5%、54.4%~83.2%和28.3%~93.1%。属水平群落聚类分析结果显示,随着土壤油含量增加,真菌踝节菌属(Talaromyces)的相对丰度由0增加到31.6%,细菌寡养单胞菌(Stenotrophomonas)由0.1%增加到1.9%,古菌甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)由5.8%增加到37.8%。微生物群落结构与土壤中烃类组分含量相关性分析发现,真菌炭疽菌属(Colletotrichum)、细菌节杆菌属(Arthrobacter)、古菌盐红菌属(Halorubrum)与烷烃含量呈显著正相关性,细菌甲基杆菌属(Methylobacterium)、古菌甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)与芳香烃含量呈显著正相关性。

颗粒活性炭对地下水中溶解油的吸附特性

研究不同材质和粒径的颗粒活性炭对地下水中溶解油的吸附性能及影响因素,以确定最佳吸附条件。结果表明,颗粒活性炭对地下水中溶解油的吸附过程较好地符合Lagergren拟二级动力学方程,吸附平衡时间为300 min,椰壳制颗粒活性炭对溶解柴油和委内瑞拉原油的平衡吸附量分别为123.4 mg/g和26.81 mg/g,明显高于果壳和煤质制颗粒活性炭的平衡吸附量,且吸附量随颗粒活性炭粒径的减小而增大。吸附地下水中溶解柴油和原油的40~60目椰壳活性炭投加质量分别为0.1 g和0.06 g,吸附最佳温度是25℃,吸附柴油和原油的最佳pH值分别是7和8。盐度对于颗粒活性炭吸附溶解油的影响不大,碱性环境对于活性炭吸附柴油有明显的抑制作用,而酸性条件对于活性炭吸附原油有明显的抑制作用;颗粒活性炭对溶解柴油和原油的吸附分别适合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,即颗粒活性炭表面对溶解柴油的吸附主要是单层吸附,而对溶解原油的吸附是非均匀异质的。

KOH改性石墨烯对甲苯的吸附动力学及吸附机制

以改进Hummer's 法制备石墨烯,再经超声辅助KOH浸渍法制备改性石墨烯(MGE)材料,并采用TEM、XRD、N2吸-脱附、FT-IR光谱对材料的形貌结构、官能团、孔径、孔容进行表征。考察不同浓度KOH、超声时间、温度条件下制备的改性石墨烯甲苯性能,分析吸附动力学和吸附机制。结果表明石墨烯和改性石墨烯的比表面积分别为427.72和439.24 m^(2)/g;在一定条件下,甲苯饱和吸附率与超声时间、温度呈正相关关系,并随KOH浓度的增加先增后减;在实验温度为25℃、甲苯质量浓度为1.3 g/m^(3),吸附剂质量为0.3 g条件下,经6 mol/L KOH、3 h超声处理制备的改性石墨烯对甲苯的饱和吸附率为212.75×10^(-3);吸附过程符合准二级吸附动力学模型;吸附机制为孔道填充、疏水性作用、π-π键作用和H键作用。

MOFs复合材料催化降解水中有机污染物的应用研究进展

金属有机框架材料(MOFs)具有比表面积较高、孔径尺寸可调、结构可设计和可以功能化的特点,近年来受到广泛关注,尤其是基于MOFs的复合材料在催化降解水中有机污染物的作用越来越突出,这是近年来MOFs的一个重要研究方向。本文综述了MOFs复合材料在催化降解水中有机污染物领域的研究情况;介绍了MOFs及其特性;说明了MOFs复合材料的负载方式;总结了MOFs复合材料在催化降解水中有机污染物方面的应用。同时,阐述了MOFs复合材料催化降解水中有机污染物的机理及其存在的问题。最后,提出未来MOFs复合材料在催化降解水中有机污染物的研究方向是合成形貌多样、结晶性能好的新型高稳定性材料以及开发新的MOFs及其复合材料的制备方法。

不同含水介质吸附去除地下水中苯系物综合性实验

该文设计了地下水环境中不同含水介质对苯系物(BTEX)的吸附特征综合实验,结果表明粗砂、中砂、细砂和高岭土对BTEX的吸附均符合Lagergren拟二级动力学方程,均在34 h达到吸附平衡,并且平衡吸附时间和平衡吸附量均随含水介质的粒径减小而增大;高岭土对BTEX的平衡吸附量最大,为1.9~14.3mg·g^(-1);不同含水介质对BTEX的吸附均符合Henry等温吸附模型,BTEX在不同介质的分配系数随介质粒径减小而增大。通过计算不同含水介质对BTEX的平衡吸附量与介质性质之间的相关系数,确定平衡吸附量与介质的有机质含量相关性最大,与介质的粒径呈负相关性。该实验涉及含水介质性质测定和对BTEX吸附实验的设计、模型拟合和相关性分析,能够激发学生的实验兴趣,可作为环境类专业的综合实验,巩固学生的理论知识,培养学生的实践能力和创新能力。

MWCNT/Bi_2WO_6复合光催化剂的制备及其活性研究

采用水热合成法将多壁碳纳米管(MWCNT)和Bi_2WO_6有效复合,制备了具有高效光催化活性的MWCNT/Bi_2WO_6催化剂。利用XRD、SEM、TEM、XPS、BET和UV-Vis等技术对样品进行表征分析,以罗丹明B为目标污染物,考察了催化剂的光催化性能。结果表明,合成的样品均为斜方晶体结构,MWCNT交互附着在Bi_2WO_6片层结构的周围,两者紧密接触形成了复合物。合成的MWCNT/Bi_2WO_6样品具有较大的比表面积和较小的禁带宽度,能有效抑制光生电子和空穴的复合,增加了量子的传递效率,更容易被光照激发。当MWCNT负载量为2%(质量分数)时,催化剂表现出了最佳的催化性能,在模拟太阳光试验中,该催化剂对10 mg/L的罗丹明B溶液光降解效率高达98. 8%。

1D/2D Cl-TCN/Ti_(3)C_(2)的制备及光催化性能研究实验设计

以水热-煅烧结合法制备了1D/2D Cl-TCN/Ti_(3)C_(2)光催化剂,并对其进行了表征分析及性能测试。反应120 min时,Cl-TCN/Ti_(3)C_(2)对4-硝基苯酚(p-NP)的降解率为71.2%,较Cl-TCN和直接煅烧的氮化碳(g-C_(3)N_(4))分别提高了18.7%和67.1%;Cl-TCN/Ti_(3)C_(2)对NO_(3)-的还原率为25.5%,较Cl-TCN和g-C_(3)N_(4)分别提高了10.7%和22.9%;通过3D荧光光谱分析发现Cl-TCN和g-C_(3)N_(4)对实际废水也有良好降解性能,说明形貌调控、元素掺杂及异质结构有效提高了可见光响应能力,降低光生电子-空穴复合率,从而提高了催化剂的催化性能。该实验设计体系完整、知识面广,有利于提升环境学科学生在创新实验中对光催化技术的掌握,为科创训练和创新培养体系的构建提供参考。

化工安全高层次人才学位教育模式的建设与实践

近年来,化工安全事故时有发生,给国家和人民生命财产安全带来了巨大损失。化工安全事故发生的原因无非是设备的不安全状态和人的不安全行为。统计数据表明,人的不安全行为占了导致事故发生原因的80%以上。因此要想全面控制化工安全事故的发生,化工安全方向的人才培养不容忽视。为贯彻落实教高(2014) 4号及安监总厅管三函(2015) 70号文件相关要求,中国石油大学作为试点高校,于2015年招收首届"化学工程领域化工安全方向复合型工程(专业)硕士"研究生。为此,探索实践了一整套培养模式。首届学生已经毕业,并得到有关用人单位的认可。

三维有序大孔钙钛矿催化剂在挥发性有机物催化燃烧中的研究进展

催化燃烧是处理挥发性有机物(VOCs)的有效处理技术之一。催化燃烧的核心是制备高效稳定的催化剂,随着多孔材料制备技术的发展,具有三维有序大孔(3DOM)的钙钛矿催化剂表现出较好的催化燃烧稳定性和活性,受到人们普遍关注。本文结合近几年国内外3DOM钙钛矿催化剂的主要研究成果,在3DOM钙钛矿催化剂的结构、性能及制备方法等方面的研究成果概述的基础上,分析了其热稳定性、机械稳定性、疏水性、氧化还原性及酸碱性等功能化方面的最新进展,指出了目前3DOM钙钛矿催化剂亟待解决的问题,最后对今后的研究趋势进行了展望:胶体晶体模板的合成方法的改进、多功能性3DOM钙钛矿催化剂的制备及其对催化活性的影响机理的研究是今后发展的方向。

光催化降解含油污水的研究进展

含油污水具有污染物结构复杂、毒性高、难降解的特点,常规的以生物降解为主的处理方法难以达到理想的处理效果。新兴的光催化技术,通过改性和负载的手段,能够利用太阳光降解油污,是一种高效、经济、环境友好的含油污水处理方法。以近期文献为基础详细介绍了光催化降解含油污水的作用机理和影响因素,总结了提高不同光催化材料用于含油污水处理性能的改性和负载方法,分析并讨论了光催化降解含油污水的研发现状以及存在的不足及面临的挑战。

堇青石蜂窝陶瓷载体酸处理对整体式La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂催化甲苯燃烧性能的影响

整体式催化剂是一种常用的催化剂,蜂窝陶瓷载体是其重要组成部分。酸处理可以改进其结构上的不足。使用不同质量分数、种类的酸溶液对堇青石蜂窝陶瓷载体进行了预处理,考察了酸处理对整体式催化剂的基本性质及甲苯催化活性的影响,并采用XRD、BET等表征手段进行分析。结果表明,蜂窝陶瓷载体经质量分数为30%硝酸溶液处理后可达最佳效果,负载率提高48%以上,比表面积扩大20倍以上,由其制得的催化剂催化甲苯燃烧的起燃温度为219℃,降低了19℃,完全转化温度为281℃。表征结果说明酸洗过程未改变载体组成,而是使载体比表面积增加20倍以上,从而提高了整体催化剂的催化活性。

TiO2/ACF复合材料吸附耦合光催化去除甲苯的研究

采用超声辅助溶胶-凝胶浸渍法制备二氧化钛/活性碳纤维(TiO2/ACF)复合材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、N2-吸附-脱附等温线、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、荧光光谱(PL)等方法对TiO2/ACF复合材料进行表征。在自制的反应器中进行了紫外光激发下甲苯的动态去除实验,考察了不同因素对TiO2/ACF复合材料吸附耦合光催化去除甲苯效果的影响。结果表明:TiO2/ACF复合膜具有吸附和光催化协同效应,在穿透点之前,对于甲苯的去除可保持100%;在穿透点之后,浸渍3次的TiO2/ACF复合材料对甲苯的去除率可达80%。

介孔碳及其铁改性材料吸附水中对硝基苯酚

采用水热合成法以F127为模板剂制备介孔碳材料(MC),一步合成法引入Fe(NO_3)_3·9H_2O得到铁改性介孔碳材料(Fe/MC-x,x为合成原料中铁源与间苯二酚的摩尔比,x=0.5、1.0、1.5),对改性前后的材料进行TEM、N_2吸-脱附、XRD及FI-TR表征,通过考察吸附剂量、吸附等温线、吸附动力学对其吸附水中对硝基苯酚(p-NP)进行了研究。结果表明,所得MC和Fe/MC-x的孔径分布集中于3～4nm,比表面积分别为643.6、635.6、636.0和587.2 m^2/g。实验条件下,Fe/MC-x的吸附性能优于MC,其中Fe/MC-1.0有最大吸附量220.35mg/g,对应去除率为92.33%;平衡吸附量均与初始浓度呈正相关,与吸附剂投加量呈负相关,高温不利于吸附,p-NP在MC和Fe/MC-x上的吸附行为符合Freundlich模型;改性行为加快了吸附速率,吸附过程符合准二级动力学模型,主要为化学吸附控制吸附速率。

高级氧化技术去除水环境中多环芳烃的研究进展

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)由具有亲脂性质及较高解吸活化能的两个或多个苯环组成。它们主要有两种组合方式:一种是非稠环型,即苯环与苯环之间各由一个碳原子相连,如联苯、联三苯等;另一种是稠环型,即两个碳原子为两个苯环所共有,如萘、蒽等。由于其稳定的化学结构和较低的生物利用度,它们是环境中的持久性化合物。PAHs可由自然活动(例如陆地植被合成、微生物合成和火山活动)释放到环境中,但是,与自然火灾和人为来源产生的PAHs相比,这些自然活动释放的PAHs极少。其中人为活动(例如军事行动,车辆排放,农业生产,住宅废物燃烧,化石燃料的燃烧,石油行业的泄漏,炭黑、煤焦油沥青和沥青的制造,供热和发电以及发动机内燃物的排放)向环境中释放了更大量的PAHs。由于PAHs的毒性、致突变性和致癌性,科学家致力于通过研究修复机制来开发适当的工艺,以减轻PAHs对环境和人类健康的可能风险。物理、化学、热、生物和植物修复过程(包括焚化、热解吸、射频加热、氧化、离子交换、光解、吸附、电解、化学沉淀、自然衰减、生物刺激、生物强化、根际过滤、植物萃取、植物固定化和植物降解技术)是多环芳烃污染土壤、沉积物和水的主要处理方法,概括来说即为物理法、生物法和化学法。综合大量参考文献可知,实际操作中的PAHs去除工艺多以生物法或物理法为主。然而,这些方法均有一定程度的缺点,例如高投资和维护成本、复杂的操作程序。另外,有些处理方法在实施过程中会释放次级副产物,其中一些甚至是致癌和致突变的化合物,这将会进一步对公共卫生产生不利影响。化学法现在虽然多停留在实验室研究阶段,但与其它工艺相比有独特的优势,比如可应用范围广、对污染物无选择性、污染物可完全矿化等,是一种高效处理PAHs的有前途的技术。本文总结了近几年来有关通过化学法中的高级氧化技术去除PAHs的文献,详细介绍了各种氧化技术的最新研究进展及反应机理。

利用响应面法对L-2菌株降解石油烃进行优化

从石油烃污染土壤中分离得到菌株L-2,对石油烃(TPH)的降解进行研究。通过16S rRNA鉴定L-2为肠杆菌属。采用基于Box-Behnken设计(BBD)的响应面方法 (RSM),考察温度、pH和TPH质量浓度3个自变量对TPH降解率的交互效应,建立二次回归方程预测模型,确定3个实验因素的最佳组合,通过方差分析验证该二次模型的有效性。确定系数R2=0.9943,表明二次模型与实验数据吻合较好。响应面优化得到最佳降解条件:温度为30℃,pH为7.13和TPH质量浓度为3.93g/L,TPH降解率为87.79%。结果表明,温度对TPH降解速率的影响(P<0.0001)较其他两个参数更显著。GC/MS结果表明菌株L-2可降解十六烷(C16)至二十五烷(C25)范围内的TPH组分。

MOF及其复合材料吸附去除VOCs应用研究进展

金属有机骨架材料(MOF)是一种高比表面积、活性位点丰富、易化学修饰的新型多孔材料,但较差的水稳定性限制其在吸附挥发性有机化合物(VOCs)领域的应用,因此如何提高和巩固MOF的吸附性能已成为研究的热点。本文从单体MOF的合成、MOF复合材料的制备、吸附机理和吸附影响因素等方面综述了MOF及其复合材料吸附去除VOCs的研究进展。针对目前MOF材料在吸附VOCs方面的不足提出研究建议,展望其在VOCs吸附领域的发展方向为制备富含微-介孔结构和活性位点、水热稳定性强、抗水蒸气竞争吸附好和循环利用率高的新型高稳定性材料,以及开发新型MOF材料合成方法。

油田储油罐非甲烷总挥发实验及仿真模拟

针对油田单井拉油罐非密封生产带来的油气泄漏问题,建立小型原油储油罐挥发损耗实验模拟平台,通过气相色谱法探究各因素对其损耗的影响,利用Fluent仿真软件模拟储油罐的泄漏扩散。结果表明:储液温度和有无风环境对储油罐非甲烷总烃(NMHC)挥发影响较大,储液高度和环境温度对其影响较小;仿真模拟无风环境下,储油罐泄漏口短时间内存在油气积聚现象;有风环境下,当风速为1 m/s,油气积聚不明显;随风速增大,扩散浓度场面积不断增大,油品损耗量增大,在风速为5 m/s的环境下,扩散300 s时的浓度场面积相比扩散200 s时较小,但泄漏口处的油气积聚面积增大。

水热合成制备MIL-101及其改性应用现状

MIL-101是一种典型的MOFs材料,具有比表面积大、孔道结构丰富等物化特性,在气体吸附分离、催化、气体储存及药物运输等方面有巨大的应用前景.然而,MIL-101也存在纯化过程复杂、化学活性中心单一、Lewis酸性较弱等缺点,极大地阻碍了其批量生产与实际应用,因此高效制备MIL-101成为当前的研究热点.以MIL-101的结构特征为出发点,综述了纯化方式、矿化剂、反应物配比及晶化条件等因素对水热法制备MIL-101的影响.并从负载活性组分、原位合成和掺杂等方面,对其改性修饰的方法进行总结,表明可根据原料分子及吸附产物进行结构设计调控,以实现特定结构及功能.针对目前MIL-101材料在制备合成方面存在的制备成本高、循环利用率低等不足的现状,提出引入活性基团制备功能型复合材料等建议,以期望研究出高效的制备方法与普适的新型材料.