不同酸碱体系中Pt/SiO_(2)催化肼分解产生自由基

采用电子自旋共振(electron spin resonance spectroscopy, ESR)法,探讨高氯酸体系和氢氧化钠体系中H^(+)浓度与OH-浓度对催化剂催化肼断键及断键产生的自由基的状态及行为的影响,明确了酸碱体系下Pt/SiO_(2)催化肼分解产生自由基的差异。结果表明:碱性体系中,随着OH-浓度升高,N-H断键速率显著升高,肼分解以氢解反应为主;酸性体系中,在pH=6.9到pH=1.1范围内,随着H^(+)浓度升高,N-N断键速率急速升高并远大于N-H断键速率,在pH<1.1范围内,随着H^(+)浓度升高,N-H断键速率和N-N断键速率均快速下降。在酸碱变化过程中,N-H断键起着主导作用,决定了肼分解速率,随着酸度升高,N-H断键速率下降,肼分解速率下降。

LiCl-KCl共晶熔盐中金属铀与氯化锌的反应行为及机理

为探究氯化锌(ZnCl2)与金属铀制备LiCl-KCl-UCl3初始熔盐体系的反应过程,本工作拟在500℃下的LiCl-KCl共晶熔盐中,首先对可能反应进行热力学计算,确定可能反应路径;再通过循环伏安法和原位吸收光谱法原位监测金属铀与ZnCl2的反应过程,并观察反应过程中熔盐的颜色变化,结合电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析样品中元素含量的变化,对反应产物进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜能谱分析(SEM-EDS)表征,综合确定反应行为和反应机制。研究结果表明:在金属铀与ZnCl2的反应过程中,Zn(Ⅱ)直接将铀金属氧化为U(Ⅲ),生成的Zn金属在铀金属表面形成U-Zn合金。ZnCl2与金属铀制备的电解精炼初始熔盐体系LiCl-KCl-UCl3过程,反应在240 min达到平衡,最终Zn质量分数维持在0.01%。

适用欧拉-拉格朗日方法模拟气液泡状流的气泡破碎模型

欧拉-拉格朗日方法已被广泛应用于模拟鼓泡塔等气-液反应器内的流型、气泡尺寸(或气含率)及其分布。文献中该方法主要基于临界Weber数观点来描述气泡破碎行为,且破碎后的子气泡尺寸由随机数确定。但现有实验和理论研究表明,临界Weber数约束不能体现气体密度等物性参数和泡内气体重分布对气泡破碎行为的影响。针对这些不足,提出了适用欧拉-拉格朗日框架且考虑泡内气体重分布贡献的气泡破碎机理模型,并利用开源软件OpenFOAM开发了基于新破碎模型的求解器。新模型预测结果能较好地吻合实验测量的时均轴向液速、气泡尺寸及其分布等实验数据。特别地,考虑泡内气体重分布现象的破碎机理模型成功预测了实验观测的气泡尺寸双峰分布特征。

模拟高放废液玻璃固化体热学性能

玻璃固化技术是目前国内外HLW(高放废液)固化处理最主要的手段。高放废液中含有镧和铀,但镧、铀对固化工艺的影响鲜有报道。为对比镧、铀对玻璃固化体熔制工艺和产品性能的影响,分析不同镧铀比例下的各方面差异,以模拟高放废液的硼硅酸盐玻璃固化体作为实验材料,采用XRD(X射线衍射)、SEM(扫描电子显微镜)等表征方法研究玻璃固化体在不同热处理温度下的析晶行为和热稳定性。结果表明:在800、900、1000℃下,不同镧/铀配比的样品外观差别不大,热处理实验证实固化体样品在800—900℃热处理温度内有晶体析出,其中800℃热处理温度析晶最为严重。

三氧化铀粉末溶解工艺研究

三氧化铀是乏燃料后处理厂的一种产品,可用于制备工厂开车、铀尾端调试、制备四价铀等工艺环节所需的硝酸铀酰溶液。为明确三氧化铀粉末溶解制备硝酸铀酰溶液的最优工艺条件,有针对性地提高三氧化铀溶解工艺水平,探索其溶解特性,有必要研究三氧化铀溶解过程中工艺条件对溶解过程的影响。本文研究了不同搅拌速度、温度、初始酸度条件下,硝酸溶解三氧化铀粉末的过程,分析了反应条件对溶解过程的影响方式,并得到了最优工艺条件。结果表明:提高反应温度、初始酸度均有利于三氧化铀的溶解,随着搅拌速度的提高溶解时间呈现先减小后增大的趋势。

Mn^(2+)催化亚硝酸氧化破坏H_(2)C_(2)O_(4)机理研究

为明确硝酸溶液中以Mn^(2+)作催化剂时,亚硝酸氧化破坏H_(2)C_(2)O_(4)的具体化学行为和反应机理,本文考察了在硝酸和硫酸体系中以Mn^(2+)作催化剂时亚硝酸氧化H_(2)C_(2)O_(4)的差异、Mn^(2+)与草酸络合对亚硝酸氧化Mn(Ⅱ)到Mn(Ⅲ)的作用以及Mn(Ⅲ)破坏H_(2)C_(2)O_(4)过程中产生的自由基,获得了具体的催化反应历程,推测了反应机理。结果表明,亚硝酸在催化反应过程中起主导作用,加入亚硝酸可有效消除反应初期存在的诱导期;反应过程中,溶液中游离的Mn^(2+)与H_(2)C_(2)O_(4)络合生成了MnC_(2)O_(4),而作为配体的草酸降低了Mn(Ⅱ)被氧化到Mn(Ⅲ)的反应活化能,使得亚硝酸能氧化MnC_(2)O_(4)并生成[Mn(C_(2)O_(4))_(3)]^(3-),Mn(Ⅲ)会将所络合的草酸氧化生成·OOC—COOH并被还原成Mn(Ⅱ),·OOC—COOH在酸性溶液中稳定性差,会迅速分解并释放出还原性物质,最终实现了H_(2)C_(2)O_(4)的氧化分解。

铀在榕树叶上的吸附行为及其机理分析

通过静态吸附实验,研究了UO22+在榕树叶上的吸附行为,从热力学和动力学方面对吸附过程进行了分析,并通过红外光谱、扫描电镜探讨了吸附机理。结果表明:UO22+在榕树叶上的吸附是吸热过程,符合Freundlich等温吸附方程,相关系数达0.99以上;表面吸附是动力学控制的主要步骤,吸附动力学过程可用准二级吸附速率方程来描述,相关系数达0.999 8;榕树叶吸附铀是自发的、吸热的吸附反应;榕树叶对铀的吸附使细胞的表面形态发生了改变,在榕树叶吸附铀的过程中,UO22+主要与细胞表面的—OH、C=O、P—O及Si=O等基团螯合,形成配合物,因此,榕树叶吸附铀的机理表现为表面络合吸附机理。

红壤胶体对U(Ⅵ)的吸附性能及机理

采用静态法研究了某铀矿山附近土壤中的红壤胶体在不同pH值、离子强度、吸附平衡时间、铀溶液初始浓度、胶体用量、胶体粒径和有机质条件下对U(Ⅵ)的吸附影响,从热力学和动力学方面对吸附过程进行了分析,并通过元素分析、红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对吸附机理进行了初步探讨。实验结果表明:离子强度越小,胶体粒径越小,胶体对U(Ⅵ)的吸附量越大;单位质量红壤胶体对铀的吸附量随铀初始质量浓度的增大而增大,随红壤胶体用量的增大而减少;在25℃、pH值为3.5、离子强度为0.001mol/L时,粒径小于1μm的红壤胶体的饱和吸附量qmax为76.76μg/mg。红壤胶体吸附铀酰离子前后的红外光谱表明,与吸附相关的主要基团为羟基、羰基、Si—O、Si—O—Fe等。红壤胶体对铀的吸附遵循Langmuir吸附等温线,符合准二级吸附动力学方程。

四种生物吸附剂对铀的吸附性能研究

以保护环境为目的,以寻求廉价而有效的生物吸附材料为出发点,研究了啤酒酵母菌、北海海草、榕树叶、杉树皮等4种吸附剂对铀的吸附性能的影响。结果表明:4种吸附剂对低浓度铀具有很好的富集作用,其吸附率都在99%以上;每种吸附剂都存在1个最适pH值和1个最佳投放质量浓度,依次对应为4.0—5.0,4—4.5,3.5—4.0,3.0—4.0和10,12,8,10 g/L;4种生物吸附剂对铀吸附符合Freundlich和Langmuir吸附等温方程,且吻合良好;另外4种吸附剂对铀的吸附在吸附量之间存在较大差别,在同一平衡浓度下,吸附量大小顺序为:啤酒酵母菌>榕树叶>北海海草>杉树皮。

榕树叶-活性污泥协同曝气处理含铀废水

为提高含铀废水的处理效率，改善固液分离效果，采用具有强富集性的椿树叶和具有絮凝作用的城市活性污泥，联合处理含铀废水。探讨了溶液pH值、铀溶液初始浓度、曝气量对含铀废水中铀去除效果的影响及榕树叶-活性钙泥相互作用的协同效应，并讨论了榕树叶-活性污泥的等温吸附行为。研究结果表明，椿树叶活性钙泥联合处理含铀废水时产生的协同作用对铀的去除率比单独体系的几何叠加去除率约高70％；当含铀废水的初始pH值为3．5时，去除率达最大，约为100％；pH值增加，去除率明显下降；曝气量在80～100L／h时，铀的最佳去除率达85％以上；榕树叶-活性污泥协同处理不同浓度铀的吸附等温线符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程，其相关系数（r）分别为0．9925和0．9998。

均质脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐的合成及性能研究

以脂肪醇为原料 ,通过Williamson合成法合成了聚氧乙烯醚加成数n =2、 3、 4的均质醇聚氧乙烯醚 ,并利用羧甲基化法合成了聚氧乙烯醚加成数n =2、 3、 4的均质脂肪醇聚氧乙烯醚乙酸钠。经减压蒸馏提纯 ,薄层色谱显示均为单一斑点。综合表面活性测试结果表明 ,当脂肪基的碳链长度相同时 ,随着聚氧乙烯醚加成数的增加 ,均质脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠盐的表面活性增加 :当聚氧乙烯醚加成数相同时 ,随着脂肪基的碳链长度的增加 ,均质脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠盐的表面活性增加。

纳米TiO_2协同Fenton试剂光催化降解甲基橙

采用纳米TiO2协同Fenton试剂光催化降解甲基橙,研究了纳米TiO2与Fenton试剂的协同效应,考察了H2O2用量、甲基橙溶液的初始浓度及初始pH值对降解效率的影响,并对其降解动力学规律作了初步探讨。结果表明:纳米TiO2强化了Fenton试剂对甲基橙的降解效率,它们之间产生了较强烈的协同效应。在实验过程中,纳米TiO2协同Fenton试剂光催化降解初始浓度30mg/L、pH=3.0的甲基橙120min,其降解率达到99.4%,分别是同等实验条件下单独纳米TiO2降解率的2.63倍,单独Fenton试剂降解率的2.32倍,是两者算术和的1.2倍。在实验浓度范围内,甲基橙的降解反应符合准一级动力学过程;与Fenton反应相比,在0.2、0.4、0.6g/L纳米TiO2的协同作用下,甲基橙的降解表现反应常数分别提高了1.71、2.51和3.36倍,半衰期相应缩短。另外,H2O2用量、甲基橙溶液初始浓度及初始pH对降解率有一定影响。

乳状液膜技术回收处理含铀溶液中铀的研究

采用乳状液膜技术对含铀溶液中的铀进行回收处理,研究了制乳原料的最佳体积比,制乳时的搅拌速度、温度等因素,及回收处理铀时的温度、pH值、铀初始质量浓度、提取时间等因素对乳状液膜技术提取回收含铀废液的影响;探讨了乳状液膜提取回收铀过程中铀的迁移机理;通过热力学对乳状液膜技术提取回收铀的液膜传输过程进行了分析。结果表明,当制乳原料中P204和液体石蜡的体积分数为0.1和0.05,Span80、磺化煤油与P204的体积比分别为0.06、0.79,搅拌速度为2 000r/min,内水相盐酸的浓度为4mol/L时,可制得稳定的油包水型乳状液膜。在常温常压、pH值2.5、铀初始质量浓度小于100mg/L、含铀废液与乳状液膜的体积比为5时,用乳状液膜对铀废液提取0.5h,铀的回收率可达到99%以上,Gibbs自由能ΔG<0,说明外水相的铀可自发地向内水相富集。

US/Fe^(3+)/H_2O_2体系超声催化降解甲基橙的研究

采用US/Fe3+/H2O2体系超声催化降解甲基橙,考察了超声波功率、Fe3+初始质量浓度、H2O2用量、甲基橙溶液的初始质量浓度及初始pH值对超声催化降解甲基橙的影响,初步探讨了其降解动力学规律。结果表明,US/Fe3+/H2O2体系能有效降解甲基橙,且超声波与Fenton试剂对甲基橙废水的降解存在强烈的协同作用;在pH=3、超声波功率500 W、Fe3+和H2O2的初始质量浓度分别为30 mg/L和150 mg/L时,对含30 mg/L的甲基橙溶液降解120 min,其去除率达到99.5%;甲基橙的超声催化降解符合一级反应动力学规律,且甲基橙的一级反应速率常数随其初始质量浓度增大而降低。

榕树叶-活性污泥协同曝气吸附铀的热动力学

通过吸附动力学实验及等温吸附实验,研究了20～50℃榕树叶-活性污泥协同曝气吸附铀的热动力学性质。结果表明,调节pH=3.0,吸附时间60min,榕树叶-活性污泥体系对初始质量浓度为100mg/L的UO22+的吸附率超过99%,室温20℃下最大吸附量达到13.055mg/g。吸附动力学过程可用准二级吸附速率方程来描述,计算值与实测值吻合良好,相关系数达0.99以上。吸附平衡符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,相关系数都大于0.98,体现了单层吸附与多层覆盖相结合的吸附模式;求得反应的ΔH=-45.2kJ/mol,ΔS=-46.2J/(mol.K),ΔG分别为-31.7(20℃),-31.2(30℃),-30.7(40℃),-30.3(50℃)kJ/mol。根据ΔG<0,ΔH<0及平均吸附能大小判断,榕树叶-活性污泥协同曝气体系吸附铀是自发、放热的物理吸附反应。

凹凸棒石与硫酸亚铁协同吸附铀

通过静态吸附实验,研究了pH值、吸附时间、铀初始质量浓度、吸附剂用量等因素对凹凸棒石及凹凸棒石与硫酸亚铁协同吸附铀的影响,从热力学和动力学方面对吸附过程进行了分析,并通过红外光谱(IR)和扫描电镜(SEM)探讨了其吸附机理。结果表明,当温度为25℃、pH值为5.0、凹凸棒石投加量为15g/L、铀初始质量浓度为100mg/L、吸附反应30min时,凹凸棒石对UO22+的吸附率达89.5%,饱和吸附量可达40.8mg/g以上;加硫酸亚铁后,凹凸棒石和硫酸亚铁协同吸附铀的效果大幅提高,在25℃、pH值为6.5、凹凸棒石用量20g/L、FeSO4用量1g/L、铀初始质量浓度为100mg/L、吸附时间30min时,凹凸棒石和硫酸亚铁协同对UO22+的吸附率达99.9%以上,经处理的含铀废水能达国标排放。凹凸棒石对UO22+的吸附遵循Langmuir吸附等温线;凹凸棒石及其协同体系对UO22+的吸附动力学模型符合准二级动力学方程。凹凸棒石吸附铀前后的红外光谱表明,凹凸棒石主要是通过羟基、胺基等基团与铀络合进行吸附的。

活性污泥吸附铀的性能及机理研究

通过静态吸附试验考察了溶液pH值、温度、铀的初始质量浓度及活性污泥投加量等因素对活性污泥吸附处理含铀废水的影响,研究了其吸附过程的热力学、动力学及吸附平衡模式,探讨了活性污泥吸附铀的反应机理。结果表明,活性污泥吸附低浓度铀的最佳条件为:pH值3～4,活性污泥投加量8 g/L,温度10～60℃。活性污泥吸附铀的动力学过程可分为3个阶段:初始阶段(t≤30 min)、过渡阶段(30min<t≤40 min)和一级吸附过程阶段。各阶段相对应的吸附动力学方程分别为:lnC_t=-4×10^(-5)t^2-8×10^(-4)t-4.588;lnC_t=-0.0556Int-4.716;lnC_t=-4.333×10^(-4)t+4.531。活性污泥吸附铀的等温线与Freundlich等温式拟合较好,活性污泥吸附铀属多层覆盖吸附,饱和吸附量随温度升高而上升,吸附传质速率由孔隙扩散阶段和内表面吸附共同控制。活性污泥表面的活性功能团对铀的络合作用是活性污泥吸附铀的主要机理,铀主要与细胞表面的—OH、C=O、P-O及-NH_2等活性官能团螯合,形成配合物。

生物浸出回收废弃镍-镉电池研究

在中国，只有不到1％的废弃干电池被回收，因此有必要寻找一种既经济、快速，又利于环保的处理废弃干电池方法．生物浸出是回收废弃干电池有毒金属效果最好的方法之一．本研究应用本地下水道废水经驯化培养后产生的酸性废水作浸出菌种，考察pH值、生化反应器污水停留时间（RTB）、浸取时间、生化反应液是否添加Fe粉等实验条件对废弃镍．镉电池镍、镉浸出率的影响．结果表明，在pH值1．8-2．1、RTB5d、浸取时间50d、生化反应液添加Fe粉条件下，可使镍-镉电池中镍、镉浸出率分别达到87．6％和86．4％，从而为工业生产提供了科学依据．

月桂醇聚氧乙烯醚羧酸盐的泡沫性能研究

用WaringBlender法对月桂醇聚氧乙烯 (9)醚乙酸钠 (AE9C Na)在不同条件下的泡沫性能进行了研究。结果表明 ,AE9C Na水溶液在pH <6的范围内泡沫性能差 ,pH≥ 8时起泡能力强泡沫稳定性好 ,且有一定的耐温 ,抗盐及抗钙能力 ,可反复起泡消泡 ,因此AE9C Na可作为液体洗涤剂的主活性剂及循环泡沫流体的主剂。

US/FeEDTA/H_2O_2协同降解壬基酚聚氧乙烯醚废水研究

采用US/FeEDTA/H2O2体系协同降解壬基酚聚氧乙烯醚废水。探讨了初始pH值、H2O2质量浓度、FeEDTA质量浓度、超声波功率以及壬基酚聚氧乙烯醚的初始质量浓度对壬基酚聚氧乙烯醚降解效果的影响及FeEDTA/H2O2和超声波之间的协同效应。结果表明,US/FeEDTA/H2O2体系降解壬基酚聚氧乙烯醚废水时产生较强的协同作用,而不是简单的几何叠加。US/FeEDTA/H2O2体系对壬基酚聚氧乙烯醚的去除率比超声波与FeEDTA/H2O2体系的几何叠加的去除率高出约60%。在pH=9、H2O2质量浓度250kg/L、FeEDTA质量浓度100mg/L、超声波功率600W的条件下,对初始质量浓度为100mg/L的壬基酚聚氧乙烯醚溶液降解2h,其去除率在99%以上。