盐析-冷冻芒硝法处理废旧锂电池电解液废水的研究

采用Na_(2)SO_(4)盐析法来分离并回收废水中碳酸酯类的电解液溶剂,降低废水COD。再通过冷冻芒硝法回收硫酸钠盐,同时实现处理废水的循环回用。考察了Na_(2)SO_(4)投加量、盐析温度、pH、冷冻温度等对废水COD去除效果的影响。结果表明,常温下Na_(2)SO_(4)质量分数为30%,pH为3.0时,COD去除率最高可达71.39%;冷冻回收芒硝的最佳温度为5℃,60.53%的Na_(2)SO_(4)可被回收;芒硝盐析多次循环回用废水的COD去除率可稳定在60%以上;此外,盐析废水分液得到的上层有机相中含有36.18%的碳酸二乙酯,24.82%碳酸乙烯酯和33.79%的碳酸丙烯酯,可进行回收利用。该方法处理的工艺废水和回收的芒硝均可循环回用,且处理效果较好,是一种经济、高效的废旧锂电池回收工艺有机废水处理方法。

温带森林乔木生物量估算:Logistic模型优于Allometric模型

作为研究森林生态系统结构与功能的基础要素,准确估算植被生物量关乎温室气体减排政策制定,以及区域气候稳定性评估,具有显著的科学意义和社会需求。Allometric模型提供了量化生物量与个体体型关系的简洁数学形式,但其幂函数结构描述了生物量持续加速且无限增长,与随植株增大而不断加剧的种内种间竞争和资源限制相悖。然而,当前严重缺失大体型植株的不合理样本结构部分掩盖了模型缺陷,是造成该模型获得重复验证的重要潜在原因。相较而言,通过引入限制因子,Logistic模型同时具备描述高速增长和后期渐趋收敛的模型特征,却鲜被用于植被生物量估算。因此,本研究搜集了典型植被类型——温带森林乔木生物量相关的197篇已发表文献(1945—2016年),基于198种针阔叶乔木物种总计26402个叶、茎和地上部分生物量数据,采用Logistic模型分析了生物量随胸径增长的变化规律。结果表明,较之Allometric模型(R^(2*)0.76、RMSE 0.44 g、AIC 7189.9),Logistic模型呈现更好的拟合优度(R^(2*)0.81、RMSE 0.39 g、AIC 5809.1)。此外,Logistic模型计算了平衡生物量与平衡生长率,以反映与生境资源相适应的植株生物量及其累积速率,通过识别生物量渐趋稳定的胸径阈值,发现超过该拐点的大体型样本占比不足0.71%,呈现显著的生态学意义。综上,Logistic模型估算温带森林乔木生物量具备统计效力和理论优势。研究显著改进了植被生物量估算模型,有助于揭示植物碳蓄积策略,了解森林能流规律和碳库动态,为制定气候变化应对政策提供依据。

氧化锰与氧化铈协同等离子体催化氧化甲醇的活性差异研究

在等离子体催化系统中,不同催化剂常表现出显著的性能差异.本文通过表面氧物种表征及臭氧氧化原位反应,探究了α-MnO_(2)与CeO_(2)两种常用催化剂在等离子体催化系统中催化氧化甲醇性能差异的本质原因.等离子体催化氧化甲醇的性能评价结果显示,在相同输入功率下CeO_(2)对甲醇的转化率和CO_(2)选择性均高于α-MnO_(2).氧气程序升温脱附(O_(2)-TPD)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段及甲醇常温催化、O_(3)分解和O_(3)催化氧化实验结果表明,CeO_(2)比α-MnO_(2)拥有更多的表面活性氧,能吸附活化更多的甲醇分子;同时,CeO_(2)能更有效地利用臭氧分解产生的活性氧物种对甲醇进行深度氧化.进一步通过原位DRIFTS实验研究两种催化剂协同臭氧催化氧化甲醇反应中间产物的变化,结果表明,CeO_(2)催化剂氧化甲醇的表面副产物较少,而α-MnO_(2)表面则会累积大量的副产物碳酸盐,从而影响其催化性能.

等离子体场内CeO_(2)催化降解甲醇的表面活性氧物种来源与作用研究

利用水热法制备了3种不同形貌(纳米棒、纳米颗粒、纳米立方体)的CeO2催化剂,并通过比表面积测试(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱分析(Raman)、O2程序升温脱附(O2-TPD)手段表征其物理化学性质,结果发现,CeO2纳米棒的表面氧空位和氧物种最多.等离子体与催化协同降解甲醇性能评价实验结果显示,CeO2纳米棒展现出最好的催化性能.进一步设计实验(甲醇-TPD、不同气氛常温催化、催化剂内后置比较、O3催化氧化)推测在等离子体场内CeO2表面活性氧物种来源及其作用.结果表明:①在等离子体场内参与CeO2表面催化反应的活性氧物种有两个来源,一是催化剂本身存在的表面氧物种,二是等离子体区域产生的短寿命物种及长寿命物种(主要是O3),其中,O3分解产生的活性氧物种是提高催化性能的主要因素.②不同形貌CeO2由于表面氧空位含量不同,导致O3在催化剂上分解产生的活性氧物种的量不同,最终影响等离子体催化性能.

Pt颗粒负载对CeO2臭氧催化氧化甲苯的增强作用

通过铂颗粒吸附法制备得到Pt/CeO2催化剂应用于臭氧催化氧化甲苯反应,研究了Pt颗粒负载对CeO2臭氧催化氧化甲苯的增强作用.采用氢气程序升温还原(H2⁃TPR)、氧气程序升温脱附(O2⁃TPD)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)等手段对催化剂进行表征,结果显示,CeO2负载Pt颗粒后,Pt与CeO2存在相互作用,提高了CeO2上氧空位的含量.臭氧分解实验证实了Pt/CeO2催化剂具有更好的臭氧分解性能.臭氧催化氧化甲苯评价结果表明,Pt/CeO2具有比CeO2更优异的催化性能,在80℃时甲苯降解率、CO2产率和臭氧分解率分别达到92.3%、92.1%和99.9%.原位拉曼进一步研究了臭氧分解生成的氧物种种类及含量,以及甲苯存在时氧物种的变化,结果表明,臭氧在氧空位上分解产生的过氧物种较为稳定,是氧化甲苯的重要活性物质.因此,Pt颗粒负载在CeO2上能增强臭氧在催化剂上分解,并形成更多过氧物种,最终提升臭氧催化氧化甲苯的性能.