喷涂法负载TiO_(2)/MnO_(2)陶瓷膜催化臭氧氧化降解染料废水

染料废水存在排放量大、色度高、COD大、可生化性差、难降解等特点,其处理存在低效高耗的问题.本研究首先通过水热法制备了TiO_(2)/MnO_(2)催化剂,对催化剂进行了XRD、XPS、SEM/EDS表征,以罗丹明B(RhB)溶液为模拟染料废水,进行了催化臭氧氧化降解RhB的性能对比研究.再通过喷涂成膜技术将TiO_(2)/MnO_(2)催化剂负载于平板式陶瓷膜表面,研制成反应性陶瓷膜(TiO_(2)/MnO_(2)-CM),自制了配套膜反应器,研究了TiO_(2)/MnO_(2)-CM水处理系统对RhB降解去除效果和水通量变化规律.结果表明,本工作成功合成了棒状和不规整球状结合的TiO_(2)/MnO_(2)催化剂,XPS结果表明存在Mn^(4+)活性中心,促进了催化臭氧活化能力.喷涂TiO_(2)/MnO_(2)催化剂后,陶瓷膜的纯水通量略有下降,12层为适宜的喷涂层数,采用TiO_(2)/MnO_(2)-CM对2 L初始浓度为20 mg·L^(−1)的RhB在臭氧浓度为2.5 g·m^(−3)条件下,反应40 min去除率可达100%,去除效率远高于空白膜,陶瓷膜负载TiO_(2)/MnO_(2)有助于提高O_(3)溶解性、加速生成·OH.本工作可为染料废水等难降解有机废水的高效低耗处理,提供新技术思路.

铬渣资源化利用研究进展

为解决目前铬渣无害化处理不彻底且未对其中的铬进行资源化利用的问题,综述了国内外铬渣处理现状,介绍了铬渣来源和成分,重点梳理和分析了有钙焙烧渣在钢铁行业的应用、无钙焙烧渣中金属回收以及液相氧化渣的资源利用。通过总结和比较,提出了采用烧结炼铁工艺处理有钙焙烧渣、采用碱浸法回收无钙焙烧渣中金属以及液相氧化渣直接用作炼铁原料的建议,指出了铬盐行业在未来发展的同时,应该加强源头创新,实现工业共生,最终达到清洁生产的目的。

立方体形α-Fe_(2)O_(3)光催化剂的合成及其可见光芬顿降解抗生素

抗生素的滥用和生产废水的无序排放造成了水体中抗生素污染问题日益严重。通过溶剂热法合成了立方体形貌的α-Fe_(2)O_(3)光芬顿催化剂,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等方法对其微观结构、物相等进行了表征。以盐酸四环素(TC)为模型抗生素污染物,研究了新型催化剂对TC的吸附和光芬顿降解性能,并探究了催化剂浓度、H_(2)O_(2)加入量、LED光源波长和pH等因素对TC降解效果的影响规律。结果表明,该工作成功合成出了粒径分布均一且具有立方体形貌的α-Fe_(2)O_(3),其对TC的吸附在30 min内即可达到平衡,吸附量可达7.06 mg/g。当TC的初始质量浓度为20 mg/L、α-Fe_(2)O_(3)催化剂的质量浓度为0.5 g/L时,采用可见光LED光源光芬顿降解30 min,TC的去除率可达80%以上。

水力喷射空气旋流器喷孔分布优化

为了进一步提高水力喷射空气旋流器(WSA)的传质性能,采用理论分析与实验相结合的方法,对其喷孔分布进行了优化研究。提出了基于同层相邻喷孔液相射流边界层相交于中心排气管表面的临界孔间距lc的概念及其计算方法,实验考察了喷孔排列方式和喷孔间距对WSA脱氨传质效果的影响。研究表明,在传质性能上,WSA的射流喷孔按正方形排列优于三角形排列;喷孔间距对脱氨传质效率有明显影响,存在一个较优取值,其值约等于1.28lc;从上往下到中心排气管出口处计算,侧壁开孔区长度应该占中心排气管长度的78%。研究结果为设计具有良好传质性能的WSA提供了依据。

煤电厂粉煤灰在水力喷射空气旋流器中湿法捕集去除规律

为解决传统除尘设备去除粉尘效率较低、处理成本较高等问题,提出了采用超重力分离设备——水力喷射空气旋流器(WSA)对燃煤电厂粉煤灰颗粒进行去除处理。探究了粉尘初始浓度、液相射流流速、进口气速等因素对WSA除尘率的影响。结果表明,WSA对粒径大于1.5μm的细颗粒物去除率可达99.40%,除尘率随粉尘初始浓度、液相射流流速、进口气速增大而增大,同时进口气速的增大也会导致气相压降显著升高。捕集前后元素检测表明粉煤灰粉尘中含有Cr、As、Hg等多种重金属,有害重金属平均去除率可达到98.85%,本工作湿法捕集去除粉尘颗粒可以有效降低粉尘重金属毒性污染风险。

水力喷射空气旋流器中射流流型及其对传质面积和气相压降的影响

为了进一步提高水力喷射空气旋流器(WSA)的传质效率以及认识射旋流体系的气液传质机理,对WSA中的射流流型进行了系统的观察研究,绘制出了不同进口气速下射流流型图。以CO2-NaOH化学吸收体系测定了相应射流流型下的有效比相界面积a。结果表明,在低射流流速(≤4.42 m·s-1)下,液相射流随着进口气速增大,主要存在稳态射流、变形旋线射流、破碎旋线射流、雾化旋线射流、贴壁雾化旋线射流5种流型;在高射流流速(≥6.19 m·s-1)下,射流主要出现稳态射流、破碎旋线射流以及雾化旋线射流3种流型。a值与流型有关,雾化旋线射流下的a值大于其他流型下的对应值。低流速下的贴壁雾化,不利于气液两相充分接触,对应a值较小。a值与射流流速有一定关系,随着射流速度的增大而略有增大,且随着射流流速增大至8.84 m·s-1以上,增大的幅度变大。

水力喷射空气旋流器用于含Cr(Ⅵ)废水处理

以SO2为还原剂,采用一种新型的气液传质设备——水力喷射空气旋流器(WSA)对含Cr(Ⅵ)废水进行直接还原处理,得到了比较满意的效果。研究结果表明:当SO2浓度为3582 mg·m-3时,对Cr(Ⅵ)含量为1134 mg·L-1的模拟含铬废水,循环处理6 min,Cr(Ⅵ)去除率可达99.9%以上。废水初始pH为碱性比其为酸性条件下,更有利于SO2的吸收,提高了SO2利用率,增强了处理效率。废水射流流速对处理效果的影响较小,但SO2和Cr(Ⅵ)的浓度对处理效果有明显影响。随着SO2浓度增大,处理效率增大;Cr(Ⅵ)的初始浓度增大,处理效率降低。研究结果为建立含硫气体还原处理含Cr(Ⅵ)废水新工艺提供了依据。

操作参数对水力喷射空气旋流器脱除细颗粒物的影响

工业生产过程中排放大量有毒有害细颗粒物,对环境和人体健康威胁严重,急需治理。针对传统湿法除尘设备效率较低的问题,本文采用液相射流和空气旋流耦合作用的静态超重力设备——水力喷射空气旋流器(WSA),以平均粒径为1.56μm的滑石粉模拟细颗粒物,研究考察了粉尘初始浓度、液相射流流速、进口气速等操作参数对WSA的总除尘率η的影响;并对实验数据进行归纳分析,总结了操作参数与除尘率之间的数学关系模型。结果表明,WSA对PM2.5含量为74.15%的粉尘样品的除尘率最高达93%以上,尤其是粒径为1.8μm以上的细颗粒物,去除率可达100%;WSA的除尘率随着进气速度、射流速度及粉尘浓度的增大而增大,两者之间关系式为:h=133.61×Re_g^(0.026)×Re_l^(0.027)×(c_s/ρ_s)^(0.065)。本工作为工业细颗粒的脱除提供了一种新的方法。

循环式超声强化光催化降解双酚A

设计了一种循环式超声强化光催化反应器,以TiO2作为光催化剂,研究了超声功率、TiO2加入量、循环液流速和空气流量对双酚A(BPA)降解效果的影响。实验结果表明:超声与光催化过程在循环式超声强化光催化反应器中实现了较好的协同效应;在初始BPA质量浓度为20.0 mg/L、超声功率为600 W、TiO2加入量为7 g/L、循环液流速为4.05×10-2m/s、空气流量为200 mL/min的条件下,反应150 min后,BPA降解率可达90.5%,溶液中剩余BPA质量浓度仅为1.8 mg/L,反应240 min后TOC去除率可达84.5%。

羊粪好氧堆肥处理研究进展

随着我国集约化养羊的快速发展,由此产生的大量羊粪带来了很大的环境压力。而好氧堆肥是一种利用好氧微生物发酵使羊粪转变为有机肥料并达到无害化处理的有效方法。从羊粪的特点着手,对羊粪好氧堆肥原理、过程影响因素、腐熟指标、现行工艺进行了总结和分析。分析结果表明:羊粪颗粒具有较好的表面致密形态,为堆肥堆体的通风提供了良好的工艺条件;采用生物接种强化好氧堆肥过程是一项有效的羊粪无害化、资源化处理的新工艺。

Ca(OH)_2絮凝沉淀-臭氧氧化垃圾渗滤液生化出水提高反渗透性能

为了提高生化出水的反渗透性能,本文提出采用Ca(OH)_2絮凝沉淀预处理生化出水,再经O_3氧化后,用于反渗透膜的深度处理工艺.研究表明,Ca(OH)_2絮凝沉淀可以有效地去除垃圾渗滤液生化出水中的大分子有机物及Ca^(2+)、Mg^(2+)离子.当废水絮凝沉淀出水的电导率最低时,废水中的Ca^(2+)和Mg^(2+)离子浓度降到最低,同时也去除了较大比例的COD.对电导率最低条件下的Ca(OH)_2絮凝沉淀出水再经O_3处理后,废水中的Ca^(2+)和Mg^(2+)离子浓度和COD进一步降低,其反渗透膜通量比MBR出水的通量增高25%—35%,膜污染明显减轻,可延长膜清洗周期.臭氧氧化Ca(OH)_2絮凝沉淀出水涉及到臭氧分子直接氧化和氢氧根催化臭氧氧化两种机理,但前者起主导作用.臭氧氧化处理进一步降低了废水中的COD和Ca^(2+)、Mg^(2+)离子浓度,是提高反渗透膜通量的主要原因.

排气管直径与深度对水力喷射空气旋流器传质性能的影响

对水力喷射空气旋流器（WSA）的中心排气管直径De和排气管插入深度S进行了设计优化研究,实验考察了不同De和S对WSA脱氨传质系数KLa和气相压降的影响,提出了综合评价传质过程效率的概念——单位压降传质效率pη,讨论了De和S的设计取值。研究表明,当De增大时,KLa和气相压降均随之降低,较小De的WSA具有较高的气液传质性能,但气相压降比较大,而KLa和气相压降均随S增大而增大。综合能效关系表明,随着De的增大Pη增大,随着S的增大Pη出现先增大后降低的趋势,WSA设计中De与WSA直径D之比De/D宜为0.42~0.53,S与WSA筒体长度H之比S/H适宜取值约为0.70。

水力喷射空气旋流器用于吸收处理工业尾气中的氨气

针对工业尾气中氨气吸收存在的传质效率低、设备易于堵塞等问题,本文采用新型超重力气液传质设备水力喷射空气旋流器(WSA),以稀硫酸溶液为吸收剂,开展了氨气吸收处理研究。研究考察了初始NH3浓度、进口气速、喷孔面积以及中心排气管直径等操作参数和WSA结构参数对氨气吸收处理效率的影响。研究结果表明,NH3吸收率随着初始NH3浓度和进口气速的增大均呈现先增大后降低的规律。NH3吸收率随着WSA的喷孔面积的增大先增大后趋于平缓,但却随着WSA的中心排气管直径的增大而降低,但压降也随之增大。在NH3浓度为4500mg/m3左右,进口气速为26.46m/s时,采用喷孔面积为565.5mm2、中心排气管直径为32mm的WSA,NH3吸收去除率可达99.5%以上。该工艺在工业尾气中的NH3回收处理方面具有较大的应用前景。

工业细粒物PM_(2.5)预团聚及去除新技术研究进展

分析了目前传统工业除尘系统的不足,指出对工业细粒物进行预团聚后,再应用常规除尘设备脱除工业细粒物是一条提高细粒物去除效果的行之有效的技术路线。总结了细粒物预团聚的物理与化学方法,并介绍了湿法除尘方面的新技术,以及水力喷射空气旋流器(WSA)脱除工业细粒物的新技术及其除尘效果。WSA具有结构简单、无内部组件、不结垢和堵塞、除尘效率高等优点,对于研发新型除尘设备具有参考价值。

喷孔直径对水力喷射空气旋流器传质性能的影响

水力喷射空气旋流器(WSA)是一种高效的超重力气液传质设备,为了进一步提高其传质效率,通过理论分析和吹脱氨实验研究,对其喷孔直径进行了优化研究。采用因次分析法对实验数据进行了归纳,得到了脱氨传质系数KLa的经验公式为:KLa=2.77×10-9uLI0-1Reg0.37ReL1.18Wel-1.05,运用该式可较好地预测喷孔直径对WSA脱氨传质性能的影响。研究发现,当废水射流流速恒定时,KLa随喷孔直径增大而增大,但当超过某一直径时,其增幅减小。综合考虑过程的能耗与传质效果之间的关系,喷孔直径的最佳取值应按dh=l06.39设计计算,l0为WSA的环隙宽度。

分离空间结构对旋流器流场和传质面积的影响

为了揭示分离空间结构对水力喷射空气旋流器(WSA)的气液传质性能影响作用机理,采用雷诺应力模型(RSM)和流体体积多相流(VOF)模型对圆柱型和柱锥结合型水力喷射空气旋流器内部耦合场进行了数值模拟,并以CO_2-NaOH化学吸收体系测定了这2种分离空间结构WSA的有效比相界面积。结果表明:分离空间结构对WSA内的射-旋流耦合场中轴向、切向和径向速度分布都有较大影响。柱锥结合型WSA的耦合场具有较高的切向速度、较低的轴向速度和较稳定的径向速度;而圆柱型WSA的耦合场具有较大的轴向速度、较小的切向速度和稳定性较小的径向速度场。与圆柱型WSA相比,柱锥结合型WSA的流体湍动能和有效比相界面积高于前者,这是后者传质效率高的主要原因。

水力喷射空气旋流器吹脱处理氯苯废水

采用水力喷射空气旋流器(WSA)吹脱处理模拟氯苯废水,考察了氯苯初始质量浓度、进口气速、射流流速、废水温度等因素对吹脱处理效果的影响。结果表明:进口气速越大、废水温度越高,氯苯的吹脱去除率越高;射流流速加大,氯苯的吹脱效率先增大后保持不变;氯苯初始质量浓度变化对氯苯的去除率影响较小。采用WSA吹脱处理初始质量浓度为25 mg/L的氯苯废水,3 min氯苯去除率可达99%以上。

地方理工科院校化学化工类本科生创新能力培养的探索与实践

本文从地方理工科院校化学化工类本科生创新能力培养不足的实情出发,提出通过开放和创新性实验、本科创新创业项目、毕业论文、全国性学科竞赛等平台,通过专业训练和引导,提高本科生创新能力,探索建立新型人才培养模式。

地方理工科院校《工业分析技术》专业核心课程建设探索

《工业分析技术》课程是应用化学专业的一门专业核心课程,是培养应化专业学生实践动手能力、创新思维和专业核心竞争力的重要课程之一。针对该课程存在的课程建设、教学内容、网络教学等多方面的问题,本文通过改革教学大纲、建立题库、开发慕课和微课、以及视频辅助实验教学等方式,探索专业核心课程建设新思路,为我国高等教育的人才培养模式提供参考。

地方理工科院校《工业分析技术》课程所面临的问题及对策

《工业分析技术》是我校化学化工学院应用化学专业的主干课程之一,是培养学生职业技能、实践动手能力和创新能力的重要课程。针对该课程在课程建设、教学内容、考核方式等方面存在的问题,文章通过针对适应未来行业发展需求、学生创新和动手能力提高等方面,对课程的改革进行了细致探讨和分析,提出了具体的改革措施,为我国高等教育的高质量人才培养模式提供参考。