用于CO_2捕集的金属有机框架(MOFs)材料改性研究进展

CO_2作为全球变暖和气候变化的主要责任者,它的减排刻不容缓.多孔材料吸附被认为是目前最具潜力的CO_2捕集方法之一.在众多多孔吸附剂中,金属有机框架(MOFs)材料因高孔率、可调性等特点在气体捕集方面具有显著优势.本文综述了MOFs材料用于CO_2捕集的研究进展,阐述了为提高CO_2吸附容量与吸附选择性的MOFs材料的多种改性方法.简单介绍了MOFs材料的循环再生性以及在CO_2吸附过程中抗杂质气体的稳定性,并对MOFs材料作为吸附剂应用于实际气源的前景进行了展望.

L-精氨酸溶剂化合成金属有机骨架化合物及其吸附CO2的性能

采用L-精氨酸对传统均苯三甲酸(BTC)溶剂热法合成的Cu基金属有机骨架化合物(Cu-BTC)进行改性,得到新型化合物(Cu-BTC-Arg),并通过固定床动态吸附实验考察了Cu-BTC-Arg和Cu-BTC吸附CO_2的性能。表征结果显示:L-精氨酸只是辅助化溶剂,并未配位至Cu^(2+)上;Cu-BTC-Arg比Cu-BTC具有更小的晶粒尺寸、更大的比表面积和微孔体积。实验结果表明,两种不同L-精氨酸加入量合成的Cu-BTC-Arg均在室温、烟气中无水蒸气、烟气流量80 m L/min的条件下CO_2吸附量最大,吸附接近饱和时的CO_2吸附量均为4.9 mmol/g,远高于Cu-BTC的CO_2吸附量。Cu-BTC-Arg对CO_2的吸附以物理吸附为主。

基于响应面法探究汞铊矿围岩中典型重金属形态转化的最优影响因素

环境因素的改变对矿山固体废弃物中重金属的赋存形态存在显著影响,通过调控环境因素来抑制矿山固体废弃物中重金属的活化,阻控其释放迁移,同时降低其生物有效性,可为矿区周边重金属的污染防治提供理论支撑.本文选取pH、Fe^(3+)浓度、胡敏酸(HA)浓度和反应时间(t)4个影响因素进行中心组合试验设计,模拟静态浸出试验,通过响应面法分析了不同影响因素下汞铊矿围岩中汞和铬赋存形态的转化规律,探究了各影响因素间的交互作用及影响程度,以汞铊矿围岩中富含的Hg、Cr各赋存形态含量为响应值,使用Design-Expert 8.0.6软件对数据进行拟合分析,建立各影响因素和响应值之间的数学模型.结果表明:4个因素对Hg和Cr 4种赋存形态中的弱酸提取态产生显著影响,且影响程度无显著差异,主次顺序为:Fe^(3+)>pH>HA>t.4个因素间Fe^(3+)与HA存在显著的交互作用,较高浓度的Fe^(3+)和HA均能促进Hg、Cr的氧化态和残渣态向弱酸提取态和还原态转化,增加了Hg和Cr向环境释放迁移的风险.在初始浸提液pH为4.07,Fe^(3+)浓度为19.92 mmol·L^(-1),HA含量为3.98 g·L^(-1),浸泡1.51 d时,Hg弱酸提取态达最高值,为28.94 mg·kg^(-1);当初始浸提液pH为2.0,Fe^(3+)浓度为20 mmol·L^(-1),HA含量为4.00 g·L^(-1),浸提7.00 d时,Cr弱酸提取态含量可达4.85 mg·kg^(-1).本文将响应面分析法引入到矿山固体废弃物重金属赋存形态转化的研究中,丰富了该领域的研究方法,相关研究结果可为深入开展汞铊矿固体废弃物中重金属的地球化学过程、高效脱除及环境风险管控研究提供参考.

白酒废水污泥制包膜缓释肥配方筛选及其缓释效果评价

白酒废水处理过程中产生的大量污泥(即白酒废水污泥)不仅重金属含量相对较低,而且其中富含氮、磷、钾等植物营养成分及腐殖酸等有机质而具有突出的农用潜力,但因其养分释放过于迅速,容易对周围造成二次污染。为此,利用造粒包膜工艺将白酒废水污泥制作成缓释肥,分析未处理污泥(CK_(1))、造粒后未包膜的污泥(CK_(2))以及造粒后分别用海藻酸钙水凝胶(SA)、聚乙烯醇(PVA)和松香甘油酯(EG)包膜的污泥的养分释放规律,用傅里叶变换红外光谱探究不同材质的包膜剂对污泥性质的影响,并用Logistic、Gompertz和Richards模型进行总氮、总磷、总钾养分累积浸出曲线拟合。研究结果表明,在不同类型包膜材料中PVA对污泥中官能团的改变影响最小,SA则显著提高了污泥中的羟基含量,EG则主要增加了污泥中的酯基含量;造粒后不同包膜材料均降低了污泥的养分释放速率,其中SA对污泥养分的控释效果最好,在第42 d污泥的总氮、总磷和总钾的累积浸出量均为实验组中最低。不同类型模型拟合效果表明:3种模型对污泥的养分释放拟合效果俱佳,其中Logistic模型拟合度最高。该研究表明,造粒包膜技术可较好地降低白酒废水污泥的养分释放速率,同时造粒包膜后污泥的养分释放符合Logistic模型,并且通过模型得知SA对污泥的养分控释效果最好,其氮磷钾3种元素最大释放量和增长速度均为这5组实验组中最低,并且Logistic模型参数p值均为5组中最高。