铁碳纤维纳米二氧化铈复合材料吸附As的性能与机理

采用铁掺杂微纳米纤维为基底,复合纳米二氧化铈制备了铁碳微纳米纤维@CeO_(2)材料复合材料,使用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征其微观形貌、物相组成,并对其废水中As的吸附性能与机理进行了研究.结果表明,铁的掺杂提高微纳米纤维的机械强度,并促进二氧化铈的分散负载.纳米CeO_(2)可均匀负载于微米铁碳纤维表面,形成二氧化铈高效裸露的连续界面,二氧化铈颗粒尺寸在6~9nm.在pH值为3~10的条件下,经过2h的吸附反应,初始浓度2mg/L的As,处理后浓度均在50μg/L以下,去除效率达98%以上.磷酸根共存会影响复合材料对As的吸附;多金属共存时,铁碳微纳米纤维@CeO_(2)材料对As表现出显著的吸附选择性.材料对As的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,表明吸附过程以单分子层的化学吸附为主,饱和吸附容量49.02mg/g.以0.1mol/L的NaOH作为解吸液,经5次吸附-解吸循环后,废水中As的吸附效率仍在95%以上,表明该复合材料具有显著的循环稳定性.吸附机理研究表明,吸附主要通过材料表面形成的羟基基团与砷酸盐之间的配体交换.

新型预应力路基静力加固性能与机理研究

预应力路基作为一种新型铁路路基结构形式和路堤快速加固技术,其实际加固性能与机理方面的研究还相对滞后。以重载路基为背景,通过填筑室内大比尺物理路基模型,对其开展条形荷载板试验,主要测试分析路基在3种不同加固状态下路基面沉降、边坡侧向变形的变化规律。此外,为进一步探究预应力差异化加固模式对路基承载变形特性的影响,建立与条形荷载板试验相匹配的三维有限元模型,开展多工况数值仿真对比计算,重点探究加固结构布设位置、排数以及不同预应力大小对路基体受荷变形规律的影响。研究结果表明:预应力路基在控制路基面沉降和坡面侧向变形方面较普通路基存在显著优势,预应力加固结构可有效提升路基的弹性工作区间,延缓路基进入塑性发展阶段,且其加固效果随分级荷载的增大得以逐步显现。在控制路基边坡侧向变形方面,增加加固排数是最有效的加固途径。在排数限定时,考虑在坡面侧向变形最大区域布置加固结构对约束边坡整体变形最有利,提高预应力也可进一步限制边坡侧向变形。因预应力钢筋具有较高的抗拉强度,可与路基体协同承载抗变形。研究结果论证了预应力路基的加固效果,并初步揭示了其作用机理。

还原温度对氧化石墨官能团、结构及湿敏性能的影响

基于氧化石墨具有多种官能团，研究了还原温度对氧化石墨结构及湿敏性能的影响。在不同温度下，对改进Hummers法制备的高氧化程度氧化石墨薄膜进行了还原，制备了不同温度条件下还原的氧化石墨薄膜湿敏元件。采用FTIR、XRD和Raman对实验样品的官能团及结构变化属性进行表征分析。结果表明：石墨被氧化后，碳原子结构层上接入-OH、环氧基、C=0和COOH官能团，底面间距增大至0．9084nm；利用热还原法制备石墨烯的过程中，随着还原温度的升高，氧化石墨官能团逐渐热解．石墨化区域逐渐恢复但其相对尺寸减小．缺陷增多．氧化石墨的底面间距沿C轴方向由0．9084nm逐渐减小到0．4501nm：且不同温度还原的氧化石墨薄膜的电阻从10.32MΩ减小至41．1Ω。在11.3％～93．6％相对湿度范围内．不同温度还原的氧化石墨薄膜湿敏元件的电阻随湿度升高而显著减小；氧化石墨还原程度越高，响应时间越长，脱附时间越短；150℃还原的氧化石墨薄膜湿敏元件具有最佳的湿敏性能．

凹凸棒土对腐殖酸的低温吸附性能研究

首次研究凹凸棒土对饮用水中腐殖酸的低温吸附性能,考察5℃条件下,吸附时间与腐殖酸初始浓度、吸附剂投加量、pH对凹凸棒土吸附腐殖酸的影响,确定吸附剂的吸附等温线、吸附动力学和热力学等相关理论参数,研究凹凸棒土对腐殖酸的吸附性能与机理。结果表明,江苏盱眙凹凸棒土在温度5℃、pH=4、水中腐殖酸初始浓度为5 mg/L,投加量为15 g/L的条件下,吸附180 min后对腐殖酸的去除率可达97.26%。凹凸棒土对腐殖酸的吸附符合二级吸附动力学方程与Freundlich吸附等温式,吸附过程由孔隙内扩散过程控制,吸附为自发的吸热过程,包括物理吸附与化学吸附。根据Fre-undlich吸附等温式拟合计算,5℃、pH=7时理论最大吸附量为9 mg/g,说明凹凸棒土对于低温饮用水中腐殖酸具有良好的吸附效果。