硅藻土改性载体加速移动床生物膜反应器启动研究

聚乙烯(polyethylene,简称PE)载体存在挂膜速度慢、附着生物膜活性低以及水处理效果差等缺点.通过添加硅藻土改善PE载体的亲水性,改性后载体的接触角由94.3°降低至77.8°.在移动床生物膜反应器(moving bed biofilm reactor,简称MBBR)工艺挂膜启动过程中,相同条件下,相比于PE载体,硅藻土改性载体表面附着的生物膜具有较高的蛋白质和多糖含量,表明附着在硅藻土改性载体上的生物膜生物活性较高.生物膜生长稳定后,反应器R1(填充硅藻土改性载体)内总生物量比反应器R2(填充PE载体)内总生物量高35.6%,硅藻土改性载体表面附着的生物膜量比PE载体的高62.3%.相应的,挂膜启动过程中,反应器R1的COD和氨氮去除率也高于反应器R2.上述硅藻土改性载体在挂膜性能和水处理性能方面的优势,缩短了反应器R1的启动时间.

利用改性载体固定化大肠杆菌产琥珀酸

采用聚乙烯亚胺(PEI)和戊二醛(GA)对棉纤维进行化学修饰,考察了载体改性后的性能和对固定化大肠杆菌产丁二酸的影响。改性后的载体菌体负载量提高了63.3%。培养基中葡萄糖浓度为43 g/L,添加改性棉纤维120g/L,以MgCO3为缓冲盐,进行批式发酵,丁二酸浓度达到29.6 g/L,比未改性棉纤维提高了11.3%;丁二酸收率达到70.5%,比改性前提高了7.5%;丁二酸生产速率达到0.66 g/(L.h),比改性前提高了37.5%。对该材料固载的细胞进行7次重复批式发酵,丁二酸产量、转化率和产率没有下降趋势,具有一定的重复稳定性。

硫化钼改性的碳载体对提高PEMFC抗CO性能的研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)阳极铂(Pt)的一氧化碳(CO)中毒问题限制了燃料电池的大规模商业化应用。报道了一种用于氢氧化反应的耐CO的燃料电池阳极催化剂,该催化剂由硫化钼(MoS_(2))改性的导电炭黑载体以及沉积在载体上的Pt纳米颗粒组成,命名为Pt/C-MoS_(2)。采取透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)及电化学测试等方法表征了不同MoS_(2)含量的催化剂的结构、组成以及性能。实验结果表明,硫化钼的添加提高了催化剂的CO抗性,载体中硫化钼含量为10%的样品(Pt/C-MoS_(2)-10)表现出最佳的性能。单电池测试的结果也验证了Pt/CMoS 2-10催化剂CO抗性的提高。

用于常温氢氧复合的新型Pt/疏水改性陶瓷催化剂

常温氢氧复合反应由于安全性高且能耗低,在核工业除氚、消氢等领域有重要应用,其得以实现的关键为制得性能优异的疏水催化剂。为获得稳定性优且兼具高催化活性的疏水催化剂,本研究制备了新型Pt/疏水改性陶瓷催化剂。陶瓷载体通过构筑CeO2表面粗糙结构,结合涂覆低表面能十三氟辛基三甲氧基硅烷(PFOTMS)进行疏水改性,而后经浸渍-气相还原制得疏水催化剂。结果表明,与常规仅涂覆低表面能材料对陶瓷载体进行疏水改性相比,新型疏水结构的构筑不仅可使疏水催化剂获得更优的疏水性,还可进一步提升催化剂的催化活性及稳定性。制得的新型Pt/疏水改性陶瓷催化剂在480 min反应时长内,氢氧复合效率可维持在99.5%。

新型生物膜载体在污水处理中的研究现状

生物处理法是污水处理领域的核心技术,其中的生物膜法因具有耐冲击负荷、污泥产量少、运行管理方便等优势,已在全球范围内得到广泛关注。生物膜载体作为微生物附着生长材料,在生物膜处理工艺中起到关键作用,直接影响工艺的处理效果。然而,目前所开发的生物膜载体大多只能为微生物提供适宜稳定的生态位,并不具有强化污水处理效果的能力。为此,本文围绕五种能够提高污染物降解效率的新型生物膜载体(缓释生物膜载体、氧化还原介体生物膜载体、磁性生物膜载体、亲水改性生物膜载体、亲电改性生物膜载体)进行讨论,详细阐述了其具体分类与作用机理,并针对其今后研究方向与未来发展提出建设性建议,以期为未来大范围提标改造污水处理厂提供理论参考。

汽车尾气净化用金属载体改性研究

选择Fe-Al-Cr合金纤维材料作为汽车尾气催化剂净化金属载体，在表面涂层处理方面对其进行改性研究，实验测试了改性载体的比表面积、负载率、孔径、振脱率、淬火脱落率和冲蚀率等几个重要性能参数。结果表明：金属载体经改性后，其重要性能都有较大改善，平均比表面积可增至腺比表面的26倍；大部分孔径分布在20-60μm之间；振脱率、淬火脱落率和冲蚀率都较低，平均分别为1.142％、0.11103％和2.97％；无龟裂、剥落现象，具有较好的高温抗氧化性能。

载体改性对Cu/B/Al2O3结构及其催化醋酸仲丁酯加氢性能的影响

以γ-Al_2O_3为载体采用分步浸渍法制备了不同金属氧化物进行载体改性的Cu/B/M/Al_2O_3(M=Mg,Ca,Ni)催化剂,并测试了其催化醋酸仲丁酯加氢反应的性能。结果表明,以Ni O进行载体改性的催化剂导致酯加氢反应中大量酸催化产物及烃类出现;以Mg O进行载体改性不利于金属Cu的分散且催化剂的结构稳定性较差;以Ca O对γ-Al_2O_3载体进行改性不仅能够促进金属Cu的分散,提高催化剂的酯加氢活性和产物选择性,而且可以有效减少反应中非活性碳物种在催化剂表面的沉积。

载体改性对纳米加氢催化剂活性的影响

应用不同的助剂对纳米加氢催化剂的载体进行改性,以甲苯加氢反应为探针,对改性后的纳米加氢催化剂进行了性能测试。运用XRD、SEM方法对改性的纳米加氢催化剂进行表征,研究了载体改性对纳米加氢催化剂活性的影响。结果表明,载体改性细化了催化剂活性组分的粒子,提高了活性组分粒子的分散度,有利于提高纳米加氢催化剂的活性,助剂中TiO2改性的催化剂活性较高且稳定。

Ni/sepiolite催化剂的改性研究Ⅱ.载体的改性

以羟基铝改性sepiolite为载体制备了一系列Ni基催化剂。采用苯加氢为探针反应及二硫化碳中毒法系统地考察了载体改性对Ni/sepiolite催化剂活性及抗毒性能的影响。结果表明 ,载体的改性增加了催化剂的活性中心数 ,提高了Ni原子分散度 ,降低了加氢反应的活化能。动力学研究亦表明 ,羟基铝的引入既有电子效应又有几何效应 。

天然气脱硫剂载体的改性研究

采用溶胶-凝胶法制备得到镧、铈、铈-锆等离子改性的活性氧化铝载体,并采用XRD、BET进行了表征。通过对样品的晶形、比表面积和孔结构进行比较,发现镧、铈、铈-锆等离子的添加有利于提高活性氧化铝的高温热稳定性,增大其比表面积。铈-锆改性氧化铝负载的氧化铁脱硫剂显示出最佳的脱硫性能。

γ-Al_2O_3载体改性对环己酮二聚体脱氢合成邻苯基苯酚催化剂性能的影响

研究了利用金属氧化物进行载体γ-Al2O3改性对0.5%Pt-5%K2O/γ-Al2O3催化剂在环己酮二聚体脱氢合成邻苯基苯酚反应中催化性能的影响。以La2O3、Ce2O3、MgO和CaO对γ-Al2O3载体进行改性,比较了4种金属氧化物对生成邻苯基苯酚收率的影响。结果表明,以CaO改性的催化剂可使邻苯基苯酚的收率得到显著提高。通过对CaO改性条件进行研究,确定最佳的改性条件为:CaO用量占载体质量的20%,焙烧温度600℃,焙烧时间5 h。以改性γ-Al2O3为载体制备的催化剂合成邻苯基苯酚收率最高,可达95.6%。利用XRD、XPS、H2-TPR和NH3-TPD对催化剂进行表征,并结合催化剂的评价结果对使用CaO进行载体改性对邻苯基苯酚收率提高的原因进行了探讨。

Al_(2)O_(3)载体改性对乙炔加氢催化剂的影响

对1100℃高温焙烧的Al_(2)O_(3)载体进行不同温度水热处理后,采用等体积浸渍法负载Pd,Ag组分制备了一系列PdAg/Al_(2)O_(3)催化剂,并研究了PdAg/Al_(2)O_(3)催化剂对乙炔选择加氢性能的影响。利用XRD,N_(2)吸附-脱附,NH_(3)-TPD,XPS,HRTEM等方法对催化剂进行表征。表征结果显示,水热处理后载体的比表面积、孔体积、孔径等均发生变化;随着水热处理温度的提高,载体表面酸量增加,催化活性有了大幅提升。实验结果表明,Al_(2)O_(3)载体在160℃水热处理后,制备的催化剂性能最优;在一定反应条件下,乙炔转化率可达98.88%,乙烯选择性为90.23%,丙炔与丙二烯的混合物转化率为54.83%。

改性生物填料载体强化厌氧氨氧化反应器脱氮研究

以上流式厌氧污泥床(UASB)为研究对象,主要探究2种改性生物填料载体对厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响,并以电子扫描显微镜(SEM)、脱氢酶活性检测及菌群结构分析等微观方面解析影响脱氮性能差异的原因。结果表明:活性炭聚氨酯及改性聚乙烯塑料填料2种生物填料载体的投加均能在一定程度上提高厌氧氨氧化反应器的脱氮性能,当反应器容积负荷提升至1.37 kg/(m^(3)·d),其总氮去除率仍分别有76.41%及82.89%,而未添加改性生物填料的反应器总氮去除率仅剩70.26%。结合SEM分析及高通量测序结果可知:投加2种改性生物填料载体的反应器对厌氧氨氧化菌均具有良好的富集效果,并且投加改性聚乙烯塑料填料的反应器对厌氧氨氧化菌的吸附效果更为明显;2个投加改性生物填料载体的UASB反应器底泥的脱氢酶活性均高于对照组,而改性聚乙烯塑料填料表面生物膜的脱氢酶活性高于活性炭聚氨酯,从而导致3个厌氧氨氧化反应器脱氮性能有所不同。总体而言,无论是在对反应器脱氮性能的提高方面还是对厌氧氨氧化菌的富集方面,改性的聚乙烯塑料填料的效果明显较好。

钴基费托合成催化剂载体表面改性及失活机理研究进展

综述了费托合成钴基催化剂载体材料表面改性及催化剂失活机理的研究进展。指出对载体表面进行预处理可以调节载体和钴物种之间的相互作用,进而影响费托合成催化剂的还原度、分散度和催化性能。同时利用氧掺杂和氮掺杂的方法改变碳材料表面的化学性质,可以提高锚定钴物种的能力。钴基催化剂的失活是费托合成反应的主要问题之一,针对失活机理的研究可以提高钴基催化剂的稳定性。由于钴基催化剂合成的成本较高,因此通过对载体的表面改性和催化剂失活机理的研究来改善钴基催化剂的活性、稳定性以及产物的选择性是值得深入研究的课题。

载体改性对重整预加氢催化剂性能的影响

采用无定形硅铝和纳米二氧化钛对氧化铝载体进行改性,并制备了催化剂。通过N2物理吸附、XRD、H2-TPR和NH3-TPD等手段研究了载体改性对催化剂的织构、物相、酸性的影响,并考察了其对重整预加氢反应性能的影响。结果表明,引入无定形硅铝提高了催化剂的比表面积,催化剂的弱酸和中强酸位增加,但对催化剂的还原性能影响不大;而添加TiO2则降低了催化剂的比表面积和孔容,促进了氧化钼的还原,催化剂的中强酸位增加。载体改性后催化剂的性能得到了很大的改善,无定形硅铝改性的效果更加明显,制备的催化剂在入口温度低30℃的工艺条件下,脱硫、脱氮性能仍优于引入前的催化剂。

费托合成钴催化剂载体改性研究进展

载体和钴物种之间的相互作用对费托钴催化剂分散度和还原度具有重要影响,载体改性可以调节载体与钴物种之间的相互作用。简要介绍了费托合成钴催化剂载体改性技术及其对载体与钴物种相互作用的影响,结果表明:改性载体和钴物种之间相互作用增加时,分散度升高,还原度降低;改性载体和钴物种之间互相作用降低时,则分散度降低,还原度升高;通过多载体掺杂改性、无机助剂改性及载体表面有机改性可有效调节载体和钴物种之间的相互作用,使得催化剂具有适中的还原度和分散度,从而提高催化剂的活性。

硅藻土载体酸改性处理对钒催化剂性能的影响

采用不同强度酸(H_(2)SO_(4)、HCl、HNO_(3)、NH_(4)Cl、H_(3)PO_(4))对国产硅藻土DB进行酸浸改性,并用酸改性后的硅藻土为载体制备钒催化剂.采用SEM、MIP和XRD方法对改性前后硅藻土及钒催化剂进行表征分析,并用固定床反应器测定催化剂催化氧化SO_(2)活性.结果表明,酸改性使硅藻土表面杂质含量降低,比表面积、孔斜率、平均孔径均增大.改性后硅藻土为载体制备的钒催化剂V/SiO_(2)-H_(2)SO_(4)催化氧化SO_(2)转化率明显高于V/SiO_(2).这是由于V/SiO_(2)-H_(2)SO_(4)催化剂具有更大的平均孔径、孔容、比表面积以及较小的活性组分晶体尺寸.

加氢脱硫催化剂载体的研究进展

综述了加氢脱硫催化剂载体的研究现状及其发展趋势,分别从单组分载体、复合氧化物载体、分子筛和改性载体4个方面论述了加氢脱硫催化剂载体各自的优缺点。单组分载体重点介绍了A12O3、TiO2、炭载体;复合氧化物载体主要对铝基、钛基二元复合氧化物以及三元复合氧化物载体进行了综述;并且对以MCM-41、SBA-15和KIT为代表的介孔分子筛做了介绍;还描述了近年来以改性MCM-41、SBA-15、活性炭为主要研究对象的改性的分子筛。最后指出改性载体尤其是改性分子筛将是未来研究的焦点。

可食悬浮式魔芋载体培养虫草的研究

采用魔芋制作悬浮载体,将虫草菌接种于魔芋载体上,通过悬浮式固液结合法培养。以孔径、浮力、吸水性、柔韧性、成形效果5个方面为考察指标进行综合评定,采用正交优化试验筛选制作魔芋载体的最佳配方。结果表明,最佳载体配方为:魔芋2.0%、米粉2.5%、碳酸钠0.4%、碳酸氢钠0.2%。由此配方制作出的魔芋载体孔径细密、液体吸收力强、浮力好。