铝和锆改性沸石对太湖底泥-水系统中溶解性磷酸盐的固定作用

通过试验方法考察了2种不同底泥改良剂(铝和锆改性沸石)对太湖底泥-水系统中SRP(可溶解性磷酸盐)的固定作用.改性沸石改良前后太湖底泥对水中较高浓度磷的吸附平衡数据可用Langmuir和Freundlich等温吸附方程进行描述,吸附动力学过程可用准二级动力学模型进行描述.太湖底泥、铝和锆改性沸石改良太湖底泥的最大磷吸附量分别为395、613和1 009mg/kg.被改良太湖底泥中,铝改性沸石所吸附的磷主要以NaOH-rP(NaOH提取态磷)形态存在,锆改性沸石所吸附的磷主要以NaOH-rP和Res-P(残渣态磷)形态存在.当水中初始ρ(SRP)很低时,太湖底泥和改性沸石改良太湖底泥均释放出磷,其中后者的释磷量较低.改性沸石改良太湖底泥中的w(BAP)(BAP为生物有效磷)低于太湖底泥,w(liable-P)(liable-P为弱吸附态磷)也明显偏低.铝改性沸石改良太湖底泥中的w(BD-P)(BD-P为氧化还原敏感态磷)与太湖底泥相比差异不显著,而锆改性沸石改良太湖底泥中的w(BD-P)明显低于太湖底泥.可见,铝和锆改性沸石均可用于控制太湖底泥磷的释放,其中锆改性沸石的控制效果更好.

锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性

采用锆对天然沸石进行改性,并研究了锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性.结果表明,锆改性沸石对水中磷酸盐和铵均具有很好的吸附能力.锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附动力学过程满足准二级动力学模型.Langmuir、Freundlich和Dubinin–Radushkevich（D–R）等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中磷酸盐的等温吸附行为.Langmuir等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中铵的等温吸附行为.由Langmuir等温吸附模型计算得到锆改性沸石对磷酸盐和铵的最大吸附容量分别达到26.2,7.82 mg/g.热力学参数表明锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附是自发的吸热反应过程.锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力随着pH值的增加而降低.当pH4~8时,锆改性沸石对水中铵的吸附能力较高;当pH低于4或高于8时,对铵的吸附能力下降.水中共存的Cl-、SO42-、HCO3-和NO3-等阴离子对锆改性沸石吸附磷酸盐的影响很小,而共存的SiO32-对磷酸盐的吸附则具有较强的负面影响.水中共存的Ca2＋和Mg2＋对锆改性沸石吸附铵的影响较小,而共存的K＋和Na＋对铵的吸附则具有较强的负面影响.锆改性沸石吸附水中磷酸盐的主要机制是阴离子配位体的交换,吸附水中铵的主要机制是与沸石中可交换阳离子的离子交换.

锆改性沸石活性覆盖控制重污染河道底泥氮磷释放研究

通过实验考察了锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附去除作用，并考察了锆改性沸石活性覆盖控制底泥溶解性磷酸盐和铵释放的效率。锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力随pH值的增加而降低：当pH值由4增加到5时，锆改性沸石对水中铵的吸附能力增加；当pH值5-8时，对铵的吸附能力较高；当pH值由8增加到10时，对铵的吸附能力下降。锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附动力学满足准二级动力学模型，并且对磷酸盐和铵的吸附速率比较快。Langmuir和Freundlich等温吸附模型可以用于描述锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附平衡数据，根据Langmuir模型计算得到的锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的最大吸附量分别为7．75mg·g-1和9．59mg·g-1（pH7和25℃）。锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的去除率随锆改性沸石投加量的增加而增加，其吸附水中磷酸盐的主要机制是配位体交换，吸附水中铵的主要机制是阳离子交换。被锆改性沸石所吸附的磷酸盐大部分（82．5％）以较为稳定形态磷（NaOH—P）存在，低溶解氧条件下不容易重新被释放出来。吸附磷酸盐后锆改性沸石中水溶性磷（WSP）、易解吸磷（RDP）和NaHCO，可提取态磷（Olsen—P）含量非常低，藻类可利用磷（AAP）含量仅占总磷含量的29％左右。低溶解氧条件下，重污染河道底泥会释放出大量的溶解性磷酸盐和铵，锆改性沸石活性覆盖则不仅可以使上覆水中的溶解性磷酸盐浓度控制到很低的水平，而且可以明显降低铵由底泥向上覆水迁移的速率。上述实验结果表明，锆改性沸石适合作为一种活性覆盖材料用于控制底泥溶解性磷酸盐和铵的释放。

锆改性凹凸棒土对水中氟的吸附热力学与动力学研究

以锆改性凹凸棒土(Zr-ATP)为吸附剂,研究了其对水中F^-的吸附、脱附性能,探讨了Zr-ATP对F^-的吸附热力学和动力学规律.结果表明,随着温度的升高,Zr-ATP对F^-的吸附量逐渐增加;F^-在Zr-ATP上的吸附等温线可用Freundlich等温线方程拟合,吸附过程为熵驱动的吸热、熵增的自发过程;Zr-ATP对F^-的吸附量随着吸附剂中锆含量的升高而增加;F^-在Zr-ATP吸附剂上的吸附动力学符合拟二级动力学方程,且其吸附过程中受边界层扩散的影响.当pH=5时,Zr-ATP对F^-的吸附量最大(30.37 mg·g^(-1));阴离子的存在抑制F^-在Zr-ATP上的吸附效果,不同阴离子影响的大小顺序为:HCO_3^->SO_4^(2-)>NO_3^->Cl^-.吸附饱和的Zr-ATP可在NaOH溶液中脱附再生,经4次脱附后,F^-的吸附量为22.78 mg·g^(-1),有良好的再生性,可循环使用.

锆改性Y型分子筛的水热稳定性及催化裂化性能

采用无水乙醇浸渍法和水溶液离子交换法制备了锆改性Y型分子筛,通过X射线粉末衍射(XRD)、氮气吸附-脱附,固体核磁共振(^(27 )Al MAS NMR)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等手段进行表征。结果表明:所制备的锆改性Y型分子筛具有较好的微孔结构和较高的水热稳定性,锆很难与分子筛骨架铝发生同晶置换作用;采用无水乙醇浸渍法更有利于锆进入分子筛孔道中与骨架铝氧四面体相互作用,所制备的分子筛具有更高的结晶度和比表面积,更好的水热稳定性;含有锆改性Y型分子筛的裂化催化剂具有较高的重油转化能力和汽油收率,抗重金属污染能力强。

锆改性固体酸催化合成脂肪酸甲酯工艺

制备Zr改性的固体超强酸S2O28--TiO2/Fe3O4作为脂肪酸甲酯的合成催化剂,通过单因素和正交试验考察了该催化剂催化合成脂肪酸甲酯的催化特性。试验表明:甲醇脂肪酸液料比3 mL/g,催化剂投入量12%,反应温度65℃,反应时间6 h的条件下,酯化率达到94%,产品得率90%,且催化剂回收再次利用效果较好。

不锈钢表面等离子渗锆改性层渗碳处理后的碳化物及硬度研究

利用双辉等离子渗金属技术在0Cr18Ni9Ti不锈钢表面形成了厚约65μm、均匀致密连续的渗锆合金层,然后对渗锆后的试样进行920℃固体渗碳处理;并对不锈钢基材、渗锆试样及渗锆+渗碳后的试样分别进行硬度检测。结果表明:渗碳后,试样的表面硬度较基材及渗Zr试样均有显著提高,且试样由表及里,硬度呈逐渐降低趋势;920℃固体渗碳后,碳化物呈颗粒状弥散分布在渗层上,无共晶碳化物生成;渗碳层的物相为ZrC、Fe3C、FeC8、ZrFe2、ZrO2、Cr2O3、α-Fe、Fe-Cr、Cr1.36Fe0.52;且实际检测到的试样表面中的含碳量要比理论值略大。

锆改性纳米TiO_2的光催化性能研究

用溶胶凝胶法制备了锆改性纳米二氧化钛光催化剂,并用XRD、UV vis、BET等测定技术对所制得的粉体试样进行了表征。同时以甲基橙及苯酚为模拟污染物,评价了改性后纳米二氧化钛的光催化性能,发现其光催化活性大大高于未改性二氧化钛粉体,并得出当n(Zr)/n(Ti)=5/300时,锆改性纳米二氧化钛样品的光催化活性最高。

锆改性对硅化物涂层耐固体粒子冲蚀性能的影响

采用组成(质量分数/%)分别为15Si-5NaF-80Al_2O_3、15Si-10Zr-5NaF-70Al_2O_3的渗剂,应用扩散渗工艺在TC4合金表面制备了单一硅化物涂层和锆改性硅化物涂层,对比研究了2种涂层的显微组织以及在不同冲蚀角度下的耐固体粒子冲蚀行为。结果表明:2种涂层均可分为3层,由(Ti,X)Si_2(X为铝、钒或锆)相组成的外层、由TiSi相组成的中间层以及由Ti_5Si_4+Ti_5Si_3相组成的内层,锆改性硅化物涂层的组织更致密,且无裂纹存在;2种涂层的冲蚀率均随冲蚀角度的增大而增加,但锆改性硅化物涂层表现出更好的耐固体粒子冲蚀性能;在大冲蚀角度下,锆改性对硅化物涂层耐固体粒子冲蚀性能的改善效果比在小冲蚀角度下的更加显著。

物理扰动对锆改性沸石改良底泥磷吸附和移动的影响

本文研究了物理扰动对锆改性沸石改良底泥吸附水中磷酸盐的影响,并考察了其对锆改性沸石改良底泥中磷赋存形态和生物可利用性的影响.结果表明,与未改良底泥相比,锆改性沸石改良底泥对水中磷酸盐的吸附能力明显更强.但是,物理扰动却降低了锆改性沸石改良底泥对水中磷酸盐的吸附容量和吸附速率.在物理扰动状态下培养的锆改性沸石改良底泥的最大磷酸盐吸附容量(743 mg·kg^-1),比在静止状态下培养的锆改性沸石改良底泥的最大吸附容量(902 mg·kg^-1)低18%左右.物理扰动对锆改性沸石改良底泥的磷形态和生物可利用性产生一定的影响.物理扰动略微降低了改良底泥中氧化还原敏感态磷(BD-P)和金属氧化物结合态磷(NaOH-rP)含量,但是却会略微增加改良底泥中残渣态磷(Res-P)含量.另外,物理扰动还会略微降低改良底泥中藻类可利用磷(AAP)和NaHCO3可提取磷(Olsen-P)的生物可利用性磷含量.物理扰动虽然略微降低了改良底泥对水中磷酸盐的吸附能力,但是却略微促进了锆改性沸石对底泥中潜在可移动态磷和生物可利用性磷的钝化.

醋酸锆改性酚醛树脂复合材料的性能研究

以玻璃纤维(GF)为增强材料,制备了玻纤/醋酸锆改性酚醛树脂(GF/ZPF)复合材料,考察了树脂中锆含量对复合材料弯曲强度、线烧蚀率的影响以及复合材料线烧蚀率和烧蚀形貌随烧蚀时间的变化。结果表明,ZPF在1000℃的残炭率为68.7%,相比纯酚醛树脂(PF)提高了21.7%;当树脂中锆含量为14%时,GF/ZPF复合材料的弯曲强度达到最高值642MPa;当锆含量由10%增加到15%时,GF/ZPF复合材料的线烧蚀率由0.0305mm/s降低到0.0208mm/s;随着烧蚀时间的延长,GF/ZPF复合材料的线烧蚀率基本没有变化,表明GF/ZPF复合材料具有优异的耐烧蚀性能。

镧、锆改性的氧化铝载体对钯催化氧化甲烷活性的影响

研究了镧、锆改性的氧化铝载体对钯催化氧化甲烷活性的影响,结果表明,nLa∶nZr=2∶1时,所得的改性氧化铝载体在1 050℃焙烧后具有较大的比表面积和孔容;nLa∶nZr=1∶2时,所得的改性氧化铝载体经过1 050℃焙烧后具有较大的储氧量;Pd/Al2O3高温下的烧结情况较为严重,而加入La与Zr后烧结现象得到明显改善;改性后的Pd/La0.13Zr0.065-Al对甲烷氧化的活性最高,Pd/La0.065Zr0.13-Al次之,未改性的Pd/Al2O3活性最低.

共沉淀法制备锆改性氧化铝

以氢氧化铝为原料,采用共沉淀法制备锆改性氧化铝,锆的添加量为2%。并对制备工艺流程中的参数条件进行了探究。结果表明:当沉淀温度为70°C,沉淀pH为7.5,老化温度为80°C,老化时间为24 h时,制备出的锆改性氧化铝产品经900°C灼烧4 h后比表面积可达到160 m2/g以上,孔容可达到0.65 cm2/g以上;经1100°C灼烧10 h后,比表面积可达到75 m2/g以上,孔容可达到0.35 cm2/g以上。

制备方法对锆改性沸石吸附水中磷酸盐的影响

采用浸渍法和沉淀法制备了2种锆改性沸石,即浸渍法ZrMZ(I-ZrMZ)和沉淀法ZrMZ(P-ZrMZ),对比分析了这2种不同类型锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附特征,进而探讨了制备方法对锆改性沸石吸附水中磷酸盐的影响。结果表明,浸渍法和沉淀法所制备的锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附动力学全过程最适合采用Elovich动力学模型加以描述,其次为准二级动力模型,再次为准一级动力学模型。缓慢反应阶段这2种锆改性沸石吸附水中磷酸盐的速率限制步骤为膜扩散和颗粒内扩散。Langmuir、Freundlich和Dubinin-Kaganer-Radushkevic(DKR)模型均可用于描述浸渍法和沉淀法所制备的锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附等温数据,且Langmuir模型最优。碱性条件下沉淀法和浸渍法所制备的锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力劣于酸性和中性条件下。溶液共存的Ca^(2+)和Mg^(2+)会促进浸渍法制备锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附,而溶液共存的Cl^(-)、HCO^(-)和SO_(4)^(2-)会抑制浸渍法制备锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附。溶液共存的Na^(+)、K^(+)、Ca和Mg会促进沉淀法所制备的锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附去除,促进作用从大到小排序为Ca^(2+)、Mg、K^(+)、Na^(+)。沉淀法制备的锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力强于浸渍法制备的锆改性沸石,但浸渍法锆改性沸石中单位质量ZrO_(2)对水中磷酸盐的吸附容量高于沉淀法。从磷酸盐吸附容量角度看,沉淀法制备的锆改性沸石是一种更有希望的除磷吸附剂。但从性价比和制备便利性角度看,浸渍法制备的锆改性沸石则是一种更有希望的除磷吸附剂。

锆改性沸石覆盖控制河道底泥污染物释放试验研究

通过室内模拟试验,对比天然沸石与锆改性沸石对黑臭河道底泥污染物释放的处理效果。结果表明,天然沸石覆盖与锆改性沸石覆盖的试验组均可有效降低上覆水体的氨氮、总磷与COD的污染浓度。第30天,锆改性沸石试验组的上覆水体的氨氮、总磷与COD分别下降了35.5%、45.2%与15.9%,其中锆改性沸石覆盖对于总磷的去除效果显著优于天然沸石覆盖。

锆基凹凸棒土的制备及其对水体中内分泌干扰物去除性能

通过锆改性绿色友好材料凹凸棒土制备锆基吸附材料去除内分泌干扰物,对其进行一系列测试表征。结果表明,在锆基改性材料表面存在具有功能基团ZrO2,其结构稳定,改性后材料的表面积和总孔容积分别提升3.8倍和2.2倍,在pH为1.5时,电位由负变正,该性质的改变有利于对水体中内分泌干扰物的去除。将锆基改性材料用于4种常见的内分泌干扰物(双酚A、17β-雌二醇、17α-雌二醇、己烷雌酚)的吸附去除研究。结果表明,在pH为1.5,吸附剂投加量为15 mg,内分泌干扰物质量浓度为0.5μg·mL^(-1),吸附30 min后去除率可达100%,该材料经过重复利用4次,其对于内分泌干扰物的去除率可达60%以上。4种污染物的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。

稀土氧化物改性氧化锆/铂铝热障涂层的制备及其高温性能

针对我国某型航空发动机涡轮叶片用DZ125与DZ406高温合金,开展了稀土氧化物改性氧化锆/铂铝热障涂层体系的制备工艺及涂层高温性能研究。采用电镀Pt和气相渗铝的工艺制备了PtAl金属粘结层,研究了镀Pt前处理、不同镀Pt层厚度以及渗铝温度等关键工艺参数对涂层的微观结构和抗高温氧化性能的影响规律。采用优化后的涂层工艺制备的PtAl粘结层在1150℃时的抗氧化性能优异。采用电子束物理气相沉积(EB–PVD)在PtAl粘结层表面制备了稀土氧化物改性的氧化锆(GYb–YSZ)陶瓷涂层。由GYb–YSZ和PtAl组成的热障涂层在1050℃热循环4320次(1050℃保温时间720 h)后,涂层表面状态完好,未发现明显剥落现象,表明该热障涂层体系具备良好的热循环性能。

桌面式高通量微反应系统制备氢氟酸改性锆粉

为连续化高安全性地实现锆粉的感度控制,构建了一个桌面式高通量微反应系统,并验证了利用该系统制备氢氟酸改性锆粉的可行性。通过调节流体流速比、流量及氢氟酸浓度,对改性锆粉的形貌与结构进行了研究。采用热分析法与静电火花感度测试对改性锆粉的热性能与安全性进行了分析。研究结果表明:桌面式高通量微反应系统可以实现形貌良好的锆粉改性制备,并达到每小时百克量级的处理量,改性后锆粉的表面主要由含氟氧化锆层与氢化锆层组成;氢氟酸改性锆粉的氧化速率更快,反应完全所需的时间更短,氧化增重较原料锆降低了4.0%,50%发火能量E_(50)由原料锆粉的1.42 mJ提升至8.98 mJ,静电火花感度明显降低。

锆改性高岭土原位改良技术控制重污染河道底泥磷释放效果

采用锆对高岭土进行改性,通过批量吸附实验考察了锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附性能,并通过底泥培养实验考察了锆改性高岭土原位改良技术对底泥磷释放的控制效果.结果表明,锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附能力随改性所用锆投加量的增加而增加.在制备锆改性高岭土过程中,溶液沉淀p H值由8增加到10时,锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附能力增加;沉淀p H值由10增加到11时,锆改性高岭土对磷的吸附能力基本不变;沉淀p H值由11增加到12时,锆改性高岭土的吸磷能力则下降.沉淀p H值为10时制备得到的锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附平衡数据可以采用Langmuir模型加以描述.大部分被锆改性高岭土中锆所吸附的磷酸盐(84%左右)主要以Na OH提取态磷(Na OH-P)和残渣态磷(Res-P)形态存在,低溶解氧情况下不容易被重新释放出来,同时重污染河道底泥会释放出大量的溶解性磷酸盐进入上覆水体;向重污染河道底泥中添加锆改性高岭土可以极大地削减底泥中磷向上覆水体迁移的通量.采用锆改性高岭土对底泥进行改良不仅增强了底泥对水中磷的吸附能力,而且降低了底泥的磷吸附-解吸平衡浓度(EPC0).因此,应用锆改性高岭土作为底泥改良剂可以有效控制重污染河道底泥磷释放.

锆改性高岭土覆盖对底泥与上覆水之间磷迁移转化的影响

以无覆盖和高岭土覆盖作为对照,通过底泥磷释放控制模拟实验考察了厌氧条件下锆改性高岭土覆盖对重污染河道底泥与上覆水之间磷迁移转化的影响.结果表明,厌氧条件下,重污染河道底泥会释放出大量的磷进入上覆水中,且所释放出来的磷主要以溶解性磷酸盐为主.高岭土覆盖可以略微降低底泥磷向上覆水迁移的通量,而锆改性高岭土覆盖则可以极大降低底泥磷向上覆水迁移的通量.被高岭土覆盖层所吸附的磷中29%以氧化还原敏感态磷(BD-P)形式存在和63%以残渣态磷(Res-P)形式存在.被锆改性高岭土覆盖层所吸附的磷中绝大部分(90%)以金属氧化物结合态磷(NaOH-P)和Res-P形式存在,厌氧状态下很难被重新释放出来进入上覆水体.与无覆盖相比,厌氧条件下锆改性高岭土覆盖不仅不会促进底泥BD-P的释放,而且还会促进底泥NaOH-P的形成.X射线光电子能谱(XPS)和固相31P核磁共振(NMR)技术分析证实了锆改性高岭土覆盖层吸附水中磷酸盐的主要机制为配位体交换和形成内配合物.上述结果说明锆改性高岭土适合作为一种活性覆盖材料控制重污染河道底泥磷的释放.