FeCl_(3)淋洗修复Pb-Ni复合污染土壤机制研究

Pb、Ni复合污染对土壤的危害大,协同修复难度高。本文以修复建设用地为目标,模拟配制了不同污染程度的Pb、Ni复合污染土壤,以FeCl_(3)为淋洗剂,考察淋洗时间、淋洗剂浓度和液固比等关键参数对Pb、Ni复合污染土壤的影响及其修复机制。结果表明:当FeCl_(3)浓度为0.6 mol/L,液固比为5∶1、淋洗时间为10 h时,Pb、Ni的淋洗效果最好,Pb低、中、高污染土壤的淋洗率分别为80.75%、89.32%和91.45%,Ni低、中、高污染土壤的淋洗率分别为77.31%、92.01%和96.29%;FeCl_(3)对Pb和Ni的快速反应阶段在0~4 h时间段内,至12 h时基本达到平衡。采用双常数和Elovich模型拟合淋洗动力学过程发现,FeCl_(3)对Pb和Ni的淋洗主要是非均相扩散过程;FeCl_(3)对Pb和Ni不同污染程度土壤的去除效果排序为高污染>中污染>低污染,对重金属的去除能力排序为Ni>Pb,FeCl_(3)可有效去除Pb和Ni的弱酸可溶态和可还原态。经FeCl_(3)淋洗后的土壤中Pb和Ni含量均低于第一类建设用地的管制值,对人体健康危害小。

纳米Al_(2)O_(3)改性沥青的制备及其性能研究

为了研究纳米Al_(2)O_(3)改性剂对A-70#基质沥青物理性能、流变特性的影响及其微观改性机理。基于室内试验制备了不同掺量(1%、2%、3%、4%、5%)的纳米Al_(2)O_(3)改性沥青,对其进行三大指标、黏度、流变、抗老化性能及其傅里叶红外光谱试验测试。结果表明:加入纳米Al_(2)O_(3)之后,基质沥青的软化点和黏度提高,针入度及延度下降,纳米Al_(2)O_(3)最佳掺量为4%。由流变试验结果可知,纳米Al_(2)O_(3)可以提升基质沥青的车辙因子,显著增强其高温稳定性,抗老化性能得以提升,但对低温抗裂性能不利。根据微观分析结果,纳米Al_(2)O_(3)与基质沥青之间既产生了物理变化,又有微弱的化学反应存在。

原料半焦和FeCl_3改性半焦脱除模拟烟气中气态Hg^0的实验研究

在固定床实验台上,利用内蒙古霍林河褐煤半焦及其改性半焦对模拟烟气中的气态Hg0进行吸附实验。结果表明:与原料半焦相比,在140℃下、经FeCl3溶液改性半焦吸附效率有明显提高,并且长时间维持在90%以上;改性半焦对气态Hg0具有较高的吸附稳定性。BET测试结果表明,半焦经FeCl3溶液处理后,孔道发生部分堵塞或破坏,使得半焦的孔隙结构发达程度有所降低;XRD测试表明,改性半焦中无定形炭的结构并未发生变化,表面Fex Oy以高度分散的无定形状态存在;FTIR分析结果表明,FeCl3溶液处理使半焦表面O—H官能团和C O官能团的含量增加。

FeCl_3改性活性炭对罗丹明B的吸附性能

分析经FeCl_3改性的活性炭在不同条件下对罗丹明B的吸附性能.以浸渍-加热的方法对活性炭进行改性处理,比较改性前后活性炭对罗丹明B的吸附量及溶液的pH、温度对吸附效果的影响,吸附动力学以及等温吸附规律.结果表明,吸附时间为60 min时,FeCl_3改性活性炭较未改性活性炭对罗丹明B的吸附量提高了14%;pH=2时,吸附能力最大,pH值在2~8内,载铁活性炭吸附能力随着pH逐渐升高呈下降趋势;pH=10时,吸附能力显著升高;该反应为吸热反应,罗丹明B吸附量随着温度的升高而升高,Freundlich吸附等温线和准一阶动力学模型更适合于描述载铁活性炭对罗丹明B的吸附.

FeCl_3改性钢渣脱除燃煤烟气中Hg^0的研究

以钢铁厂废弃钢渣为原料,以丙酮溶液为分散剂制备FeCl_3改性材料,在固定床吸附评价装置上考察了钢渣在FeCl_3改性前后对模拟烟气中Hg脱除效果的影响,并结合吸附试验与微观表征对改性催化剂的脱汞性能进行分析.结果表明:氯是FeCl_3改性钢渣吸附剂的主要活性组分,FeCl_3的掺入使钢渣的比表面积由1.06 m^2/g提高到1.32 m^2/g,进而提高吸附剂的汞吸附容量,经FeCl_3改性后废弃钢渣对汞的脱除效率比未改性前提升了3.2倍.SO_2的存在降低了FeCl_3改性钢渣材料的脱汞性能,持续通入的SO_2与吸附剂接触占据了部分孔道和表面活性位点,使得对单质汞的吸附效率下降,200℃时含有SO_2时的FeCl_3改性钢渣吸附剂吸附量比未通入SO_2气体的改性材料降低了75.57%;在含有HCl气体的烟气体系中,FeCl_3改性钢渣材料对汞的脱除效率从3 432.70 ng/g升至10 341.10 ng/g,并且随着反应温度的升高零价汞向氧化态汞转化的效率增加.研究显示,SO_2的存在降低了FeCl_3改性钢渣吸附剂的脱汞性能,而HCl气体有效地促进了FeCl_3改性钢渣吸附剂对零价汞(Hg^0)的脱除.

NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能研究

采用球磨、微波焙烧方法制备了不同质量分数NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿NH_(3)-SCR脱硝催化剂。通过BET、SEM-EDS、XRD、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR分析了催化剂脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能。结果表明:NH_(3)SO_(3)改性使催化剂脱硝活性得到了显著提高,10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂在300~350℃脱硝活性可达90%左右。SO_(2)/H_(2)O共同作用可将10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂脱硝活性提高至97%,其促进作用保持了良好的稳定性,且具有可逆性。NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿后,催化剂比表面积、酸性位点及强度增加,表面活性物质分散度更高,弱化了尾矿矿物晶型,提高了催化剂吸附能力和氧化还原能力,从而提高催化脱硝活性,同时具备优良的SO_(2)/H_(2)O耐受性。

FeCl_3改性β沸石的制备过程及在苯的羟基化催化反应的应用研究（英文）

利用固态离子交换的方法制备出FeCl_3改性的β沸石固相催化剂.采用XRD,TG-DSC及低温N_2吸附法对所制的催化剂进行了表征.用H_2O_2作氧化剂将苯催化氧化成苯酚考察了催化剂的催化活性和选择性.通过调节二甲基二乙氧基硅烷(DDS)表面的亲水基和疏水基可以阻止苯酚进一步发生氧化反应从而提高催化反应的选择性.此外,在催化剂的回收实验中发现催化剂可以重复使用3次,而其催化活性没有太大的变化.所以从催化剂的制备到催化剂的催化过程都是绿色环保的.

Fe/g-C_(3)N_(4)表面改性及其对CO加氢产物分布的影响

采用尿素热缩合法制备了氮化碳(g-C_(3)N_(4)),经H_(2)O_(2)、NH_(3)·H_(2)O处理、浸渍法负载Fe制得改性Fe/g-C_(3)N_(4),对比研究了改性前后催化剂的CO加氢性能。结合XRD、SEM、FT-IR、CO_(2)-TPD、CO-TPD、H_(2)-TPR、接触角测试和N_(2)物理吸附-脱附等系列表征,探究了表面预处理对Fe/g-C3N4催化剂织构性质以及CO加氢产物分布的影响。结果表明,不同改性方法对催化剂的织构性质和CO加氢性能影响显著。尿素热缩合法制备的g-C_(3)N_(4)具有典型蜂窝状结构,Fe与g-C_(3)N_(4)相互作用较强,且高度分散;改性前后样品均呈亲水性,且H_(2)O_(2)、 NH_(3)·H_(2)O处理后亲水性增强,H_(2)O_(2)处理增强了表面羟基,NH_(3)·H_(2)O处理增加了表面氨基,促进了CO吸附,促使Fe(NCN)物相生成;预处理后的催化剂表面碱性增强。在CO加氢反应中,两步改性后的Fe/AM-g-C3N4催化剂,CO_(2)选择性降至11.61%;Fe/AM-g-C_(3)N_(4)表面碱性增强,抑制了烯烃二次加氢,烯烃选择性较高,C_(2)^(=)-C_(4)^(=)达32.37%,O/P值3.23。

FeCl_3改性MOFs在低温下对Hg^0的吸附性能

为提高吸附剂对Hg^0(零价汞)的吸附效率,利用MOFs(金属有机框架)材料发达的孔隙结构和高比表面积(1 997.010 0 m^2/g),采用FeCl_3溶液浸渍改性,制备了吸附剂FeCl_3@MIL-101(Cr)用于脱除Hg^0.在小型固定床反应器上考察了浸渍浓度、反应温度、氧含量等对Hg^0去除的影响.结果表明:FeCl_3@MIL-101(Cr)在进口ρ(Hg^0)为2×10^(-3)mg/L,c(FeCl_3)为0.2 mol/L,反应温度60℃,气体流速400 mL/min,φ(O_2)为1%的条件下,吸附穿透时间长达62 h,相应的吸附容量为14.27 mg/g.在此基础上,进一步利用BET(比表面积测试)、SEM(扫描电镜)-EDX(能量色散X射线光谱)、XRD(X射线衍射)、XPS(X射线光电子能谱)等常用表征手段研究了改性前后吸附剂的物理化学特性,证明了吸附剂FeCl_3@MIL-101(Cr)吸附零价汞是物理吸附与化学吸附共同作用的结果,含氯官能团在吸附Hg^0过程中也发挥了相当大的作用,并且氧气可促进其吸附效果.最后,分析了其吸附机理.研究显示,该种吸附剂在低温条件下具有较为优良的脱汞性能,应用前景良好.

十二烷基三甲基溴化铵改性纳米CaCO_(3)对刚果红的吸附性能

以固体废弃物脱硫石膏为原料,在加氨水、通CO_(2)气体条件下制备纳米CaCO_(3),用表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)对纳米CaCO_(3)进行改性,对改性材料DTAB-CaCO_(3)进行表征。研究刚果红在DTAB-CaCO_(3)表面的吸附行为,考察影响DTAB-CaCO_(3)对刚果红吸附性能的因素,数学拟合吸附过程,计算热力学参数。结果表明,ρ(刚果红)=50 mg/L、m(DTAB-CaCO_(3))∶V(刚果红)=0.20 g/L、pH=2、t=120 min,吸附率为95%。该吸附过程为自发放热,符合Langmuir等温式的单分子层吸附模型和二级吸附动力学模型。

超声改性对蓝莓果胶与矢车菊素-3-O-葡萄糖苷相互作用的影响

本文以不同超声处理(688、1376、2063 W/cm^(2),10、20、30 min)对蓝莓中水溶性果胶、螯合性果胶、碳酸钠可溶性果胶进行超声改性,并探讨改性果胶结构与果胶-矢车菊素-3-O-葡萄糖苷(C3G)相互作用的关系。实验结果表明,超声改性使果胶与C3G之间的相互作用增强。超声功率2063 W/cm^(2)处理10 min后,与未经超声改性相比,三种果胶均表现出与C3G的最大结合量(提高到约2~6倍),但长时间超声(20~30 min)不利于改性果胶与C3G的相互作用。经超声改性后,果胶-C3G复合物的粒径变小,Zeta电位增加,物理稳定性提高。在三种不同的果胶样品中,超声处理引起了果胶分子量的降低和甲基酯化,促进了支链结构的降解,提高了游离羧基的数量,并增加了结构网络空隙,超声处理对果胶结构特性的改变促进了果胶与C3G之间的相互作用。

吸附剂表征及改性对棕榈油中3-氯丙醇酯和缩水甘油酯脱除效果的影响

为探究吸附法脱除精炼油脂中3-氯丙醇酯(3-MCPDE)和缩水甘油酯(GEs)的效果,以精炼棕榈油为原料,采用3种类型吸附剂(活性炭、活性白土、凹凸棒土)对其中的3-MCPDE和GEs进行吸附脱除,测定不同吸附剂的3-MCPDE和GEs脱除率,对吸附剂进行表征,分析其固有特性与脱除率的相关性,并研究了酸碱改性方法对吸附剂吸附脱除3-MCPDE和GEs效果的影响。结果表明:3种吸附剂及其酸碱改性后均未对3-MCPDE起到有效吸附脱除效果,而不同吸附剂对GEs表现出了不同的吸附脱除效果;9种活性炭(添加量1%)对GEs的脱除率为6.50%~98.57%,其中有2种活性炭可以有效地将GEs控制在1.00 mg/kg以内;9种活性白土(添加量0.1%)对GEs的脱除率为11.56%~83.72%;3种凹凸棒土(添加量0.5%)对GEs的脱除率为40.86%~69.64%,脱除效果均不理想;相关性分析表明,GEs脱除率与活性炭的pH呈极显著负相关(p<0.01),与活性炭比表面积、介孔面积和介孔容积均呈显著正相关(p<0.05),与活性白土的pH、平均孔径呈极显著负相关(p<0.01),与活性白土的活性度呈显著正相关(p<0.05);酸改性有利于活性炭和活性白土对GEs吸附脱除,而碱改性不利于其对GEs吸附脱除。实际生产中可选择低pH、孔隙发达的活性炭或低pH、活性度高、孔隙发达的活性白土,另外可进行适当的酸改性,以达到较好脱除油脂中GEs的目的。

FeCl_(3)溶液调理下的污泥固结压缩特性研究

填埋是污泥处置的途径之一,污泥具有高含水量、高有机质等特点,其堆填体极易出现失稳破坏,从而引起工程地质灾害,因此亟需提高污泥堆填体的稳定性。通过对原状污泥和不同浓度下的FeCl_(3)调理污泥开展室内试验,研究污泥的固结前后的含水率、有机质含量、压缩特性、固结特性,为污泥堆填体的沉降及稳定评价提供理论依据。结果表明,FeCl_(3)溶液调理后的污泥固结系数显著提升,污泥的次固结变形量占比达68%。污泥经固结后含水率大幅降低,固结前后有机质降低3%~6%。10%的FeCl_(3)调理污泥的压缩系数变化高达50倍。采用FeCl_(3)调理污泥能够有效对污泥堆填体进行加固。

酸碱改性木质活性炭对棕榈油中3-MCPD酯的吸附脱除效果

以精炼棕榈油为研究对象,研究4种碳纳米吸附剂(木质活性炭粉末、椰壳活性炭粉末、煤质活性炭粉末和多壁碳纳米管)对3-氯丙醇(3-MCPD)酯的吸附脱除效果,并对最佳吸附剂进行酸碱改性,探究改性后吸附剂添加量、吸附时间和吸附温度对棕榈油中3-MCPD酯吸附脱除效果的影响。结果表明:对3-MCPD酯的脱除效果为木质活性炭粉末>多壁碳纳米管>椰壳活性炭粉末>煤质活性炭粉末,整体脱除效果欠佳;经4 mol/L H_(3)PO_(4)改性后的木质活性炭粉末,吸附性能增强,在吸附剂添加量为5.85%、吸附时间为47 min、吸附温度为103℃的最佳吸附条件下,对棕榈油中3-MCPD酯的脱除率可达71.82%。使用H_(3)PO_(4)改性木质活性炭可作为脱除食用油中3-MCPD酯的一个有效方法。

锆改性Cu/SiO_(2)催化剂催化3-羟基丙酸甲酯选择性加氢

采用蒸氨法制备了锆(Zr)改性的Cu/SiO_(2)催化剂,用于3-羟基丙酸甲酯(3-HMP)气相加氢制1,3-丙二醇(1,3-PDO)。采用比表面积及孔分布测试、XRD、ICP-OES、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、CO_(2)-TPD、FTIR、TGDTG、HRTEM、XPS和AES等手段对催化剂进行了详细表征,发现Zr物种的加入使得Cu和Zr物种之间发生了强相互作用,产生了较多的层状硅酸铜,在结构方面提高了催化剂的比表面积,降低了铜物种的粒径,促进铜物种的分散,且在电子调控方面提高了Cu^(+)的含量,增强了催化剂吸附酰基和甲氧基的能力。与未改性的Cu/SiO_(2)催化剂相比,在相同反应条件下,Zr掺杂量为0.5%的Cu/SiO_(2)催化剂表现出更高的催化性能,获得3-羟基丙酸甲酯转化率为96.0%和1,3-丙二醇选择性为84.3%,1,3-PDO的总收率达80.9%。这是目前在高液时空速0.10h^(-1)的条件下取得的最佳结果。

Ti_(3)C_(2)T_(x)改性棉织物的结构及性能

将Ti_(3)C_(2)T_(x)涂布在聚乙烯亚胺预处理棉织物的表面,制备Ti_(3)C_(2)T_(x)改性棉织物。聚乙烯亚胺预处理大大提高了Ti_(3)C_(2)T_(x)在棉织物表面的负载量和负载牢度。涂布Ti_(3)C_(2)T_(x)后,棉织物由白色转变成深黑色,K/S值大幅提高。棉纤维表面被Ti_(3)C_(2)T_(x)均匀包覆,形成一层连续致密的Ti_(3)C_(2)T_(x)导电涂层。Ti、F、Cl三种元素被成功引入到棉织物表面,相对原子比分别为18.68%、6.39%和3.28%。Ti_(3)C_(2)T_(x)在棉织物表面成膜后,提升了对氧气和水的稳定性,而且基本不影响棉织物的透气性能。

3D打印梯度多孔钛合金支架表面纳米结构化改性

通过3D打印技术制备具有梯度结构的微米级多孔钛合金支架,解决了不同患者对骨缺损修复支架的个性化需求。然而,由于钛合金本身的生物惰性,多孔钛合金支架植入人体后骨整合能力较差。为提高支架的生物活性,采用电化学阳极氧化对多孔支架表面进行纳米结构化改性。本文探究了氧化电压、氧化时间和电解液对梯度多孔钛合金表面制备TNTs(二氧化钛纳米管)的影响规律。结果表明,采用两次阳极氧化的方法,电解液为0.3wt%氟化铵+2vol%去离子水+1.5mol/L乳酸的乙二醇溶液,氧化电压为100 V,氧化时间为1 h时,可在支架表面制备出形貌高度有序的TNTs涂层。对氧化处理后的多孔钛合金支架进行500℃退火处理,表面TNTs涂层的晶型结构由无定型结构转变为更有利于蛋白吸附和细胞增殖的锐钛矿和金红石的混合晶型结构。通过电化学腐蚀试验发现经过阳极氧化处理的多孔钛合金支架具有更好的耐腐蚀性。

Al_(2)O_(3)改性等离子喷涂-物理气相沉积热障涂层的异物损伤行为及失效机理

由外来异物损伤引起的颗粒冲蚀是制约热障涂层使用寿命的重要因素。为了提高等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)热障涂层的耐冲蚀性能,采用磁控溅射和真空热处理在PS-PVD喷涂的7YSZ热障涂层表面制备一层致密的α-Al_(2)O_(3)。系统研究热障涂层的异物损伤行为,并采用第一性原理计算对α-Al_(2)O_(3)/c-ZrO_(2)界面进行研究。结果表明,PS-PVD、大气等离子喷涂(APS)和电子束-物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层的冲蚀质量损失率分别为324、248和139μg/g,而Al_(2)O_(3)改性的PS-PVD热障涂层的冲蚀质量损失率降至199μg/g。此外,在Al_(2)O_(3)/ZrO_(2)-O的顶部构型模型中观察到的界面结合能最高(3.88 J/m^(2)),远高于ZrO_(2)/Ni(2.011 J/m^(2)),使界面结合性能得以提高。

微纳米α-Al_(2)O_(3)改性丙烯酸树脂-有机硅烷复合钝化对不锈钢硬度及耐蚀性的影响

通过微纳米α-Al_(2)O_(3)改性丙烯酸树脂-有机硅烷复合而成的无铬钝化液作用于不锈钢基板表面,探究其在不锈钢表面形成的微纳米α-Al_(2)O_(3)钝化膜对不锈钢表层性能的影响。通过表面硬度测试、扫描电镜测试,分析基板表面特征。同时,通过涂层附着力测试和电化学测试,探究涂层的粘结强度和基板的耐蚀性能。结果表明,经微纳米α-Al_(2)O_(3)改性的无铬钝化液使不锈钢板材的耐蚀性显著提升,同时对其表面硬度的提升效果达到80%。

FeCl_(3)对AnMDBR废水净化效能和膜污染影响的研究

废水的资源化回用是目前废水处理的重点.本文考察了在高温环境下(55℃),投加低浓度(20 mg/L)、中浓度(50 mg/L)和高浓度(100 mg/L)FeCl_(3)对厌氧膜蒸馏生物反应器(AnMDBR)处理废水的污染物净化、产水效能和膜污染的影响及相关机理.结果表明,3种FeCl_(3)投量对AnMDBR中COD、NH+4-N和P的去除效能没有显著差异,平均去除率分别达到98.12%、81.80%和99.99%以上.然而,投加FeCl_(3)能够提升产水通量,通量增幅依次为50 mg/L>100 mg/L>20 mg/L.这是因为适当投加FeCl_(3)改变了污泥特性,增大了Zeta电位、颗粒粒径和EPS含量,同时减少了SMP浓度,从而使污泥更易团聚.此外,污泥及其代谢产物在FeCl_(3)的混凝作用下在膜表面形成更为疏松多孔的滤饼层结构,但过高投量会加剧膜的无机污染.另外,投加FeCl_(3)提高了微生物群落中Methanothermobacter的相对丰度,有利于产甲烷过程进行.本研究结果为投加铁盐混凝剂强化AnMDBR废水处理效能提供支持.