某铀矿山废水中铀的去除试验研究

我国某铀矿山废水成分分析结果表明,废水中主要污染成分为铀,用离子交换树脂吸附处理铀,并进行了相关条件试验,条件试验内容包括离子交换树脂型号选择、树脂吸附、淋洗和合格液沉淀等条件试验。试验结果表明：用离子交换树脂处理该铀矿山废水中铀,工艺可行,处理后废水中铀浓度≤0.3mg.L_^-1,且废水中铀得到回收利用。试验用408(II)树脂进行离子交换吸附,用1M NaCl + 5 g.L_^-1 NaHCO₃作淋洗剂进行淋洗,淋洗效果好；树脂饱和吸附容量达到18 mg U.mL_^-1R,淋洗合格液中铀浓度峰值>20 g.L_^-1,贫树脂残余铀容量<0.5 mgU.mL_^-1R,沉淀回收得到的“111”产品达到国家标准。     

凹凸棒石对Zn2+、Cu2+、Cd2+的等温吸附实验研究

凹凸棒石是一种比表面积大,吸附能力强的天然粘土矿物。为了研究凹凸棒石的吸附特征,通过等温吸附实验,进行了凹凸棒石对复合重金属离子Zn_²⁺、Cu_²⁺、Cd_²⁺的吸附容量、去除率、吸附选择性和富集系数的研究。结果表明： 凹凸棒石对Zn_²⁺、Cu_²⁺、Cd_²⁺吸附容量表现为随溶液初始浓度的增加而增加,吸附选择特征表现为对Cu_²⁺的吸附大于对Zn_²⁺和Cd_²⁺的吸附。凹凸棒石对 Cu_²⁺的去除率为96.76%,对Zn_²⁺andCd_²⁺分别为48.18%和38.84%。 富集系数与吸附特征反应的结果一致,并且吸附符合Langmuir 和Freundlich方程。研究结果表明凹凸棒石可用于水体和土壤重金属污染的修复。     

CoAl-LDH/CoFe基普鲁士蓝衍生双金属磷化物异质结构的高效电催化OER性能

电催化水解是生产绿氢的有效途径,但是其阳极的氧气析出反应（OER）动力学缓慢,限制了其大规模应用。采用液相回流法制备了超薄的CoAl-LDH十二边形纳米片,其大的表面积成为良好的催化剂载体,且表面大量未饱和的Co²⁺可有效配位其他阴离子。结合共沉淀法和离子交换法,在CoAl-LDH纳米片表面组装大量超小的CoFe-PB纳米颗粒,以形成CoAl-LDH/CoFe-PB异质结构,再通过原位磷化策略获得CoAlP/CoFeP_x@NC异质结构。在磷化过程中,CoFe-PB纳米颗粒会转化为氮掺杂的碳包裹的CoFeP_x核壳纳米颗粒,以提供足够的活性位点,同时他们也牢固地负载在CoAl-LDH转化而成的CoAlP纳米片的表面,形成稳定的异质结构。由于CoAlP/CoFeP_x@NC异质结构具有丰富的组分、独特的多孔结构和稳定的片层结构,其可以获得优异的电催化OER活性。在碱性电解液（1 mol?L^-1的KOH）中,CoAlP/CoFeP_x@NC在电流密度为10 mA?cm^-2下的过电位为334 mV（vs. RHE）。该研究为低成本和稳定高效的多元金属磷化物基异质结构的电催化剂的设计与制备提供了思路。     

耐铅链霉菌诱导碳酸钙沉淀对水中Pb2+的去除研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)可将水中游离的Pb_²⁺转化为稳定的沉淀物。本文筛选出一株耐Pb_²⁺的脲酶阳性SHT17菌株,16S rRNA 鉴定为Streptomyces mutabilis(登录号为OL677072)。探究该链霉菌诱导碳酸钙沉淀对水中Pb_²⁺的去除能力。通过电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)对水中Pb_²⁺浓度进行检测,利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能谱(EDS)、X-射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对菌株诱导的沉淀物进行分析。结果表明,链霉菌能有效地去除水中Pb_²⁺。当Pb_²⁺浓度为200 mg/L时,水中Pb_²⁺去除率达到99.66%,并且去除的Pb_²⁺以碳酸盐的形式被固定在链霉菌诱导生成的沉淀物中。此外,随着初始Pb_²⁺浓度升高,该菌对Pb_²⁺去除率均在65%以上,且大致呈下降趋势。不同钙源影响着链霉菌诱导形成的沉淀物的形貌。     

Er3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃1.8 μm波段光谱特性研究

为分析Er³⁺/Tm³⁺共掺碲酸盐玻璃的发光性能,得到1.8 μm处的高强度发光。采用熔融退火法,制备了Tm₂O₃掺杂浓度（摩尔百分数）为0.25%、0.5%、1%、1.5%和2%的75TeO₂-20ZnO-5La₂O₃-0.5Er₂O₃碲酸盐玻璃。对碲酸盐玻璃进行吸收光谱的测定,同时研究其在1.8 μm波段的光谱特性。吸收光谱测试结果表明：碲酸盐玻璃在800 nm附近的吸收峰为Er³⁺的⁴I_15/2→⁴I_9/2跃迁和Tm³⁺的³H₆→³H₄跃迁的叠加,说明两种稀土离子都得到了很好的溶解混合;发射光谱在1200—2200 nm范围内,在1.53和1.8 μm处出现了发射峰,且1.53 μm处的发光远弱于1.8 μm处的;1.8 μm处的发射峰是Tm³⁺离子在³F₄→³H₆跃迁产生的,由峰值波长分别为1740和1857 nm的分解谱线组成,此时该玻璃发生了荧光俘获效应,随着Tm₂O₃掺杂浓度的增加,1740 nm处分解谱线的相对强度逐渐降低,而1857 nm处分解谱线相对强度逐渐增大。该玻璃同时具有较大的受激吸收截面以及发射截面,有望成为一种新型的2 μm波段的激光玻璃材料。     

NaCl-KCl-SmCl3熔盐体系中Sm3+在W电极上的电化学行为

钐(Sm)性能优越,使其在核电中有一定的应用,而使用熔盐电解方法制备钐合金具有实际意义。在温度750℃,使用三电极,以NaCl-KCl作为电解质,SmCl₃作为材料,运用循环伏安法,方波伏安法和计时电流法研究Sm^₃₊在NaCl-KCl-SmCl₃体系中的电化学行为。结果表明：Sm^₃₊在W电极上的电化学还原是得到1个电子的过程,其电子转移表达式为：Sm^₃₊+e^_-=Sm^₂₊,反应是准可逆反应,且没有发现其他电子转移行为;Sm^₃₊在W电极上的电化学还原是以扩散为控制步骤,且Sm^₃₊在NaCl-KCl-SmCl₃熔盐体系中的扩散系数为4.045×10^_-5cm^₂/s。     

Zn2+-Mg2+-H2O系中和沉锌热力学分析及应用

湿法炼锌废电解液在冷冻结晶除镁时会生成大量ZnSO₄?7H₂O和MgSO₄?7H₂O组成的结晶产物,采用中和水解法实现结晶产物中锌、镁的分离回收。根据配位化学热力学平衡原理,绘制了298K时Zn^₂₊-Mg^₂₊-H₂O系热力学平衡图。结果表明：在pH为6.0~12.0范围内,锌离子优先沉淀析出;pH=8.0时,Zn(OH)_2(s)的条件溶度积pKs=15.6,溶液中[Zn]_T≤1.0×10^_-5mol/L。实验数据表明,在温度60℃、pH为7.0、反应时间80min的最优条件下,锌沉淀率达到100%,镁不沉淀;硫酸镁溶液经蒸发结晶得到MgSO₄?6H₂O,沉锌产物经稀硫酸浸出获得硫酸锌溶液和石膏产品。     

氧气传质对湿法炼锌过程中针铁矿法除铁的影响研究

湿法炼锌采用还原-氧化法(V.M.针铁矿法),对硫化锌精矿氧压浸出液中的铁离子进行去除,探究不同通气方式和氧气流量对除铁过程的影响。研究发现氧气的传质对氧化除铁过程有显著的影响,强化搅拌对氧气的传质影响较小,但曝气可以大大提高氧气的分散度,增加氧气传质,加快Fe_²⁺氧化速率,从而提高铁的去除效率率。研究结果表明,氧气流量≥1l/min时,氧气流量对铁的去除影响较小;在不添加晶种时,曝气氧化除铁形成大量非晶态的物质,该物质可能是铁水化合物(5Fe₂O₃.9H₂O),因吸附其他离子,阻碍沉淀物向针铁矿转变。研究结果将对湿法炼锌过程中的还原-氧化法(V.M.针铁矿法)除铁具有一定的参考价值。     

亚氧化钛块体电极的电化学特性及其对几种工业有机废水的降解效能研究

亚氧化钛电极Ti_nO_2n-1(4≤n≤10) 具有环境友好、导电性好、耐强酸强碱、析氧电位高等优异性能,在电催化氧化处理难降解有机废水领域中极具应用潜力。采用自制的亚氧化钛块体电极,研究该电极的电化学特性及其对多种难降解工业有机废水的降解效能,并表征该电极的组成和表面形貌。结果表明：该块体电极为表面多孔结构,电极表层的主相为Ti₄O₇,电极的粗糙系数约为500,能为电化学反应提供较大的活性比表面积;同时,其电化学电位稳定窗口可高达3.6 V,电化学交换电流密度为4.606×10^-2 mA?cm^-2,均高于DSA电极（2.3 V和1.861×10^-2 mA?cm^-2）;此外,该块体电极及DSA电极的电化学氧化降解亚甲基蓝（MB）的过程均符合准一级反应动力学方程,且反应动力学常数k_亚氧化钛=2.0 k_DSA。利用亚氧化钛块体电极对多种工业废水,如垃圾渗滤液、金属冶炼厂的残余液等样本进行了降解处理,上述废液的化学需氧量（COD_Cr）去除率均能达到90%以上,表明该电极装置能有效地处理难降解工业废水。     

Cr3+掺杂CaLu2Al4SiO12宽带近红外荧光材料发光性能与器件研究

近红外光谱技术在食品质量检测与分析、夜视、生物组织成像、植物生长调控等领域有重要的应用价值,宽带近红外光源在这些应用中起着重要的作用,而通过荧光材料转换实现宽带近红外LED光源有着不可比拟的优势。采用高温固相法制备了CaLu_2-xAl₄SiO₁₂:xCr³⁺（x=1%—13%）荧光粉。研究结果表明,CaLu_2-x Al₄SiO₁₂:xCr³⁺荧光粉在423 nm的蓝光激发下,光谱覆盖了650—1000 nm范围,荧光粉的发射峰值位于752 nm,半高宽有167 nm。当Cr³⁺离子掺杂浓度为5%时,量子效率达到了60.9%。同时,CaLu_2-xAl₄SiO₁₂:xCr³⁺具有良好的热稳定性,在373 K时的发光强度为室温下的60.6%。此外,将CaLu₂Al₄SiO₁₂:Cr³⁺荧光粉与蓝光LED芯片结合,制备成近红外LED器件,在450 mA电流的驱动下,近红外输出功率可以达到22.69 mW。因此,CaLu_2-xAl₄SiO₁₂:xCr³⁺荧光粉在近红外光谱的应用中具有广阔的前景。     

T-42树脂对沉钒废水中氨氮的动态吸附及解吸研究

为了了解T-42树脂吸附沉钒废水中氨氮的效果及其再生性能，研究了离子交换柱高径比、初始氨氮浓度和串联级数对吸附效果的影响，分析了等温吸附模型。此外，还研究了解吸过程中解吸剂的种类、流速、解吸剂溶液浓度对氨氮解吸效果的影响。结果表明：①当废水的流速为9 mL/min，柱高径比为21.0时，T-42树脂对氨氮的吸附效果较好，穿透点吸附量为21.91 mg/g，吸附终点吸附量为34.31 mg/g；随着初始氨氮浓度的升高，吸附量升高，处理废水量降低；氨氮浓度为1 999.56 mg/L的废水经2级串联吸附后达到一级标准（≤10 mg/L）。②T-42树脂吸附氨氮符合Langmuir等温吸附模型，吸附过程为单分子层化学吸附，在15、25、35 ℃下T-42树脂对氨氮的理论饱和吸附量分别为36.845 9、38.550 5、40.617 4 mg/g，温度升高有利于树脂的吸附。③在解吸剂硫酸溶液体积浓度为18%，流速为3 mL/min，解吸剂溶液用量为2.67个床层体积时，对吸附饱和的树脂上氨氮的解吸率大于99%。T-42树脂可以有效地去除废水中的氨氮，并且硫酸可以对吸附氨氮后的树脂进行解吸再生。     

钾基蒙脱石对镍离子的吸附作用

钾基蒙脱石的特殊结构决定了其具有一定的阳离子交换能力,这正是钾基蒙脱石可以用于吸附重金属离子的前提。本文采用液闪法研究了钾基蒙脱石对水溶液中镍离子的吸附性能,探讨了温度、pH、吸附剂用量、溶液中镍初始浓度等因素对钾基蒙脱石吸附镍离子的影响。结果表明,较高碱性pH值有利于钾基蒙脱石界面羟基络合配位大量镍离子;钾基蒙脱石用量可提高镍吸附率;提高温度也有利于镍的吸附;热力学吸附模型可采用Freundlich方程来描述。     

阴-阳离子复合改性对蒙脱石处理废水的影响

以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵和氨羧络合剂乙二胺四乙酸二钠盐为改性剂,制得阴-阳离子复合改性蒙脱石,达到对废水中重金属离子和苯酚进行吸附的效果。通过X射线衍射及热重分析对蒙脱石原土、CTMAB改性蒙脱石和阴-阳离子复合改性的CTMAEDTA蒙脱石进行结构特征的表征,并通过等温吸附、酸效应和热力学的方式探讨蒙脱石的吸附特征及改性对蒙脱石吸附效果的影响。结果表明:CTMAB和EDTA成功柱撑在蒙脱石层间,改性蒙脱石可以同时吸附重金属和苯酚,pH值对吸附效果的影响较大,在中碱性条件下吸附效果最好,吸附反应为吸热反应,以熵推动进行。     

基于水化膜弱化促进煤泥脱水机理及试验研究

煤泥颗粒表面水化是煤泥脱水困难的重要因素之一,通过弱化煤泥颗粒表面水化膜促进煤泥高效脱水是一种新的技术方法。为掌握基于弱化水化膜促进煤泥脱水机理,采用密度泛函理论方法模拟了不同长链烷基季铵阳离子(表面活性剂)在煤泥水主要矿物颗粒表面的吸附,通过对吸附构型、Mulliken键布局及电荷的分析,研究了水及药剂在高岭石(001)面、α-石英(001)面和蒙脱石(001)面的吸附机理;通过开展煤泥脱水试验和接触角测试,探讨长链烷基季铵盐药剂对煤泥水分和表面润湿性的影响规律。结果表明,水分子在不同种类矿物(001)面的吸附稳定性顺序为石英>高岭石>蒙脱石,石英对煤泥脱水影响大于高岭石和蒙脱石;长链烷基季铵盐药剂在矿物表面的吸附稳定性明显高于水分子,说明药剂与水分子的竞争吸附作用顺序是蒙脱石>石英>高岭石;长链烷基季铵盐与几种矿物(001)表面吸附均是以静电引力为主,弱氢键为辅。随着长链烷基季铵盐药剂用量的增加,煤泥滤饼水分先减少后增加,当药剂用量为500 g/t效果最好,水分降低2.25%以上;随着药剂用量和链长的增加煤泥表面疏水性显著增加。控制药剂用量是实现高效煤泥脱水的技术关键,添加适量的表面活性剂有利于弱化矿物表面的水化膜,过量长链烷基季铵盐阻碍煤泥脱水。     

改性煤矸石作为废水处理吸附剂的试验研究

利用改性煤矸石处理味精精馏段生产废水。试验结果表明,在原水pH=1.8,COD 770 mg/L,NH3-N217 mg/L,浊度29 NTU时,投加120目改性煤矸石1 g,与50 mL废水混合,振荡吸附120 min,处理后出水COD为232.46 mg/L,氨氮为78.84 mg/L,浊度为8.5 NTU,对COD、氨氮、浊度的去除率分别可达到69.81%,63.67%,70.73%。该项研究为改性煤矸石作为水处理吸附剂在味精生产废水及其他高浓度氨氮废水处理中的应用提供了理论依据,同时也为味精废水的处理提供了一种途径。     

T42树脂对沉钒废水中氨氮的吸附性能与机理研究

在铵盐沉钒过程中会产生大量的氨氮废水,不经处理直接排放会造成严重的环境污染。分别以T42、D001、001*8、D113为吸附剂,考察其对吹脱后铵盐沉钒废水中氨氮的吸附去除性能。结果表明,T42树脂对氨氮的去除效果最好。以T42树脂为吸附剂去除氨氮,在pH=8、温度为25℃、吸附平衡时间为9 min时,去除效果最佳。T42吸附剂吸附去除氨氮反应过程的焓变为3.38 kJ/mol、熵变为18.90 J/(mol·K),不同温度下吉布斯自由能均为负数,说明T42树脂吸附氨氮为自发进行的吸热反应,升高温度有利于吸附的进行;拟二级动力学模型可以较好地解释吸附过程,吸附过程以化学吸附为主。在沉钒废水流速为9 mL/min,柱高为14 cm,pH=8,沉钒废水体积为321 mL时,经过3级串联处理后,出水氨氮浓度为1.13 mg/L,达到《钒工业污染物排放标准》,T42树脂可有效去除沉钒废水中的残余氨氮。     

铁铝复合材料对水中三价砷的去除效果研究

合成了铁铝复合材料吸附剂,并比较了其与酸改活性炭、陶粒、类水滑石3种吸附材料对含砷废水中As(Ⅲ)的去除效果。结果表明,铁铝复合材料对水中三价砷的吸附效果好于其它3种吸附材料,吸附率大于89%。铁铝复合材料对水中As(Ⅲ)的吸附符合Langmuir等温模型和Freundlich等温模型,吸附作用力既涉及离子交换和静电吸引,又涉及表面配位作用。     

焙烧凹凸棒石矿物学特征、氨氮吸附过程与特性

以天然凹凸棒石为试验样品，对其进行焙烧热处理，分析其矿物学特征并研究不同焙烧温度下凹凸棒石对模拟氨氮污水中氨氮去除过程和特性。研究结果表明，凹凸棒石经焙烧后，随着温度增加失水量逐渐增加，在达到600 ℃时，内部结构开始破坏并逐渐产生新物相。经过450 ℃焙烧热处理，凹凸棒石对氨氮去除效果最好，此时氨氮去除率为60.06%。吸附过程与准二级反应动力学方程和Langmuir等温线拟合程度高，凹凸棒石以化学吸附为主，吸附过程具有前期快速吸附、后期缓慢平衡的特征。      

低碱环境下氯化铵强化铜活化闪锌矿的机理

通过单泡浮选、锌溶出量测定、铜吸附量测定以及XPS检测，研究了低碱环境下氯化铵强化铜离子活化闪锌矿浮选的机理。单泡浮选结果表明，低碱下氯化铵能够强化闪锌矿的铜活化浮选。锌溶出量测定结果显示，氯化铵能够促进闪锌矿表面的锌离子溶出；铜吸附量测定表明，加入氯化铵后闪锌矿表面的铜吸附量和吸附速率均显著提高；XPS分析结果显示，随着体系中氯化铵加入量增加，处理后的闪锌矿表面铜硫化物含量升高，氢氧化物含量降低。提出氯化铵强化闪锌矿铜活化机理为：铜氨配离子对铜离子的储存和释放可以维持溶液中较高的铜离子浓度，从而促进铜锌离子的交换活化；溶液中的氨分子能够促进闪锌矿表面氢氧化锌的溶解，进而促进氢氧化铜吸附和转化为铜硫化物活化过程的进行；锌氨配合反应能够促进闪锌矿表面铜锌离子的交换过程，增加表面铜吸附量。     

微波强化铝改性膨润土对水中氨氮的吸附性能

采用Al₂(SO^₄)³溶液和微波炉制备了微波强化铝改性膨润土吸附剂,并研究了吸附剂对水中氨氮的吸附性能。试验验结果表明：制备微波强化铝改性膨润土吸附剂的适宜条件为Al₂(SO₄)₃浓度4%,微波辐照功率480 W,辐照时间10 min。在此条件下,微波强化铝改性膨润土的比表面积可达到180.69 m²/g。在溶液pH值为10,吸附剂用量为0.4 g/L,吸附时间为20 min条件下,用所制备的微波强化铝改性膨润土吸附剂处理浓度为100 mg/L的模拟氨氮废水,氨氮去除率可达96.8%。