旋转填料床中活性炭吸附含酚废水研究

以旋转填料床(RPB)作为吸附设备,活性炭为吸附剂处理模拟含酚废水,考察了转速、液体流率及初始浓度等因素对苯酚去除率的影响,确定适宜操作条件;分别采用拟一级和拟二级动力学模型研究了吸附动力学,并考察了各因素对吸附速率常数的影响;在相同操作条件下就去除率和速率常数与传统吸附法进行对比。结果表明:超重力因子为44.68、液体流率为35 L·h~(-1)时,处理初始浓度为1000 mg·L~(-1)苯酚废水,吸附2 h后,苯酚去除率最大,为90%左右,相同操作条件下较传统吸附法提高了30%;拟二级动力学模型线性拟合得到的吸附速率常数随着超重力因子以及液体流率的增大而增大,并得到最适宜操作条件下旋转填料床吸附法和传统吸附法的动力学方程分别为t/qt=0.02648+0.77932t和t/qt=0.02869+1.55707t,吸附速率常数较传统吸附法而言,由5.28×10~(-4)提高到9.02×10~(-4)。     

不同臭氧组合工艺处理含硝基苯类化合物废水的实验研究

为研究臭氧高级氧化技术对含硝基苯类化合物炸药废水的处理效果,采用四种不同组合工艺(旋转填料床(RPB)-O3/H2O2、RPB-O3、曝气反应装置(BR)-O3/H2O2和BR-O3),进行了模拟废水中硝基苯类化合物降解的对比性试验。结果表明,O3/H2O2工艺对硝基苯类化合物表现出较强的降解性能,去除率可达99%,出水指标达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中硝基苯类化合物排放标准。在相同反应时间下,BR-O3/H2O2和BR-O3工艺对硝基苯类化合物去除率明显偏低。在RPB-O3/H2O2和RPB-O3工艺中,硝基苯类化合物去除率随超重力因子和初始p H值的增加而增大,而随双氧水浓度和液体流量的增加呈先增大后降低的变化趋势。在臭氧浓度为50 mg·L-1,超重力因子为80,初始p H为10.5,双氧水浓度4.9 mmol·L-1和液体流量120 L·h-1的试验条件下,硝基苯类化合物去除效果较好。此条件下硝基苯类化合物的降解过程符合假一级反应动力学。     

超声强化铁碳微电解处理硝基苯废水

针对铁碳微电解处理有机废水时铁碳填料易钝化、难连续可用性的问题,采用超声波(US)-零价铁/活性炭(Fe0/GAC)微电解技术降解硝基苯废水。考察了铁碳填料连续使用性,考察了Fe0剂量、GAC剂量、废水初始p H值对US-Fe0/GAC降解硝基苯的影响规律。结果表明:不更换填料时,US-Fe0/GAC连续处理4批相同废水的硝基苯去除率均在90%左右;而在Fe~0/GAC处理下,4次硝基苯去除率依次为48%、36%、25%、17%。超声不仅维持了填料高活性使其能被连续使用,有效提高了Fe~0/GAC对硝基苯去除率。得到降解硝基苯的适宜操作条件为:Fe0剂量20 g·L~(-1),GAC剂量10 g·L~(-1),废水初始p H为4。在此条件下,反应80min,硝基苯的去除率可达93%,出水的可生化系数BOD5/CODcr为0.32,能满足生化处理要求。     

基于响应面法的超声强化铁碳微电解处理硝基苯废水工艺优化研究

针对超声波强化铁碳微电解法降解含硝基苯废水时各操作因素之间是否存在相互作用的问题,采用响应面法(RSM)对工艺条件进行了优化。实验中,选取29组有代表性的试验点,以超声波(US)功率、零价铁(Fe~0)剂量、活性炭(GAC)剂量、废水初始pH值为主要因素,硝基苯的去除率为响应值,设计了四因素三水平的响应面实验,得到了最优的工艺条件。结果表明,Fe~0剂量与废水初始pH值、废水初始pH值与超声功率之间存在明显的交互作用;当Fe~0剂量为20.7 g·L~(-1),GAC剂量为13.19 g·L~(-1),初始pH值为2.08,超声功率为175.96 W时,硝基苯去除率的预测值为98.50%。与实测值相差1.23%(2%)。因此得到超声强化铁碳微电解降解硝基苯的二次数学模型对工艺条件的优化及硝基苯去除率的预测具有良好的可靠性。     

RuO2-IrO2-SnO2／Ti电极电催化氧化降解苯酚废水

针对火炸药废水中所含苯酚类污染物排放量大、难降解的问题,以RuO_2-IrO_2-SnO_2/Ti为阳极、Ti为阴极,氯化钠为电解质,采用电催化氧化法对模拟含苯酚火炸药废水进行了研究。考察了氯化钠浓度、电流密度、pH值、苯酚废水初始浓度对苯酚去除率等的影响。在苯酚去除率最佳的条件下研究了总有机碳(TOC)、化学需氧量(COD)去除率随时间的变化。采用高效液相色谱法推测了降解苯酚的中间产物及过程。结果表明,在氯化钠浓度为13 g·L~(-1),电流密度为30 mA·cm~(-2),pH值为5,苯酚废水初始浓度为500 mg·L~(-1)的条件下,反应60 min,苯酚去除率可达99.85%。在苯酚去除率最佳的条件下,反应100 min,TOC和COD的去除率分别可达53.55%、59.37%。该电极易于催化ClO~-、·OH等活性基团与苯环发生亲电加成反应生成芳香族化合物,并迅速将其氧化降解为脂肪族化合物及CO_2和H_2O。     

超重力强化非均相催化臭氧矿化苯酚废水的响应面分析与优化

为了探究超重力强化非均相催化臭氧矿化苯酚废水最优工艺条件和各影响因素之间存在的交互关系,采用响应面法(RSM)进行实验优化。根据Box-Behnken Design(BBD)中心组合设计原理,设计四因素三水平实验,考察超重力因子(β)、初始pH值,液体流量(QL),臭氧浓度(CO3)对矿化苯酚废水的影响,构建该工艺的数学模型及确定优化后的工艺参数。结果表明,β与初始pH值存在极显著的交互关系,β与QL存在显著的交互关系。最优的工艺参数条件:β为60,初始pH值为5.47,CO3为60 mg·L^-1,QL为90 L·h^-1,预测值为91.54%,比实测值高0.97%(<2%),由此可知,二次数学模型对超重力强化非均相催化臭氧矿化苯酚废水的工艺条件的优化及苯酚的矿化率的预测具有良好的可靠性。此外,超重力技术与非均相催化臭氧氧化技术相耦合有助于液相中的臭氧快速分解产生更多的羟基自由基(·OH)与有机物反应,因此,超重力强化非均相催化臭氧矿化苯酚废水遵循·OH机理,30 min可对苯酚废水实现较为彻底的矿化。     

超重力强化吹脱与O_3/H_2O_2联合处理含高浓度硝基苯废水

为了降低废水中硝基苯含量,首次构建了超重力强化的吹脱—O3/H2O2氧化处理工艺。进行了超重力强化的吹脱法预处理含高浓度硝基苯的废水。考察了超重力因子、气体流量G、液体流量L等因素对硝基苯吹脱率的影响。结果表明:结合超重力技术可有效提高硝基苯去除率,当G=10m3·h-1,L=90L·h-1,=80时,吹脱10次后硝基苯含量降至90mg·L-1,此后吹脱率变化明显减弱。低浓度废水用超重力强化的O3/H2O2高级氧化法进一步处理,当L=120L·h-1,=80,气相O3浓度为50mg·L-1,H2O2浓度为4.9mmol·L-1,初始pH值为10.5,处理时间为25min时,硝基苯去除率可达99.6%,出水可生化系数BOD5/CODCr=0.38,满足污水处理的生化处理标准。     

Fenton氧化法深度降解HMX生产废水

采用Fenton氧化法对化工生产中的奥克托今(HMX)生产废水进行了处理。以HMX和化学需氧量(COD)去除率为目标,系统考察了H2O2浓度、pH值、FeSO4浓度、温度、时间等参数对HMX废水降解的影响规律。实验得到适宜的操作条件为:pH值3,温度20℃,H2O2投加量2 mol·L-1,分6次等量投加,FeSO4投加量为0.05 mol·L-1,反应时间1.5 h。在此工艺条件下,HMX废水的COD去除率为88.8%,HMX去除率为91.58%,处理后的废水可生化系数BOD/COD由原水的0.013提高至0.328,满足可生化处理的要求。     

用超重力技术强化O3/Fe(Ⅱ)工艺深度氧化降解苯胺废水

针对传统反应器存在臭氧传质效率低的问题,将旋转填料床(RPB)的超重力技术与O_3/Fe(Ⅱ)高级氧化法相耦合(RPB-O_3/Fe(Ⅱ))用于含苯胺(AN)废水的深度氧化降解,考察了超重力因子β、催化剂Fe(Ⅱ)投加量、O_3浓度,体系pH值及苯胺初始浓度对AN降解率和TOC去除率的影响,用液相色谱-质谱联用仪分析了AN降解过程的中间产物,探讨了AN的降解机理。结果表明,超重力因子的提高有利于AN的深度降解;体系pH值会影响臭氧化直接与间接反应以及催化剂Fe(Ⅱ)的存在形式,RPB-O_3/Fe(Ⅱ)体系拓宽了臭氧使用的pH范围;O_3浓度增加有利于提高AN降解效能,但臭氧利用效率降低。在超重力因子β为100,Fe(Ⅱ)浓度为0.8 mmol·L~(-1),O_3浓度为36 mg·L~(-1),pH值为3,AN初始浓度为200 mg·L~(-1)时,12 min苯胺去除率达100%,60min时TOC去除率可达73%。氧化降解苯胺过程的中间产物主要有硝基苯、对苯醌、马来酸和草酸,并推断了臭氧催化氧化降解苯胺的可能途径。     

苯酚在Ti/IrO_2-Ta_2O_5电极上的电化学反应

采用循环伏安法研究了苯酚在Ti/IrO_2-Ta_2O_5电极上的电化学反应行为,通过高效液相色谱(HPLC)、总有机碳(TOC)测定仪、化学需氧量(COD)消解装置研究了该电极降解苯酚的效能。结果表明:苯酚在Ti/Ir O2-Ta2O5电极上的电化学反应主要发生在析氧反应区,而较高浓度苯酚可发生少量的不可逆的直接电化学氧化反应。在支持电解质浓度为5 g·L~(-1)、苯酚初始浓度100 mg·L~(-1)时,可获得较大的氧化峰电流和较高的电荷利用率。在苯酚初始浓度100 mg·L~(-1),电解质浓度5 g·L~(-1),反应时间120min,电流40 m A的适宜操作条件下,苯酚、COD、TOC去除率和平均电流效率(ACE)可分别达82%、49%、39%和24.5%。     

TNT-RDX混合废水处理的实验研究——生物-吸附法

介绍了在２５￣３５℃的温度下，用厌氧－兼氧－水生生物－吸附组合工艺处理ＴＮＴ和ＲＤＸ混合废水的方法，进行了日处理量为６０￣９００Ｌ的实验室放大实验。当ＴＮＴ和ＲＤＸ混合废水总浓度为４￣１２ｍｇ／Ｌ时，经过该工艺处理后可达到国家排放标准。其中厌氧－兼氧能去除废水中８０％以上的ＴＮＴ和ＲＤＸ，水生生物（水葫芦）对ＴＮＴ及ＲＤＸ也有一定的降解效果，最后用活性炭吸附可以实现深度处理。     

表面吸附对JO-9159炸药感度影响的分子动力学模拟

为研究表面吸附对JO-9159炸药感度的影响,通过Materials Studio软件搭建JO-9159的无定形六组分模型,在COMPASS力场和NPT系综下,对其(001)、(010)和(100)3种晶面的表面吸附进行了周期性分子动力学模拟,基于平衡轨迹对JO-9159的感度进行了研究。结果表明:在295K温度下,吸附后其引发键N-NO_2最大键长(L_(max))较吸附前增大,引发键连双原子作用能(EN-N)和内聚能密度(CED)较吸附前减小,表明吸附后体系感度增大;随着JO-9159炸药表面吸附气体分子数量的增加,L_(max)递增,EN-N递减,CED呈减小趋势,都表明体系感度随着吸附分子数的增加而增大;在195~395K温度内,随着温度的升高,吸附后的JO-9159中N-NO_2的Lmax递增,E_(N-N)呈递减趋势,CED递减,与感度随温度升高而增大的实验事实相一致。     

微纤维-活性炭双床层对苯蒸汽吸附动力学研究

以镍纤维和活性炭为原料,采用湿法造纸与烧结工艺制备了一种微纤维吸附剂（MFS）,并将MFS与常规粒状活性炭（GAC）填充床组成双床层,研究了不同初始浓度下双床层固定床对苯蒸气的吸附行为。基于Shilov方程计算了GAC床层和双床层的无效层厚度和吸附容量,并利用Yoon-Nelson方程模拟了GAC床层和双层床的穿透行为。结果表明：GAC床层和双床层的无效层厚度和吸附容量均随着苯蒸汽浓度的降低而降低;相同的苯蒸气评价浓度和比速条件下,由于置于气流末端的MFS材料能提升复合床层的传质效率,由MFS和常规GAC床层组成的双床层比单独的GAC床层具备更高的苯吸附性能;Yoon-Nelson方程模拟结果曲线与实验数据吻合良好。     

化学沉积法制备多组分火工混合药剂

介绍了多组分化学沉积混合药剂的制备原理,通过扫描电镜 (SEM)与X-射线衍射实验对所制备的点火药进行了表面特征和结构分析.在液相介质环境下 ,通过化学反应生成氧化剂包覆可燃剂,同时采用温度-溶度积效应机理,使其它氧化剂沉积包覆在晶粒的表面,形成多组分为一体的火工混合药剂均匀颗粒.     

考虑表面活性剂作用的多相渗流研究

基于表面活性剂对油水界面的作用，建立了活性剂作用下饱和多孔介质中多相渗流模型，模型中考虑了活性剂在介质表面的吸附，高温下的热降解以及活性剂分子与介质中矿离子的化学反应，利用有限差分法隐式格式将该模型进行了数值求解，讨论了活性浓度，活性剂性质等因素对饱和多孔介质多相渗流的影响。     

两种氟聚合物在TATB晶体表面吸附的动力学模拟

采用Discover／Material Studio中的分子动力学（COMPASS力场、NVT）方法及smart minimizer结构优化方法，对两种氟聚合物在TATB不同晶面上吸附行为进行模拟和结构优化后发现：（1）二者相互作用时，TATB原子位置变化的大小次序为：（010）〉（100）〉（001）；而氟聚合物的展开程度按以上次序增加。（2）TATB晶体对两种聚合物都是吸引的，可以用F2311及F2314来包覆TATB晶体；且F2314对TATB晶体的包覆效果要优于F2311。（3）TATB不同晶面吸附能力的大小次序为：（010）〉（001）〉（100）。     

功能高分子亚氨基二乙酸树脂对钕的吸附行为研究

本文用亚氨基二乙酸树脂(D401)采用静态的方法吸附钕(Ⅲ),获得一些参数以指导实际应用.结果pH=5.73为最佳吸附pH;298K时每克树脂的静态饱和吸附容量179mg;用2.0mol·L-1HCl解吸,解析率达100%;等温吸附服从Freundlich经验式;298K时的表观速率常数k298=2.22×10-5s-1;吸附反应的焓变为ΔaHm= 18.8kJ·mol-1;D401对钕(Ⅲ)吸附反应的表观吸附活化能为51.3kJ·mol-1;树脂功能基与钕(Ⅲ)的配位比为3:1;用红外光谱探讨了该树脂和钕(Ⅲ)的成键情况.     

新型爬壁机器人磁吸附单元优化设计

为满足爬壁机器人负载能力和运动灵活性的要求,提出了一种新型变磁力吸附单元机构。首先介绍了机构的构型并建立了三维磁场模型,然后基于有限元方法对新型磁吸附单元的磁场进行了分析,得到了其磁感应强度分布和磁吸附力。运用ANSYS的APDL参数技术对吸附单元参数进行了优化,分析得出优化原则。通过与传统H形磁吸附机构性能参数仿真比较,表明新型结构具有永磁利用率高、最大最小吸附力比值大、自重轻而负载能力强的特点。实验验证了优化结果的准确性,为设计爬壁机器人磁吸附机构提供了依据。     

Adsorption Behavior and Mechanism of Macroporous Phosphonic Acid Resin for Lu^3＋

The article is based on a research on the adsorption behavior and adsorption mechanism of macroporous phosphonic acid resin (PAR) for Lu3 and the influence of the medium's pH, adsorption temperature, adsorption time, etc on adsorbing Lu3 . The best value of medium's pH to the adsorption of PAR for Lu3 was found to be 4.92. The static adsorption maximum capacity of PAR for Lu3 is 220 mg· g-1. The thermodynamic adsorption parameters are respectively △H= 11.3 kJ·mol-1, △S =46.3 J·mol-1 ·K-1, △G = - 2.50 kJ·mol-1 and the apparent activity energy is Ea= 31.4 kJ· mol- 1. The adsorption behavior of PAR for Lu3 obeys the Freundlich isotherm. The apparent adsorption rate constant is k298 = 4.68 × 10-5 s-1. The coordinate ratio of the functional radical to Lu3 is approximately 4: 1. The best eluant is 1.0 mol· L- 1 HCl. The adsorption mechanism of PAR for Lu3 was separately confirmed by chemical analysis and IR spectra.