海藻酸钠包覆型Fe-Cu双金属PRB填料的除Cr(Ⅵ)特性

Fe⁰与Cr(Ⅵ)发生表层反应使Fe⁰-渗透反应墙(PRB)利用率很低。针对Fe⁰利用率低问题,研究了海藻酸钠(SA)包覆型铁粉填料(SAC)和SA包覆型Fe-Cu双金属填料(SAB)对受污染地下水中Cr(Ⅵ)的去除影响;实验结果表明,SAB效果最好。SAB中双金属的化学吸附占主导作用,SA自身对Cr(Ⅵ)的吸附容量很小。SAB₂(镀铜1%)的FEI电镜扫描及XPS能谱分析结果表明,SA与2价金属阳离子Ca²⁺交联形成孔隙结构,不仅为双金属的附着提供了大量的吸附点位,还可使Cr(Ⅵ)进入到内部与双金属反应;Cu在Fe⁰与Cr(Ⅵ)反应中起催化剂作用,通过自身化合态变化传递Fe⁰失去的电子。在中性条件下,对SAB进行动力学拟合,符合准一级化学反应动力学。且随着镀铜量的增加,SAB反应速率常数k逐渐增大;随着初始Cr(Ⅵ)浓度的增大,SAB₂反应速率常数k逐渐下降;随着双金属投加量的增大,SAB₂反应速率常数k线性递增。相比SAC和纯铁粉,SAB具有较大的去除能力和较高的反应速率,采用SAB治理Cr(Ⅵ)污染地下水是可行的。     

咪唑类离子液体混合物用于二氧化硫高效吸收

开发易制备、价格便宜、面向SO₂气体高效分离的离子液体（ILs），是当前ILs从实验探索迈向工业应用的难点与重大挑战。合成了不同摩尔比（3∶1、2∶1、1∶1、1∶2和1∶3）的1-乙基-3-甲基咪唑氯盐（[Emim][Cl]）和1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐（[Emim][OAc]）的离子液体混合物[Emim][Cl]_x[OAc]_1-x， 在测定其密度、黏度、热稳定性等基本物性数据的基础上，研究了[Emim][Cl]_x[OAc]_1-x混合物在不同温度和SO₂分压下的SO₂吸收能力。结果表明，[Emim][Cl]_x[OAc]_1-x能够有效地捕获SO₂。[Emim][Cl]与[Emim][OAc]之间存在协同促进作用，有利于实现SO₂高效吸收。[Emim][Cl]_0.33[OAc]_0.66混合液在1.0和0.2 atm（1 atm=101325 Pa）下捕获SO₂量分别为（1.34±0.08）和（0.74±0.05） g/g，与现有结果相比，混合物在SO₂捕获方面有明显优势。此外，这些离子液体混合物对二氧化硫的吸收和解吸具有良好的可逆性。     

Ba 2+和In 3+共掺杂硅酸镧固体电解质的制备及性能

采用高温固相法制备磷灰石型硅酸镧陶瓷La_9.4Ba_0.6Si_6-xIn_xO_27-δ（x=0,0.1,0.2,0.3,0.4）。采用XRD、SEM和拉曼光谱等测试分析手段表征了La_9.4Ba_0.6Si_6-xIn_xO_27-δ固体电解质掺杂体系的相组成和微观形貌特征;采用交流阻抗谱测试研究了La_9.4Ba_0.6Si_6-xIn_xO_27-δ掺杂体系在不同温度下的电导率变化规律。研究发现,所有La_9.4Ba_0.6Si_6-xIn_xO_27-δ陶瓷试样的结晶度良好且均具有氧基磷灰石结构;仅在La位掺杂Ba ²⁺时,La_9.4Ba_0.6Si₆O_27-δ试样晶粒形貌不规则,In ³⁺掺杂后晶粒呈等轴状均匀生长。各个试样的总电导率与测试温度之间符合Arrhenius关系。In ³⁺最佳掺杂量x为0.2,此时La_9.4Ba_0.6Si_5.8In_0.2O_27-δ陶瓷具有最高的电导率,其电导率（1 073 K）、活化能和指前因子分别为5.08×10 ^-3 S/cm、0.86 eV和2.91×10 ¹¹ S·K/cm。     

Ce1-xNixOy氧载体在化学链甲烷重整耦合CO2还原中的应用

化学链甲烷重整耦合CO₂还原技术既能生产合成气还可以还原CO₂生成CO。采用共沉淀法制备不同Ce/Ni摩尔比的系列Ce_1-xNi_xO_{y（x = 0,0.2,0.4,0.6,0.8,1）氧载体。通过XRD、BET、XPS及CH4-TPR等表征对氧载体的理化性质进行了研究。系统考察了Ce1-xNixOy氧载体在化学链甲烷重整耦合CO2还原反应中的反应性能。与单一金属氧化物NiO和CeO2相比,Ce1-xNixOy复合氧载体在该反应中具有更高的活性和热稳定性。在甲烷部分氧化阶段,Ce0.2Ni0.8Oy和Ce0.4Ni0.6Oy氧载体具有较高的CH4转化率。经历了20次redox循环实验,Ce0.2Ni0.8Oy氧载体的CO2转化率几乎保持不变,表明Ce0.2Ni0.8Oy氧载体具有较高的热稳定性。}     

Mn掺杂对尖晶石型NiFe1.97Pd0.03O4-δ催化剂脱硝性能的影响

采用生物模板法，通过掺杂Mn对尖晶石型NiFe_1.97Pd_0.03O_4-δ催化剂中的Fe离子进行取代，制备一系列不同Mn掺杂量的NiFe_1.97-xMn_xPd_0.03O_4-δ催化剂（x=0、0.01、0.02、0.05、0.10），并在单管固定床反应器中进行H₂-SCR脱硝性能评价。运用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、程序升温-脱附（NH₃-TPD）和程序升温还原（H₂-TPR）以及傅里叶红外光谱仪（FTIR）等手段对催化剂进行表征、分析。结果表明：适量Mn的掺杂不仅可以提高活性物种Pd在催化剂上的分散度，还显著提高了其催化剂表面的总酸量及其氧化还原能力，从而提高了NiFe_1.97Pd_0.03O_4-δ催化剂在低温下的H₂-SCR脱硝活性，并拓宽了其催化活性温度窗口。在实验范围内，NiFe_1.92Mn_0.05Pd_0.03O_4-δ催化剂在150℃下的NO转化率高达95%，且在150~200℃温度区间内，NO转化率均在90%以上。     

LaMn1-x-yFexCoyO3-δ钙钛矿载氧体用于化学链部分氧化

采用溶胶-凝胶法制备了B位Fe和Co共取代的LaMn_1-x-yFe_xCo_yO_3-δ钙钛矿型复合氧化物，并用于化学链甲烷部分氧化制合成气。X射线衍射（XRD）结果表明Fe和Co均进入了LaMnO₃的晶格形成钙钛矿晶相，活性和稳定性测试表明LaMn_1/3Fe_1/3Co_1/3O_3-δ载氧体具有最佳的化学链甲烷部分氧化性能。CH₄程序升温还原（CH₄-TPR）表征发现LaMn_1/3Fe_1/3Co_1/3O_3-δ具有比LaBO₃（B=Co， Mn， Fe）更高的甲烷活化能力和晶格氧迁移性能。甲烷恒温脉冲反应（CH₄-pulse reaction）进一步证实了B位离子的协同作用可以提高LaBO₃（B=Co， Mn， Fe）的表面反应速率。程序升温氢气还原（H₂-TPR）表明，LaMn_1/3Fe_1/3Co_1/3O_3-δ中晶格氧具有适中的氧化还原能力，适合用于化学链甲烷部分氧化。     

原位双金属纳米颗粒YST复合阳极的构筑及其直接碳催化性能研究

研究了原位Cu析出和CuCo双金属析出的钇掺杂钛酸锶（YST）材料在作为直接碳燃料电池（DC-SOFCs）阳极时的结构及性能。首先采用燃烧法制备系列Co掺杂的Y_0.08Sr_0.92Ti_0.9-xCu_0.1Co_xO_3-δ（x = 0,0.1,0.2,0.3）阳极材料。通过XRD、SEM、TEM等表征材料微观结构，结果表明Co掺杂量达到0.2时，氢气还原后的阳极材料析出均匀分布的CuCo双金属纳米颗粒。电导率测试表明CuCo双金属纳米颗粒有效提高了材料的电导率。CO氛围下的阻抗测试表明，析出CuCo双金属纳米颗粒的Co0.2阳极材料具有最小的极化阻抗，催化活性优于其他阳极材料，以其作为阳极的电池在800℃和碳为燃料时，最大功率密度可达591 mW·cm^-2，且具有良好的稳定性，是一种优异的DC-SOFC阳极材料。     

EK/Fe0-PRB联合修复实际砷污染土壤的协同机制

以我国某矿区砷污染土壤为研究对象,采用EK/Fe⁰-PRB联合修复工艺去除土壤中的砷,考察了土壤含水率及增强试剂对砷去除的影响,分析了修复前后土壤中砷的迁移分布及砷价态分布变化,并借助X射线光电子能谱（XPS）对修复前后PRB填料Fe⁰进行了表征分析,探讨了EK/PRB修复砷污染的协同机制。结果表明,在EK/PRB联合修复过程中,EK去除作用所占比例为22%～43%,而PRB的去除作用所占比例为52%～71%,以PRB的去除作用为主;未添加增强试剂时,阳极液砷收集含量明显高于阴极液砷收集含量,电动去除机制主要为电迁移作用,添加增强试剂后,阴极液砷收集含量所占比例明显升高;EK/PRB修复后,As（Ⅴ）和As（Ⅲ）在土壤、电极液、PRB中的含量比例基本没有变化,As（Ⅴ）含量比例略微升高,即处理之后土壤中的五价砷并不会经氧化还原作用而转变成毒性较高的三价砷;反应后Fe⁰表面存在As（Ⅲ）和As（Ⅴ）,未发现As（0）的存在,因此砷在PRB中仅通过铁表面氧化物的吸附作用而去除。     

1,2-二氯乙烷在CoxTi1-x氧化物上的催化降解性能

随着工业和经济的快速发展,含氯挥发性有机化合物（CVOCs）排放量日益增多,对人体健康以及环境造成严重危害。催化燃烧法是治理CVOCs最有效和经济的方法之一。本文采用溶胶-凝胶法制备出了不同Ti掺杂量的Co_xTi_1-x复合氧化物,并对其物理化学性质进行了表征。研究了Co_xTi_1-x催化剂对1,2-二氯乙烷（1,2-DCE）的催化氧化性能。结果表明,当Ti掺杂量低于0.6时,Co_xTi_1-x复合氧化物呈现非晶相结构,形成无定形结构的Co-O-Ti固溶体。Ti元素的掺杂增加了Co_xTi_1-x复合氧化物的表面酸位点及吸附态氧含量。其中,Co_0.8Ti_0.2催化剂具有较大的比表面积、良好的氧化还原性能、丰富的表面吸附态氧及中强酸位点,对1,2-DCE表现出较高的催化氧化能力;在气时空速为20000mL/(g·h)、1,2-DCE浓度为4060mg/m³的条件下,其对1,2-DCE的转化率达90%时所需温度为318℃。此外,在380℃长时间运行时,Co_0.8Ti_0.2也显示出较好的稳定性。     

FeM双金属用于甲烷催化裂解制纯氢气和碳纳米材料

采用熔融法以铁、钼、铜和钨硝酸盐为原料,制备出一系列的Fe_xM_y（M=Mo、Cu、W）双金属催化剂。首先考察了一系列的Fe₁₅M₁（M=Mo、Cu、W）双金属催化剂的甲烷催化裂解（CDM）活性,Fe₁₅Mo₁的催化活性远高于Fe₁₅Cu₁和Fe₁₅W₁。通过比表面积测试（BET）、X射线衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）和拉曼光谱（Raman）等分析方法对Fe₁₅M₁的物理特性、结构组成、还原特性和副产物碳纳米材料（CNMs）的石墨化度等进行表征。进一步考察了金属Mo的掺杂量和焙烧温度对Fe_xMo_y双金属催化剂的甲烷转化率和碳产率的影响。Fe₁Mo₁表现出优异的催化性能,其碳产率（6g_C/g_cat）高于纯Fe的碳产率（4.35g_C/g_cat）。XRD和X射线光电子能谱（XPS）分析表明,Fe₁Mo₁双金属形成Fe₂(MoO₄)₃相,提高了其催化活性和稳定性;透射电镜（TEM）结果表明,Fe₁Mo₁催化剂CDM反应后的CNMs为竹节状的碳纳米管。     

GO@MIL-101的制备及其对水中Cr（Ⅵ）的去除

通过水热法制备了掺杂氧化石墨烯（GO）的金属有机框架GO@MIL-101,并考察了GO掺杂量对GO@MIL-101形貌和性质的影响规律。GO的掺杂影响了MIL-101晶体的形成过程。随着GO掺杂量的增加,GO@MIL-101晶体的完整性降低、粒径减小,团聚现象越发显著。GO@MIL-101能够有效去除溶液中的Cr（Ⅵ）,该过程符合拟二级动力学方程。由Langmuir吸附等温线拟合得到的最大吸附量与GO掺杂量有关,在2%[相对于Cr（NO₃）₃·9H₂O质量]时达到最大,这与此时GO@MIL-101同时具有较大的比表面积和较大的孔体积有关。Cr（Ⅵ）的去除过程伴随着溶液中NO₃^-浓度的升高以及pH的下降,电荷平衡计量分析表明MIL-101和GO@MIL-101对Cr（Ⅵ）的去除机制相同,主要依靠MIL-101的离子交换作用,并且所去除的Cr（Ⅵ）以CrO₄^2-形式存在于固相中。     

海藻酸钠/二氧化硅杂化微球结构与吸附性能

利用海藻酸钠（SA）和正硅酸四乙酯（TEOS）为原料,并利用醇解TEOS提供二氧化硅（SiO₂）源与SA分子结构上的羟基（-OH）进行反应,制备一系列不同组分的杂化微球。采用旋转流变仪（DHR）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X-射线光谱（XRD）、热重分析仪（TG）、扫描电子显微镜（SEM）和氮气吸附-脱附方法（BET）对杂化溶液的流变性能以及杂化微球的化学结构、结晶能力、热分解能力、微球形貌、比表面积和孔径进行分析,并研究了其对亚甲基蓝（MB）和重金属铜（Cu²⁺）的吸附能力。结果表明：SA/SiO₂杂化溶液体系黏度下降,在初始剪切速率25s^-1时杂化溶液黏度比SA黏度低了2.2Pa·s;FTIR图说明SA中羟基与TEOS中的硅氧键反应生成硅氧碳键,TEOS与SA发生化学反应;杂化微球结晶曲线中CA结晶特征峰强度降低,同时出现SiO₂的结晶特征峰;杂化微球分解温度由250℃提升到310℃,热分解温度提高;BET测试得到海藻酸钙（CA）比表面积为7.254m²/g,孔径为19.65nm,CA/SiO₂杂化微球的比表面积为49.151m²/g,孔径为21.75nm,杂化微球比表面积提高,孔径类型为介孔;当MB初始浓度为100mg/L时,SA/SiO₂杂化微球去除率达到87.09%;当Cu²⁺初始浓度为2.5g/L时,SA/SiO₂杂化微球去除率达到86.8%。     

草酸改性甘蔗渣炭的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附特性

以甘蔗渣（OB）为原料,先在空气氛围下高温炭化制得甘蔗渣炭（CB）,再经草酸改性制得草酸改性甘蔗渣炭（COB）,采用SEM、FT-IR和氮气吸附-脱附等温线对3种样品进行表征,并考察了OB、CB和COB对模拟废水中的Cr（Ⅵ）的吸附效果。结果显示：3种样品比表面积大小为COB>CB>OB,其中COB的比表面积为240.67 m²/g,总孔容为0.138 cm³/g,平均孔径为2.30 nm;CB以及COB较OB的孔隙结构更发达、含氧官能团种类及数量明显增加,吸附能力提高。吸附实验结果表明：对Cr（Ⅵ）的吸附量表现为COB>CB>OB,在pH值1、投加量0.6 g、吸附时间100 min、吸附温度25℃和Cr（Ⅵ）质量浓度50 mg/L条件下COB对Cr（Ⅵ）的去除率为99.1%。吸附热力学及动力学结果显示：Langmuir等温吸附模型能更好地反映吸附过程,吸附过程遵循准二级动力学模型,表明甘蔗渣炭对Cr（Ⅵ）的吸附主要为化学吸附的单分子层吸附。     

水力喷射空气旋流器用于含Cr（Ⅵ）废水处理

以SO₂为还原剂,采用一种新型的气液传质设备--水力喷射空气旋流器（WSA）对含Cr（Ⅵ）废水进行直接还原处理,得到了比较满意的效果。研究结果表明：当SO₂浓度为3582 mg·m^-3时,对Cr（Ⅵ）含量为1134 mg·L^-1的模拟含铬废水,循环处理6 min,Cr（Ⅵ）去除率可达99.9%以上。废水初始pH为碱性比其为酸性条件下,更有利于SO₂的吸收,提高了SO₂利用率,增强了处理效率。废水射流流速对处理效果的影响较小,但SO₂和Cr（Ⅵ）的浓度对处理效果有明显影响。随着SO₂浓度增大,处理效率增大;Cr（Ⅵ）的初始浓度增大,处理效率降低。研究结果为建立含硫气体还原处理含Cr（Ⅵ）废水新工艺提供了依据。     

核桃壳水热炭对六价铬的吸附特性

以核桃壳为前体采用水热炭化法制备水热炭,利用低温液氮物理吸附仪和傅里叶变换红外光谱仪测定水热炭的孔结构和表面官能团;实验研究其对液相中Cr(Ⅵ)的吸附特性,考察吸附剂加入量、Cr(Ⅵ)初始浓度、pH值、吸附时间等因素对吸附效果的影响。结果表明,水热炭的孔径分布范围较宽,表面含氧官能团丰富,能够很好地吸附溶液中的六价铬;溶液pH值对Cr(Ⅵ)的脱除影响很大,pH值呈酸性时吸附效果较好,pH值为2时脱除率达98.85%.当反应温度35℃、Cr(Ⅵ)初始浓度50mg/L、水热炭投加量为16g/L、pH值为6、吸附时间为100min时,Cr(Ⅵ)离子的去除率可达98%以上。核桃壳水热炭对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附能力,吸附过程符合准二级吸附动力学模型,可用Freundlich吸附等温模型来描述,吸附等温线的线性相关性显著。     

磁性纳米Fe3O4@TiO2可见光下光催化还原Cr(Ⅵ)

通过溶胶-凝胶法、水热法和煅烧法,成功制备出具有光催化活性的Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合材料,将超顺磁性的Fe₃O₄与TiO₂复合,实现材料的快速回收与可见光响应能力的结合。进一步将Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合材料应用于Cr(Ⅵ)的去除,实验结果表明,在可见光照射下Fe₃O₄@TiO₂对Cr(Ⅵ)的去除能力是P25的1.96倍。并深入探究了Fe₃O₄@TiO₂中TiO₂含量、Cr(Ⅵ)溶液的pH以及空穴去除剂对Fe₃O₄@TiO₂可见光下光催化还原Cr(Ⅵ)能力的影响,实验表明当Fe₃O₄@TiO₂中TiO₂含量为1.0 g/g,添加甲酸作为空穴去除剂并且溶液pH=2时Fe₃O₄@TiO₂对Cr(Ⅵ)的去除能力最佳,此条件下Cr(Ⅵ)的去除率达到99.85%,重复使用4次,催化能力依然保持较高水平。此外,Fe₃O₄@TiO₂对5~500 mg/L浓度范围内的Cr(Ⅵ)都具有良好的去除能力。Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合材料对Cr(Ⅵ)具备优异的去除能力,具有良好的应用前景。     

不同异位修复工艺对高浓度铬渣污染土壤中Cr的去除特性

以我国某铬盐厂的两种不同污染特性铬渣污染土壤（A土和B土）为研究对象,探讨了三种异位修复工艺（淋洗、稳定化、湿法解毒）去除铬渣污染土壤中总Cr和Cr（Ⅵ）的效果,并采用改进BCR顺序提取法分析了不同修复工艺对土壤中各形态Cr的去除效果。实验结果表明,三种异位修复工艺对铬污染土壤中Cr（Ⅵ）的去除效果为湿法解毒 > 稳定化 > 淋洗,湿法解毒工艺对A土、B土中Cr（Ⅵ）的去除率分别高达83.26%、92.94%;对铬污染土壤总铬去除效果最佳的是异位淋洗工艺,异位淋洗工艺对A土、B土总铬消减分别达54.87%、80.16%。异位淋洗工艺实现了对水溶态Cr（Ⅵ）、酸溶态Cr（Ⅵ）的泥水分离,是总铬消减的主要原因;稳定化工艺和湿法解毒工艺降低了土壤pH,促进了水溶态Cr、酸溶态Cr及可还原态Cr向可氧化态Cr的转化,因此土中总Cr并未发生显著消减。高浓度铬渣污染土壤经三种异位修复工艺处理后,A土Cr（Ⅵ）仍然残留736.6 mg·kg^-1,B土Cr（Ⅵ）仍然残留245.47 mg·kg^-1,酸溶态Cr的残留是导致三种工艺修复Cr（Ⅵ）效果受限的主要原因。     

Fe0对SBBR工艺处理腈纶废水性能影响

以吉林某化纤集团公司污水处理车间腈纶废水为对象,通过平行对比试验考察了Fe⁰对SBBR反应器处理腈纶废水性能的影响。结果表明:(1)添加Fe⁰可提高SBBR反应器的启动速率;(2)在反应器进入稳定运行阶段后,添加Fe⁰的2^#反应器与对照组1^#反应器的COD_Cr平均去除率分别为70.7%和60.5%,NH₃-N平均去除率分别为60.6%和13.5%,外加Fe⁰的SBBR反应器COD_Cr与NH₃-N平均去除率分别提高了10.2%和47.1%;(3)添加Fe⁰的2^#反应器的MLSS与MLVSS分别是对照组1^#反应器的1.60倍和1.35倍。同时,添加Fe⁰更有利于异养型硝化菌--产碱杆菌属的生长,从而大大提高了反应器NH₃-N的去除率。     

有机膨润土对Cr(Ⅵ)模拟废水的吸附特性

采用扫描电子显微镜(SEM)、低温氮气物理吸附仪对有机膨润土的表面形貌和孔结构特性进行表征,系统考察了吸附时间、膨润土用量、pH值、温度、六价铬初始浓度对模拟废水中六价铬脱除的影响,并从有机膨润土结构、吸附机理等角度分析其对模拟废水中Cr(Ⅵ)的吸附特性。实验结果表明,该有机膨润土片层结构明显,孔隙较发达,孔径分布较宽(主要分布在3~24nm之间),为典型的介孔材料,有利于污染物在有机膨润土内的迁移和扩散;该有机膨润土对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能,在20℃、pH=6、20min条件下,2g膨润土对六价铬(50mg/L,50mL)的脱除率高达94.9%,此时吸附量为1.19mg/g.