不同UV工艺中阿特拉津的降解效果与机理研究

在UV光照情况下,研究了反应条件对阿特拉津光氧化降解动力学和降解产物的影响,并分析了影响规律与作用机理。结果表明,阿特拉津的降解符合准一级反应动力学,其在单独UV工艺中的反应速率常数(k_(obs))为0. 049 6～0. 069 1 min~(-1),且阿特拉津初始浓度越低其去除率越高,溶液pH值对阿特拉津的降解速率无显著影响,这是由于不同溶液pH值条件下的摩尔吸光系数(ε)和量子产率(Φ)的差别较小导致的。在UV/H_2O_2工艺中,阿特拉津的降解速率随着H_2O_2投加量的增加呈现先增大后降低的趋势,当H_2O_2投加量为10 mg/L时,阿特拉津的光氧化降解速率最大;在不同H_2O_2投加量条件下,阿特拉津的降解速率均在中性条件下最大,碱性条件下次之,酸性条件下最小。在UV/TiO_2工艺中,阿特拉津的降解速率均低于单独UV工艺中的降解速率,且随着TiO_2投加量的增加呈现逐渐降低的趋势,此工艺中阿特拉津降解的最适pH值介于阿特拉津的p Ka与TiO_2的pH_(pzc)之间。此外,溶液pH值和工艺类型会显著影响阿特拉津光氧化降解产物的种类、生成量及变化趋势; H_2O_2和TiO_2投加量仅对阿特拉津产物的生成量存在影响,但未改变产物种类。     

噻吩水热裂解反应机理研究

针对注蒸汽开采稠油过程中出现的H_2S现象,以稠油中含硫化合物噻吩为研究对象,在室内耐高温高压反应釜中开展了热裂解和水热裂解实验。通过检测反应后的气相产物和液相产物组成,探讨了噻吩热裂解和水热裂解反应的反应路径、断键机理。结果表明:噻吩水热裂解的主要烃类产物是甲烷和丁烷;噻吩水热裂解的液相中除了大量未反应的噻吩,还包括极少量的烷基噻吩、噻吩基噻吩等噻吩衍生物。质子化作用、一次水解以及二次水解在噻吩水热裂解生成H_2S的过程中具有重要作用,C-S键断裂是噻吩水热裂解反应和热裂解反应的重要步骤。     

海上油田含油钻屑热解处理实验

基于搭建的热解实验平台开展相关实验研究,分别进行了加热温度与停留时间对含油钻屑热解产物的影响实验,总结了其影响规律。结果表明：随着加热温度升高、停留时间延长,均可使固相与液相产物的颜色加深;与此同时温度升高,H2的产生率逐渐增加;CO2的释放呈现单峰形式,随着反应的进行,释放速率先增大后减小;温度在350℃以下时,CO2的产生量几乎为零,含油钻屑只发生初级的脱氢反应;当反应终温较低时,停留时间对H2、CO2的产率与固、液两相产物回收率的影响较小。     

光催化降解VOCs特性的一种新预测模型

本文以二氧化钛(P25)为催化剂,研究了平板反应器紫外光催化降解甲苯、苯、邻二甲苯等室内常见VOCs的反应特性。各VOCs的初始浓度为0～14 mg/m3,实验发现,随着初始浓度的增大,甲苯的降解速率呈现先增大、在达到一个最大值后急剧减小的趋势。为了合理解释这种现象,本文从催化剂钝化角度提出了一个新的动力学模型——钝化模型。进一步研究发现,苯、邻二甲苯的降解特性也很好地符合钝化模型。据此,本文提出了活性区、钝化区、最大反应速率和抑止浓度等概念,可用于指导光催化型净化器的优化设计与选用。     

NR油田油井井筒腐蚀影响因素实验研究

针对NR油田油井井筒腐蚀日益严重的问题,展开了产出水对油井井筒腐蚀原因及影响因素实验研究。采用了静态挂片法,以典型井产出水为研究对象,系统研究产出水在不同腐蚀时间、pH值、CO_2浓度、H_2S浓度条件下对腐蚀速率的影响,应用正交实验研究这几种因素对腐蚀速率的影响程度。实验结果表明,腐蚀反应时间在24 h时腐蚀速率达到最大,超过24 h后随着时间延长腐蚀速率慢慢降低,当超过72 h时腐蚀速率基本不变。温度越高,产出水对挂片腐蚀越严重,挂片为均匀腐蚀,随温度逐渐升高,腐蚀产物由黄色变成黑色,棕红色的溶液中含有暗红色絮状沉淀;在65℃时,pH值越低的产出水对挂片腐蚀速率影响越大,产出水中H_2S浓度与CO_2浓度对挂片腐蚀速率影响相当,由正交实验确定了腐蚀速率影响程度大小顺序,依次为温度、pH值、H_2S浓度、CO_2浓度,与单因素影响实验结果一致。     

以Span80为乳化剂制备煤油包水乳状液的实验研究

为了制备能够模拟乳状液膜分离过程中使用的模型乳状液,以Span80作为乳化剂利用高速搅拌乳化法制备了含有内水相化合物的煤油包水乳状液.考察了内水相化合物种类及浓度、搅拌转速、搅拌时间、乳化剂浓度、含水率等因素对乳状液的静置沉降稳定性的影响,同时确定了内水相化合物为Na OH时乳状液的相转变点.实验结果表明:以Na OH作为内水相化合物时,最佳乳化条件为:Na OH浓度0.25 mol·L-1,Span80浓度3 g·L-1,含水率45%,搅拌转速14000 rpm,搅拌时间2 min,所得乳状液在2 h内的静置沉降稳定性可达88%以上;控制其他条件不变,当Na OH浓度为0.25 mol·L-1时,相应的其相转变点含水率为55%,而当Na OH浓度为下降到0.02 mol·L-1时,相应的其相转变点含水率变为45%;增加乳化剂浓度,提高搅拌转速,增加搅拌时间,降低Na OH浓度有利于增强乳状液的稳定性.     

流化床反应器中甲醇制烯烃反应性能分析

对传统固定流化床反应器进行了必要的改进,将固定流化床反应器拓展应用到甲醇制烯烃反应研究中。通过调整预热温度及更换下行进料管材质,使甲醇在与催化剂接触前的分解几率降到最低。装置平行性及物料平衡考察结果表明,该反应器数据重复性良好,物料平衡可达到97%。采用SAPO-34分子筛催化剂,在固定流化床反应器中分别考察了反应温度和水醇比(质量比)对甲醇制烯烃主要反应产物分布的影响。温度实验结果表明:甲醇转化率接近于100%,反应温度的提高可大大提高乙烯的选择性,C2=～C4=选择性可达到90%以上;同时温度的升高使得催化剂上积炭速率增快;对于以乙烯为主要目的产物的甲醇制烯烃工艺,建议将反应温度选择为500℃,C2=/C3=摩尔比可稳定在1.5左右;若以丙烯为主要目的产物,建议将反应温度选择在450～470℃之间,C2=/C3=摩尔比可稳定在0.9～1.1之间。水醇比实验结果表明:水不但可以延缓催化剂的积炭速率,而且还可以大大增加乙烯的选择性,较大的水醇比可以将C2=/C3=摩尔比提高到2.0以上;无论是期望乙烯为主要目的产物还是丙烯为主要目的产物,太大的水醇比会增加能耗,增大反应器及产物分离器的负荷,所以,建议将水醇比都选择在0.25～0.5之间。     

反相微乳液法制备纳米NiB非晶合金及其催化NaBH_4水解制氢

调变反相微乳体系中十二烷基三甲基溴化铵(CTAB)、正戊醇和水的含量,以硼氢化钠为还原剂,用不同的微乳体系制备了多形貌NiB;借助X射线衍射、选区电子衍射和透射电镜分析,分别确定了所得产物的物相组成及其形貌特征;通过变化不同形貌类型的NiB、反应温度及NaBH4浓度,分别考察了这些因素对NaBH4水解制氢反应的影响。研究结果表明:反相微乳体系还原法均可制得纯度较高的非晶态NiB,随着体系中水含量的增大,产物由球形变为树枝状;而随着醇含量的升高,产物粒径逐步减小。微乳液法制得的NiB对NaBH4水解制氢的催化能力要强于水溶液常规法所得的NiB。NaBH4在溶液中的浓度对于产氢速率影响不大,具有零级反应的动力学特征。     

纳米零价铁耦合氢自养反硝化去除水中硝酸盐

首先采用液相还原法制备纳米零价铁粒子,然后将制得的纳米零价铁与氢自养反硝化菌进行耦合,组成纳米零价铁-氢自养反硝化耦合体系,考察了不同温度、pH值、Fe/N值、初始硝酸盐浓度和H_2对耦合体系去除硝酸盐的影响,并对硝酸盐去除机理进行了讨论。结果表明,纳米零价铁-氢自养反硝化耦合体系对硝酸盐有很好的去除作用,反应速率高于单一的化学还原或生物反硝化过程。Fe/N值对硝酸盐还原速率的影响不大,却对反应产物影响显著,试验条件下,纳米零价铁的最佳投量为10 mL。不同pH值条件下耦合体系对硝酸盐的去除趋势非常接近。温度对耦合体系降解硝酸盐的速率有一定影响,温度越高,硝酸盐的去除速率越快,但整体差别不大。初始硝酸盐浓度为25、65、105和150 mg/L时,对硝酸盐的平均去除速率分别为13. 64、11. 63、16. 55和13. 73 mg/(L·h)。给予耦合体系充足氢气的情况下,硝酸盐的降解速率较快,高于不额外供给氢气的耦合体系。     

季铵化合物对生物硝化的抑制效应研究

采用呼吸试验测比耗氧速率和硝化速率,研究了季铵化合物对生物硝化过程的抑制效应。呼吸试验结果表明,季铵化合物的存在明显降低了硝化细菌的呼吸速率,在污泥浓度(MLVSS)为534 mg/L的情况下,季铵化合物浓度为2 mg/L就已明显降低了硝化细菌的呼吸速率,抑制率为19.88%。随着季铵化合物浓度的增加,抑制作用更加明显,浓度为5、10、20、35和50mg/L时,对应的抑制率分别为39.53%、47.76%、51.65%、77.29%和85.65%,当浓度增加到80mg/L时,硝化呼吸作用几乎停止。硝化速率试验结果表明,季铵化合物降低了氨氮氧化速率,抑制了氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的活性,亚硝酸盐的累积随着季铵化合物浓度的增加而减少。在MLVSS为1 300 mg/L的情况下,加入浓度为10、20、30、50、60、70和90 mg/L的季铵化合物,对应的硝化速率抑制率分别为11.07%、37.52%、64.64%、81.88%、89.74%、92.55%和95.55%。当季铵化合物浓度30 mg/L时,亚硝酸盐累积现象比较明显;浓度为50 mg/L时,季铵化合物已严重抑制了氨氧化细菌;当浓度60 mg/L时,没有亚硝酸盐累积。硝化呼吸抑制试验中半抑制浓度为12 mg/L,硝化速率抑制试验中半抑制浓度为25 mg/L。