MOCVD生产废料中镓、铟提取工艺及其动力学研究

近年来，LED以其节能及环境友好等特性被广泛运用于各类照明领域。作为LED产品关键部件，采用金属有机气相沉积(MOCVD)生产外延片过程产生大量的生产废料。随着LED行业的快速发展，绿色、清洁回收MOCVD生产废料备受关注。本研究以硫酸为浸出剂，重点研究了MOCVD生产废料中Ga和In元素的浸出行为和浸出动力学。通过对浸出试剂种类、H2SO4浓度、固液比、浸出温度和浸出时间等参数的过程优化，在H2SO4浓度3 mol/L、固液比50 g/L、温度80℃、反应2 h的最佳工艺条件下，Ga和In的浸出率仅为67.50%和91.46%。动力学研究表明，在293.15~333.15 K温度范围内，Ga和In的浸出动力学符合收缩核模型，浸出过程受表面化学反应和外扩散混合控制。同时，XRD和SEM-EDS结果也印证了符合收缩核模型。在293.15~333.15 K温度范围内，Ga和In的浸出活化能分别为25.7和21.7 kJ/mol。基于对Ga和In浸出行为的动力学分析，提出并验证了MOCVD生产废料强化焙烧-浸出工艺的可行性。研究结果表明，强化焙烧-酸浸工艺可以使Ga和In的浸出率分别由67.50%和91.46%提升至88.27%和98.32%，并得到了氧化镓副产品。本研究结果有望为MOCVD生产废料的工业化资源循环提供基础数据支撑和新路径选择。     

基于光纤反射率特性的温度传感研究

利用光纤折射率随温度变化的特性, 研究了光纤温度传感系统的性能。采用窄线宽激光器和具有脉冲调制功能的半导体放大器(SOA) 产生周期变化方波光脉冲信号, 该方波信号依次经过掺饵光纤放大器(EDFA)、光纤环形器和长度为2 km 的传感光纤后反射至光电探测器(PD) 处。对置于水浴锅中的部分传感光纤进行加热, 则光反射的信号幅度会随温度变化发生改变。选用调制频率为10 kHz, 幅度为(峰峰值) 10 V, 占空比为1% 的方波代替传统的正弦信号, 通过测量2847 ℃ (28、33、38、42、47 ℃) 温度范围内反射光的改变, 得到该温度传感系统的灵敏度为3.888 mV/℃, 一次拟合度可达0.905 0, 二次拟合度可达0.970 8, 验证得到该系统具有较好的拟合度。     

汽车保险杠塑料密封胶条混合碎料温热法分选

塑料和橡胶的密度、颜色、绝缘性等物理特性相近,传统分选工艺难以有效分离,开发新型分离塑料和橡胶颗粒的技术,有利于进一步资源化利用。将塑料和橡胶颗粒混合料同时置于滚筒加热装置内,通过缓慢升温,塑料和橡胶表面黏度会发生变化,利用塑料和橡胶颗粒升温过程中颗粒表面黏度变化的差异实现塑料和橡胶颗粒的有效分离。利用ANSYS软件对分选设备核心工作部分建模,模拟分析其热场和传热系数。结果表明,设备整体升温和导热相对均匀,有利于塑料和橡胶颗粒在单位空间和时间内获得较均衡的热量,有利于保证塑料和橡胶颗粒表面黏度变化幅度趋于一致。分选实验研究表明,汽车保险杠塑料和汽车窗密封橡胶条在162℃条件下, 5～6 mm粒径,70 min混料加热时间, 67.93%的塑料可实现抱团筛分,添加了辅助桥接剂PP塑料后,在相同分选条件下, 94.37%的塑料可以实现团聚和分离。添加汽车窗密封橡胶的混合料分选的研究结果表明, 70.5%塑料颗粒可从混合料中分离出来;当混合料的粒径为7～8 mm时, 78.67%塑料颗粒可从混合料中分离出来。     

光子晶体在光催化领域的研究进展

光子晶体是由具有不同介电常数的物质,在空间按照周期性排列形成具有光子带隙的介电结构材料.光子带隙中的慢光子和带隙反射可以促进光子的捕获和控制光与物质之间的相互作用.基于光子晶体独特的光学特性和较大的比表面积,将光子晶体结构引入到半导体光催化材料的设计中,可以有效地增强光催化反应活性.本文介绍了三维光子晶体的制备方法及慢光子效应,总结了光子晶体特别是反蛋白石结构的光子晶体作为光催化剂在废水净化、制氢、二氧化碳的转化等领域的研究进展,并针对光子晶体光催化剂面临的挑战,提出了开发具有不同折射率和周期性的多层三维光子晶体,促进光子晶体在光催化领域的应用.     

离子液体辅助合成α-Fe2O3纳米棒及其气敏性能

采用水热合成法和热生长法,以六水氯化铁(Fe Cl_3·6H_2O)为铁源、氢氧化钠(Na OH)为沉淀剂、离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯化物([Bmim]Cl)为表面活性剂,两步合成了α-Fe_2O_3纳米棒,研究了沉淀剂Na OH和[Bmim]Cl添加量对产物形貌结构的影响,并且研究不同[Bmim]Cl添加量合成的α-Fe_2O_3纳米棒的气敏性能,结合能带理论分析了传感器的气敏响应机理。结果表明:当添加0.541 g Fe Cl_3·6H_2O和0.8 g Na OH,[Bmim]Cl的量为1 mmol时可以生成形貌均匀,分散性好,比表面积大的纯相α-Fe_2O_3纳米棒。气敏测试结果表明,其在工作温度为200℃下对5μL·L~(–1)的硫化氢气体的灵敏度达到8.4,检测范围达到0.1～20μL·L~(–1),并且具有良好的稳定性和选择性,有望应用于工业和生活中低浓度的硫化氢气体检测。     

生物滴滤系统处理模拟甲苯废气的研究

以模拟的甲苯废气为目标污染物,探究生物滴滤(biological trickle filter, BTF)系统在室温条件下空白系统、启动挂膜以及稳定运行3个阶段进气浓度、进气量及营养液喷淋速率对甲苯去除效率(η)的影响。研究结果表明:在空塔试运行下,甲苯进出口浓度差3%,空白系统各因素下甲苯吸附效率在3%～5%之间,对后续系统运行的影响可忽略不计。BTF系统在进气量15 L/min、进气浓度100～300 mg/m3及营养液喷淋速率60 mL/min的条件下,活性污泥挂膜时间30 d;当进气浓度增加至500 mg/m3,η90%。系统稳定运行结果表明,随着进气量和进气浓度的增大,η略微下降;当进气量为5～25 L/min、进气浓度为100～1 000 mg/m3,η 85%;当营养液喷淋速率在10～100 mL/min,η稳定在95%左右。     

硫化纳米零价铁去除水中三氯乙烯的研究

通过硫化对纳米零价铁 (nZVI) 进行改性, 制备了硫化纳米零价铁 (S-nZVI), 而后对三氯乙烯 (TCE) 进行降 解实验研究。利用 SEM、XRD 对 S-nZVI 进行材料的结构表征, 进而研究不同材料、不同 S/Fe 摩尔比、不同初始 TCE 浓度、不同初始 pH 条件下, S-nZVI 对 TCE 的降解效果。结果表明, S-nZVI 主要成分为 Fe⁰ 并含有少量的 FeS, 制得的 S-nZVI 为球状结构, 表面有片层状的 FeS 生成；当 S/Fe 摩尔比为 0.6, 初始浓度为 20 mg/L 时, TCE 的降解 率为 87.2%, 远高于 nZVI (降解率为 56.4%)。经动力学分析后, S-nZVI 去除 TCE 符合伪二级动力学过程, 表明其降 解过程以化学还原为主。nZVI 经过硫化后提高了材料的电子选择性, 使其成为修复受污染土壤和地下水的有前途 的功能材料。     

某印刷厂有机废气治理工程案例分析

挥发性有机物(VOCs)具有来源广泛、成分复杂、不稳定的特点。因此,依据净化效率高、投资和运行成本低廉的原则,通过多种技术优化集成,可实现VOCs达标排放。介绍了VOCs治理技术的应用范围及优缺点。以上海某印刷厂为例,其主要废气成分为苯、甲苯、二甲苯,针对其含尘特点,设计了一套"喷淋洗涤吸收+紫外光解氧化+水相雾化吸收"组合工艺,经调试运行,该厂的有机废气处理后远低于上海市地方标准《印刷业大气污染物排放标准》(DB 31/872—2015)中规定限值。     

低共熔溶剂提取液、固相环境介质中重金属的研究

当前, 环境介质(土壤, 水体和大气颗粒) 中重金属浓度超标事件频发。如何萃取环境介质的重金属已经成 为当前研究的重要课题。低共熔溶剂(DESs) 是由氢键受体和氢键供体组合而成的两组或两组以上组分的低共熔混 合物, 作为新兴的绿色溶剂, 由于具有绿色环保、可生物降解, 对处理对象损伤性小等优势, 被广泛应用于重金属的 萃取。然而, 关于DESs 对环境介质中重金属的提取的研究仍然缺乏。基于此, 系统综述了DESs 对不同环境介质中 重金属萃取的研究进展, 重点探究DESs 对液相和固相中重金属的萃取机理及效果。结果表明, DESs 对提取液相和 固相中重金属(如Cr、Cd、Cu、Pb、Co、Mn、As 等) 都呈现较好效果。其中氢键供体的羧基和合成DESs 过程中产 生的氢键对重金属的去除起到关键作用, 可处理各种环境介质中重金属。现有的数据表明, 发展DESs 提取重金属 可能是传统处理重金属污染工艺良好的替代方式。     

氧化石墨烯/纤维素/氧化锌水凝胶的制备 及其吸附-光催化性能

采用水热法制备环境友好型氧化石墨烯/纤维素/氧化锌水凝胶复合材料, 研究了该复合材料对亚甲基蓝 (methylene blue, MB) 的吸附-光催化降解性能。利用扫描电子显微镜、X 射线衍射等对复合水凝胶材料进行结构表 征。结果表明, 氧化石墨烯的引入抑制了氧化锌的团聚, 同时与纤维素结合增大了表面积, 有助于固定光催化剂以 及能够与污染物更好地结合。水凝胶独特的多孔结构具有很好的吸附效果, 将其作为光催化剂, 经500 W 氙灯照射 300 min 基本可将MB 分子完全降解。经过5 次循环使用后水凝胶的形状与第1 次使用时外观形状基本相同, 同时 催化效率也没有明显降低。因此, 制备的石墨烯/纤维素/氧化锌可作为一种环保、稳定、易回收的光催化剂和吸附 剂用于去除MB, 该水凝胶在块状催化剂降解染料废水中具有广阔的应用前景。