选煤厂煤泥水絮凝沉降研究

根据所选煤泥水的特性,实验研究了不同p H值、3种不同类型的絮凝剂、不同的搅拌速度及不同的搅拌时间下的煤泥水沉降效果。3种絮凝剂沉降实验的对比确定了PHP最适宜作为处理该煤泥水的絮凝剂。     

磁性生物炭非均相类Fenton体系去除水中四环素

采用先浸渍后热解的方法制备了磁性生物炭材料,并使用XRD、XPS、VSM对制备的材料进行了表征。结果表明,制备的磁性生物炭主要的活性物质为γ-Fe2O3。采用磁性生物炭非均相类Fenton体系处理水中四环素(TC),当初始TC质量浓度为200 mg/L,pH=7,H2O2投加量为19.8 mmol/L,磁性生物炭投加量为3 g/L时,处理效果最佳。加入抗坏血酸可以加速铁循环过程,明显改善·OH的生成,进而增强了TC去除率。     

过渡金属元素Fe位掺杂对CuFeO_2体系微结构及电磁性能的影响

采用固相反应法制备CuFe_(1-)xMxO_2(M=Ti、Zr、Hf,x=0,0.015,0.03)陶瓷样品,研究了过渡金属元素掺杂对其晶体结构、微观形貌和电磁性能的影响。结果表明,三种过渡金属元素掺杂均未改变CuFeO_2体系的六方晶格铜铁矿结构,Ti掺杂系列样品有少量微弱的杂峰;不同掺杂体系样品形貌有明显的差异,且掺杂浓度对样品的形貌有较大的影响;介电性能结果表明,所有实验样品均展现出巨介电性(> 10~3),且不同过渡金属元素和掺杂浓度对介电性能影响不同。磁性能结果表明,Zr掺杂破坏了低温下CuFeO_2反铁磁相的稳定性,使磁转变温度T_(N2)向低温区域发生了偏移。基于实验结果对掺杂CuFeO_2体系的微结构和电磁性能的关联规律进行了探索。     

表面修饰方式对碳纳米管包覆磁性粒子的影响

为得到均匀稳定的磁性碳纳米管,选用几种常见的化学包覆剂,继而研究了不同表面修饰方式对碳纳米管包覆表面的影响,并对修饰前后的碳纳米管表面进行基团表征和包覆形貌分析对比,探究合适的修饰方式以期达到较好的磁性粒子包覆量及包覆稳定性。结果发现:并非采用层层包覆方式才能够达到最佳的包覆效果,经过SDS(十二烷基硫酸钠)表面包覆后的磁性多壁碳纳米管其表面包覆效果更佳。经超声振动后,SDS也表现出了较好的包覆稳定性。     

氧化破胶-絮凝过滤工艺降黏处理压裂返排液的研究

针对压裂返排液黏度较大、有机污染物含量高和处理难度大的特点,采用以Fenton试剂为氧化剂,聚合氯化铝为絮凝剂的氧化破胶-絮凝过滤工艺对其进行降黏处理和回收利用,并以黏度为指标,考察了Fenton试剂中H_2O_2(30%)、FeSO_4(0.5 mol·L~(-1))添加量及溶液pH、氧化破胶反应时间、絮凝剂种类和用量对降黏效果的影响。结果表明,对于100 mL黏度为16 m Pa·s的油田压裂返排液,当溶液pH为3.0,Fenton试剂中H_2O_2和FeSO_4添加量分别为0.48 mL和0.3 mL,反应时间为50 min时,氧化破胶效果最佳;氧化破胶后的溶液再经0.5 g聚合氯化铝絮凝过滤处理后,黏度可以降至1.1 m Pa·s,溶液中的大部分污染物也被除去,可以实现循环回收利用。     

纳米Co/rGO磁性复合吸附材料的制备及对Cu2+的吸附性能

以改进Hummer法制备的薄片状氧化石墨烯(GO)为载体和模板负载钴离子，然后采用原位还原法制得纳米金属Co/石墨烯磁性复合吸附材料(Co/rGO)，并将其应用于对Cu2+的吸附和脱除，以期为高效可复用的铜离子脱除剂的合成与应用提供指导。实验结果证实，Co/rGO复合材料具有超顺磁性，能够很方便的使用磁铁进行分离并在无磁场情况下振荡分散。Co/rGO复合材料对Cu2+具有稳定的吸附/脱附性能，实验条件下对Cu2+的最大吸附容量达到117.5 mg/g且5 min内实现吸附平衡，远优于其原料GO的60 min吸附容量27.6 mg/g。本工作系统考察了NaOH加入量、络合剂种类、溶剂种类等关键因素对Co粒子在rGO载体上形貌和分布特性的影响，比较了不同合成条件下的复合材料对Cu2+吸附效果的影响，并对优选条件下制备的Co/rGO复合材料进行了FT-IR, XRD, SEM表征。研究结果表明，纳米Co/rGO磁性材料对Cu2+的吸附过程更符合Freundlich模型，属于多层吸附。室温下吸附焓ΔH=17.81 kJ/mol，吸附反应平衡常数Kθ=3.65。当初始Cu2+浓度为39.22 mg/L时，对Cu2+的吸附率为93.47%，五次吸附/脱附循环后吸附容量仍保持在初始值的94%，每次吸附后溶液中残余Cu2+浓度均满足钴电解液对杂质铜离子的浓度去除要求(5 mg/L)或GB 8978-1996污水综合排放标准3级(2 mg/L)，有望在相关领域发挥作用。     

磁性石墨烯/聚氨酯柔性复合材料的制备及自修复效能

为了提高复合材料的导电、导热及自修复性能，在传统共混法的基础上采用化学沉积法将四氧化三铁（Fe₃O₄）修饰到石墨烯上，得到磁性石墨烯，并将其与聚氨酯、碳纳米管共混后经磁场干预控制石墨烯片层的排列得到磁性石墨烯/聚氨酯柔性复合材料。采用SEM、Raman、FTIR对柔性复合材料的微观形貌、分子结构进行表征，并通过激光导热仪、四探针电阻率测定仪和万能试验机分析磁场调控对复合材料电、热、力学以及修复性能的影响。结果表明：磁场下柔性复合材料中的石墨烯片层排列规则，且层次分明，轮廓清晰可见；其热扩散系数相比于未加磁场提高了10 %~12 %，且在高温下具有稳定性，缺陷修复时间减少了50 %；对比出现缺陷前及修复后的复合材料发现，表面电阻率和抗拉强度分别相差0.006Ω·cm和2.4MPa，而无磁场环境下的变化量是其 3～4倍。