木质素磺酸钠在活性炭/水界面的吸附机理

为了探究木质素磺酸钠在活性炭/水界面的吸附机理,研究了温度、pH 值、无机盐、脲以及直链醇对其吸附动力学及吸附等温线的影响.吸附动力学结果表明,木质素磺酸钠在活性炭/水界面的吸附约在10 min 内快速达到平衡;随着离子强度的增加及脲的加入吸附速率常数增大,pH值增加,吸附速率常数先增大后减小.不同pH值条件下的木质素磺酸钠在活性炭/水界面的吸附等温线符合 Langmuir 方程;随着离子强度增大、脲或直链醇的加入,吸附过程更符合 Freundlich 模型.增加离子强度、降低 pH 值及加入直链醇都可显著提高木质素磺酸钠的平衡吸附量,而脲的加入降低平衡吸附量.在中性条件下木质素磺酸钠主要通过疏水作用和氢键作用吸附在活性炭/水界面,疏水作用有利于加快吸附速率及增加吸附量,该吸附过程不受温度的影响.     

交联木质素磺酸钠的制备及吸附动力学

以木质素磺酸钠为原料,环氧氯丙烷为交联剂,制备了交联木质素磺酸钠吸附材料。采用红外光谱(FT-IR)和X-射线衍射(XRD)对吸附材料进行表征,用原子吸收光谱测定其对Cu~(2+)的吸附性能。结果表明,木质素磺酸钠通过环氧氯丙烷成功交联。吸附性能分析表明,吸附动力学过程符合准二级动力学模型,平衡吸附量为109.2 mg/g。     

大孔吸附树脂对木质素磺酸钠吸附行为研究

考察了3种不同极性的大孔树脂NKA-9、AB-8、H103对木质素磺酸钠的吸附能力,发现极性树脂NKA-9的吸附量大于弱极性和非极性树脂。进一步以NKA-9极性树脂对木质素磺酸钠进行静态吸附和脱附实验,结果表明,低温和酸性条件下有利于吸附,吸附量随着木质素磺酸钠质量浓度的增大而增大,且吸附在180min后达平衡。脱附实验结果表明,甲醇溶液更有利于木质素磺酸钠的洗脱。对脱附样品进行相对分子质量(简称分子量,下同)和官能团分析发现,高酚羟基含量,低羧酸基和低磺酸基含量的木质素磺酸钠分子更容易被极性树脂NKA-9所吸附。     

大孔吸附树脂对木质素磺酸钠的吸附行为

考察了3种不同极性的大孔树脂NKA-9、AB-8、H103对木质素磺酸钠的吸附能力,发现极性树脂NKA-9的吸附量大于弱极性和非极性树脂。进一步以NKA-9极性树脂对木质素磺酸钠进行静态吸附和脱附实验,结果表明,低温和酸性条件下有利于吸附,吸附量随着木质素磺酸钠质量浓度的增大而增大,且吸附在180min后达平衡。脱附实验结果表明,甲醇溶液更有利于木质素磺酸钠的洗脱。对脱附样品进行相对分子质量(简称分子量,下同)和官能团分析发现,高酚羟基含量,低羧酸基和低磺酸基含量的木质素磺酸钠分子更容易被极性树脂NKA-9所吸附。     

改性坡缕石黏土对水中木质素磺酸钠吸附研究

用盐酸和焙烧处理的方法对坡缕石黏土进行了改性,制备了酸处理坡缕石黏土和热处理坡缕石黏土,用XRD和TEM对不同方法处理的坡缕石黏土进行了结构和形貌表征,并使用黏土对木质素磺酸盐废水进行了吸附研究。结果表明,在盐酸浓度为1.0 mol/L,60～70℃,改性处理6 h条件下制得的吸附剂相对于原土及热处理的坡缕石黏土吸附效果最好,动力学研究表明吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir吸附模型,其平衡吸附量可达到343.99 mg/g。实验证明该吸附过程是一个放热过程。     

水在TiO2表面的吸附研究进展

H2O是界面反应的重要吸附质,它可以通过多种方式吸附到TiO2表面。由于光催化反应大都发生在水相介质中,因此H2O的吸附对光催化反应的动力学和热力学过程会产生很大影响。基于H2O在TiO2表面的吸附状态和吸附机理,对国内外有关H2O在TiO2表面吸附的研究热点和采用的方法进行分析和总结,并提出了存在的问题和未来的发展方向。     

重金属铅离子在钛酸纳米管/水界面的吸附研究

文章研究了钛酸纳米管对水体中Pb(Ⅱ)离子的吸附,考察了时间、pH、离子强度等常见环境因素对吸附的影响。发现,钛酸纳米管对Pb(Ⅱ)的吸附在很短的时间里可达平衡。体系pH强烈影响着钛酸纳米管对Pb(Ⅱ)的吸附。在体系pH较小时,吸附受离子强度影响,外层络合是主要机理;而在体系pH较大时,吸附不受离子强度影响,内层络合是主要机理。这些结果对环境中重金属离子的处理具有一定参考价值。     

B2O3·TiO2/Ti催化剂对水中腐殖酸吸附行为研究

TiO2光电催化氧化有机物的反应被认为是表面反应,有机物在TiO2表面的吸附是其降解的先决条件,因此系统研究有机物在TiO2表面的吸附行为,可以为进一步的光电催化降解提供实验依据.现采用阳极氧化法在基体钛表面原位合成B2O3·TiO2/Ti催化剂为吸附剂,系统地研究了腐殖酸在膜催化剂上的吸附行为,探讨了温度、溶液pH值、腐殖酸初始浓度、外加偏压等因素对吸附的影响,结果表明:低温、酸性条件下有利于腐殖酸在膜催化剂上吸附,吸附量随初始浓度、外加偏压的增加而增大,B2O3·TiO2/Ti催化剂吸附腐殖酸的等温线数据可用Freundlich等温吸附方程描述,吸附过程遵循Lagergren二级吸附动力学模型.     

不同无机酸对聚吡咯/TiO2复合物的吸附性能影响

考察了不同无机酸对PPy/TiO₂复合物吸附性能的影响。首先分别在HNO₃、H₂SO₄和H₃PO₄体系中合成了聚吡咯(PPy)/TiO₂复合物(分别简写为N-PPy/TiO₂、S-PPy/TiO₂和P-PPy/TiO₂)。以红外光谱、热重分析、Zeta电位、比表面积分析和扫描电镜等测试方法对复合物的物理化学性能进行了表征。接着以几种合成的复合对阴离子染料酸性红G和阳离子染料亚甲基蓝进行吸附研究,发现无机酸对合成的复合物的吸附性有较大的影响。几种复合物均可在30min内达到吸附平衡,并且可以重复使用6次以上吸附量没有明显的降低。其中S-PPy/TiO₂的吸附性能最好,其对ARG和MB的最大吸附量分别达到218.34mg/g和314.68mg/g。复合物对染料的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温式。对S-PPy/TiO₂进行吸附热力学研究表明,其对染料的吸附过程为熵增的自发过程。     

新型CO2低温捕集与N2/O2分离复合系统性能分析

提出了一种CO₂低温捕集液化与N₂/O₂分离的新型复合系统,并且对该系统的性能以及优势进行了分析。这一系统不仅将CO₂低温捕集液化与N₂/O₂的分离结合起来,而且能达到降低能耗与减少投资的目的。采用理论分析和软件模拟相结合的方法,对该系统进行可行性分析。结果显示,这一新型系统不仅能量消耗低于传统醇胺吸收捕集CO₂的系统,该新型复合系统捕集1 t CO₂耗能3.29 GJ·t^-1,而传统MDEA吸收法耗能4.11 GJ·t^-1。而且在该系统中,CO₂分离液化的同时,可以获得副产物N₂与O₂。本研究阐明了一种CO₂低温捕集液化与N₂/O₂分离复合系统的新思想。     

TiO2-V2O5纳米纤维光催化氧化烟气中的Hg0

对静电纺丝法制备的TiO₂和TiO₂-V₂O₅纳米纤维进行光催化脱除模拟烟气中Hg⁰的研究。对纳米纤维进行了SEM、TEM、XRD、BET和UV-Vis检测。结果表明TiO₂-V₂O₅纳米纤维为锐钛矿,V₂O₅高度分散在TiO₂中。纤维直径在200 nm左右,由粒径为10 nm左右的微粒组成。掺杂V₂O₅后,纤维的吸光范围扩大,在可见光范围内的吸光度比纯TiO₂时有了很大提高。实验研究了不同光照条件、V₂O₅的掺杂量和循环次数对脱汞的影响,分析了TiO₂-V₂O₅催化脱汞的机理。当V₂O₅的质量含量为3%时,TiO₂-V₂O₅在可见光下的脱汞率可达到66%,比纯TiO₂时的7%有了显著提高;纤维的脱汞性能稳定,多次循环后紫外光和可见光下的脱汞率仍分别保持在80%和65%左右。电子的跃迁和电子、空穴的快速分离是TiO₂-V₂O₅在可见光下脱汞率提高的主要原因。     

甘油中水合TiO2及不同晶型纳米TiO2光致变色现象

系统地研究了甘油中水合TiO₂及不同晶型纳米TiO₂的光致变色现象。实验结果显示无定型水合TiO₂具有最明显的变色行为,锐钛型纳米TiO₂变色程度次之,金红石型纳米TiO2没有明显变色现象发生,混晶型(金红石和锐钛)纳米TiO₂的变色程度介于金红石型和锐钛型之间。XPS结果表明TiO₂的光致变色是由Ti³⁺引起的。从电子-空穴对复合率影响Ti ³⁺形成的角度对实验现象作出了详细解释,电子-空穴对复合率越高,Ti³⁺形成率越低,从而变色程度越浅;并运用双注入机制和小极子模型阐述了不同晶型TiO₂的光致变色机理。分析了甘油环境对TiO₂光致变色现象的影响,得出甘油对TiO₂的光致变色行为有促进作用。     

跨临界CO2热泵系统的喷射器特性

在自行研制的跨临界CO₂热泵热水器实验台上,通过调节系统中阀门开度控制喷射器的进出口压力和温度,研究喷射器的流量、喷射系数、压缩比和效率的变化规律。实验结果表明:同时增大工作流体压力和引射流体压力可以提高喷射器的工作性能,减小工作流体压力或者增大引射流体压力可以提高喷射器的工作完善度。高效率喷射器的研制是优化跨临界CO₂热泵系统的关键要素。     

UV/H2O2氧化联合Ca(OH)2吸收同时脱硫脱硝

在小型紫外光-鼓泡床反应器中,对UV/H₂O₂氧化联合Ca(OH)₂吸收同时脱除燃煤烟气中NO与SO₂的主要影响因素[H₂O₂浓度、紫外光辐射强度、Ca(OH)₂浓度、NO浓度、溶液温度、烟气流量以及SO₂浓度]进行了考察。采用烟气分析仪和离子色谱仪分别对尾气中的NO₂和液相阴离子作了检测分析。结果显示:在本文所有实验条件下,SO₂均能实现完全脱除。随着H₂O₂浓度、紫外光辐射强度和Ca(OH)₂浓度的增加,NO的脱除效率均呈现先大幅度增加后轻微变化的趋势。NO脱除效率随烟气流量和NO浓度的增加均有大幅度下降。随着溶液温度和SO₂浓度的增加,NO脱除效率仅有微小的下降。离子色谱分析表明,反应产物主要是SO₄^2-和NO₃^-,同时有少量的NO₂^-产生。尾气中未能检测到有害气体NO₂。     

TiO2, TiO2/Ag and TiO2/Au photocatalysts prepared by spray pyrolysis

TiO₂, TiO₂/Ag and TiO₂/Au photocatalysts exhibiting a hollow spherical morphology were prepared by spray pyrolysis of aqueous solutions of titanium citrate complex and titanium oxalate precursors in one-step. Effects of precursor concentration and spray pyrolysis temperature were investigated. By subsequent heat treatment, photocatalysts with phase compositions from 10 to 100% rutile and crystallite sizes from 12 to 120 nm were obtained. A correlation between precursor concentration and size of the hollow spherical agglomerates obtained during spray pyrolysis was established. The anatase to rutile transformation was enhanced with metal incorporations and increased precursor concentration. The photocatalytic activity was evaluated by oxidation of methylene blue under UV-irradiation. As-prepared TiO₂ particles with large amounts of amorphous phase and organic residuals showed similar photocatalytic activity as the commercial Degussa P25. The metal incorporated samples showed comparable photocatalytic activity to the pure TiO₂ photocatalysts.     

Cu-Cr2O3催化剂上二氟乙酸甲酯催化加氢合成二氟乙醇

采用共沉淀法制备了Cu-Cr₂O₃催化剂,考察了铜含量对Cu-Cr₂O₃催化剂的二氟乙酸甲酯加氢合成二氟乙醇性能的影响。运用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)、BET和Raman光谱技术对该催化剂进行了表征。结果表明,还原态Cu-Cr₂O₃催化剂物相主要由Cu和Cr₂O₃组成,然而30Cu-Cr₂O₃和50Cu-Cr₂O₃催化剂存在少量CuCr₂O₄和CuCrO₂复合氧化物。随着铜含量的增加,Cu-Cr₂O₃催化剂的二氟乙酸甲酯单程转化率呈现先上升后下降的趋势,而二氟乙醇选择性保持在70%左右; 30Cu-Cr₂O₃催化剂的二氟乙酸甲酯单程转化率达到最大值97%。Cu-Cr₂O₃催化剂的二氟乙酸甲酯加氢反应比速率随着铜含量的增加呈现增大的趋势,反应比速率的提高可能与催化剂中CuCr₂O₄和CuCrO₂物种的存在有关。     

Synthesis and electrochemiluminescence of the CeO2/TiO2 composite

CeO₂/TiO₂ composite with kernel–shell structure was synthesized by a sol–gel process. The characterization results show that the composite is made up of anatase phase TiO₂ and cubic system CeO₂. The electrochemiluminescence (ECL) behavior of the CeO₂/TiO₂ composite was studied by a cyclic voltammetry in the presence of persulfate, and the effect factors on ECL emission were discussed. Based on a series of experiments, it is proposed that the strong dual ECL emission produced by the CeO₂/TiO₂ composite resulted from the benefit ECL effect of interface heterojunction in composite.     

Effect of TiO2 supporting layer on Fe2O3 photoanode for efficient water splitting

For an electrochemical water splitting system, titanate nanotubular particles with a thickness of ∼700 nm produced by a hydrothermal process were repetitively coated on fluorine-doped tin oxide (FTO) glass via layer-by-layer self-assembly method. The obtained titanate/FTO films were dipped in aqueous Fe solution, followed by heat treatment for crystallization at 500 °C for 10 min in air. The UV–vis absorbance of the Fe-oxide/titanate/FTO film showed a red-shifted spectrum compared with the TiO₂/FTO coated film; this red shift was achieved by the formation of thin hematite-Fe₂O₃ and anatase-TiO₂ phases verified using X-ray diffraction and Raman results. The cyclic voltammetry results of the Fe₂O₃/TiO₂/FTO films showed distinct reversible cycle characteristics with large oxidation–reduction peaks with low onset voltage of I–V characteristics under UV–vis light illumination. The prepared Fe₂O₃/TiO₂/FTO film showed much higher photocurrent densities for more efficient water splitting under UV–vis light illumination than did the Fe₂O₃/FTO film. Its maximum photocurrent was almost 3.5 times higher than that obtained with Fe₂O₃/FTO film because of the easy electron collection in the current collector. The large current collection was due to the existence of a TiO₂ base layer beneath the Fe₂O₃ layer.