制酒废水高温厌氧消化动力学研究

本文对制酒废水进行了高温厌氧消化间歇试验研究，并对其结果进行了动力学分析。结果表明：Ｍｏｎｏｄ模型的修正式能够很好地描述其基质降解规律。     

自制掺Fe~(3+)锐钛矿型-TiO_2复合材料的光催化反应动力学研究

以自制的掺Fe~(3+)锐钛矿型TiO_2(A-TiO_2)为光催化剂,以酸性刚果红为降解对象,研究酸性刚果红的初始浓度C0、催化剂用量m和掺铁量χ等因素对自制A-TiO_2可见光催化降解反应动力学方程的影响和光催化剂对酸性刚果红的吸附性能。结果表明:在40W白炽灯照射下,当C0=20mg/L、m=0.6g/L(pH=6)、χ=1.2%(摩尔分数)、室温(18℃)下反应t=56min时,酸性刚果红的降解率最大D=92.7%。酸性刚果红的光催化降解过程符合一级反应动力学方程,于上述最佳条件下其表观反应速率常数k达到最大,为0.0404min-1。自制的光催化剂对C0分别为20、30和40mg/L的酸性刚果红吸附率E随C0增大而减小,110min达到吸附平衡,对20mg/L酸性刚果红的吸附率E达94.6%。D和E成正比。     

厌氧-低氧生物除磷脱氮系统的动力学研究

通过对PHA和氨氮低氧降解动力学的研究发现:PHV是一种更加慢速氧化的内碳源,从而减慢碳源被氧气直接氧化的速率,使其更接近于低氧氨氧化速率,从而有利于低氧段反硝化的持续进行。因此,提高厌氧段PHV的合成量可能是提高厌氧-低氧同时除磷脱氮系统中除磷脱氮效果的一个重要途径。     

聚乳酸及其共聚物单丝的体外降解性能

通过熔融挤出-热拉伸分别制备了PLLA、PLCL 95/5和PLGC 89/8/3单丝。经环氧乙烷灭菌处理后的3种单丝置于37℃的磷酸盐缓冲溶液(pH=7.4±0.2)中进行180 d的体外降解。采用失重率分析、扫描电镜、凝胶渗透色谱分析、差示扫描量热分析、X射线衍射及力学性能测试等方法分别对3种单丝的降解性能进行了研究。结果表明,丙交酯单体含量对PLLA及其共聚物的降解性能有较大的影响。PLLA单丝经过180 d的体外降解,单丝的表面形态和失重率几乎不变,力学性能缓慢降低;对于PLCL 95/5单丝,在降解前60 d,相对分子质量和熔点(T_m)明显下降,力学性能基本丧失;而PLGC 89/8/3单丝降解最快,在降解前30 d,相对分子质量和T_m显著降低,力学性能完全消失。根据降解的一级动力学模型计算出PLCL 95/5单丝降解速率比PLLA单丝快5.0倍,PLGC 89/8/3单丝的降解速率比PLLA快8.0倍。     

长期培养和宏组学分析揭示了烃污染环境中的甲基营养型产甲烷途径（英文）OA

针对石油烃污染的厌氧环境,利用微生物的代谢作用将石油烃转化为甲烷是一种潜在的生物修复策略。然而,目前对于微生物厌氧烃降解产甲烷的机制尚不清楚。经过十年的持续富集和转接培养,我们获得了一种能够降解正构烷烃(C₁₅～C₂₀)并且产甲烷富集培养体系,并且经过转接培养该培养物在甲烷生产的动力学特性方面得到了持续的提高。综合宏基因组和宏转录组的分析结果,发现正构烷烃主要通过Desulfosarcinaceae、Firmicutes和Synergistetes菌通过富马酸加成的方式进行起始活化,然后在Tepidiphilus菌的协同作用下进一步降解。同时,体系中含量较多的Anaerolineaceae菌主要负责死细胞生物质的回收。根据宏转录组学分析结果,甲烷主要通过H2依赖型的甲基营养甲烷途径产生,主要由候选门Verstraetearchaeta内的Methanomethyliaceae通过利用死细胞生物质回收代谢过程中产生的三甲胺来产生甲烷。这些发现表明,依赖H2的甲基营养产甲烷菌以及甲基营养产甲烷菌可能在含石油烃的地下生态系统的碳循环过程中发挥着重要...     

前驱体对C/C复合材料的致密化和性能的影响

研究了分别以甲烷和丙烯为前驱体对制备C/C复合材料的新型ICVI工艺致密化速率及组织结构和力学性能的影响.考察了密度与致密化时间之间的变化规律和密度分布,采用偏光显微镜和扫描电镜观察材料的组织结构和试样的断口形貌,利用三点弯曲实验测定材料的弯曲强度.实验结果表明:在致密化时间100h前,以甲烷为前驱体,C/C复合材料的致密化速率比丙烯为前驱体时低,100h后致密化速率发生逆转;以甲烷为前驱体所得C/C复合材料的密度梯度小,组织结构为粗糙层,弯曲强度为250.87MPa,模量为29.29GPa;而以丙烯为前驱体所得C/C复合材料的密度梯度大,组织结构为光滑层,弯曲强度为102.75MPa,模量为11.42GPa.因此,相对而言甲烷作为制备C/C复合材料的前驱体优于丙烯.     

聚萘二甲酸乙二酯的热降解动力学——Ⅰ非等温热降解动力学

在氮气氛中采用热重分析的方法对聚萘二甲酸乙二酯(PEN)的热降解动力学进行了研究。采用Friedman和Chang两种单一加热速率方法对活化能Ea、反应级数n和频率因子Z等降解反应动力学参数进行了分析。讨论了降解机理以及加热速率和计算方法对降解温度和降解动力学参数的影响。由单一加热速率法得到的Td、Tdm和(dα/dt)m,以及Ea和ln(Z)值均随加热速率的增加而增加,n值则随加热速率略有变化。随加热速率的提高,聚合物的降解由分解控制转变为扩散控制过程。     

Si-P阻燃剂对环氧树脂热降解行为的影响

采用无溶剂法合成了Si-P阻燃剂,并通过傅里叶变换红外(FTIR)和1 H-核磁(1 H-NMR)对其结构进行了表征。以Si-P阻燃剂和环氧树脂(EP)为主要原料,制备了阻燃型环氧树脂材料(FREP),研究了不同升温速率时,Si-P阻燃剂对EP热降解行为的影响。通过Kissinger方法对EP和FREP的热降解动力学进行了初步探讨。结果表明:相同升温速率下,FREP的初始分解温度和最大热失重速率对应温度均比EP的低;高温阶段,FREP的残留量高于EP;热降解过程中,FREP的表观活化能比EP的低56.3kJ/mol。     

ZnS在TiO2纳米管上的分散对其光催化降解染料废水的影响

水热法制备了TiO2纳米管,并采用简单加热回流的方法制备了ZnS/TiO2纳米复合材料。采用TEM、XRD分析手段对产物进行表征,并对其光催化降解酸性玫瑰红B(AR)染料废水进行了研究。考察了反应物供给速率、硫化锌复合量、催化剂稳定性、光照对光催化降解效果的影响。研究表明控制反应物供给速率和硫化锌的负载量可使硫化锌在二氧化钛纳米管表面均匀分散。当染料废水初始浓度为10mg/L,ZnS:TiO2=8:1时,ZnS/TiO2复合材料光催化活性最高。且催化剂稳定性较好。     

纳米钛酸锶的制备及超声降解碱性品红废水研究

以硝酸锶、钛酸四丁酯、柠檬酸和乙二醇为原料,采用络合溶胶-凝胶法制备钛酸锶纳米粉体,借助粉末X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对产物进行表征。对产品降解碱性品红的性能进行研究,对比试验了无钛酸锶、不同钛酸锶添加量、不同双氧水加量对一定浓度碱性品红降解率的影响。结果表明:碱性品红浓度为40mg/L,钛酸锶用量为1g/L,双氧水为5mL/L时,超声降解10min,碱性品红降解率达97.7%,且回收7次重复使用降解效果仍在95%以上。这种方法对处理三苯甲烷类染料废水有一定实用参考意义。     

不同甲烷氢气比例前驱体制备炭/炭复合材料的研究

以不同比例甲烷氢气(CH4、CH4/H2=3/1、CH4/H2=2/1)作为前驱体,采用等温等压化学气相渗积工艺,在1100℃,气压为5kPa下,经过500h制备相应的炭/炭复合材料样品。研究了密度随致密化时间的变化规律和样品的密度分布,采用偏光显微镜、高温热处理后X射线衍射、三点弯曲实验对材料进行了表征,结果表明:甲烷体系中氢气的加入在致密化初期会对沉积速率有明显的减小作用,最终得到的样品密度分布均匀。同时CH4/H2=2/1前驱体获得近乎单一的粗糙层结构,具有最高的石墨化度,氢气的加入提高了材料密度,提高了炭/炭复合材料的力学性能。     

桥梁高性能钢HPS485W疲劳裂纹扩展速率试验研究

以国产桥梁用高性能钢HPS485W为研究对象,对7.5mm、12.5mm和19.5mm的HPS485W紧凑拉伸试样分别在应力比R=0.1、R=0.5和R=0.8的疲劳荷载下进行疲劳裂纹扩展速率(da/dN)试验,采用七点递增多项式的方法进行局部拟合求得试样的疲劳裂纹扩展速率。与传统桥梁用钢14MnNb相比,该文试验测得高性能钢HPS485W具有更优越的忍受疲劳裂纹扩展能力。试验结果表明:试样厚度是影响疲劳裂纹扩展速率的关键因素;对同一厚度的试样,疲劳裂纹扩展速率随着应力比R的增大而增大。此外,对19.5mm试样在荷载比R=0.1的情况下,进行工程门槛值的试验测定和理论门槛值的数值求解,分析求得19.5mm的HPS485W的理论门槛值为7.22MPa·m1/2。该文试验得到的HPS485W疲劳裂纹扩展曲线,可用于高性能钢桥的抗疲劳、防断裂设计与寿命预测。     

厌氧氨氧化过程动力学模型及其验证

研究了厌氧氨氧化生物滤池的过程动力学特性。构建了厌氧氨氧化滤池的动力学模型,给出了表征厌氧氨氧化动力学过程的反应速率和动力学矩阵,并用该模型对不同运行条件下的厌氧氨氧化过程进行了模拟。模拟结果显示,当水力停留时间(HRT)在0.05~0.2d、污泥停留时间(SRT)≤18d和温度30℃范围时,增大HRT、SRT和温度均能加快厌氧氨氧化的反应速率,实现反应器的高效稳定运行。利用小实验数据对该模型的可靠性进行了对比分析,结果表明该模型模拟结果与实测值具有很好的吻合性。     

α-SiW11Cu/PANI/ZnO复合催化剂的制备及光催化降解孔雀石绿研究

以铜取代杂多酸盐α-SiW_(11)Cu为活性组分,制备了α-SiW_(11)Cu/聚苯胺(PANI)/ZnO三元复合催化剂,采用傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见分光光度计、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜表征了其结构,并以模拟污染物孔雀石绿的光催化降解评价了α-SiW_(11)Cu/PANI/ZnO的光催化性能。结果表明:在30W紫外灯照射下,当孔雀石绿溶液pH=3,孔雀石绿初始质量浓度为10mg/L,复合催化剂投加量为20mg/L,照射时间为200min时,脱色率可达83.78%。光催化降解孔雀石绿过程符合一级动力学方程,一级方程表观反应速率常数为0.00917min~(-1)。     

有机/无机杂化膜的制备及其吸附脱除水溶液中的Cr(Ⅵ)

以正硅酸乙酯(TEOS)为无机前驱体,季铵化聚乙烯醇(QPVA)为有机基质,采用溶胶-凝胶法制备QPVA/TEOS有机/无机杂化膜,并将其作为吸附材料用于脱除水溶液中的Cr(Ⅵ)离子。结果表明,具有较好吸附效果的膜为TEOS质量分数为15%的有机/无机杂化膜。在Cr(Ⅵ)离子初始浓度为90mg/L的条件下,复合膜的最优吸附工作条件为吸附时间为100min,pH=3。此时计算得到的最佳吸附容量为20mg/g。动力学研究表明,实验数据符合拟二级吸附动力学模型,等温吸附遵循Freundlich曲线。热力学数据表明,该吸附反应为吸热的自发过程。     

可降解聚乳酸/骨粉杂化材料的制备与降解性能

以聚乳酸(PLA)和骨粉为原料,利用超声波分散技术,采用溶液共混法制备PLA/骨粉杂化材料。通过FT-IR,DSC,SEM等测试手段对相关产物进行表征。结果显示,骨粉在PLA基质中分散均匀,与PLA基质间以氢键结合,相容性良好。与PLA相比,PLA/骨粉的耐温性能明显提高。杂化材料在37℃的生理盐水中的降解试验结果表明,PLA/骨粉杂化材料降解12周后,呈三维立体支架结构,利于血管及骨细胞黏附长入。此外,由于骨粉的引入,使PLA降解的酸性产物在一定的程度上得到中和,可以减小因PLA酸性过高引发的炎症反应,便于细胞增殖和组织修复。     

聚碳酸亚丙酯/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料热降解动力学研究

利用溶液共混法制备聚碳酸亚丙酯/聚甲基丙烯酸甲酯(PPC/PMMA)复合材料,采用热重分析法研究PPC/PMMA热性能,结果表明PMMA的加入可以有效提高PPC的热稳定性能。以多升温速率法对PPC/PMMA热降解动力学进行研究,利用Friedman法、Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法、Coats—Redfem方法对热降解动力学数据进行分析,确定PPC/PMMA热分解反应机理函数为Avrami-Erofeev方程,遵循一种热降解机理。     

石墨烯-氧化铈杂化材料的合成及可见光催化降解氨氮

采用水热法合成了氧化铈-石墨烯(CeO_2-rG)复合材料,并用XRD、TEM、FT-IR、Raman、UV-Vis等手段进行了表征。以CeO_2-rG为光催化剂,在可见光λ400nm照射下光催化降解了氨氮。考察了氧化石墨烯含量、溶液的pH值、氨氮初始浓度、催化剂用量对氨氮降解效率的影响。结果表明,当氨氮溶液浓度为100.0mg/L、溶液的pH值为10.0、溶液体积50.0mL、催化剂量为0.1g、可见光辐射8h时,单组份CeO_2降解氨氮的效率仅为38%,而CeO_2-rG(GO 5.0%(质量分数))杂化催化剂降解氨氮的效率达到92.4%。动力学研究表明,氨氮降解遵守一级反应动力学规律,其表观速率常数的平均值为4.2×10-3 min-1。根据反应产物分析了反应机理。     

多孔陶瓷固载TiO_2薄膜的制备及甲醛光催化动力学

以四氯化钛为初始反应物,采用水解沉淀法合成纳米TiO_2薄膜。结合XRD、TEM以及FTIR等手段对TiO_2/硅藻土基多孔陶瓷复合材料的晶体结构和形貌进行了表征;以复合材料为空气净化器芯体,甲醛为降解对象,对光催化降解动力学进行了探讨。结果表明:纳米TiO_2经600℃煅烧后为锐钛矿型,平均粒径约10.6nm,纳米TiO_2薄膜牢固包覆于载体表面(膜厚300~450nm)。包覆层与TiO_2薄膜之间的界面上形成了Si—O—Ti键。甲醛初始浓度为1.302mg/m~3,紫外光照240min,甲醛去除率达到94.6%。动力学研究表明:可用Langmuir-Hinshelwood动力学方程来描述甲醛光催化降解反应,该气相光催化一级反应时的反应速度常数为0.576mg/(m~3·min),吸附系数为0.048m~3/mg。并建立了甲醛的气相光催化动力学方程。     

热致液晶共聚酯60PHB/PEN的热降解动力学研究--(Ⅰ) 非等温热降解动力学

在氮气氛中采用热重分析的方法对热致液晶共聚酯60PHB／PEN的热降解动力学进行了研究。采用Friedman和Chang两种单一加热速率方法对活化能Ea、反应级数n和频率因子Z等降解反应动力学参数进行了分析。讨论了加热速率和计算方法对热稳定性及降解动力学参数的影响。