基于可变价NiFe-LDH/rGO对磷酸根离子的特异性电控分离

磷是一种不可再生资源。为解决现有磷污染以及磷资源流失等问题,通过油浴与热化学还原相结合的方法,成功制备出一种NiFe-LDH/rGO电活性杂化膜材料。使用电化学方法,在氧化还原电位的控制下,Ni、Fe(Ⅱ/Ⅲ)双金属发生核外电子的跃迁,高价态的Ni、Fe(Ⅲ)与\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}发生内球络合作用,实现\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}的选择性置入-置出。实验获得270 mg·g^-1的高\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}吸附容量及85%以上的再生效率。此外,该杂化膜材料在共存离子存在的复杂水体中,对\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}具有优异的选择性,为磷石膏渗滤液以及各种含磷废水污染等问题的解决提供有效的理论技术支撑,具有广阔的应用前景。     

基于可变价NiFe-LDH/rGO对磷酸根离子的特异性电控分离

磷是一种不可再生资源。为解决现有磷污染以及磷资源流失等问题,通过油浴与热化学还原相结合的方法,成功制备出一种NiFe-LDH/rGO电活性杂化膜材料。使用电化学方法,在氧化还原电位的控制下,Ni、Fe(Ⅱ/Ⅲ)双金属发生核外电子的跃迁,高价态的Ni、Fe(Ⅲ)与\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}发生内球络合作用,实现\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}的选择性置入-置出。实验获得270 mg·g^-1的高\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}吸附容量及85%以上的再生效率。此外,该杂化膜材料在共存离子存在的复杂水体中,对\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}具有优异的选择性,为磷石膏渗滤液以及各种含磷废水污染等问题的解决提供有效的理论技术支撑,具有广阔的应用前景。     

反硝化除磷+短程反硝化厌氧氨氧化工艺的深度脱氮除磷效能

为经济高效地去除城市生活污水和硝酸盐废水中的氮磷元素,本研究在厌氧折流板反应器（ABR）和连续搅拌反应器（CSTR）一体式反应器中分别建立了反硝化除磷（DPR）和短程反硝化厌氧氨氧化（PDA）工艺。结果表明,反应器运行185天,在缺氧/厌氧和外加COD/NO{}_{\mathrm{3}}^{-}-N比仅为0.7条件下,PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P和TN的去除率高达96.91%和97.75%,最终出水PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P和TN的浓度低至0.22mg/L和3.30mg/L,意味着该系统极佳的脱氮除磷效果不依赖氧气和有机碳源量。DPR对系统PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P和TN的去除均占主体部分（99.07%和60.23%）,而PDA对总氮（TN）的去除占比呈现逐渐上升的趋势（4.53%→37.52%）。批次实验表明：①COD（300mg/L）显著抑制DPR菌活性,PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P主要是在缺氧状态下以NO{}_{\mathrm{3}}^{-}-N为电子受体,有机物为电子供体通过DPR途径去除;②高效短程反硝化过程（亚硝酸转化率92.25%）稳定为厌氧氨氧化供给电子受体（NO{}_{\mathrm{2}}^{-}-N）,DPR系统剩余NH{}_{\mathrm{4}}^{+}-N主要被NO{}_{\mathrm{2}}^{-}-N氧化去除,因此DPR+PDA系统实现了高效同步脱氮除磷效果。高通量测序表明,Accumulibacter（7.41%）是DPR系统功能性除磷菌,Thauera（7.24%）和Candidatus Brocadia（3.12%）为PDA系统关键脱氮菌。     

反硝化聚磷菌的培养富集及处理生活污水的稳定运行

在厌氧-好氧交替运行的序批式反应器（sequencing batch reactor, SBR）中,以C/P比大于50的实际生活污水为进水,成功驯化富集聚磷菌,平均厌氧释磷量为15 mg·L^-1,出水\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}\text{-}}-P浓度稳定小于0.5 mg·L^-1。在系统运行的第74 d调整运行模式为厌氧-缺氧-好氧,在缺氧开始时短期投加\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\text{-}}-N配水以驯化培养反硝化聚磷菌。保持系统内\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\text{-}}-N浓度不变,在进水COD浓度为250 mg·L^-1时,反硝化除磷效果最佳,平均反硝化除磷量占除磷量的比为87.1%。不同pH下反硝化除磷速率的小试证明,在pH=7.0时得到最大的比吸磷速率2.1 mg P·(g VSS·h)^-1。此时调整\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\text{-}}-N进水为另一个全程硝化反应器的出水,并加大排水比增加缺氧初的进水量使得反应器内缺氧时的pH接近7.0,与未改变pH时对比表明前者在缺氧段反硝化除磷速率加快。反应器共运行160 d,稳定完成COD的去除与反硝化除磷过程。     

α-Fe2O3与活性炭协同处理尿液废水的过程优化与吸附特性

为探究α-Fe₂O₃与活性炭协同吸附对尿液的处理效果,本文考察了铁炭比、投加量及尿液酸预处理的影响,并重点分析了协同吸附特性。研究发现,铁炭比为0.6时,尿液中总有机碳（TOC）、PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P、总磷（TP）的去除率分别为39.51%、71.03%和76.79%,TOC的去除主要依靠活性炭的吸附作用,而PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P主要依靠α-Fe₂O₃的作用,尿液酸预处理可显著强化PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P的吸附。TOC和PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P的吸附过程均符合Redlich-Peterson吸附等温线模型,为单层吸附和多层吸附共同作用。动力学研究发现,TOC和PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P的吸附均可在24h内达到吸附平衡,PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P的动力学吸附过程更符合Elovich模型,即不均匀界面上的多层吸附,而TOC的动力学过程主要受扩散速率控制。同时,协同吸附对发光溶解性有机物（CDOM）的去除率可达72.16%,对腐殖酸类的吸附效果最佳,酸预处理主要减少酪氨酸类、色氨酸类和可溶性微生物代谢产物的吸附。P的去除主要依靠其与α-Fe₂O₃和尿液中无机盐的共沉淀作用,并以无机盐沉积的形式附着于活性炭孔道内。     

Feammox系统内氮素转化途径的研究

铁氨氧化（anaerobic ammonium oxidation coupled to Fe(Ⅲ) reduction,Feammox）是指在厌氧条件下,氨氮氧化耦合三价铁还原的一种新型污水生物脱氮工艺。为确定Feammox反应系统中存在的氮转化的途径,在厌氧条件下接种普通活性污泥驯化培养Feammox,探究了不同途径对氨氮转化的贡献率并进行了相关性分析。研究结果表明：在厌氧间歇反应器ASBR中,经过120 d的富集培养,\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}最大去除率达53.8%,最大去除量约26.9 mg/L,其中Feammox反应途径对\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}去除的贡献率为57.7%,厌氧氨氧化(Anammox)约占42.3%。在典型周期分析发现,在0~7 h内对\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}去除量为14.74 mg/L,Anammox反应速率较快,起主导作用;7~24 h 对\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}去除量为12.16 mg/L,以Feammox反应为主;在整个运行周期内铁盐反硝化（nitrate-dependent Fe(Ⅱ) oxidizing,NDFO）去除\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}-\mathrm{N}约5 mg/L。由相关性分析可得,\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}浓度与Fe(Ⅲ)、\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}^{-}-\mathrm{N}浓度呈显著性正相关（P_Fe<0.05、P_{\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}<0.01）,而\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}-\mathrm{N}与Fe(Ⅲ)呈负相关（P<0.5）。实验结果表明在Feammox、Anammox以及NDFO共同作用下,该系统实现了污水自养型脱氮。     

插层阴离子对以类水滑石为前体Ni-Al2O3催化剂催化乙酰丙酸加氢性能的影响

分别以\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}以及\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}-}插层类水滑石为前体制备了Ni/Al摩尔比为3∶1的NiAl-N-R以及NiAl-C-R催化剂,并考察了其催化乙酰丙酸加氢性能。采用N₂-物理吸附、ICP-OES、TG/DTG、XRD、H₂-TPR/TPD、TEM、NH₃-TPD、in-situ Py-FTIR等表征手段对前体及催化剂进行了表征。研究结果表明,类水滑石插层阴离子对催化剂中活性金属-载体相互作用、活性金属分散度、表面酸性质以及催化乙酰丙酸加氢性能有重要影响。以\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}-}插层类水滑石为前体的催化剂表现出高的金属分散度、丰富的L酸酸性中心、高的CO加氢活性和高的循环使用稳定性。当以甲醇为溶剂、160℃、4 MPa氢气压力条件下反应1 h时,γ-戊内酯收率可达71.8%。     

高氯酸盐还原菌的代谢过程及应用研究进展

生物法降解高氯酸盐（\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}）作为一种经济、高效、二次污染小的技术,在处理\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}方面取得了显著的效果。本文综述了高氯酸盐还原菌还原\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}的主要机理、不同菌株的来源及特性、降解过程中其他因素（如电子受体、电子供体、pH、温度、盐度和重金属等）对高氯酸盐还原菌性能的影响并对高氯酸盐还原菌的应用现状进行了概述。指出高氯酸盐还原菌广泛存在于环境中,可通过一系列还原酶将\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}还原为Cl^-,但是不同菌株的还原机理可能存在一定差异需进一步研究。同时操作参数和环境因子均会对高氯酸盐还原菌降解\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}性能产生或正或负的显著影响。电子供体的额外投加作为生物法的缺点,使得其在实际工程中的应用非常有限。因此,寻找经济性较好的电子供体并将其应用在实际工程中是未来生物法降解\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}研究的热点。本文就电子供体的投加策略及未来高氯酸盐降解研究方向提供了一些见解,以期实现生物法更经济、高效地应用在实际\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}污染水体处理中。     

反硝化除磷的影响因素及聚磷菌与聚糖菌耦合新工艺的研究进展

反硝化除磷（denitrifying phosphorus removal,DPR）工艺较传统脱氮除磷工艺具有节省曝气能耗、高效利用碳源、低污泥产量等优点而得到广泛的研究。本文综述了近年来在这一领域的研究进展,包括反硝化除磷菌（DPAOs）微生物学、碳源种类、pH、亚硝酸盐浓度及游离亚硝酸（free nitrous acid,FNA）、污泥龄（sludge retention time,SRT）、C/P比及mgNO{}_x^{-}-N/mgPO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P、聚糖菌（GAOs）等。大多数研究只关注了聚磷菌（PAOs）和GAOs之间的竞争关系,而通过GAOs作用的内碳源部分反硝化（endogenous partial-denitrification,EPD）,能够将NO{}_{\mathrm{3}}^{-}-N转化为NO{}_{\mathrm{2}}^{-}-N,将进一步降低同步脱氮除磷对碳源的需求。反硝化除磷的新工艺符合我国低C/N值的污水现状,SNADPR工艺是将部分硝化、厌氧氨氧化、反硝化与反硝化除磷相结合的先进脱氮除磷工艺,Anammox-EPDPR工艺协同厌氧氨氧化、EPD和反硝化除磷,充分利用GAOs内碳源的代谢作用,以产生NO{}_{\mathrm{2}}^{-}-N,减轻DPAOs和anammox菌对电子受体的竞争。以NO{}_{\mathrm{2}}^{-}-N为电子受体的短程反硝化除磷与新型脱氮工艺的耦合将成为实现污水高效节能的同步脱氮除磷的新方向。     

nZVI/BC与(Cu-Pd)/BC协同提高硝酸盐的去除和氮气的选择性

为探明纳米零价铁（nZVI）/BC与(Cu-Pd)/BC联合作用对水中硝酸盐的去除机理,分别负载纳米金属于小麦秸秆生物炭上,制得nZVI/BC与(Cu-Pd)/BC两种复合材料,并通过SEM、TEM、EDS、XRD对材料进行表征分析,从nZVI/BC的SEM中可以看出,纳米零价铁较好地分散在生物炭（BC）上面;从(Cu-Pd)/BC的TEM图中看出,纳米铜钯均有效地负载于BC上且分布均匀。结果表明,nZVI/BC:(Cu-Pd)/BC体系中硝酸盐的去除率可达100%,氮气转化率达到42%。当pH为4.05时硝酸盐去除效果最佳;硝酸盐去除率随着初始浓度的升高而降低;溶解氧的存在会降低硝酸盐去除率;存在PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}对去除效率的影响最大,去除率降低至15.8%,而CO{}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}-}和SO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}的存在对去除氮的影响不大,去除率接近100%。动力学研究表明：在最佳条件下,nZVI/BC与(Cu-Pd)/BC联合作用对NO{}_{\mathrm{3}}^{-}-N、NO{}_{\mathrm{2}}^{-}-N的去除均符合准二级吸附动力学模型,反应过程以还原反应为主。     

失活TS-1高效催化C4=裂解制C3=反应的研究

低碳烯烃（{\mathrm{C}}_{\mathrm{4}}^{=}/{\mathrm{C}}_{\mathrm{5}}^{=}）催化裂解生成高附加值产物{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{=},同时实现C₄/C₅资源的高效利用,具有重要的研究意义和工业应用价值。高选择性生成烯烃类产物,尤其是目标产物{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{=},同时减少非烯烃类副产物的产生,是{\mathrm{C}}_{\mathrm{4}}^{=}催化裂解技术发展的重要方向,其核心在于高效催化剂的研制。目前工业催化剂主要是改性的ZSM-5。钛硅分子筛TS-1是工业环己酮液相氨肟化过程中的高效催化剂,其失活后显示出典型的Br?nsted酸性质,基于此,发展了失活TS-1作为催化剂高效催化{\mathrm{C}}_{\mathrm{4}}^{=}裂解制{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{=}的方法,结果表明,失活TS-1经酸洗处理和K⁺交换修饰后,显示出高活性、高选择性和高稳定性的特征。进一步研究显示,失活TS-1的催化裂解活性中心为呈Br?nsted酸性的、与钛羟基相邻的硅羟基（Si—OH(Ti)）,该酸中心结构不同于ZSM-5的骨架桥式铝羟基（Si—(OH)—Al）,表现出相对较弱的酸强度特征,因而促进了{\mathrm{C}}_{\mathrm{4}}^{=}催化裂解生成{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{=}的主反应路径,抑制了氢转移副反应路径。失活TS-1催化剂Br?nsted酸中心的发展与应用为废催化剂固废资源的资源化利用提供了新思路。     

延迟焦化油气稳定吸收技术研究及应用

针对当前延迟焦化装置干气中{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{+}组分含量偏高、液化气收率低的问题，本文回顾了吸收稳定技术现状和发展趋势。并通过分析对比焦化粗汽油和稳定汽油吸收性能，提出了吸收塔分段进料新工艺技术。阐述了新工艺技术路线，研究了新工艺分段进料位置、规整填料应用效果。在对比热力学方法的基础上进行模拟计算和分析，结果说明新工艺技术较传统技术大幅降低干气中{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{+}组分含量。并且就某企业焦化吸收稳定工业装置，介绍了分段进料工艺技术设计和吸收塔填料布置改造方案，进行了工业应用。应用结果表明：新工艺技术可降低干气中{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{+}组分含量1~2个百分点，液化气收率明显上升，经济效益显著。     

NiAlPO_4-5分子筛的合成及加氢脱硫性能

采用水热合成法合成不同氧化镍含量的NiAlPO_4-5分子筛。红外、紫外漫反射和氢气升温还原表征结果揭示合成的NiAlPO_4-5分子筛中骨架Ni和非骨架Ni共存。金属镍对AlPO_4-5分子筛骨架的取代没有改变分子筛晶体结构。NiAlPO_4-5分子筛比表面积相比AlPO_4-5分子筛下降,晶粒增大,酸量提升。NiAlPO_4-5分子筛应用到二苯并噻吩加氢脱硫反应,其加氢脱硫活性高于AlPO_4-5和等体积浸渍法制备Ni负载的Ni/AlPO_4-5分子筛。与WO3负载氧化铝的传统加氢处理催化剂(W/A)相比,引入NiAlPO_4-5制备的催化剂W/A+NiAlPO_4-5显示出更高的二苯并噻吩加氢脱硫活性。     

线性温敏性聚合物嵌段调控的ReO4-智能离子印迹聚合物的设计制备及其吸附分离性能研究

首先采用可逆加成断裂聚合法(RAFT),合成了线性温敏性聚合物聚N,N-二乙基丙烯酰胺(PDEA),之后将其引入到以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、N,N-二乙基丙烯酰胺(DEA)为功能单体,ReO₄^-为模板离子,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,甲醇和水混合溶液(V_甲醇∶V_蒸馏水=3∶7)为溶剂的离子印迹聚合物制备体系,自组装完成后,用Vc-H₂O₂引发聚合,制备出一种线性温敏性聚合物嵌段调控的智能离子印迹聚合物——ReO₄^--IIP。用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对ReO₄^--IIP的结构和形貌进行了表征,以电感耦合等离子体发射光源(ICP-AES)为表征手段对ReO₄^--IIP的吸附分离性能进行了评价。结果表明：ReO₄^--IIP被成功...     

Thermodynamic analysis of ethanol synthesis from hydration of ethylene coupled with a sequential reaction

Coal-based ethanol production by hydration of ethylene is limited by the low equilibrium ethylene conversion at elevated temperature. To improve ethylene conversion, coupling hydration of ethylene with a potential ethanol consumption reaction was analyzed thermodynamically. Five reactions have been attempted and compared: (1) dehydration of ethanol to ethyl ether ({\mathrm{2C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}\mathrm{OH}\iff{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}{\mathrm{OC}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}{\mathrm{+H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}), (2) dehydrogenation of ethanol to acetaldehyde ({\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}\mathrm{OH}\iff {\mathrm{CH}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{CHO+H}}_{\mathrm{2}}), (3) esterification of acetic acid with ethanol ({\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}{\mathrm{OH+CH}}_{\mathrm{3}}\mathrm{COOH}\iff {\mathrm{CH}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{COOC}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}{\mathrm{+H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}), (4) dehydrogenation of ethanol to ethyl acetate ({\mathrm{2C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}\mathrm{OH}\iff {\mathrm{CH}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{COOC}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}{\mathrm{+2H}}_{\mathrm{2}}), and (5) oxidative dehydrogenation of ethanol to ethyl acetate ({\mathrm{2C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}{\mathrm{OH+O}}_{\mathrm{2}}\iff {\mathrm{CH}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{COOC}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}{\mathrm{+2H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}). The equilibrium constants and equilibrium distributions of the coupled reactions were calculated and the effects of feed composition, temperature and pressure upon the ethylene equilibrium conversion were examined. The results show that dehydrogenation of ethanol to acetaldehyde has little effect on ethylene conversion, whereas for dehydrogenation of ethanol to acetaldehyde and ethyl acetate, ethylene conversion can be improved from 8% to 12.8% and 18.5%, respectively, under conditions of H₂O/C₂H₄ = 2, 10 atm and 300°C. The esterification of acetic acid with ethanol can greatly enhance the ethylene conversion to 22.5%; in particular, ethylene can be actually completely converted to ethyl acetate by coupling oxidative dehydrogenation of ethanol.