Mn(Ⅱ)/O3降解草酸作用机制的定量化解析

利用Mn(Ⅱ)/O3氧化体系降解了草酸, 探讨并定量化解析了Mn(Ⅱ)催化臭氧化降解草酸的作用机制。结果表明,加入Mn(Ⅱ)能明显提高臭氧化降解草酸的效率, 体系R_ct值也有所增大。Mn(Ⅱ)/O3降解草酸的途径主要包括以下3种方式: 第一, 臭氧的直接氧化反应; 第二,羟基自由基(水中溶解臭氧分解产生)的氧化反应; 第三, Mn(Ⅳ)和Mn(Ⅶ)等高价锰对草酸的氧化反应。溶液pH值不但直接影响Mn(Ⅱ)/O3降解草酸的效率, 而且还决定了三者的贡献大小。在本实验条件下, 当pH值为2.9时, Mn(Ⅱ)/O3降解草酸的表观反应速率常数为28.280×10^-4 s^-1, 三者对草酸降解的百分比贡献为f_O3∶f_OH∶f_rest=2.1∶19.0∶78.9当pH值为5.3、8.0和10.0时, 草酸降解的表观反应速率常数分别为1.597×10^-4 s^-1、1.535×10^-4 s^-1和〖WTBZ〗1.545×10^-4 s^-1, 三者的百分比贡献分别为f_O3∶f_OH∶f _rest=24.9∶28.4∶46.7、f_O3∶f_OH∶f_rest=23.6∶54.5∶21.9和f_O3∶f_OH∶f_rest=19.6∶74.4∶6.0。     

Quantitative study on mechanism of Mn(Ⅱ) catalytic ozonation of oxalic acid

利用Mn(Ⅱ)/O3氧化体系降解了草酸, 探讨并定量化解析了Mn(Ⅱ)催化臭氧化降解草酸的作用机制。结果表明,加入Mn(Ⅱ)能明显提高臭氧化降解草酸的效率, 体系R_ct值也有所增大。Mn(Ⅱ)/O3降解草酸的途径主要包括以下3种方式: 第一, 臭氧的直接氧化反应; 第二,羟基自由基(水中溶解臭氧分解产生)的氧化反应; 第三, Mn(Ⅳ)和Mn(Ⅶ)等高价锰对草酸的氧化反应。溶液pH值不但直接影响Mn(Ⅱ)/O3降解草酸的效率, 而且还决定了三者的贡献大小。在本实验条件下, 当pH值为2.9时, Mn(Ⅱ)/O3降解草酸的表观反应速率常数为28.280×10^-4 s^-1, 三者对草酸降解的百分比贡献为f_O3∶f_OH∶f_rest=2.1∶19.0∶78.9当pH值为5.3、8.0和10.0时, 草酸降解的表观反应速率常数分别为1.597×10^-4 s^-1、1.535×10^-4 s^-1和〖WTBZ〗1.545×10^-4 s^-1, 三者的百分比贡献分别为f_O3∶f_OH∶f _rest=24.9∶28.4∶46.7、f_O3∶f_OH∶f_rest=23.6∶54.5∶21.9和f_O3∶f_OH∶f_rest=19.6∶74.4∶6.0。     

对硝基苯胺臭氧化反应动力学和吸收过程模拟

采用停流光谱法研究了T＝298 K,pH＝2.1～6范围内对硝基苯胺与臭氧在水溶液中的臭氧化反应动力学.研究结果表明,降解1 mol的对硝基苯胺需要4 mol臭氧,对硝基苯胺臭氧化总的反应是二级,对臭氧浓度和对硝基苯胺浓度分别为一级.臭氧化反应速率常数随溶液pH值的增大而加快:在T=298 K时,当pH值从2.1变化到6,总的反应速率常数从6.17×10⁴ (mol•L^-1)^-1•s^-1增大到1.55×10⁶(mol•L^-1)^-1•s^-1.为了验证其适用性,进行了臭氧在搅拌釜中在对硝基苯胺溶液中吸收过程的模拟.采用Matlab软件求解吸收过程的质量平衡方程,模拟了吸收过程中臭氧和对硝基苯胺浓度的变化,并与实验值进行了比较.结果表明,在80％的对硝基苯胺降解之前,模拟值和实验值能很好地一致.     

TiO2纳米管/UV/O3对腐殖酸的降解动力学

用自制的TiO₂纳米管（TNTs）作为催化剂,对腐殖酸进行TNTs/UV/O₃工艺降解研究.从动力学角度分析了光催化、臭氧化的协同作用及催化剂煅烧温度的影响,考察了反应温度、初始pH值、催化剂投加量和臭氧投加量对降解速率的影响,建立了新型动力学模型.结果表明,光催化和臭氧化有很强的协同作用,催化剂最佳煅烧温度为400℃,腐殖酸的TOC降解过程符合零级反应,模型显示当原水pH值为7.35,TNTs投加量0.806g·L^-1,O₃投加量0.49g·h^-1时TNTs/UV/O₃对腐殖酸TOC的降解取得最佳反应速率,当反应温度T为25℃时,最佳k为0.8095mg·L^-1·min^-1,当反应温度T为30℃时,最佳k为0.8231mg·L^-1·min^-1.试验结果和模型结果对比得出试验值基本符合动力学模型.     

TiO2纳米管/UV/O3对腐殖酸的降解动力学

用自制的TiO₂纳米管（TNTs）作为催化剂,对腐殖酸进行TNTs/UV/O₃工艺降解研究.从动力学角度分析了光催化、臭氧化的协同作用及催化剂煅烧温度的影响,考察了反应温度、初始pH值、催化剂投加量和臭氧投加量对降解速率的影响,建立了新型动力学模型.结果表明,光催化和臭氧化有很强的协同作用,催化剂最佳煅烧温度为400℃,腐殖酸的TOC降解过程符合零级反应,模型显示当原水pH值为7.35,TNTs投加量0.806g·L^-1,O₃投加量0.49g·h^-1时TNTs/UV/O₃对腐殖酸TOC的降解取得最佳反应速率,当反应温度T为25℃时,最佳k为0.8095mg·L^-1·min^-1,当反应温度T为30℃时,最佳k为0.8231mg·L^-1·min^-1.试验结果和模型结果对比得出试验值基本符合动力学模型.     

US/H2O2系统协同降解苯酚的动力学研究

超声波/过氧化氢（US/H₂O₂）复合氧化过程在废水处理领域有很广泛的应用前景，但在动力学方面的研究很少，为此研究了US/H₂O₂工艺降解苯酚的动力学.结果表明，苯酚在单独超声波辐射（US）、过氧化氢（H₂O₂）氧化和超声波/过氧化氢（US/H₂O₂）协同下的降解均符合表观一级动力学.在单独的超声波辐射或者过氧化氢氧化下苯酚去除率很小，而在复合氧化过程US/H₂O₂工艺中有显著的提高，表明协同效应存在.苯酚去除的速率常数增强因子可达到6.904.进一步从US/H₂O₂系统中存在US、H₂O₂和羟基自由基（•OH）3部分协同作用的降解机理，推导出了简化的机理动力学模型，很好地反应过氧化氢浓度过量条件下苯酚的降解.     

硅橡胶复合膜用于含酚水溶液渗透萃取传质过程

以苯酚为模型污染物,以氢氧化钠溶液为萃取液,利用平板复合膜［聚二甲基硅氧烷（PDMS）/聚偏氟乙烯（PVDF）］构造渗透萃取体系,系统地研究了该体系渗透萃取含酚水溶液的传质过程与特性。探讨了料液与萃取液的浓度及流量、运行温度等操作条件及活性层厚度对渗透萃取传质性能的影响。结果表明,pH>13时,总传质系数K_ov不随萃取液流量及浓度变化而变化;苯酚的液膜传质系数kf与膜面流动Reynolds数Re^0.46呈正比,传质通量与温度符合Arrhenius方程。在苯酚初始浓度5.0～15.0 g•L^-1范围内,K_ov为定值。活性皮层厚度为4、6、8 μm的膜扩散传质系数分别为15.0×10^-7、9.9×10^-7及7.5×10^-7m•s^-1（323.2 K）,较均质膜提高了2～4倍。苯酚在复合膜中的传质仍属膜阻控制的传质。     

低温等离子体技术去除挥发性有机物的动力学分析

低温等离子体技术用于污染物的去除效果良好,但污染物去除机理十分复杂,等离子体化学反应过程及等离子体放电机理不明确。在交流放电条件下,对不考虑中间反应过程的一级反应和多级反应进行探讨,并对一级反应过程中苯、甲苯和甲醛3种污染物的降解速率常数进行确定。研究结果表明,苯的一级反应降解速率常数为3.2×10^-4 L·（W·s）^-1,甲苯为4.5×10^-4 L·（W·s）^-1,甲醛为3.8×10^-4 L·（W·s）^-1,其顺序为：甲苯＞甲醛＞苯。     

介质阻挡放电等离子体对茜素红溶液的降解

利用介质阻挡放电等离子体法对染料茜素红溶液进行降解。考察了放电间距、输入电压及溶液pH值对茜素红降解效果的影响,并通过测定放电过程溶液中活性粒子O₃的浓度,探讨了促使茜素红降解的主要因素。结果表明,高压电极与液面间距为8 mm、输入电压为8 kV时,降解效果较好。其中弱碱性环境下（pH=8.4）降解效果最好,40 min后茜素红浓度降为0.26 mg·L^-1,在弱酸性环境（pH=5.8）中处理45 min后,茜素红浓度为1.61 mg·L^-1,而在中性环境（pH=7.0）中降解效果较差,处理45 min后茜素红残留浓度为5.70 mg·L^-1。溶液中的O₃是推动氧化反应进行的主要因素。     

放电等离子体驱动光催化降解甲苯研究

制备了负载型催化剂^_Al2O3/Ni和TiO₂/Al₂O₃/Ni。以催化剂作高压电极,采用介质阻挡放电反应器（DBD）降解低浓度的甲苯。研究了有无催化剂、甲苯初始浓度、气体停留时间和吸附性能对甲苯降解的影响。结果表明,负载光催化剂后,甲苯转化率由45.3％提高到82.7％,能量效率由0.85 g·（kW·h）^-1提高到1.73 g·（kW·h）^-1;甲苯转化率随初始浓度提高或停留时间减少而降低;10 kV电压下,等离子体催化表现出较好的协同效应。催化剂的吸附作用促进了甲苯的转化,提高了CO₂的选择性, CO₂与CO的选择性之比由1.96提高到5.64。吸附作用越强,提高越明显。     

PVAm/PAN复合膜的制备及其对CO2/CH4的分离性能

New polymeric membrane materials——polyvinyl amine (PVAm) with different primary amine contents were synthesized.By covering polyacrylonitrile(PAN) ultrafiltration membranes with PVAm, the PVAm/PAN composite membranes for CO₂/CH₄ separation were prepared. The composite membranes containing more primary amino groups have higher selectivity for CO₂/CH₄.The cross-linking of acid or glutaradehyde could improve the gas permselectivity of the composite membranes. With decreasing CO₂ content in the feed gas, the CO₂/CH₄ separation factor increased.When the feed gas was 25%(vol) CO₂ and 75%(vol) CH₄, the CO₂ permeation rate was 4.1×10^-9cm³(STP) •cm^-2•Pa^-1•s^-1, and the CO₂/CH₄ separation factor was 180.     

4-氨基吡啶树脂吸附钼(Ⅵ)

把性能优良的配位体化合物固定化,并应用于配位催化、配位吸附、稀有金属回收和环境保护等方面,是高分子配位化学发展的一个重要趋向．氨基吡啶树脂是同时含有氨基及吡啶基的功能性高分子树脂,由于功能基上的两个具有孤电子对的配位氮原子的给电子性,在一定酸度下可与金属络阴离子配位结合．本文在合成多种氨基吡啶树脂的基础上,通过筛选,详细地研究了4-氨基吡啶树脂（4-APR）对Mo（Ⅵ）的吸附行为及机理,     

含聚乙烯基胺共混固定载体复合膜制备及其 CO2/CH4分离性能

通过溶液共混法制备了聚乙烯基胺（PVAm）/聚乙二醇（PEG）和PVAm/聚N-乙烯基-γ-氨基丁酸钠（PVSA）共混聚合物.分别以这两种共混聚合物为分离层,以聚醚砜超滤膜为支撑层制备了用于分离CO₂的固定载体复合膜.研究了共混组成对膜结构和性能的影响,结果表明共混可以改善固定载体膜的透过分离性能.PEG质量含量为10%的PVAm/PEG共混膜具有整体最优的透过分离性能,当温度为25℃、压力为125kPa时,纯CO₂渗透速率为4.34×10^-9cm³(STP)•cm^-2•s^-1•Pa^-1,CO₂/CH₄理想分离因子为63.5;对PVAm/PVSA共混膜,PVSA质量含量为33.3%的膜具有最高的CO₂/CH₄理想分离因子,而PVSA质量含量为50%的膜具有最高纯CO₂渗透速率.     

三相机械搅拌反应器气液传质

由空气-水、液体石蜡-细颗粒黄沙、石英砂、催化剂构成三相体系,常压下在表观气速0.10×10^-2～1.5×10^-2cm•s^-1 、固体浓度为0～0.34 g•ml^-1溶剂、搅拌转速450～1500 r•min^-1的实验条件下,采用溶氧仪研究了三相机械搅拌反应器的气液传质特性,考察了操作参数和液体性质、颗粒粒径及密度等物性因素对液相容积传质系数k_La的影响,用改进的高斯-牛顿法进行参数估值,得到k_La与上述因素的量纲1关联式,统计检验表明,所得量纲1关联式与实验值拟合情况良好,可为后续搅拌反应釜中三相淤浆床甲醇合成过程分析与模拟提供传质基础数据.     

用PVP水解物制备CO2固载膜及膜的性能

以自由基聚合合成了聚乙烯基吡咯烷酮（PVP），并用其水解产物聚N-乙烯基-γ-氨基丁酸钠（PVSA）和聚砜（PS）超滤膜制备了PVSA/PS复合膜；用红外光谱、X射线衍射等方法研究了PVP及其水解产物PVSA的结构，证实了PVSA含有可作为CO₂载体的仲胺基与羧基；测试了复合膜的透气性能及对CO₂/CH₄的选择性.结果表明，在26℃，压力为1333Pa时，CO₂渗透速率可达5.46×10^-7 cm³(STP)•cm^-2•s^-1•Pa^-1，CO₂/CH₄的理想分离因子达到212.1.随着进料气压力的增大，CO₂/CH₄的分离因子及CO₂的渗透速率均呈下降趋势.依据膜的渗透通量随压力的变化特性以及不同状态下膜的红外光谱，分析了膜对CO₂的促进传递机理.     

实时在线拉曼光谱气相均相反应动力学研究中的逆命题

提出一种全新的气相均相反应动力学的研究方法. 利用实时在线拉曼光谱的点测量特点,将所测得的气相浓度和温度值通过逆命题运算对气相均相反应过程直接去卷积,确定过程的物理和化学系数. 实时在线测量得到的沿垂直射流反应器中轴线上的组分分子振动拉曼光谱被用来确定气相组分的浓度分布.同时氮气的纯转动拉曼光谱被用来确定气相温度分布.通过该方法,得到了稳定状态下TMGa-N₂二元系中组分浓度扩散系数和气相均相化学反应速度常数,所得到的结果与其他文献值相一致.     

臭氧超声波联合降解除草剂2，4-D（Ⅰ）臭氧和超声波之间的协同作用

利用臭氧和超声波联合降解苯氧羧酸类除草剂2,4-D,探讨超声波对臭氧氧化的协同作用.实验结果表明,臭氧和超声波协同效应较为明显,反应主要是发生在2,4-D和自由基之间,虽然超声波的机械振荡能强化臭氧传质效果,但超声波强化臭氧降解的能力主要表现在超声波空化效应产生的高能条件促使臭氧迅速分解,产生大量的自由基.     

甲基丙烯酸二甲氨基乙酯-丙烯腈共聚物膜的制备及其气体渗透性能

采用水溶液沉淀法合成了甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DM）和丙烯腈（AN）的共聚物,用红外光谱、黏度法和X射线衍射分析了聚合物的结构.实验考察了反应条件对共聚物结构的影响.在此基础上,通过溶液浇注法制备了甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DM）和丙烯腈（AN）的共聚物膜,研究了聚合物膜的CO₂、CH₄渗透性能.结果表明,由于共聚物中含有能与CO₂进行可逆反应的叔胺基,共聚物膜表现出较好的CO₂渗透性和CO₂/CH₄选择性,如在25℃、压力为1140 Pa时,CO₂的渗透速率可达 3.53×10^-12 cm³(STP)•cm^-2•s^-1•Pa^-1 , CO₂/CH₄ 的理想分离因子达到104.5.利用膜吸附CO₂和CH₄后红外光谱的变化,分析了膜对CO₂的促进传递机理.