中硼硅管制瓶内表面离子迁移特性研究

本文以中硼硅管制瓶为研究对象,ICP-AES为研究手段,通过改变药液浓度、药液pH值、药液储存时间、玻璃瓶规格来探究玻璃瓶内表面Al³⁺、B³⁺、Ca²⁺、K⁺、Na⁺、Si⁴⁺的迁移规律,并通过SEM观察玻璃瓶内表面受侵蚀情况。结果显示:随储存时间延长,玻璃瓶内表面受侵蚀程度增大,在储存28 d时,K⁺和Na⁺的迁移浓度下降,Al³⁺、B³⁺、Ca²⁺、Si⁴⁺迁移浓度上升,出现脱片现象;玻璃瓶规格越小,离子的迁移浓度越大,玻璃瓶内表面受侵蚀程度越大;药液浓度越低,离子的迁移浓度越小,玻璃瓶内表面受侵蚀程度越小;酸性和碱性药液都会增大玻璃瓶内表面受侵蚀程度,且碱性药液对玻璃瓶内表面侵蚀更大。     

模板浸渍法制备ZrO2纤维研究

将15 cm×15 cm×1 cm的粘胶纤维模板放入浓度为1、2及3 mol·L^-1的ZrOCl₂溶液，分别在20、40、60℃下浸渍20 h,经过洗涤、离心、干燥得到ZrO₂纤维前驱体，再对前驱体进行600、800、1 000、1 200℃保温2 h热处理制得ZrO₂纤维。研究浸渍温度、浸渍液浓度、热处理温度对ZrO₂纤维形貌和相组成的影响。结果表明，随着浸渍温度由20℃提高到60℃,浸渍液浓度由1 mol·L^-1提高到3 mol·L^-1,纤维横截面微观形貌由扁平状向圆柱状变化，同时纤维的平均直径逐渐增大，说明提高浸渍温度和浸渍液浓度有利于粘胶纤维模板对Zr⁴⁺的吸附。ZrO₂纤维经过热处理后，主要是以单斜相ZrO₂存在。随着热处理温度的增加，ZrO₂纤维晶粒变大，结晶程度增加，同时纤维表面经历由光滑到小晶粒出现再到裂纹出现的转变。     

矿样粒级对稀土离子反吸附影响研究

在离子型稀土矿原地浸矿过程中，交换出的稀土离子会再次被矿石颗粒吸附。为研究矿样粒级对稀土离子反吸附的影响，以4种粒级(-0.5、0.5～1、1～2、2～3 mm)稀土矿样为研究对象，以质量浓度分别为0.6 g/L的Y³⁺(钇离子)和5 g/L的(NH₄)₂SO₄混合溶液为试验溶液，开展了液固比为1∶1的柱浸试验，分析了溶液在不同粒级矿柱内渗流过程中Y³⁺的反吸附行为规律，结果表明，粒级越小，溶液渗流越均匀，穿透时间越长，浸出液中Y³⁺质量浓度变化越小，Y³⁺峰值质量浓度越小，峰宽越窄，Y³⁺反吸附质量越大；通过对比不同粒级矿柱上、中、下位置矿样中Y³⁺反吸附质量发现，沿溶液渗流方向Y³⁺反吸附质量逐渐减小，且粒级越小，变化幅度越大。     

油田聚合物溶液黏度的影响因素研究

为降低离子对聚合物溶液黏度的影响，研究了K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、S^2-离子溶液对聚合物黏度的影响规律。研究表明，二价阳离子的影响比一价阳离子的影响大，阳离子中Fe²⁺的影响最大，阴离子中S^2-的影响最大。随着阳离子K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺浓度增加聚合物溶液黏度降低，当K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺离子质量浓度分别为40,1 000,60,50 mg/L时对母液黏度稳定性影响最大，此时1 500 mg/L聚合物溶液黏度降到110 mP·s。因此，对于油田选用配聚用水时，需要严格控制Fe²⁺和S^2-的出现并保证K⁺、N...     

SnxZn(1-x)WO4光催化剂的水热合成及其可见光催化活性

采用水热合成法制备新型可见光催化剂Sn_xZn_(1-x)WO₄，以甲基橙染料废水为探针污染物，考察Zn²⁺与Sn²⁺物质的量比、水热温度和水热时间对Sn_xZn_(1-x)WO₄光催化剂的催化活性、表面形貌和比表面积的影响。结果表明，在Zn²⁺与Sn²⁺物质的量比为0.25、水热温度100 ℃和水热时间12 h条件下，合成的Sn_0.8Zn_0.2WO₄催化剂活性最好，光照30 min后，对甲基橙染料的脱色率达98.62%，较SnWO₄催化剂(合成条件为原始pH值，160 ℃水热反应24 h)提高46.66%。采用水热合成法制备的催化剂Sn_xZn_(1-x)WO₄具有良好的可见光活性。     

金属离子对水热法制备半水硫酸钙晶须的形貌及粒径的影响

以二水硫酸钙为原料,采用水热法制备了半水硫酸钙晶须。通过单因素实验得出制备半水硫酸钙晶须的较优工艺条件为：反应温度120℃、料浆质量分数2%、反应时间2h、搅拌速度200r/min,此时所得晶须产物平均直径2.4μm,长径比103.9,晶须呈长针状、规则统一,分散性好。探讨了K⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、Al³⁺对较优工艺条件下制备的半水硫酸钙晶须形貌及粒径的影响,结果表明：金属离子对晶须产物形貌及粒径有显著影响。其中低浓度的Mg²⁺、Cu²⁺有助于获得小直径、高长径比的晶须产物;Al³⁺、Fe³⁺对晶须的生长有较强的抑制作用,特别是低浓度的Al³⁺、Fe³⁺使得晶须的形貌发生明显的变化,导致长径比较低;除K⁺外,金属离子浓度越高,所得晶须产物直径越大,长径比越小,并发生团聚现象,晶须由针状变为短棒状,分散性变差。同时探讨了金属离子的作用机理。     

新型准对称无机膜的正渗透去除Cd2+的效能

正向渗透(forward osmosis, FO)是一种以溶液渗透压差为驱动力的新型膜技术。课题组在先前研究中使用微界面溶胶凝胶法制备了一种全新的准对称结构无机薄膜(QSTFI膜), 与传统的有机聚合FO膜相比具有更大的优势。本文考察了QSTFI膜分离去除水中重金属Cd²⁺的效能, 讨论了Cd²⁺浓度、提取液浓度以及膜表面带电性对Cd²⁺去除的影响机制。采用扫描电子显微镜(SEM)表征了QSTFI膜的微观形貌, 使用能量色散光谱(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征了膜的化学组成, 并使用原子力显微镜(AFM)表征膜表面带电特性。结果表明, QSTFI膜表面带负电荷, 能够与液相主体中的Cd²⁺通过静电引力形成双电层结构, 双电层的Debye厚度越大越有利于膜对Cd²⁺的截留。FO实验测试中原液Cd²⁺浓度为10 mg·L^-1的条件下, QSTFI膜对Cd²⁺截留率超过99%, 水通量最大值可达到69 L·m^-2·h^-1(提取液为2.0 mol·L^-1 NaCl)。本研究为拓展FO技术在含重金属废水处理的潜在应用前景提供了理论依据和指导。     

两亲性聚合物沉积法聚四氟乙烯中空纤维膜的亲水改性研究

以具有两亲结构的两亲性聚合物脂肪醇聚氧乙烯醚，通过回旋振荡涂覆法对疏水的聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜改性处理制备亲水性聚四氟乙烯膜，在膜表面形成亲水沉积层，并研究了两亲性聚合物浓度、涂覆时间、热处理时间和热处理温度对PTFE中空纤维膜亲水性能的影响。结果表明，两亲性聚合物浓度为5%,涂覆时间2 h,热处理时间和温度分别为16 h和40℃条件下制备的聚四氟乙烯中空纤维膜，纯水通量可达2 482 L/(m²·h)。     

氮气隔氧下污水配制聚合物的粘度影响规律研究

针对目前配聚方式的药剂二次污染、设备占地等问题，为进一步推进聚合物配液方式的改进，提高污水配制驱油用聚丙烯酰胺聚合物溶液的粘度，研究从除去氧的源头出发，通过氮气隔氧的方式避免氧气对污水配聚的影响，通过粘度计测定了氮气隔氧下Fe²⁺、S^2-对聚合物溶液粘度，分析了氧浓度与配制聚合物溶液粘度之间的关系。结果表明，在氮气通气速率为1m³/h,通入时间为60 min后，当Fe²⁺或S^2-离子浓度小于8 mg/L时，保粘率可以达到90%以上。当溶解氧含量分别小于2.01 mg/L、1.37 mg/L后，Fe²⁺、S^2-离子对聚合物溶液的保粘率达到90%以上。此外，将氮气隔氧方式应用于模拟含聚污水配制聚合物，实现了保粘率达90%。     

流化床阻垢系统对CaCO3非稳定晶型影响机制研究

研究了不同回流速率和Ca²⁺浓度在流化床反应器中对结垢过程碳酸钙(Ca CO₃)晶型的影响因素及相关机制。结果表明，流化床水力扰动可以阻止结晶前驱物向稳定相方解石转变。Ca²⁺质量浓度为2 000 mg/L时，回流速率提升促进非稳定相球状霰石和文石增长，最高占比可达90%以上(10 m/h)，控制Ca CO₃结晶终止于亚稳阶段。回流速率为8 m/h时，Ca²⁺浓度升高利于非稳定相玫瑰状及球状霰石生成，霰石含量可达90%以上，证明高钙浓度利于抑制霰石向方解石转变，形成有效阻垢。     

聚乙烯醇/玉米秸秆水凝胶的合成与吸液性能

通过水溶液聚合法合成了聚乙烯醇(PVA)/ 玉米秸秆(CS)接枝丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)水凝胶。采用 FT- IR、SEM和 OM表征了水凝胶的微观结构和形貌,并测试了其吸液性能和机械强度。结果表明,PVA 通过氢键与聚合物网络之间形成相互作用,水凝胶的表面布满褶皱、微孔和凸起,微米尺度的秸秆纤维比较均匀地分散在聚合物基体中;水凝胶吸 100 倍水后仍表现出一定的抗压强度,在蒸馏水中溶胀 30min 时的吸液倍率可达 125g·g^-1,对 Ca²⁺、Al³⁺ 盐溶液出现消溶胀行为。     

纳米银/石墨烯负载涤纶织物的制备及其结构与性能研究

采用浸渍烘干法在经碱减量处理后的涤纶织物表面负载氧化石墨烯(GO),再通过纳米银(Ag)自组装制备具有良好电热性能的纳米Ag/石墨烯负载涤纶织物,研究了GO水分散液浸渍次数、柠檬酸钠溶液浓度及硝酸银溶液浓度对织物电热性能的影响,并对织物的结构、热性能及力学性能进行表征。结果表明：制备纳米Ag/石墨烯负载涤纶织物的较佳工艺条件为GO水分散液浸渍5次、柠檬酸钠溶液浓度0.1 mol/L、硝酸银溶液浓度0.1 mol/L;在纳米Ag/石墨烯负载涤纶织物制备过程中,GO和Ag⁺被还原成石墨烯和纳米Ag,并在织物表面形成致密且完整的高纯度纳米Ag;纳米Ag/石墨烯负载涤纶织物与未处理涤纶织物相比,具有更好的热稳定性,断裂强力相当;在3 V电压条件下通电60 s时,纳米Ag/石墨烯负载涤纶织物表面发热温度达到113℃,具有优异的电热性能。     

杏北开发区葡Ⅰ1～3聚驱注入界限实验研究

特高含水期油田注聚合物能够有效封堵大孔道,改变液流方向,提高波及体积,从而提高采收率。针对杏北开发区葡Ⅰ1～3主力非均性储层聚驱注入界限识别不清、注入参数选取缺乏依据的问题,基于不同储层渗透率、聚合物相对分子质量和聚合物质量浓度开展注入性实验,评价了注聚效果,确定了注聚界限。结果表明：聚合物相对分子质量越大、质量浓度越大,注入速度越低;注入速度高于0.35 m·d^-1为注入能力强,0.35～0.25 m·d^-1为注入能力中等,0.25～0.15 m·d^-1为注入能力较差,小于0.15 m·d^-1为注入能力差。     

膜结晶处理高浓度Na+、Mg2+//Cl——H2O溶液的结晶调控

利用真空膜蒸馏-结晶耦合技术处理多元高盐废水(Na⁺、Mg²⁺//Cl^--H₂O),回收纯水和高品质NaCl晶体产品,考察不同操作温度和不同无机盐离子浓度对膜蒸馏性能和NaCl晶体产品性质调控作用。结果表明随着温度升高导致饱和蒸气压增大,增大了跨膜压差,膜的渗透通量逐渐升高;随着溶液中Mg²⁺浓度的逐渐升高,膜的渗透通量呈下降的趋势,主要是由于水的质量分数下降和溶液黏度增加;膜蒸馏过程中,通过对比实验,分析了疏水微孔膜表面在膜蒸馏操作条件下表面晶体颗粒沉积的程度,证实了使用的中空纤维膜性能稳定,重复使用20次后仍能保持稳定通量;操作温度为65℃时,不同离子浓度的饱和原料液(MgCl₂质量占NaCl和MgCl₂总质量的0%、5.0%和10.0%)得到NaCl晶体产品平均粒径分别为91.04、91.38和122.56 μm,粒度分布的变异系数C.V.值分别为28.78、30.63和36.77,粒径分布集中,表面相貌平整,呈完美的立方体形态,没有团聚现象;同时,膜蒸馏得到的水纯度较高,电导率均小于5 μS?m^-1,采用选择性溶剂乙醇洗涤后的NaCl晶体产品纯度均大于98.15%。综上,通过膜蒸馏过程中渗透通量和膜界面的有效调控,在适宜的操作温度和较低的Mg²⁺含量下,膜蒸馏结晶过程从多元高盐废水(Na⁺、Mg²⁺//Cl^--H₂O)控制分离获得纯度较高、表面形貌完好、粒度均一的NaCl晶体产品。这一研究将为综合治理多元无机高盐废水,实现废水的近零排放和无机盐资源回用开拓新的思路。     

光催化降解土霉素的影响因素及反应动力学研究

采用自制TiO₂/ACF光催化材料对土霉素模拟废水的降解过程进行了研究，探究了不同土霉素的浓度、溶液pH、腐殖酸浓度以及常见无机离子对其降解过程的影响，并对其光催化降解动力学进行了研究。研究结果表明：1)TiO₂/ACF光催化氧化法对30～70 mg/L范围内土霉素降解率均在80%以上，其降解过程符合准一级动力学模型；2)土霉素浓度越低，土霉素降解率和COD去除率越高，30 mg/L时达86.1%和50.4%;3)随着pH的增加，土霉素降解率和COD去除率均先增大后减小，pH为7时土霉素降解率最大为85.0%,pH为5时COD去除率最大为51.1%;4)腐殖酸的存在明显抑制了土霉素的降解过程，浓度越高抑制作用也越大，添加10 mg/L腐殖酸土霉素降解率降低了12.5%;5)Cl^-、Cu²⁺、Mg²⁺存在时，COD的去除有明显提高。HCO₃^-、NO₃^-的存在则降低了土霉素降解速率常数。     

甲基丙烯酸接枝改性玉米芯对Cd2+的吸附及机理

以甲基丙烯酸为单体、高锰酸钾/浓硫酸为引发体系对玉米芯进行接枝改性,成功引入羧基官能团,结合扫描电镜、红外光谱和zeta电位等分析手段研究了吸附条件对玉米芯吸附Cd²⁺过程的影响及其吸附机理。结果表明,吸附过程符合Langmuir模型和准二级动力学方程,改性玉米芯对Cd²⁺的吸附主要是化学吸附过程,吸附速率是颗粒内扩散速率和膜扩散速率共同影响的结果;在pH 7、投加量为5 g·L^-1、温度为30℃、吸附时间为6 h的条件下,接枝改性玉米芯和原玉米芯对Cd²⁺的最大吸附容量分别为28.00 mg·g^-1和5.96 mg·g^-1,提高了近4倍;玉米芯对Cd²⁺的吸附是一个自发的吸热反应,温度越高,自发程度越大;接枝改性玉米芯对Cd²⁺的吸附过程中,参与反应的主要官能团有羧基、羟基、酰胺基和甲基等,吸附Cd²⁺后的接枝改性玉米芯表面出现褶皱和白色小颗粒,孔隙消失,电负性增大。     

借助手持技术探究水的电离影响因素

水是极弱的电解质,能微弱电离出少量的H⁺和OH^-,其电离过程会受到温度、酸、碱、盐和部分金属等外界条件的影响。水的电离过程变化不明显,属于微观层次,不便于学生观察。实验借助手持技术将水电离过程可视化,依据实验所得图表和K_w=c(H⁺)_H2O·c(OH^-)_H2O、c(H⁺)_H2O=c(OH^-)_H2O关系计算水电离出的H⁺或OH^-浓度。强酸、强碱抑制水的电离;而强酸弱碱盐、强碱弱酸盐和弱酸弱碱盐促进水的电离,且后者的促进程度强于前两者。     

燃煤电厂脱硫废水预处理软化工艺的试验与优化

燃煤电厂脱硫废水零排放工艺前端需设置预处理段去除悬浮物、钙镁硬度等，以达到后续除盐设备的稳定运行要求。以某电厂生产过程中的脱硫废水作为原水，通过现场批次试验，分析了NaOH+Na₂CO₃、Ca(OH)₂+Na₂CO₃两种软化方式在pH值为10.5时对Mg²⁺、Ca²⁺的去除效果。前者出水Ca²⁺质量浓度能控制在23.20 mg/L,Mg²⁺质量浓度控制在73.65 mg/L;后者出水Ca²⁺质量浓度能控制在16.00 mg/L,Mg²⁺质量浓度控制在7.35 mg/L。采用NaOH+Na₂CO₃组合软化方式形成的污泥约为Ca(OH)₂+Na₂CO₃组合加药方式污泥量的37.95%,但后者沉降速率较高。对于低镁脱硫废水，采用NaOH+Na     

改性活性炭催化过硫酸盐处理甲基橙废水

为获得低成本、高效率的偶氮染料废水处理方法,采用改性活性炭催化过硫酸盐(PS)氧化降解甲基橙染料废水。通过单因素实验分别研究改性活性炭、PS及Fe²⁺浓度对甲基橙降解的影响,降解过程遵循拟一级动力学模型,反应速率常数为0.0757~1.7178 min^-1。采用Box-BehnkenDesign响应面研究各因素及其交互作用对甲基橙降解的影响,各因素贡献排序为:催化剂投加量>PS浓度>Fe²⁺浓度,最佳反应条件:催化剂投加量为0.73 g/L、PS浓度为2.0 mmol/L、Fe²⁺浓度为1.08 mol/L。对改性活性炭催化PS氧化降解甲基橙染料废水的机理进行探究,电子顺磁共振波谱实验表明降解体系中存在羟基自由基和硫酸根自由基,自由基猝灭实验表明改性活性炭表面的羟基自由基在甲基橙降解过程中起重要作用。     

金属离子催化葡萄糖异构化和脱水反应特性研究

以金属氯化物为催化剂,研究金属离子对葡萄糖异构化和脱水反应的催化特性。考察金属离子种类、用量和温度对反应过程的影响,用动力学模型拟合实验数据,定量分析金属离子的催化规律。葡萄糖脱水制备HMF的反应是一个串联反应,基于此机理构建的动力学模型能准确描述各组分浓度随时间的变化。Ni²⁺、Cr³⁺和Sn⁴⁺具有良好的催化活性,但3种金属离子呈现不同的催化特性。Sn⁴⁺的葡萄糖转化速率最快,Ni²⁺最慢,但Sn⁴⁺的副反应速率常数是Ni²⁺的约20倍。实验范围内,增加Ni²⁺用量,葡萄糖异构化和副反应速率加快,但对果糖脱水过程没有催化活性。增加Cr³⁺用量能显著提升葡萄糖异构化速率,对其它反应影响不大。随着Sn⁴⁺用量的增大,各步反应速率均加快,但整个反应过程中的副反应的严重程度有所降低。反应速率常数随温度的变化规律遵循Arrhenius模型,对Ni²⁺而言...