神府煤光催化氧化降解过程的FTIR研究

通过重液和离心分离法制备了不同密度级的神府煤组分,在自制的光化学反应试验装置上,采用FTIR分析方法研究了不同密度级的煤超细粉体在光氧化降解过程中的结构变化.探讨了担载金属离子对不同密度级超细煤粉光氧化降解的催化活性.结果表明：不同密度级的煤样其光催化氧化降解的机理不同;在光氧化中,煤的甲基和亚甲基比芳香环更易发生氧化分解反应,同时伴随一定程度的自交联反应;金属离子对煤粉光氧化的催化活性顺序为Ni²⁺>Co³⁺> La³⁺> Ce³⁺ > Fe³⁺.     

煤泥水中Ca2+在黏土矿物表面的作用

为了深刻认识煤泥水中Ca²⁺同黏土矿物颗粒之间的相互作用,笔者用Ca²⁺溶液在不同pH值条件下分别同高岭土和蒙脱土作用,测定黏土作用前后的X－射线衍射、红外光谱和X－射线光电子能谱.实验证实了在pH=5.0溶液中Ca²⁺在黏土表面以静电形式吸附;在pH=11.0溶液中Ca²⁺以Ca(OH)2沉淀和静电形式吸附;此外,在pH=8.0以上的溶液中还可能存在一羟基络合吸附形式.提出了Ca²⁺沉淀吸附和一羟基络合吸附的吸附过程模式;黏土颗粒表面的Ca(OH)₂沉淀使颗粒间形成的非选择性“静电桥”是影响沉降和浮选效果的原因之一.     

P507从废旧三元电池浸出液中萃取分离镍、钴、锰的研究

在诸多萃取剂中,P507等酸性磷(膦)类萃取剂在镍钴锰分离领域中应用的较为广泛。本文采用P507萃取剂从三元电池浸出液中萃取分离Mn²⁺、Co²⁺和Ni²⁺。考察了料液浓度、料液初始pH值、相比O/A及有机组成对分离Mn²⁺、Co²⁺、Ni²⁺的影响,并通过洗涤负载有机相达到进一步分离的效果,探究洗涤液平衡pH值、浓度、相比及级数对分离Mn²⁺、Co²⁺、Ni²⁺的影响。结果表明：以20 % P507为萃取剂,80 %磺化煤油为稀释剂,当水相平衡pH=4.5, 皂化率为45%,相比O/A=1.5: 1的条件下, Mn²⁺、Co²⁺和Ni²⁺的萃取率分别为62.8%、22.48%和3.9%;若洗涤液为30 g/L 的硫酸锰溶液,在水相平衡pH=4、相比O/A=20:1,洗涤级数为4的洗涤条件下,最终负载有机相中的Mn²⁺浓度为5.4 g/L、Ni²⁺浓度0.0049 g/L、Co²⁺浓度仅为0.0450 g/L。有效实现了三元电池电极材料经过化学预处理除杂后的硫酸钴锰溶液中钴锰镍的分离。     

凹凸棒石对Zn2+、Cu2+、Cd2+的等温吸附实验研究

凹凸棒石是一种比表面积大,吸附能力强的天然粘土矿物。为了研究凹凸棒石的吸附特征,通过等温吸附实验,进行了凹凸棒石对复合重金属离子Zn_²⁺、Cu_²⁺、Cd_²⁺的吸附容量、去除率、吸附选择性和富集系数的研究。结果表明： 凹凸棒石对Zn_²⁺、Cu_²⁺、Cd_²⁺吸附容量表现为随溶液初始浓度的增加而增加,吸附选择特征表现为对Cu_²⁺的吸附大于对Zn_²⁺和Cd_²⁺的吸附。凹凸棒石对 Cu_²⁺的去除率为96.76%,对Zn_²⁺andCd_²⁺分别为48.18%和38.84%。 富集系数与吸附特征反应的结果一致,并且吸附符合Langmuir 和Freundlich方程。研究结果表明凹凸棒石可用于水体和土壤重金属污染的修复。     

锡石表面铜、铅活化及黄药吸附作用的研究：DFT计算

浮选是微细粒锡石选矿中最重要的方法,其中脱硫是选锡之前的关键作业。对于脱硫过程中所引入的Cu²⁺和丁基黄药(BX),在脱硫阶段会造成锡石的损失,而在后续浮选中残余的丁基黄药会与Pb²⁺发生协同作用捕收少量锡石。本文采用密度泛函理论(DFT)研究了Pb²⁺和Cu²⁺在锡石的活化机理,以及丁基黄药在锡石表面的吸附。DFT计算结果表明,Cu²⁺、Pb²⁺均能活化锡石,且两种离子的活化机理存在显著性差异。而丁基黄药也对Cu²⁺、Pb²⁺活化后的锡石具有捕收作用,其Pb²⁺活化后的吸附能为-264.3kJ/mol,Cu²⁺活化后的吸附能为-125.5kJ/mol,Pb²⁺活化作用更强,该现象与工业现状一致。Mulliken布居显示,在Pb²⁺活化下,丁基黄药的两个S原子与Pb形成稳定螯合结构,在Cu²⁺活化下,丁基黄药的双键S2原子与Cu形成Cu-S键。     

Ni含量对富硼型FeSiBCuNbNi合金磁性能的影响

采用电弧熔炼炉制备母合金锭,使用单辊快淬法制备了FeSiBCuNbNi合金薄带,利用差示扫描量热仪、X射线衍射仪和直流软磁测试设备,对合金的热稳定性、热处理前后物相及Ni含量对富硼型FeSiBCuNbNi合金的非晶形成能力、晶化过程和软磁性能的影响进行了分析．实验结果表明：制备出的Fe^78-xSi³B¹⁶Cu¹Nb²Ni^x(x=10,12)非晶态合金的非晶形成能力随Ni含量升高而减弱,生成α-Fe(Ni)单一软磁相的热处理区间变窄;当Fe^78-xSi³B¹⁶Cu¹Nb²Ni^x(x=10,12)合金分别在480和470 ℃下保温10 min时,其矫顽力达到最小值,分别为6.9和8.3 A/m;经普通热处理后,Fe⁶⁸Si³B¹⁶Cu¹Nb²Ni¹⁰和Fe⁶⁶Si³B¹⁶Cu¹Nb²Ni¹²合金的饱和磁感应强度均为1.28 T,起始磁导率分别为5.6和4.8 K,而Fe⁶⁸Si³B¹⁶Cu¹Nb²Ni¹⁰合金的磁滞回线的线性度更好．      

耐铅链霉菌诱导碳酸钙沉淀对水中Pb2+的去除研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)可将水中游离的Pb_²⁺转化为稳定的沉淀物。本文筛选出一株耐Pb_²⁺的脲酶阳性SHT17菌株,16S rRNA 鉴定为Streptomyces mutabilis(登录号为OL677072)。探究该链霉菌诱导碳酸钙沉淀对水中Pb_²⁺的去除能力。通过电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)对水中Pb_²⁺浓度进行检测,利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能谱(EDS)、X-射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对菌株诱导的沉淀物进行分析。结果表明,链霉菌能有效地去除水中Pb_²⁺。当Pb_²⁺浓度为200 mg/L时,水中Pb_²⁺去除率达到99.66%,并且去除的Pb_²⁺以碳酸盐的形式被固定在链霉菌诱导生成的沉淀物中。此外,随着初始Pb_²⁺浓度升高,该菌对Pb_²⁺去除率均在65%以上,且大致呈下降趋势。不同钙源影响着链霉菌诱导形成的沉淀物的形貌。     

无钴富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2的表面改性及电化学性能研究

无钴富锂锰基正极材料Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂因高比容量、低成本等优点备受关注,是极具潜力的下一代锂离子电池正极材料。然而,Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂材料存在首次库伦效率低、倍率性能差及容量衰减等问题,限制了其进一步发展。为解决此问题,采用柠檬酸溶液表面处理结合再重新煅烧方法,通过在其表面包覆一层尖晶石相,对Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂开展了表面改性研究,并对改性前后样品进行物理表征和电化学测试分析。结果表明,改性前后的Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂正极材料,形貌基本一致,均为尺寸100—400 nm的不规则颗粒,改性后的粉末颗粒边缘略有不平整。使用柠檬酸溶液表面处理后,Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂材料形成了內部为层状相、表面为尖晶石相的结构。尖晶石相的存在不仅为锂离子扩散提供了三维离子扩散通道、提高倍率性能,还可充当正极材料表面与电解液间的保护层,提高首次库伦效率,改善循环性能。改性后的Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂的首次库伦效率为92. 4%,可逆比容量为292 mAh?g^-1, 与改性前相比分别提高了13.8%和22 mAh?g^-1,并且在不同倍率下的可逆比容量和长循环容量保持率均有明显提升,表明其具有更好的倍率性能和更优的循环稳定性能。本研究提出了一种无钴富锂锰基正极材料表面改性方法,该改性方法操作简单、效果明显,可应用于不同组分的富锂正极材料,为富锂锰基正极材料的进一步发展提供了新的思路 。     

煤粉对焦化废水二级出水中有机物的吸附动力学研究

研究了煤粉对模拟焦化废水二级出水中苯酚、喹啉的吸附,考察了pH、煤粉投加量、吸附反应时间等因素对吸附效果的影响。实验表明：煤粉对模拟废水中有机物的吸附去除率焦煤略高于肥煤,煤粉(-0.5 mm)吸附容量为0.109 4～0.154 4 mg/g;焦煤吸附苯酚、肥煤吸附喹啉符合Freundlich吸附等温式,焦煤吸附喹啉则符合Langmuir等温式;不同煤种和不同粒度煤粉吸附有机物的反应动力学特性相似,均较好符合二级反应动力学模型,R²=0.990±0.008;吸附过程以液膜扩散为速率控制步骤;在不同温度下得到了焦煤吸附苯酚的速率常数方程lnk=188.54e^-11.64/(RT),吸附活化能E_a=11.64 kJ/mol。     

某铀矿山废水中铀的去除试验研究

我国某铀矿山废水成分分析结果表明,废水中主要污染成分为铀,用离子交换树脂吸附处理铀,并进行了相关条件试验,条件试验内容包括离子交换树脂型号选择、树脂吸附、淋洗和合格液沉淀等条件试验。试验结果表明：用离子交换树脂处理该铀矿山废水中铀,工艺可行,处理后废水中铀浓度≤0.3mg.L_^-1,且废水中铀得到回收利用。试验用408(II)树脂进行离子交换吸附,用1M NaCl + 5 g.L_^-1 NaHCO₃作淋洗剂进行淋洗,淋洗效果好;树脂饱和吸附容量达到18 mg U.mL_^-1R,淋洗合格液中铀浓度峰值>20 g.L_^-1,贫树脂残余铀容量<0.5 mgU.mL_^-1R,沉淀回收得到的“111”产品达到国家标准。     

粉煤灰对煤矸石酸性重金属淋滤液的修复作用

采用批处理吸附实验和柱状淋溶模拟实验,分析粉煤灰吸附重金属、处理煤矸石酸性重金属淋滤液的效果及机理。结果表明：① 粉煤灰对Pb2+、Cu2+、Cd2+ 和Zn2+的吸附等温线符合Freundlich等温模式,吸附过程符合准二级反应动力学模型,且均在30 min内达到吸附平衡,随着pH增加,4种重金属离子吸附率逐渐增加并趋于平衡（Pb、Cu、Cd、Zn分别在pH=3.5、6.0、7.5、8.0时达到平衡）,在酸性环境下粉煤灰对4种金属离子具有较好的吸附性能;② 在重金属竞争性吸附中,共存离子的存在抑制了目标离子的吸附,其中Pb受共存离子的影响最小,粉煤灰吸附强弱顺序为Pb>Cu>Cd>Zn;③ 煤矸石柱状淋溶试验中,煤矸石淋滤液呈现较强酸性、较高重金属浓度的酸性矿山废水特征,而在粉煤灰处理中,淋滤液的pH值呈中性,重金属离子浓度显著下降,其主要机制为粉煤灰吸附、碱性中和、重金属与Fe共沉淀等。研究表明,实验用粉煤灰具有修复煤矸石酸性重金属淋滤液的潜力。     

改性煤矸石对煤矿酸性废水中Fe~(2+)、Mn~(2+)的吸附

针对煤矿酸性废水中Fe、Mn含量高的特点,采用自燃煤矸石及NaCl、NaOH、HCl活化改性煤矸石对废水中的Fe~(2+)和Mn~(2+)进行吸附试验,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品进行表征,考察了自燃煤矸石及NaCl、NaOH、HCl活化改性煤矸石对Fe~(2+)和Mn~(2+)的吸附特性。结果表明:Na OH改性煤矸石对Fe~(2+)和Mn~(2+)的吸附效果最佳。自燃煤矸石对Fe~(2+)的吸附过程由膜扩散和颗粒内扩散联合控制,NaCl和NaOH改性煤矸石对Fe~(2+)的吸附符合一级动力学模型,HCl改性煤矸石对Fe~(2+)的吸附符合二级动力学模型。自燃煤矸石及改性自燃煤矸石对Fe~(2+)的吸附现象均符合Freundlich吸附等温式模型。自燃煤矸石及改性自燃煤矸石对Mn~(2+)的吸附均符合二级动力学模型和Langmuir吸附等温式模型。     

煤基重金属螯合吸附剂的制备及性能研究

为提高煤对重金属离子的吸附性能,以平均粒度为71.55 μm的神府煤颗粒为原料,γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）为偶联剂,将三乙烯四胺（TETA）通过偶联剂接枝于煤粉颗粒表面,与二硫化碳、氢氧化钠反应生成二硫代氨基甲酸盐制得以神府煤为基体的重金属螯合吸附剂,考察了其对重金属离子Ni2+的螯合吸附特性。结果表明,螯合吸附剂对Ni2+的螯合吸附符合Langmuir吸附等温线,其吸附容量为104.17 mg/g,明显高于原煤粉的32.23 mg/g。螯合吸附剂吸附Ni2+的ΔH,ΔG均为负值,说明吸附为自发放热过程。红外光谱分析表明,螯合吸附剂在1 309 cm-1及1 120 cm-1吸收峰为N-C-S,CS的吸收峰,表明DTC螯合基团成功接枝到煤颗粒表面。吸附饱和的螯合吸附剂在较高pH值条件下具有较好的稳定性。用0.1 mol/L醋酸脱附吸附饱和的螯合吸附剂,脱附率达90.74%。     

煤焦油软沥青中多环芳烃的分离及其成分分析

将煤焦油在380℃下蒸馏得到软沥青,在室温下用等体积的二硫化碳-丙酮混合溶剂对软沥青进行超声辐射萃取,软沥青中多环芳烃（PAHs）被混合溶剂萃取,用硅胶吸附萃取物,以环己烷、甲苯、石油醚为洗脱液分别洗脱硅胶,采用柱层析法对软沥青中多环芳烃进行了分离。在定量收取的洗脱液中分别析出了白色晶体、白色粉状物质和无色晶体（分别标...     

煤系黄铁矿氧化溶解地球化学动力学研究

对不同煤系的黄铁矿样品进行了氧化溶解动力学实验.研究表明，在模拟煤矿酸性水（pH≈2）的环境下，煤系黄铁矿的氧化速率随液相中Fe³⁺浓度的增加而增加，反应为Fe³⁺浓度的一级反应.温度对黄铁矿氧化反应速率有明显影响，温度每升高10 K，氧化速率平均增加约2倍.不同黄铁矿样品氧化溶解反应的活化能在50 kJ/mol以上，表明反应受表面反应的控制.不同来源煤系黄铁矿样品所含的杂质种类和含量不同，可能是造成其抗风化能力差异的重要因素，反映在其反应速率以及对温度的敏感程度，但反应机理基本一致.     

工艺参数对活性焦烟气中联合脱硫脱汞性能的交互影响

在固定床吸附反应器上,考察了温度、SO2浓度、NO浓度、O2浓度等工艺参数对活性焦联合脱硫脱汞性能的影响。结果表明：温度在130～190 ℃内,温度降低有利于活性焦联合脱硫脱汞;随着SO2浓度提高,活性焦对SO2吸附量呈增大趋势;基准工况（BL）+1 500 mL/m3 SO2体系下,活性焦对单质汞(Hg0)单位吸附量比在BL中下降33%,SO2与单质汞在活性焦表面存在竞争吸附,SO2对活性焦对单质汞吸附能力有明显的抑制作用;NO与O2生成具有氧化性的NO2和O原子,增强了单质汞的氧化,BL+400 mL/m3 NO体系中活性焦的单质汞单位吸附量比在BL中升高24%;BL+SO2+NO体系中,活性焦的单质汞吸附能力比在BL中下降38%。     

不溶性淀粉黄原酸盐对Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附

以淀粉为原料、环氧氯丙烷为交联剂,通过与丙烯腈接枝共聚,制备了不溶性淀粉黄原酸盐(ISX)。将ISX用于吸附模拟废水中的Cu2+或Zn2+离子,通过试验得出了吸附的适宜条件。对试验结果的分析表明:Cu2+和Zn2+在ISX上的等温吸附过程较适合用Langmuir等温式描述,动力学行为较适合用准二级动力学方程描述;吸附属自发的物理吸附。     

分形理论在难沉降煤泥水澄清药剂选择中的应用

通过难沉降煤泥水絮凝试验及相关分析,其结果表明,絮体分形维数与上清液浊度和浑液面平均沉速均显著相关,因此可作为反映絮凝沉降效果的指标。试验研究了K+、Na+、Ca2+三种离子对絮体分形维数和絮凝效果的影响,结果表明：3种离子对分形维数的影响趋势均为随离子浓度增加,分形维数先增加后降低,3种离子对应絮体的最大分形维数分别为2.01、1.94和2.41。在此基础上,利用氯化钙作凝聚剂,考察了单独使用长链絮凝剂、凝聚剂配合长链絮凝剂、凝聚剂与短链絮凝剂配合长链絮凝剂3种药剂制度对煤泥水絮体分形维数和絮凝效果的影响,结果表明：3种药剂制度的最大分形维数分别为2.18、2.41和2.63,3种药剂配合使用的絮凝效果最优。     

开滦矿区煤中微量元素的分布特征

运用高分辨率电离耦合等离子体质谱（HR ICP-MS）、电离耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）、冷原子吸收光谱（CV-AAS）、原子荧光光谱（AFS）、离子选择性电极法（ISE）等方法测试了开滦矿区晚古生代47个煤样中的微量元素；采用储量权衡的方法，计算了开滦矿区煤中微量元素的均值，并与地壳克拉克值、华北地台晚古生代煤中均值、全国煤中均值进行了对比.研究发现，开滦矿区晚古生代煤中As（6.61 μg/g）、Cd（0.2 μg/g）、Cr（29.91 μg/g）、Cu（34.98 μg/g）、Ni（15.44 μg/g）和Zn（67.89 μg/g）等潜在的微量有害元素偏高，值得关注；并在我国煤中检测出了Re元素.     

基于吸附动力学理论分析水分对煤体吸附特性的影响

为了研究块裂煤体在不同储水状态下的吸附特性差异,选用潞安余吾煤矿的贫煤和阳煤开元煤矿的无烟煤并加工成Φ100 mm×150 mm的大块圆柱体煤样,保留了煤体原有的裂隙,基于吸附动力学理论,采用自主研制的吸附-注水成套实验系统,针对两煤种设计了6种不同含水率下的瓦斯吸附特性实验,并对同等初始条件下的定容吸附速率进行了研究。结果表明:水分作用下,对于相同初始压力下的定容吸附,1号和2号煤样干燥时的吸附速率分别是饱和含水时的16倍和22倍,吸附量分别是饱和含水时的5倍和32倍,通过孔隙测定结果,证实1号煤样具有更为发育的孔隙裂隙通道;关于终态吸附量随含水率的增加而降低的趋势,1号煤样是非线性的,但2号煤样呈现较好的线性衰减。