Effects of ultrasound on adsorption and desorption of chromium(Ⅵ) on activated carbon

研究了超声波对活性炭吸附/脱附Cr(Ⅵ)的影响,结果表明：有无超声波作用下,活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附率均随pH值的升高而减小,相对于无超声作用体系,超声作用下的相平衡向吸附量减小的方向移动,且pH值越大,其减小的幅度越大;当Cr(Ⅵ)初始浓度由20 mg·L^-1增至110 mg·L^-1时,超声波作用下的Cr(Ⅵ)去除率由99.9%降至79.8%,平衡吸附量则由3.3 mg·g^-1增至15.0 mg·g^-1,与无超声波作用下的效果接近,但无超声波作用时的吸附率持续上升至平衡,而超声波作用下的吸附率先快速增加至近平衡,再出现小幅下降后又缓慢增至平衡。脱附实验发现,无论有无超声作用,活性炭表面Cr(Ⅵ)在蒸馏水中的脱附率均很小;添加NaOH可显著改善脱附效果,脱附率随NaOH用量的增加而增加,且超声场中NaOH对脱附的促进作用显著高于非超声场中的效果。     

超声波对硝酸改性活性炭吸附Cr（Ⅵ）的影响

用硝酸对活性炭进行了表面改性,并在静态条件下,考察了超声波对改性活性炭吸附Cr（Ⅵ）的影响。结果表明,改性使活性炭表面酸性官能团数量显著增加;有/无超声作用下,活性炭对Cr（Ⅵ）的去除率均随pH值的升高而下降;无超声作用时Cr（Ⅵ）去除率随接触时间的延长持续上升至平衡,而超声作用下去除率先快速上升至近平衡,再小幅下降后又缓慢升至平衡;Cr（Ⅵ）去除率随超声波功率的增大而降低;Freundlich模型能更好描述该吸附过程,超声波的引入对活性炭吸附Cr（Ⅵ）有一定抑制作用。     

高比表面积煤质活性炭的制备与活化机理

以煤为原料,采用KOH活化法制备了高比表面积活性炭,分别考察了活化温度、浸渍比和活化时间等工艺参数对活性炭吸附性能的影响;测试了高比表面积活性炭在-196℃对N₂的吸附等温线、比表面积和孔径分布。结果表明,当活化工艺参数为活化温度900℃,浸渍比4,活化时间1.5 h的条件下可以制得较好的高比表面积活性炭产品,其比表面积为3135 m²·g^-1,孔容为1.72 cm³·g^-1,碘吸附值为2657 mg·g^-1;采用扫描电子显微镜观察了高比表面积活性炭的微观结构,采用气体分析仪检测了活化过程中的尾气成分,提出了高比表面积活性炭的活化机理。     

丙酮酸分批发酵的供氧控制模式

以一株光滑球拟酵母的多重维生素营养缺陷型为研究菌株,考察了分批发酵中不同体积传氧系数(KL_a)对其产丙酮酸性能的影响.高KL_a(450 h^-1)下,丙酮酸产率较高(0.797 g·g^-1),但葡萄糖消耗速度较慢(1.14 g·L^-1·h^-1);低KL_a(200 h^-1)下,葡萄糖消耗速度快(1.97 g·L^-1·h^-1),然而丙酮酸产率(0.483 g·g^-1)却明显下降.根据发酵过程主要参数和碳流分配的变化特性提出了发酵前16h控制KL_a为450h^-1、16h后控制KL_a为200 h^-1的分阶段供氧控制模式,结果实现了高产量(69.4 g·L^-1)、高产率(0.636 g·g^-1)和高葡萄糖消耗速度(1.95g·L^-1·h^-1)的相对统一,丙酮酸生产强度(1.24g·L^-1·h^-1)比控制KL_a恒定为450、300和200h^-1的过程分别提高了36％、23％和31％.实验数据表明,供氧良好状态下细胞产丙酮酸性能出现的差异可能是由维生素处于亚适量水平时酵解产生的NADH去路不同,导致细胞处于不同的能量水平而引起的.     

活性炭负载AlCl3固体酸催化甲基氯硅烷再分配反应性能与结构研究

以活性炭为载体,采用浸渍蒸发煅烧法制备了负载型AlCl₃固体酸催化剂,并以甲基三氯硅烷(M₁)和三甲基氯硅烷(M₃)的再分配反应为模型反应,在φ20 mm×800 mm的固定床反应器中,310℃、n (M₁/M₃)=1.0、液时空速1.5 h^-1下考察了催化剂的制备条件对其反应活性的影响,并对催化剂的稳定性进行了初步考察.运用N2等温吸附-脱附法、XRD、TG-DSC和吡啶吸附Raman光谱等手段对催化剂的结构和酸性进行了表征.结果表明,较佳的催化剂制备条件为：活性炭经过2.0 mol·L^-1盐酸溶液处理6 h,AlCl₃负载量为1.87 mmol·g^-1,450～500℃焙烧活化;催化剂在100 h内表现出良好的催化稳定性.催化剂的XRD和TG-DSC表征结果表明,AlCl₃负载到活性炭载体上经活化后不再以AlCl₃晶相存在,催化剂在485～600℃时活性组分出现分解;吡啶吸附Raman光谱分析表明催化剂的活性组分为Lewis酸.     

热解炭黑对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附-催化过程机理研究

废轮胎热解炭黑（PCB）对水溶液中Cr(Ⅵ) 的去除率高于工业用活性炭（CAC），而且达到吸附平衡的时间也较短。分别从物理和表面化学性能角度研究了热解炭黑对水溶液中Cr(Ⅵ) 的吸附-催化耦合过程机理：热解炭黑和工业用活性炭均能为HCrO₄^-提供通畅的孔道；热解炭黑表面和带负电的HCrO₄^-离子间的排斥作用比工业用活性炭表面与HCrO₄^-离子间的排斥作用弱，直接强化了热解炭黑对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附-催化耦合过程。热解炭黑对Cr (Ⅵ)强大的吸附量归因于其特殊的表面微化学环境。     

生物质气化焦油裂解用颗粒催化剂的再生性能

为开发适用于生物质气化焦油裂解的多孔白云石颗粒催化剂,以乙酸为生物质气化焦油的模型化合物,讨论了积炭对多孔白云石颗粒催化能力以及再生性能的影响。结果表明,在积炭率0～4.4%时,多孔白云石颗粒的催化能力随积炭率呈线性下降。当积炭率从0增加到4.4%时,颗粒的孔隙率从0.74 cm³·g^-1减小到0.48 cm³·g^-1,乙酸裂解率从99.3%降至32.3%。采用900 ℃和2 h焙烧法对积炭多孔白云石颗粒进行再生处理后,多孔白云石颗粒的强度基本不变,孔隙率增至0.55 cm³·g^-1。在再生多孔白云石颗粒上,乙酸裂解率达到99.5%。多孔白云石颗粒催化剂具有良好的再生性。     

活性炭纤维负载TiO2光催化降解甲醛研究

用浸渍-提拉法将TiO₂负载到活性炭纤维(ACF)上,在254 nm的紫外光源下,利用复合材料进行吸附光催化氧化甲醛气体动态实验研究。结果表明,甲醛的降解率随进口气量的增加有所下降;随TiO₂负载质量分数的增加,复合材料的比表面积由830 m²·g^-1降低到128.31 m²·g^-1;反应温度升高,去除率下降;当湿度小于40%时,随着湿度的增加,甲醛去除率增大;湿度继续增加时,光催化反应速率反而降低;活性炭负载TiO2光催化降解甲醛过程长时间使用会产生催化剂失活。     

螺旋升流式反应器系统较长泥龄时运行效果及其流态释因

结合螺旋升流式反应器（SUFR）的特性,通过对比试验分析SUFR系统在较长泥龄时（主要在32 d左右）营养物去除的工艺特点。试验结果表明,SUFR系统（θ_c=32 d）出水COD和TN分别小于40 mg·L^-1﹑10 mg·L^-1,SUFR系统（θ_c=32 d）除磷率随着泥龄的延长有一定的下降,但出水TP一直稳定在1 mg·L^-1内, SUFR系统（θ_c=32 d）的SOUR值为10～18 mg·g^-1·h^-1。流态模拟结果表明,SUFR系统中单元反应器的推流流态容积利用率为63%。这说明SUFR系统反应器以活塞流为主要特征的流态特性有助于减轻较长泥龄对污水处理的负影响。该系统具有更宽的泥龄适宜范围。     

金属离子改性活性炭对二氯甲烷脱附活化能的影响

主要研究了金属离子改性活性炭对二氯甲烷脱附活化能的影响。通过浸渍法分别将6种不同金属离子负载在活性炭表面,采用ASAP 2010M测定该系列改性活性炭的孔径分布和比表面积,利用程序升温脱附技术测定了二氯甲烷在系列改性活性炭上的脱附活化能,应用软硬酸碱理论分析和讨论了活性炭表面负载不同金属离子对二氯甲烷脱附活化能的影响。结果表明,二氯甲烷在Al(Ⅲ)/SY-6AC、Li(Ⅰ)/SY-6AC、Mg(Ⅱ)/SY-6AC、Fe(Ⅲ)/SY-6AC和Ca(Ⅱ)/SY-6AC的脱附活化能高于其在原始活性炭上的脱附活化能,而它在 Ag(Ⅰ)/SY-6AC的脱附活化能低于在原始活性炭上的脱附活化能。根据软硬酸碱理论分类,二氯甲烷属硬碱,当活性炭表面分别负载了硬酸类金属离子Al³⁺、Li⁺、Mg²⁺、Fe³⁺和Ca²⁺,则增大了表面局部硬酸度,提高了对二氯甲烷的吸附能力; Ag⁺ 属软酸,当活性炭表面负载了Ag⁺,则降低了活性炭表面局部硬酸度,从而降低了对二氯甲烷的吸附能力。     

秸秆水解液发酵产丁二酸高产菌株的选育及其代谢调控

采用酸解与酶解处理秸秆并对菌株代谢途径进行分析,以软X射线诱变选育乙酸及乳酸代谢阻断突变株,并围绕HMP与EMP流量比调控H还原力以及围绕木酮糖激酶实施五、六碳糖共代谢调控。结果表明200 g秸秆水解得57 g葡萄糖和11 g木糖,出发株代谢流量显示丁二酸、乳酸及乙酸流量分别为2.547、0.726、0.611 mmol•g^-1•h^-1。乳酸脱氢酶突变株HF-1代谢分析显示,其乳酸流量降至0.0296 mmol•g^-1•h^-1,氟乙酸抗性突变株HF-2的代谢分析显示,其乙酸流量降至0.100 mmol•g^-1•h^-1,丁二酸流量有所下降。H还原力代谢平衡调控显示,少量柠檬酸盐的添加使HMP与EMP流量比从1.389∶0.389增至1.684∶0.330时,间接促进丁二酸代谢流量从3.005 mmol•g^-1•h^-1增至3.468 mmol•g^-1•h^-1。酶活调控显示,碳酸镁取代碳酸钙作为中和剂促使木酮糖激酶酶活从76 U•mg^-1增至560 U•mg^-1,进而使木糖代谢流量从0.0444 mmol•g^-1•h^-1增至0.453 mmol•g^-1•h^-1,最终五、六碳糖共代谢产丁二酸达68.7 g•L^-1。     

超声强化活性炭吸附罗丹明B的研究

以活性炭吸附罗丹明为模型体系,研究超声波对吸附作用的影响,考察了不同超声波功率下的活性炭等温吸附曲线和吸附动力曲线的变化。研究结果表明,有无超声波作用下,活性炭吸附罗丹明符合Langmuir等温线;随着超声功率的增加,最大吸附量从无超声作用的555.56 mg/L下降到0.07 kW超声作用下的400 mg/L,同样,吸附平衡系数从无超声作用的0.058下降到0.07kW超声作用下的0.14。吸附动力学研究表明,随着超声时间增长,较强的超声功率会使活性炭吸附罗丹明B的吸附速度加快,并较快达到液相平衡浓度,并且不改变吸附平衡。     

单一缺氧/厌氧UASB同步反硝化产甲烷与A/O组合工艺处理实际晚期渗滤液

以实际高氮晚期渗滤液为研究对象,应用缺氧/厌氧UASB-A/O组合工艺重点研究有机物和氮的去除特性,同时考察了A/O系统内短程硝化实现途径及稳定方法。试验结果表明,该生化系统可实现有机物和氮的同步、深度去除。在原液COD平均为6537 mg·L^-1,NH⁺₄-N为2021 mg·L^-1的条件下,系统最终出水分别为300 mg·L^-1和15.6 mg·L^-1,去除率分别为95.4%和99.2%。UASB反应器的平均COD负荷为6.5 kg COD·m^-3·d^-1,去除速率为5.3 kg COD·m^-3·d^-1。在单一UASB反应器内,发生了缺氧反硝化和厌氧产甲烷的双重生化反应,UASB反应器内获得了几乎100%的反硝化率。通过高游离氨（FA）和游离亚硝酸（FNA）的协同作用,使A/O反应器实现并维持了稳定的短程硝化,通过99%以上的亚硝化率实现高效的氨氮去除。     

汽油电化学催化氧化脱硫

采用一种新型的电化学催化氧化方法,研究了在碱性电解体系中汽油脱硫的规律.结果表明：在碱性电解体系中汽油电解催化氧化脱硫的理论分解电压范围为0.5～1.5 V;适宜的电解条件为：分解电压1.90 V,碱液浓度1.0 mol·L^-1,油/电解液进料体积比1/3,搅拌速度300 r·min^-1,适宜温度50℃,电流密度155 mA·cm^-2,进料流速200 ml·min^-1.在此条件下油品硫含量从310 μg·g^-1下降到120 μg·g^-1左右,且对油品的主要性质没有影响.     

模板法制备有序中孔炭材料及其性能

以SBA-15为模板,蔗糖为炭源,在不同的炭化温度下合成了不同比表面积的中孔炭材料。利用红外光谱(IR), 小角X射线衍射(XRD), 透射电镜(TEM),N₂吸脱附及循环伏安测试等技术考察了不同炭化温度对中孔炭材料形貌、比表面积、孔体积及比电容的影响。结果表明：最佳炭化温度为700℃,TEM观测表明,700℃炭化所制备的样品孔结构呈二维六角有序分布,N₂吸脱附测试表明,该样品的孔体积为1.88 cm³•g^-1,比表面积为1394 m²•g^-1,具有典型的中孔结构和集中的中孔分布,它的最可几孔径为3.4 nm;采用循环伏安测试电极及电容器的电化学行为,结果显示,该样品单电极在6 mol•L^-1的KOH电解液中,扫描速度为1 mV•s^-1时,比电容可达212 F•g^-1,是一种理想的超级电容器电极材料。     

循环生物曝气滤池和过滤组合工艺处理炼油轻度污染废水

采用新型的循环生物曝气滤池（CBAF）和过滤组合工艺对炼油轻度污染废水进行净化回用工业试验。研究了填料粒径和高度、水力停留时间和溶解氧浓度对CBAF工艺处理效果的影响。结果表明CBAF工艺具有碳化作用、硝化作用和过滤作用。CBAF工艺净化该废水适宜的操作条件为：水力停留时间100 min,溶解氧浓度3 mg·L^-1左右,反冲洗周期2～3 d。炼油轻度污染废水经该组合工艺处理后,COD、石油类污染物、NH₃-N和SS平均去除率分别为62.6%、71.7%、92.6%和97.0%,出水COD、石油类污染物、NH₃-N和SS平均质量浓度分别为14.4 mg·L^-1、0.75 mg·L^-1、0.49 mg·L^-1 和2.4 mg·L^-1,经处理后出水水质达到工业回用水要求。     

双电层电容器活性炭电极的优化

通过物理方法对双电层电容器用活性炭电极进行改性实验,探讨了活性炭电极的结构（比表面积、孔径分布、孔容）和性能（比电容、充放电特性）的优化问题.改性后活性炭电极BET比表面积从1739.77 m²•g^-1增至2215.40 m²•g^-1,其中微孔比表面积增幅22％,中孔比表面积增幅35％,孔容积也有20%～30％的增幅量,孔径分布更为合理.优化的活性炭电极结构改善了电极材料的电化学特性,比电容量可达424 F•g^-1,增幅10％.     

海藻酸钠-聚乙烯醇共固定化细胞脱除燃料油中的有机硫

从孤岛油田油浸土壤中筛选得到能降解二苯并噻吩(DBT)的红平红球菌DS-3, 对其进行了固定化研究.选取海藻酸钠(SA〖DK〗)-聚乙烯醇(PVA)为包埋固定化载体, 以1 mmol·L^-1二甲基亚砜培养菌体, 固定化最佳操作条件为4℃交联, 8%PVA和2%SA混合, 细胞在胶液中的浓度为0.1 g·ml^-1, 氯化钙含量为2%,此时固定化细胞不但具有良好的脱硫性能, 而且脱硫重复性好, 其寿命可以达到250 h以上.固定化细胞在3次循环后能使模拟柴油中的DBT含量从0.5 mmol·L^-1降至0.011 mmol·L^-1, 总脱硫率达到93％, 平均脱硫效率约为0.225 mg DBT· (g DCW)^-1·h^-1.同样条件下能将精制柴油的硫含量由340 mg·L^-1降到42 mg·L^-1, 总脱硫率为87.64%.DS-3能利用醇类、饱和的C₈～C₁₅脂肪烃, 但不能利用环烷烃、芳香烃、小于C₈或大于C₁₅的脂肪烃, DS-3优先利用碳源的顺序是乙醇、葡萄糖和烷烃.脱硫前后的精制柴油经GC-FID分析证实, 固定化细胞对C—S键具特异性, 不降低柴油的热值.     

超声波应用于吸附/脱附过程的研究进展

从热力学和动力学两方面介绍了近年来超声波应用于吸附/脱附过程的研究结果。比较了非超声波/超声波作用下吸附等温线的变化,分析了超声波强度、频率、第三组分的加入等因素对吸附/脱附相平衡影响;以及非超声波/超声波作用下吸附/脱附动力学的变化,并对温度、超声功率、初始浓度和颗粒大小等因素对吸附/脱附速率的影响及其原因进行分析。     

亚甲基蓝溶液的光催化降解

采用三种不同方法对TiO2粉末进行改性,制得蒙脱土/TiO2、Ag/TiO2和SO42-/TiO2催化剂。以亚甲基水蓝溶液的脱色率为指标,采用XRD、SEM和XPS等手段分析考察了3种改性催化剂的活性及抗无机离子的干扰能力。结果显示,三种改性光催化剂在溶液中的活性顺序为：蒙脱土/TiO₂>SO₄^2-/TiO₂>Ag/TiO₂>TiO₂。其中,蒙脱土/TiO2活性提高最大,在温度30 ℃和催化剂用量1.0 g·L^-1条件下,1 h内使 5.0 mg·L^-1的亚甲基蓝溶液的脱色率达90%以上,Ag/TiO₂的抗无机离子干扰能力最强。