用超重力技术强化O3/Fe(Ⅱ)工艺深度氧化降解苯胺废水

针对传统反应器存在臭氧传质效率低的问题,将旋转填料床(RPB)的超重力技术与O_3/Fe(Ⅱ)高级氧化法相耦合(RPB-O_3/Fe(Ⅱ))用于含苯胺(AN)废水的深度氧化降解,考察了超重力因子β、催化剂Fe(Ⅱ)投加量、O_3浓度,体系pH值及苯胺初始浓度对AN降解率和TOC去除率的影响,用液相色谱-质谱联用仪分析了AN降解过程的中间产物,探讨了AN的降解机理。结果表明,超重力因子的提高有利于AN的深度降解;体系pH值会影响臭氧化直接与间接反应以及催化剂Fe(Ⅱ)的存在形式,RPB-O_3/Fe(Ⅱ)体系拓宽了臭氧使用的pH范围;O_3浓度增加有利于提高AN降解效能,但臭氧利用效率降低。在超重力因子β为100,Fe(Ⅱ)浓度为0.8 mmol·L~(-1),O_3浓度为36 mg·L~(-1),pH值为3,AN初始浓度为200 mg·L~(-1)时,12 min苯胺去除率达100%,60min时TOC去除率可达73%。氧化降解苯胺过程的中间产物主要有硝基苯、对苯醌、马来酸和草酸,并推断了臭氧催化氧化降解苯胺的可能途径。     

TNT废水的O3氧化处理的试验研究

为研究臭氧(O3)对2,4,6-三硝基甲苯(TNT)废水的处理功效及其影响因素的作用规律,在控制影响因素水平的条件下,向TNT废水连续通O3进行试验,采样分析TNT浓度、COD等.结果表明, O3氧化TNT主要有O3与污染物的直接反应,及由O3引发产生的*OH与污染物的间接反应两种,两者对TNT降解的贡献受控于pH值;对pH<8的TNT废水,O3氧化可形成三硝基苯化合物(除TNT之外)等副产物,并引起浓度的积累,而对pH=11为废水,则未观测到此现象;提高废水的pH值、降低TNT浓度及添加缓冲溶液均利于O3氧化效率的提高.可见,对于pH值较高、浓度较低的TNT废水,利用单独O3氧化法处理是可行的.     

形稳阳极Ti/IrO_2-Ta_2O_5电Fenton法催化降解含酚废水

针对电芬顿(Fenton)降解含酚废水时,铁阳极Fe易溶解从而影响降解效率的问题,采用形稳阳极Ti/IrO_2-Ta_2O_5进行电Fenton降解含酚废水的研究。采用高效液相去谱法推测了Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极和Fe阳极电Fenton降解苯酚的中间产物和降解过程。结果表明,FeSO_4·7H_2O投加量0.1 g·L~(-1),H_2O_2投加量2.94 mmol·L~(-1),初始pH值3.5,电压5.0 V,降解时间2 min,苯酚和化学需氧量(COD)去除率分别达94.14%和40.74%。在相同初始pH值、电压和降解时间下,使用铁阳极,苯酚和COD的去除率分别为40.74%和26.41%。相比Fe阳极电Fenton过程,Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极电Fenton过程降解废水时具有H_2O_2投加量少、降解时间短、电解电压低,并且耗酸量少、处理效果好、电极不易溶解的优点。Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极和Fe阳极电Fenton降解苯酚的过程是相同的,但在相同降解时间内,Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极电Fenton法降解含酚废水效率较高,这是由于Ti/IrO_2-Ta_2O_5阳极电催化反应与Fenton反应形成协同效应,协同降解废水的效率大于单独Fe阳极Fenton反应降解废水的效率。     

液中放电等离子体降解TNT废水的影响因素和能量效率分析

利用液中放电等离子体技术对TNT模拟废水进行降解研究。结果表明：随着TNT初始浓度的升高,TNT降解率下降,但绝对去除量增加。降低初始pH值和升高温度有利于提高TNT降解率。投加抑制剂Na2C03后,TNT降解率明显降低。液中放电等离子体降解TNT的反应符合表观一级反应动力学,活化能为14.5 kj/mol．在放电电压36 kV、电极间距6 mm、水温20℃条件下,初始浓度50 mg/L、体积7L的TNT模拟废水经300次放电后降解率达到87%,TNT浓度降低为6.5 mg/L;水温升高至50℃后降解率提商到97%,TNT浓度降低为1.5 mg/L;能量效率G值为6.56×10-2～9.33×10 - 2 molecules／heV.     

Fenton氧化法深度降解HMX生产废水

采用Fenton氧化法对化工生产中的奥克托今(HMX)生产废水进行了处理。以HMX和化学需氧量(COD)去除率为目标,系统考察了H2O2浓度、pH值、FeSO4浓度、温度、时间等参数对HMX废水降解的影响规律。实验得到适宜的操作条件为:pH值3,温度20℃,H2O2投加量2 mol·L-1,分6次等量投加,FeSO4投加量为0.05 mol·L-1,反应时间1.5 h。在此工艺条件下,HMX废水的COD去除率为88.8%,HMX去除率为91.58%,处理后的废水可生化系数BOD/COD由原水的0.013提高至0.328,满足可生化处理的要求。     

超临界水氧化处理TNT炸药废水的研究

采用超临界水氧化技术处理TNT炸药生产废水,结果表明:在选用氧气为氧化剂的条件下,采用超临界水氧化技术可以有效降解TNT炸药废水中的硝基类有机物。反应温度、压力、时间和过氧量是影响TNT废水COD(chemical oxygen demand)去除率的主要因素,其中反应温度的提高对COD去除率的影响最为显著。在反应温度为550℃、压力为24MPa、反应停留时间为120s、过氧量为300%的条件下,COD去除率可以达到99.80%以上。     

RuO2-IrO2-SnO2／Ti电极电催化氧化降解苯酚废水

针对火炸药废水中所含苯酚类污染物排放量大、难降解的问题,以RuO_2-IrO_2-SnO_2/Ti为阳极、Ti为阴极,氯化钠为电解质,采用电催化氧化法对模拟含苯酚火炸药废水进行了研究。考察了氯化钠浓度、电流密度、pH值、苯酚废水初始浓度对苯酚去除率等的影响。在苯酚去除率最佳的条件下研究了总有机碳(TOC)、化学需氧量(COD)去除率随时间的变化。采用高效液相色谱法推测了降解苯酚的中间产物及过程。结果表明,在氯化钠浓度为13 g·L~(-1),电流密度为30 mA·cm~(-2),pH值为5,苯酚废水初始浓度为500 mg·L~(-1)的条件下,反应60 min,苯酚去除率可达99.85%。在苯酚去除率最佳的条件下,反应100 min,TOC和COD的去除率分别可达53.55%、59.37%。该电极易于催化ClO~-、·OH等活性基团与苯环发生亲电加成反应生成芳香族化合物,并迅速将其氧化降解为脂肪族化合物及CO_2和H_2O。     

络合萃取法预处理TNT红水的研究

以三辛胺为络合萃取剂,用络合萃取法预处理TNT生产过程中产生的TNT红水。以化学需氧量(COD)的去除率和萃取剂能够循环使用为目标,研究了废水pH值、搅拌速度、搅拌时间、萃取剂与废水的比例等因素对萃取效果的影响。进行了间歇实验和连续实验的研究。结果表明,pH值为0.9、搅拌速度220r·min-1、搅拌时间30min时萃取效果最好。连续实验的结果表明:通过改变萃取相比可实现控制出水COD的含量,萃取剂与废水体积比为2.4时,普通TNT红水的COD去除率达到99.4%;军品TNT红水的COD去除率达99.0%。最佳萃取剂与废水比例为2.3~2.4,萃取剂可循环使用。     

过氧化氢增强紫外-臭氧降解偏二甲肼

建立了氧化偏二甲肼(UDMH)废水的H_2O_2-UV-O_3氧化体系。以偏二甲肼和化学需氧量(COD)的去除率为检测指标,用正交实验确定了反应的主要影响因素和最佳工艺组合。比较了O_3、UV-O_3、UV-H_2O_2、H_2O_2-UV-O_3四种反应体系的降解情况。初步探讨了中间产物的变化规律。结果表明:在pH=9.0,鼓气处理24 h,臭氧投加速率19.6 mg·(L·min)-1,过氧化氢与偏二甲肼的物质的量之比为5∶1,紫外线类型VUV+UV-C,反应时间1.5h的条件下,偏二甲肼废水(质量分数1%)中偏二甲肼去除率和COD去除率可分别达到99.99%和99.30%。     

超声波/零价铁协同降解RDX研究

采用超声/零价铁对含RDX的废水进行了实验研究,研究了废水初始浓度、反应时间、初始pH值和Fe~0投加量等影响因素。实验结果表明,在超声波/零价铁体系中,RDX的降解存在超声波和零价铁协同效应。实验确定了最适宜的工艺条件为:废水初始浓度为10mg/L,pH为3.0,Fe~0投加量为500mg/L,反应时间为6h,在此工艺条件下,RDX降解率高达89.4%。     

USBC对TNT的降解特性研究

从福安化工厂废水排放地的土壤中筛选到一株对TNT有良好降解能力的菌株,16S rDNA序列分析表明,该菌株为Uncultured soil bacterium clone UD3（简称为USBC）。研究了该菌株对TNT废水的降解特性,结果表明：菌株USBC降解TNT的最优条件为葡萄糖1g&#183;L^-1、蛋白胨1g&#183;L^-1、细菌浓度（干重法）0．02g&#183;L^-1、pH7、温度30℃;在最优条件下反应24h后,该菌株对100mg&#183;L^-11 TNT的降解率为97．2％;菌株USBC对TNT的降解反应为一级动力学反应。     

TNT装药渗出过程的数值模拟

根据溶解—扩散—解吸的基本微观过程，基于Fick定律和双膜理论建立了TNT装药渗出的数学模型。利用该模型对一维情况下水下及空气中爆炸物装药主要成分TNT通过橡胶材料的渗出过程进行了数值仿真，得到了材料内不同时刻的炸药浓度分布以及稳定后炸药渗出的扩散通量，仿真结果与文献［8］中的实验数据吻合，验证了该模型的合理性。对炸药的包覆材料厚度及外围介质等影响渗出的主要因素进行了仿真分析，结果表明TNT炸药在水中比在空气中更容易渗出。     

超重力强化非均相催化臭氧矿化苯酚废水的响应面分析与优化

为了探究超重力强化非均相催化臭氧矿化苯酚废水最优工艺条件和各影响因素之间存在的交互关系,采用响应面法(RSM)进行实验优化。根据Box-Behnken Design(BBD)中心组合设计原理,设计四因素三水平实验,考察超重力因子(β)、初始pH值,液体流量(QL),臭氧浓度(CO3)对矿化苯酚废水的影响,构建该工艺的数学模型及确定优化后的工艺参数。结果表明,β与初始pH值存在极显著的交互关系,β与QL存在显著的交互关系。最优的工艺参数条件:β为60,初始pH值为5.47,CO3为60 mg·L^-1,QL为90 L·h^-1,预测值为91.54%,比实测值高0.97%(<2%),由此可知,二次数学模型对超重力强化非均相催化臭氧矿化苯酚废水的工艺条件的优化及苯酚的矿化率的预测具有良好的可靠性。此外,超重力技术与非均相催化臭氧氧化技术相耦合有助于液相中的臭氧快速分解产生更多的羟基自由基(·OH)与有机物反应,因此,超重力强化非均相催化臭氧矿化苯酚废水遵循·OH机理,30 min可对苯酚废水实现较为彻底的矿化。     

TNT在超临界二氧化碳中的溶解特性

通过对比不同浓度的TNT/乙腈、TNT/丙酮、TNT/甲苯溶液的紫外吸收曲线,以乙腈作参比溶剂,用紫外分光光度计测定了温度为303,308,313,318,323 K,压力为10～25 MPa条件下三硝基甲苯(TNT)在超临界二氧化碳中的溶解度,并建立了波长为248 nm时TNT-乙腈溶液的浓度-吸光度关系。结果表明,在低压条件下(小于15 MPa),TNT炸药在超临界二氧化碳中的溶解度随着温度的升高略有降低;但随着压力增大(大于15 MPa),溶解度随温度的升高而增大。TNT在超临界二氧化碳中的溶解度较高,在试验范围内,每克二氧化碳中最多能溶解14 mg的TNT。     

克雷伯氏高效菌株S对TNT的降解条件和机理研究

确立了筛选菌株克雷伯氏S菌对TNT的降解条件并初步探讨了TNT的降解机理。研究表明：葡萄糖的加入显著促进了TNT的生物降解,培养16 h后100mg/L的TNT去除率达100%;但不加入葡萄糖时TNT仍有12%的去除,S菌也有微量生长;硝酸钾的加入同样促进了TNT的完全降解,而不加入硝酸钾时TNT有80%的去除;TNT浓度的增加并没有影响其去除效果,高达200 mg/L的TNT仍可完全降解。TNT的降解过程包括TNT生物转化为缩合产物A和A物质的开环分解。生物催化体系中硝基还原酶、甲苯双加氧酶和邻苯二酚双加氧酶的检出为这一降解途径的存在提供了有力的酶学支持。     

硝基爆炸物对2-(氯甲基)-4-苯基喹啉-3-甲酸乙酯的荧光猝灭研究

为了寻求可作为爆炸物检测的敏感材料,应用荧光分析技术研究了具有荧光特性的共轭小分子化合物2-(氯甲基)-4苯-基喹啉-3-甲酸乙酯(ECM PQ C)在微量硝基爆炸物存在下的荧光响应性,以及与不同浓度硝基爆炸物作用时的猝灭率。ECM PQ C与缺电子的硝基爆炸物TN T、H N S及HM X接触时,可发生电子转移使体系荧光猝灭,随着加入TN T溶液浓度的增大,ECM PQ C溶液的荧光强度逐渐降低,ECM PQ C有望作为爆炸物检测的敏感材料。通过氯仿、乙醇、丙酮溶剂对ECM PQ C荧光性质的研究表明,随着溶剂极性的增加,ECM PQ C荧光光谱的最大发射波长显著红移,在乙醇溶液中,ECM PQ C与硝基爆炸物因发生能量转移而生成激基复合物,其荧光光谱在365~450 nm处出现新峰。     

基于DYTRAN软件的三维水下爆炸气泡运动研究

应用国际上通用的有限元程序MSC．DYTRAN模拟在重力影响下水下爆炸气泡的脉动规律。通过引入新的流场边界处理技术对不同TNT药量在同一水深、相同TNT药量在不同水深等多种工况下气泡脉动的过程进行了数值计算。分析和总结了球形TNT药包在不同装药量下气泡的半径及脉动的周期,得出了气泡脉动时气泡半径的时间历程曲线,并将计算结果与经验公式进行了对比分析。结果表明：计算结果与经验公式具有较好的一致性,有限元模型正确、有效,结果准确。计算模型、方法及结果对相关的工程研究和计算具有一定参考价值。     

超临界状态下TNT-RDX-CO_2三元体系固液平衡研究

用紫外分光光度计测定了303.0 K、308.0 K、323.0 K、338.0 K下,10.0～50.0 MPa范围内TNT和RDX混合物在超临界CO2(SC-CO2)流体中的固液平衡数据。分析了压力、温度、RDX和TNT分子间夹带效应(SE)对TNT/RDX/SC-CO2溶解度的影响。结果表明:TNT和RDX在TNT/RDX/SC-CO2三元体系中的溶解度比在TNT/SC-CO2和RDX/SC-CO2中有提高。TNT和RDX的SE值随压力增大先升后降。SE压力转变点,TNT出现在25～28 MPa区间,RD X出现在13～20 MPa区间。     

新型含能化合物1-甲基-35-二硝基吡唑-4-硝酸酯的合成与表征

为了寻求性能优良的含能化合物,以4-氯吡唑为原料,经硝硫混酸硝化、硝酸根亲核取代、碘甲烷甲基化,获得一种新型的含能化合物1-甲基-3,5-二硝基吡唑-4-硝酸酯,并采用红外光谱、核磁共振、元素分析对产物结构进行了表征。实验考察了甲基化过程中反应时间及碘甲烷用量对反应产率的影响,得到较佳的合成条件：反应时间为10 h,碘甲烷用量为3,5-二硝基吡唑-4-硝酸酯用量的2倍,在此条件下产率为55.2%. 计算了1-甲基-3,5-二硝基吡唑-4-硝酸酯爆轰性能,并与其他常用含能化合物进行了比较,结果表明其爆轰性能略低于1,3,3-三硝基氮杂环丁烷而优于TNT. 撞击实验表明,1-甲基-3,5-二硝基吡唑-4-硝酸酯的撞击感度高于TNT及1,3,3-三硝基氮杂环丁烷,与黑索今相近。     

TNAZ/ANTA最低共熔物的制备与性能

为寻求可替代梯恩梯用于熔铸炸药的液相载体,研究绘制了1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)与3-氨基-2,4,6-三硝基苯甲醚(ANTA)混合物的二元相图,并测定了最低共熔物的感度、热安定性、爆轰性能。结果表明,当TNAZ与ANTA质量比为60/40时为最低共熔物,共熔点为84℃;最低共熔物热分解温度高、热安定性好、撞击感度、摩擦感度和静电火花感度与TNT相当,做功能力相当于148%TNT和114% Comp.B;70℃恒温放置6h不渗油,是一种具有潜力的可替代TNT的熔铸炸药。