金属离子对MgAlX复合氧化物类FCC硫转移剂性能的影响

采用共沉淀法制备三元类水滑石MgAlX(X=Fe、Cu、Zn)和四元类水滑石MgAlFeX(X=Zn、Ce、Cu),经700℃焙烧6 h后制备了含有不同金属元素的FCC硫转移剂。通过XRD、氮吸附以及改装的WRP-3热重天平对硫转移剂的结构和SO₂氧化还原性能进行表征。结果表明,引入不同金属元素均可以得到结构规整的三元、四元类水滑石前驱体,经过焙烧后得到复合氧化物。三元类水滑石中Zn不具有促进硫转移剂的氧化还原性能,Fe可作为硫转移剂的氧化还原促进剂,Cu可作为优良的氧化促进剂。与MgAlFeZn和MgAlFeCe相比,四元类水滑石MgAlFeCu(n(Mg²⁺)/n(Al³⁺)=3,m(Fe)=8%,m(Cu)=1%)中Fe和Cu协同作用,使其饱和硫容、氧化吸硫和还原脱硫的性能均有所提高,6 min达到饱和硫容1.33 g·g^-1,同时具有较强的还原能力。     

Fe2O3/AC催化剂上对甲基苯硫酚的水相催化氧化偶联

以对甲基苯硫酚为模型底物，空气为氧化剂，来研究硫醇水相催化氧化偶联制备二硫醚。以活性炭为载体，采用等体积浸渍法制备了一系列负载型氧化物催化剂，并考察了其在对甲基苯硫酚氧化偶联制备对甲苯二硫醚反应中的催化性能。反应结果表明，活性炭负载的铁氧化物具有最佳催化性能。采用N₂物理吸附、X射线衍射、X射线光电子能谱和透射电镜等表征手段对活性炭负载的铁氧化物催化剂进行了表征。表征结果表明，铁氧化物为高度分散在活性炭上的Fe₂O₃物种。以Fe₂O₃/AC为催化剂，当催化剂焙烧温度为400℃，Fe负载量为5%，在50℃下反应30min时，对甲苯二硫醚的收率高达97.4%；该催化剂循环使用5次后活性无明显下降。     

Mn/Cu-BTC催化剂同时脱硫脱硝实验研究

通过水热合成法制得金属有机骨架材料Cu-BTC,采用浸渍法将金属氧化物（Fe、Mn、Ce、Co、Mo）负载在Cu-BTC上得到复合催化剂（X/Cu-BTC）并用于同时脱除模拟烟气中的SO₂和NO。采用N₂物理吸附（BET）、X射线衍射分析（XRD）、热重分析（TG）以及扫描电镜（SEM）等方法对催化剂进行表征。表征结果显示MnO_x的负载使得催化剂的比表面积、孔体积下降,负载前后催化剂的结构保持不变。同时考察了不同金属氧化物负载Cu-BTC同时脱硫脱硝的效果：Mn/Cu-BTC的脱硝最佳,其次为Ce/Cu-BTC。最后对MnO_x与CeO_x的负载量进行了考察,10% Mn/Cu-BTC与10% Ce/Cu-BTC为最佳负载量。在250℃,空速为10000h^-1时,10% Mn/Cu-BTC的脱硫和脱硝效率分别为100%和88%,10% Ce/Cu-BTC的脱硫和脱硝效率分别为100%和75%,表明Mn/Cu-BTC催化剂对于SO₂和NO具有良好的同时脱除效果。     

改性纳米纤维素对磷的动态吸附及再生

以铁改性纳米纤维素[Fe(OH)₃@CNFs]为吸附剂进行动态吸附除磷试验,探究了不同柱高和不同流速对Fe(OH)₃@CNFs吸附磷性能的影响。结果表明：吸附柱填充越高（6～16cm）,进水流速越慢（5～10mL/min）,吸附达到平衡所需时间越长,越有利于Fe(OH)₃@CNFs对磷的动态吸附。采用NaOH溶液对吸附剂解吸进行原位再生,再生后吸附柱对磷的吸附量为原吸附柱的83%,表明Fe(OH)₃@CNFs材料具有较好的再生能力。通过Yoon-Nelson模型计算吸附50%目标污染物所需的时间,拟合值与实验值的平均相对偏差在1.8%～6.9%之间,表明Yoon-Nelson模型能够很好地描述Fe(OH)₃@CNFs材料对磷的动态吸附行为。使用红外光谱和X射线光电子能谱对吸附机理进行分析发现Fe(OH)₃@CNFs材料对磷具有吸附能力,并且吸附后主要以FePO₄和Fe₂(HPO₄)₃的形式存在。利用吸附柱对生活污水处理厂二沉池出水进行动态吸附,在流速为10mL/min、填装高度为12cm的条件下,饱和时的吸附容量为34.5mg/g。     

FeCl3和十六烷基三甲基溴化铵改性赤泥对水中铜离子的吸附性能和机理

含铜废水主要来自电镀、有色冶炼、有色金属矿山开采、染料生产等过程。因Cu(Ⅱ)具有高毒性和生物富集性,严重威胁生态环境和人类健康。利用浓盐酸、三氯化铁（FeCl₃）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）依次对拜耳法赤泥（RM）进行处理、改性,制备出了一种去除率高、吸附量大、吸附效果好的重金属离子吸附剂。通过SEM、TEM、XRD、BET、元素分析、FTIR、热重分析等手段对其进行表征,并探究溶液pH、吸附剂投加量以及吸附温度等条件对水溶液中Cu(Ⅱ)吸附效果的影响。结果表明：酸浸赤泥（RM-HCl）比表面积比RM增大20倍,经过FeCl₃和CTAB改性后赤泥表面负载了大量羟基氧化铁（FeOOH）并且改善了吸附材料的表面性质,提高了吸附材料与Cu(Ⅱ)之间的亲和力和单层吸附能力。综合改性赤泥（FeCl₃/CTAB/RM）对铜的吸附时间在100min达到平衡,其最佳吸附pH为6、最佳吸附剂投加量为2g/L、饱和吸附量为221mg/g。吸附过程较好地符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,热力学数据说明该吸附是吸热、自发的过程。吸附机理主要是FeCl₃/CTAB/RM表面的羟基（Si-OH、α-FeOOH和β-FeOOH）以及掺杂的氯原子和表面活性剂,通过物理吸附（微胶束、静电引力）和化学吸附（离子交换、氢键）有效地去除Cu(Ⅱ)离子。     

Fe3O4@PGMA-Arg磁性吸附剂的制备及对亚铁离子的吸附性能

为脱除油田采出水中的Fe(Ⅱ)合成磁性吸附剂，本文以溶剂热法制得亲水性Fe₃O₄纳米颗粒，使用盐酸多巴胺（DA）进行包覆得到Fe₃O₄@PDA，再以甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）在其表面聚合接枝得到Fe₃O₄@PGMA，后经精氨酸（Arg）修饰后得到功能化的Fe₃O₄@PGMA-Arg。通过红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射和磁化强度对制备的纳米颗粒进行表征，结果表明Fe₃O₄@PGMA-Arg中具有伯胺、亚胺双键、羟基和羧基官能团，其中伯胺基团和亚胺双键上的N可与Fe(Ⅱ)形成配位键，羟基和羧基的O可与Fe(Ⅱ)形成配位键，从而达到吸附Fe(Ⅱ)的目的。合成产物仍保持了Fe₃O₄的反尖晶石结构，具有好的磁响应性能。通过静态吸附实验探究吸附条件对Fe₃O₄@PGMA-Arg吸附Fe(Ⅱ)的影响因素，结果表明，Fe(Ⅱ)的吸附量随着温度和初始浓度的增加而增加，适宜的pH为4。动力学和热力学研究表明，吸附Fe(Ⅱ)过程符合准二级反应动力学模型，吸附等温线符合Langmuir模型，吸附过程活化能为45.60kJ/mol，为化学吸附。Fe₃O₄@PGMA-Arg经5次再生后，对亚铁离子仍保持较高的脱除率。     

Na2S2O3改性Cu-BTC吸附二甲基二硫醚性能研究

通过溶剂热法合成了Cu-BTC,通过Na2S2O3还原获得改性M-Cu-BTC吸附材料,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)进行表征,研究了二甲基二硫醚(DMDS)/正己烷模拟体系在改性M-Cu-BTC上的吸附热力学和动态吸附性能.结果表明,DMDS在M-Cu-BTC上的吸附等温线可以用Freundlic...     

多孔碳负载Cu_2O/Cu双相催化剂的制备及应用

以硝酸铜和均苯三甲酸为原料,采用溶剂热合成法制备了金属有机框架材料(Cu-BTC),将其在氮气和空气气氛下焙烧制备了多孔碳负载的Cu2O/Cu催化剂Cu-BTC-1和Cu-BTC-2,并考察了其在对硝基苯酚催化还原中的催化性能。对Cu-BTC-1和Cu-BTC-2进行了XRD,SEM,TEM和BET表征。XRD表征结果表明:在氮气气氛中焙烧Cu-BTC可得到多孔碳负载的Cu2O/Cu双相纳米晶材料。SEM和TEM结果表明:相对于Cu-BTC-2催化剂,Cu-BTC-1双相粒子粒径较小,介于10~30 nm之间,比表面积较高,达200 m~2/g。对硝基苯酚催化还原实验结果表明:与Cu-BTC-2(表观速率系数kapp=0.0067 s–1)相比,Cu-BTC-1在对硝基苯酚的还原中具有更高的催化活性(kapp=0.0108 s–1)。     

SO2活化改性石油焦吸附剂的汞吸附特性

利用SO₂气体对石化工业副产物石油焦进行活化改性以制成富硫高活性脱汞吸附剂（SAPC）。在固定床实验装置上进行SAPC吸附脱除汞的实验研究,考察吸附温度、入口Hg⁰浓度、烟气成分以及热再生等因素对脱汞特性的影响规律,同时结合比表面积及孔隙度分析、元素分析和X射线光电子能谱（XPS）等表征手段深入分析SAPC的汞吸附机理。结果表明,SO₂活化改性石油焦的物理和化学特性得到极大改善,羰基、酯基以及非氧化态硫是Hg⁰的主要活性吸附位。吸附温度的升高会抑制对Hg⁰的吸附脱除,烟气中较高的Hg⁰浓度会降低汞脱除效率,但对其汞吸附速率有促进作用。SO₂对SAPC的脱汞性能影响较小,O₂易将Hg⁰氧化成为更容易与含氧、含硫官能团结合的氧化态汞,从而促进对Hg⁰的脱除。热再生时吸附态汞化合物受热分解的过程伴随着吸附剂表面化学活性位的损失,导致再生后汞吸附性能大幅下降。     

阴离子对铁盐氧化脱除煤中硫的影响

采用Fe（NO₃）₃、Fe₂（SO₄）₃和FeCl₃溶液氧化脱除山西某焦煤中的硫,研究铁盐种类及添加无机酸对脱硫效果的影响,并利用红外光谱仪对处理前后的煤样进行表征。结果表明,Fe（NO₃）₃的脱硫效果远高于Fe₂（SO₄）₃和FeCl₃;溶液中添加H₂SO₄和HCl会抑制Fe³⁺的氧化脱硫效果;较低浓度的HNO₃促进Fe（NO₃）₃氧化脱除煤中的FeS₂和硫醇、硫醚等有机硫,而高浓度的HNO₃又会抑制Fe³⁺与FeS₂反应,致使脱硫率下降。     

活性炭基甲硫醇吸附剂的制备及再生研究

以煤质活性炭为载体,制备了硝酸和尿素复合改性的活性炭基吸附剂,利用Boehm滴定、X射线光电子能谱(XPS)及N_2吸附脱附(BET)对活性炭进行表征。利用固定床微型反应装置,研究了活性炭对甲硫醇的吸附性能。结果表明,硝酸-尿素复合改性能够显著提高活性炭的硫容,950℃焙烧后的改性活性炭的硫容达到332.8 mg/g。XPS结果表明,高温焙烧后产生的石墨型氮(N-Q)和吡啶型氮(N-6)是主要的活性中心。再生实验结果表明,400℃N_2热再生后,活性炭的硫容恢复较理想,再生3次后,硫容仍达到298 mg/g。     

氨基功能化双醛淀粉吸附剂的制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附行为

以淀粉为原料，高碘酸钠为氧化剂，制备出双醛淀粉(DAS)，然后与水合肼反应制备了氨基功能化双醛淀粉吸附剂(NH₂-DAS)。采用扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱仪、X射线衍射仪、热重分析仪和X射线光电子能谱等表征手段对NH₂-DAS的形貌、元素组成、热稳定性和表面化学性质进行了分析。详细研究了NH₂-DAS吸附剂对水溶液中Pb(Ⅱ)离子的吸附行为和吸附机理。结果表明，NH₂-DAS对Pb(Ⅱ)的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准二级吸附动力学模型。当吸附温度为45℃、pH为5.5、吸附时间为240min时，NH₂-DAS对Pb(Ⅱ)的吸附容量达到165mg/g。NH₂-DAS对Pb(Ⅱ)的吸附作用主要是利用其表面—C==N—和—NH₂与Pb(Ⅱ)的配位螯合作用实现的，且为自发、吸热的熵增过程。经过5次再生利用后，NH₂-DAS对Pb(Ⅱ)的吸附容量仍然能达到初始吸附容量的84.8%。该NH₂     

核桃青皮基磁性生物质炭的制备及其对Co2+的吸附性能

针对含Co²⁺重金属离子废水的处理和粉末状生物质多孔炭难以回收的问题,提出以核桃青皮为原料,通过水热法制备炭前驱体,加入Fe(NO₃)₃·9H₂O浸渍后,热解制备磁性生物质多孔炭(MBC_x)。采用扫描电子显微镜、氮气吸附-脱附、综合物性系统和X射线光电子能谱等手段对MBC_x进行表征,并考察了MBC_x对废水中Co²⁺的吸附性能。结果表明,当前驱体与Fe(NO₃)₃·9H₂O质量比为15:9时,所得MBC9的比表面积为249 m²·g^-1,平均孔径为4.45 nm,MBC₉表面的O、N和Fe元素的摩尔分数分别为14.04%、3.17%和1.28%。Langmuir吸附等温式能很好地描述MBC₉对Co²⁺的吸附过程,最大理论吸附量为130.38m...     

水中硫醇和硫醚的催化氧化消除

以丙硫醇和甲基苯基硫醚为模型底物,来研究水中硫醇和硫醚的催化氧化消除。比较了空气和H_2O_2这两种氧化剂对Fe_2O_3/AC和Nb_2O_5/AC催化剂催化性能的影响。反应结果表明,以H_2O_2为氧化剂,Nb_2O_5/AC为催化剂,可实现水中丙硫醇和甲基苯基硫醚的高效催化氧化消除。在室温条件下,当H_2O_2用量为4.5 equiv.时,丙硫醇转化率为99.5%,甲基苯基硫醚转化率为99.9%。     

SO2改性高硫石油焦脱汞实验研究

以SO₂为活性气体对3种不同的原始高硫石油焦进行活化形成高硫石油焦样品。采用比表面积及孔隙度分析仪、X射线光电子能谱分析和元素分析等仪器和方法研究样品的物理化学性质,在固定床实验装置上对样品的脱汞能力进行实验研究。结果表明,用SO₂气体改性石油焦的过程是一个有效的载硫过程;经过SO₂改性后的高硫石油焦表面负载有大量有机硫（噻吩）,具有较强的脱汞能力;高硫石油焦表面的含硫量和硫形态对其吸附脱汞能力有很大影响,高硫石油焦表面的微孔结构和微观形貌也在一定程度上影响其脱汞能力;在一定温度范围内随着吸附温度的降低,改性高硫石油焦的Hg⁰穿透率呈下降趋势,即汞脱除性能不断增强。     

铜掺杂TiO2/PCN异质结光催化还原二氧化碳性能研究

以Cu Cl₂、NH₂-MIL-125(Ti)和尿素为前驱物，通过煅烧法制备了不同Cu掺杂量的二氧化钛/聚合氮化碳(PCN)异质结(Cu Ti CN)。其中3Cu Ti CN光催化还原CO₂性能最优，在可见光下CO的产生速率可达735μmol/(g·h)，分别是纯PCN和Ti O₂/PCN异质结的9倍和3倍。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、氮气物理吸附、紫外可见漫反射光谱、光致发光谱(PL)等手段对光催化剂的组成、结构和光电化学性质进行了表征。研究发现，Cu掺杂和异质结的构建增强了可见光吸收，增大了材料的比表面积，提高了光生载流子的分离和传递效率。根据带隙数据和莫特-肖特基曲线得到了异质结的能带结构，并提出了Cu掺杂TiO₂/PCN异质结光催化还原CO₂的机理。     

Cu-P复合改性对g-C3N4可见光催化性能的影响

以P掺杂的石墨相氮化碳(P-C₃N₄)为基材，将其与不同质量分数的氯化铜混合后继续焙烧，制备出Cu-P复合改性的石墨相氮化碳可见光光催化剂(Cu/P-C₃N₄)。对样品的结构、光电性能进行了X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、光致荧光光谱(PL)、电化学阻抗谱(EIS)等一系列表征。通过可见光催化降解亚甲基蓝考察了它们的光催化活性。结果表明，Cu-P复合改性提高了催化剂的电子转移速率且降低了光生电子空穴对的复合速率，有效改善了其光催化性能。可见光照射120 min,Cu(1.5%)/P-C₃N₄复合材料对亚甲基蓝的降解率达到71.3%，其降解速率常数分别是纯g-C₃N₄和P-C₃N₄的2.17倍和2倍。另外，通过活性物种捕获实验初步研究了各个体系的光催化反应机理。     

温度和氧含量对NH4Br改性稻壳焦汞氧化吸附特性的影响

采用10 g·L^-1 NH₄Br溶液对原始稻壳焦进行浸渍改性制备了脱汞吸附剂。利用比表面积及孔隙度分析仪、扫描电子显微镜/X射线能谱分析仪对改性前后稻壳焦吸附剂物理化学性质进行表征。在固定床汞吸附实验台上对吸附剂床层出口元素汞(Hg⁰)和二价汞(Hg²⁺)进行同步检测,研究了不同温度下N₂气氛和N₂+6.4 %(体积)O₂气氛中改性稻壳焦的汞氧化吸附特性。50℃下N₂气氛、N₂+6.4%(体积)O₂气氛以及150℃下N₂气氛中固定床出口均未明显检测到Hg²⁺,50℃和150℃时脱汞率均可达90%。温度为150℃时,在N₂+6.4%(体积)O₂气氛中吸附剂的总汞(Hg^T)脱除效率为98.2%,其中82.2%的Hg⁰被吸附脱除,其余则被O₂非均相氧化为Hg²⁺而氧化脱除。通过对程序升温管式炉出口Hg^T进行检测研究了吸附剂表面吸附态汞的脱附特性。汞脱附峰值温度300℃表明吸附态汞可能以Hg-Br化合物的形式赋存于改性稻壳焦表面,220~350℃的脱附温度说明吸附态汞有较高的热稳定性。100.14%~118.62%的汞平衡率验证了实验结果的准确性。     

溴改性金属有机骨架的合成及其对单质汞吸附

采用溶剂热法制备了溴改性的金属有机骨架(metal organic framework,MOF),通过模拟烟气动态吸附方法对材料单质汞(Hg⁰)吸附性能进行研究。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、综合吸附仪对晶体结构、形貌和组分进行表征。结果表明改性后晶体结构不变,比表面积、孔容下降,溴以共价键固定在材料中。改性前和改性后材料对Hg⁰的吸附效率都有随温度升高而增加趋势。模拟烟气反应床吸附实验证明240℃条件下,溴改性MOF10h内吸附效率高于95%,同等实验条件下,非改性MOF以及传统活性炭吸附剂吸附汞5h后效率低于75%。     

杂多酸改性V-Mo/Ti-W催化剂的宽温SCR脱硝性能

采用等体积浸渍法制备了一系列Keggin型杂多酸改性的V-Mo/Ti-W催化剂,并通过X射线衍射（XRD）、BET比表面分析（BET）、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、X射线光电子能谱（XPS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等表征方法对催化剂物化性质进行了表征分析。各项表征分析结果表明,杂多酸改性后的HPAs-V-Mo/Ti-W催化剂相比于改性前的催化剂,平均孔径尺寸更大,可抑制硫酸氢铵沉积,以提高催化剂抗硫性能;与V-Mo/Ti-W样品相比,改性后的催化剂具有更强的NH₃吸附能力、更好的还原性能和更多的化学吸附氧物种,从而表现出更优异的脱硝性能和N₂选择性。杂多酸改性后的催化剂在200~380℃温度范围内、150000h^-1高空速、高浓度SO₂和H₂O存在的模拟烟气中表现出高 NH₃-SCR活性、优异的抗SO₂性能,并保持几乎100%的N₂选择性,可作为燃煤电厂深度调峰的宽温催化剂,具备良好的工业应用价值。