溴化1-十六烷基-3-乙烯基咪唑型离子液体的制备及聚合性研究

以N-乙烯基咪唑、溴代十六烷为原料,经亲核取代反应合成溴化1-十六烷基-3-乙烯基咪唑([HDVIM]Br)离子液体。并以该离子液体为单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,制备聚离子液体p[HDVIM]Br。采用红外光谱(FTIR)、核磁共振仪(¹H NMR)和元素分析、凝胶色谱仪(GPC)、热重分析仪(TGA)、X-射线衍射仪(XRD)及电导率对其进行结构与性能测试与分析。结果表明,[HDVIM]Br具有可聚性,且为无定形非晶结构。[HDVIM]Br的电导率随温度升高逐渐增大,随着浓度增加而增加;溴化1-十六烷基-3-乙烯基咪唑离子液体聚合物p([HDVIM]Br)的数均分子量为3.68×101H NMR)和元素分析、凝胶色谱仪(GPC)、热重分析仪(TGA)、X-射线衍射仪(XRD)及电导率对其进行结构与性能测试与分析。结果表明,[HDVIM]Br具有可聚性,且为无定形非晶结构。[HDVIM]Br的电导率随温度升高逐渐增大,随着浓度增加而增加;溴化1-十六烷基-3-乙烯基咪唑离子液体聚合物p([HDVIM]Br)的数均分子量为3.68×10⁴ g/mol。     

硫代杯[4]冠-4在硝酸体系中对Sr2+的萃取

乏燃料后处理的高放废液分离过程中,发展新型分离材料实现对锶的高效萃取至关重要。合成了1,2交替构象的硫代杯[4]冠-4(TCACE),利用FT-IR、¹H NMR和MS对目标产物进行了表征。研究不同稀释剂对萃取的影响,优化得出CH₂Cl₂为稀释剂,在硝酸浓度为3 mol·L^-1,有机相中硫代杯[4]冠-4浓度为1×10^-3 mol·L^-1,水相中Sr²⁺浓度为5×10^-4 mol·L^-1,萃取温度为25℃,萃取80 min条件下,平均传质系数为1.36×10^{-5 m}·s^-1,Sr²⁺的分配比为0.69。分析了不同条件对硫代杯[4]冠-4对Sr²⁺的萃取影响,研究了萃取计量方程式,实验结果表明萃合物为{Sr(NO₃)₂}·{TCACE}。研究了TCACE对其他金属离子Mo⁶⁺、Ni²⁺、Ag⁺、Sn⁴⁺等的萃取效果,表明对Sr²⁺具有较好的选择性。     

溴化1-十六烷基-3-乙烯基咪唑型离子液体的制备及聚合性研究

以N-乙烯基咪唑、溴代十六烷为原料,经亲核取代反应合成溴化1-十六烷基-3-乙烯基咪唑([HDVIM]Br)离子液体。并以该离子液体为单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,制备聚离子液体p[HDVIM]Br。采用红外光谱(FTIR)、核磁共振仪(~1H NMR)和元素分析、凝胶色谱仪(GPC)、热重分析仪(TGA)、X-射线衍射仪(XRD)及电导率对其进行结构与性能测试与分析。结果表明,[HDVIM]Br具有可聚性,且为无定形非晶结构。[HDVIM]Br的电导率随温度升高逐渐增大,随着浓度增加而增加;溴化1-十六烷基-3-乙烯基咪唑离子液体聚合物p([HDVIM]Br)的数均分子量为3.68×10~4 g/mol。     

显色剂5-(5-碘-2-吡啶偶氮)-2,4-二氨基甲苯测定催化剂中的微量铂

研究了5-(5-碘-2-吡啶偶氮)-2,4-二氨基甲苯(5-I-PADAT)与贵金属铂(Ⅳ)的显色反应,建立了分光光度法测定铂的新方法。结果表明,在pH=5.5的HAc-NaAc缓冲溶液中,铂(Ⅳ)与试剂形成稳定络合物,络合物于3.5 mol·L^-1盐酸介质中可转变为另一种具有较高吸收特性络合物,最大吸收波长为595 nm,表观摩尔吸光系数为3.2×10⁴ L·(mol·cm)^-1。铂含量在（0～1.5） μg·mL^-1符合比尔定律。实验建立的分析方法快速,手续简便,选择性较好。     

[NH2-emim]Br/[Bmim]BF4离子液体中二氧化碳的电化学还原

以2-溴乙胺氢溴酸和N-甲基咪唑盐为原料合成了氨基功能化离子液体1-（2-胺乙基）-3-甲基咪唑溴盐（[NH₂-emim]Br）,用¹H NMR和IR对所制备的离子液体进行了表征,测得25℃下[NH₂-emim]Br的黏度26.691 Pa·s、电导率0.1130 mS·cm^-1,CO₂的溶解饱和度82%（摩尔分数）,将不同含量的[NH₂-emim]Br与[Emim]BF₄、[Bmim]BF₄、[Bmim]PF₆组成二元复合离子液体,并用于CO₂电化学还原研究,循环伏安研究表明,CO₂在[NH₂-emim]Br（0.5%）-[Bmim]BF₄复合离子液体中的还原峰电位较[Bmim]BF₄正移0.4 V,还原峰电流增大9倍,黏度降低为0.08227 Pa·s,电导率增大至1.317 mS·cm^-1,是一种较好的CO₂电化学还原离子液体体系。     

磺化含酚酞侧基聚芳醚酮/氧化石墨烯复合质子交换膜的性能

采用共混制备了一系列磺化含酚酞侧基聚芳醚酮(SPEK-C)/氧化石墨烯(GO)复合质子交换膜,系统地研究了GO含量对复合膜性能的影响。结果表明,GO含量对膜的离子交换容量、稳定性、质子电导率和甲醇渗透率等有重要影响。复合膜质子电导率随GO含量增加而提高,GO含量为2%和5%的复合膜在80℃下质子电导率均在10^-1 S·cm^-1以上。80℃下,GO含量为5%的复合膜甲醇渗透率为6.69×10^-7 cm²·s^-1,低于同温度下复合前SPEK-C膜1个数量级。复合后膜的化学稳定性增强,离子交换容量和含水率均有提高,相对选择性明显增大,最高达SPEK-C的18.2倍。     

溴化1-乙烯基-3-烷基咪唑离子液体/环氧丙烯酸酯阻燃涂层性能研究

以1-乙烯基咪唑和不同的溴代烷烃(1-溴乙烷、1-溴丙烷、1-溴丁烷)为原料,通过N-烷基化反应制备出溴化1-乙烯基-3-烷基咪唑类离子液体([VAIM]Br),即:溴化1-乙烯基3-乙基咪唑([VEIM]Br),溴化1-乙烯基-3-正丙基咪唑([VPIM]Br),溴化1-乙烯基-3-正丁基咪唑([VBIM]Br)。将[VAIM]Br离子液体、丙烯酸胺、丙烯酸与环氧丙烯酸酯(EA)复合,经UV光固化制备了3种阻燃涂层([VEIM]Br/EA、[VPIM]Br/EA、[VBIM]Br/EA),并通过红外、紫外、极限氧指数仪、垂直燃烧仪及力学性能测定仪等手段对样品的性能进行表征。结果表明:[VBIM]Br/EA涂层综合性能较佳,当[VBIM]Br添加量为3. 5 g时,涂层的阻燃性能最佳。此时涂层的极限氧指数为32、燃烧级别V-0、残炭率35. 2%(500℃下马弗炉煅烧)和硬度为6H,且涂层具有较高的透光性,可见光区域(500～800 nm)内,其透过率为88%～91%。     

MUCT工艺处理生活污水短程脱氮的实现及硝化菌群动态变化

采用连续流MUCT工艺处理实际生活污水,研究短程生物脱氮的实现,并采用实时荧光定量PCR方法(quantitative real time PCR,QPCR)分析全程脱氮向短程脱氮转变过程中氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)的动态变化。通过降低溶解氧浓度为0.5mg·L^-1和缩短水力停留时间为6h,实现短程硝化,亚硝酸盐积累率达到90%。在短程硝化稳定运行阶段总氮去除率高达90%以上,远远大于全程阶段的74%。QPCR结果表明全程脱氮阶段水力停留时间的缩短使AOB细胞数呈现下降的趋势,NOB细胞总数稳定维持在10⁸cells·(g dried sludge)^-1。短程脱氮阶段,AOB细胞数小幅度上升,由3.17×10⁶cells·(g dried sludge)^-1增长到1.32×10⁷cells·(g dried sludge)^-1,同时AOB占全菌的比例也小幅度增长。NOB的细胞数在5.9×10⁷~1.78×10⁸cells·(g dried sludge)^-1之间波动。NOB占全菌的比例由1.44%下降到0.47%。因此,MUCT工艺处理实际生活污水的系统中NOB丰度降低及活性抑制是实现并维持短程生物脱氮的重要原因。短程脱氮运行期间由于控制低溶解氧浓度和短的水力停留时间,AOB丰度及相对含量没有显著增加,甚至下降,但不会影响氨氮和总氮的去除。     

餐厨垃圾和厨余垃圾厌氧消化产生沼渣的脱水性能分析

以餐厨垃圾和厨余垃圾为原料进行中温厌氧消化反应,采用含固率(TS)、离心脱水后含固率(CTS)、模化毛细吸水时间(NCST)、过滤比阻(SRF)以及结合水含量(BW)为脱水性能评价指标,研究不同厌氧消化阶段产生沼渣的脱水性能。研究发现:沼渣TS变化范围为3.0%～9.9%,CTS为10.9%～31.0%,NCST为50.8～163.7 s·L·(g TS)^-1,SRF为2.1×10¹³ ～13.8×10¹³ m·kg^-1,BW为2.3～15.1 g·(g TS)^-1。厌氧反应器的累计甲烷产量始终是餐厨垃圾高于厨余垃圾,前者最高可达381 ml·(g VS_added)^-1,而后者仅为280 ml·(g VS_added)^-1;沼渣的脱水性能主要受厌氧消化时间的影响。同时,以餐厨垃圾为原料的沼渣可以达到的脱水程度较高,而以厨余垃圾为原料的沼渣的脱水速率较快;沼渣TS与NCST、SRF和BW脱水指标的两两间相关性显著,而与CTS没有明显相关性。     

双季戊四醇在3种混合溶剂中的固-液相平衡

采用动态平衡法,在293.15～332.80 K、常压下,测定了双季戊四醇(DPE)在水+(甲醇、乙醇、异丙醇)三种混合溶剂中的溶解度数据。结果表明：DPE在不同质量分数的水+(甲醇、乙醇、异丙醇)混合溶剂中的溶解度随体系温度升高而增大;同一温度下,其在所选取溶剂体系中的溶解度随着甲醇、乙醇或异丙醇质量分数的增大而先增大后减小。λh方程、两参数方程与Apelblat方程均能够对所测定的溶解度数据进行较好的关联;通过修正的van’t Hoff方程计算得到DPE在所选取溶剂体系中Δ_sol H ⁰、Δ_sol S ⁰和Δ_sol G ⁰均大于零,表明DPE在所选取溶剂体系中的溶解过程为吸热、熵增的非自发过程。     

染料探针分子对水中铜离子的可视化识别及试纸化应用

设计合成了以罗丹明为母体的探针分子RCu,可实现对Cu²⁺的选择性识别。在HEPES缓冲溶液(2×10^-5 mol·L^-1, pH 7.4)的测试体系中RCu本身无颜色,加入Cu²⁺后溶液变为粉红色,而且加入其他常见金属阳离子无颜色变化。探针分子可识别较低浓度的Cu²⁺,检出限可达6.37×10^-8 mol·L^-1。同时探针分子可用于试纸化检测,对水样中的Cu²⁺可实现低浓度的检测,具有一定的实用价值。     

ChCl-urea-ZnO低共熔溶剂体系的电化学行为

研究了ChCl-urea-ZnO低共熔溶剂（DES）体系的电化学行为与ZnO浓度的相互关系。电导率测定结果表明，ChCl-urea-ZnO体系的电导率随ZnO浓度的增加而增大，但当ZnO浓度超过0.24 mol·L^-1，体系电导率趋于稳定。随着温度的升高，ChCl-urea-ZnO的电导率增大，电导率与温度的关系符合Kohlraush经验公式。循环伏安测试结果表明，在ChCl-urea-ZnO低共熔体系中，Zn（Ⅱ）还原为金属锌是受扩散控制的准可逆过程，Zn（Ⅱ）的扩散系数约为1.2×10^-7 cm²·s^-1。而且金属锌的析出电位随ZnO浓度的增加而正移，峰值电流明显增大，说明增大ZnO浓度有利于锌的沉积。此外，ZnO浓度对锌沉积层的形貌有明显影响，不同ZnO浓度下得到锌沉积物的形貌各不相同，有短棒状、方形等。     

锌催化电还原脱氯合成2,3,5,6-四氯吡啶:反应机理和工艺优化

采用循环伏安法和恒电位电解法,探讨了含有ZnCl₂的乙睛水混合溶液中五氯吡啶(PCP)在不锈钢阴极表面电还原脱氯生成2,3,5,6-四氯吡啶(2,3,5,6-TCP)的反应机理;采用恒电流电解法对该电还原脱氯过程的各种工艺条件进行了优化。结果表明:该体系中PCP电还原脱氯生成2,3,5,6-TCP主要遵循以Zn/Zn²⁺为氧化还原媒介的间接电还原机理;优化工艺条件下(阴极液含0.025mol·L^-1HCl+15%(体积分数)水+0.2mol·L^-1苯磺酸钠+0.16mol·L^-1ZnCl₂的乙腈溶液;电流密度为1.25A·dm^-2),0.08mol·L^-1PCP能高选择性地脱氯生成2,3,5,6-TCP,2,3,5,6-TCP的收率和电解电流效率分别可达88.7%和59.1%。     

PVC membrane selective electrode for determination of cadmium(II) ion in chocolate samples

Benzil bis（carbohydrazone） （BBC） is prepared and explored as new NN Schiff’s base, which plays the role of an excellent ion carrier in the construction of a Cd（II） ion membrane sensor. The tris（2-ethylhexyl） phosphate best performance corresponds to a membrane composition of 30%poly （vinyl chloride）, 65%（TEHP）, 3.5%BBC and 1.5%tetradodecyl-ammoniumtetrakis（4-chlorophenyl） borate （ETH 500）. This sensor shows very good selectivity and sensitivity towards cadmium ion over a wide variety of cations, including alkali, alkaline earth, transition and heavy metal ions. The effect of membrane composition, selectivity, pH and influence of additive on the response properties of electrode were investigated. The response mechanism was discussed in the view of UV-spectroscopy. The electrode exhibits a Nernstian behavior （with slope of 29.7 mV per decade） over a very wide concentration range from 1.0×10^-1 to 1.0×10^-8 mol·L^-1 with a detection limit of 3.2×10^-8 mol·L^-1. It shows rela-tively fast response time in whole concentration range （〈8 s） and can be used for at least 10 weeks in the pH range of 2.0-9.0. The proposed sensor is successfully used for the determination of cadmium in different chocolate sam-ples and as indicator electrode in titration with ethylene diamine tetraacetate （EDTA）.     

Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐氧化破解剩余污泥

采用 Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐,产生强氧化性硫酸根自由基(SO₄^-·),以污泥释放的溶解性COD(SCOD)、相对疏水性(RH)和污泥比阻(SRF)为表征,考察了SO₄^-·氧化破解剩余污泥强化脱水的影响因素,并解析了机理。结果表明:当初始pH为4.5,n(S₂O₈^2-)=2.2 mmol·(g VSS)^-1,n(Fe²⁺)=1.32 mmol·(g VSS)^-1,常温下反应3 h后,SCOD由66.5 mg·L^-1增加到472.3 mg·L^-1,RH由26.9%升高到41.1%,SRF由24.9×10⁸ S²·g^-1降低至4.5×10⁸ S²·g^-1;在此基础上利用响应面法,根据Box-Benhnken中心组合试验设计,以SRF为响应指标,优化条件为pH 4.27,n(S₂O₈^2-)=2.6 mmol·(g VSS)^-1,n(Fe²⁺)=1.59 mmol·(g VSS)^-1时,SRF为3.8×10⁸ S²·g^-1,泥饼含水率为72.7%。镜检发现,破解后污泥变为颗粒碎片状;傅里叶红外光谱显示污泥表面官能团对应的特征吸收峰强度有一定程度的减弱;热重分析表明无明显物理吸附水失重区。证实了在SO₄^-·作用下,污泥菌胶团结构破坏,溶胞释放了有机物,使表观疏水性更强,与水结合力明显减弱,脱水性得到了较大提高,有利于污泥减量化应用。     

沉淀-微滤组合工艺处理模拟含碘放射性废水

采用实验室规模的沉淀与膜分离组合工艺处理模拟含放射性I-废水,初始I-浓度约为5 mg·L^-1,Na₂SO₃投加量为40 mg·L^-1,CuCl投加量为260 mg·L^-1。分析考察了不同水温条件下的除碘效果及其他水质参数变化情况和两个膜通量4.17×10^-6 m·s^-1和8.33×10^-6 m·s^-1运行条件下的膜污染情况。运行时间均为168 h,处理含碘离子的废水水量为1540 L。两个膜通量在各自运行期间,平均去除率为94.8%,出水水质较稳定,但是出水的Cu（Ⅱ）离子含量较高,需要增加后续除铜工艺;最终膜比通量分别降至初始膜比通量的65.0%和55.0%,膜组件经物理和化学清洗后SF值分别恢复至初始SF值的90.0%和79.0%。反应结束后两次试验的CF（浓缩倍数）平均值为2.02×10³,试验产生的污泥体积较小。     

二水硫酸钙溶解动力学

采用电导率法测量匀速旋转的石膏块试样(CaSO₄·2H₂O,质量分数为98%)在纯水中的溶解速率,数据采集时间间隔1 s,测试期间试样表观形状(7 cm×4 cm×2 cm)和面积(100 cm²)基本不变。在溶解过程为表面反应控制条件下,依据溶解反应动力学模型,拟合得到25、45、65、85℃下二水硫酸钙溶解反应速率常数分别为1.91×10^-8、3.46×10^-8、4.92×10^-8、7.07×10^-8 mol·cm^-2·s^-1,反应级数为1.27。经Arrhenius公式回归得到溶解反应表观活化能为19.07 kJ·mol^-1。本实验方法排除了溶解过程试样面积不确定因素,拟合得到的模型参数使动力学方程计算值与实验值更为吻合,更接近溶解速率理论预测文献值。     

Gas separation using sol-gel derived microporous zirconia membranes with high hydrothermal stability☆

A microporous zirconia membrane with hydrogen permeance about 5 × 10?8 mol·m?2·s?1·Pa?1, H2/CO2 permselectivity of ca. 14, and excellent hydrothermal stability under steam pressure of 100 kPa was fabricated via polymeric sol–gel process. The effect of calcination temperature on single gas permeance of sol–gel derived zirconia membranes was investigated. Zirconia membranes calcined at 350 °C and 400 °C showed similar single gas permeance, with permselectivities of hydrogen towards other gases, such as oxygen, nitrogen, methane, and sulfur hexafluoride, around Knudsen values. A much lower CO2 permeance (3.7 × 10?9 mol·m?2·s?1·Pa?1) was observed due to the interaction between CO2 molecules and pore wall of membrane. Higher calcination tem-perature, 500 °C, led to the formation of mesoporous structure and, hence, the membrane lost its molecular siev-ing property towards hydrogen and carbon dioxide. The stability of zirconia membrane in the presence of hot steam was also investigated. Exposed to 100 kPa steam for 400 h, the membrane performance kept unchanged in comparison with freshly prepared one, with hydrogen and carbon dioxide permeances of 4.7 × 10?8 and~3 × 10?9 mol·m?2·s?1·Pa?1, respectively. Both H2 and CO2 permeances of the zirconia membrane de-creased with exposure time to 100 kPa steam. With a total exposure time of 1250 h, the membrane presented hydrogen permeance of 2.4 × 10?8 mol·m?2·s?1·Pa?1 and H2/CO2 permselectivity of 28, indicating that the membrane retains its microporous structure.