UV-LED/NaClO工艺降解尼泊金甲酯：不同活性物种的作用

采用UV-LED/NaClO工艺降解水中尼泊金甲酯(MeP),通过竞争动力学的方法确定了MeP与HO·、\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}·的二级反应速率常数,考察了不同NaClO投加量、pH和腐殖酸(HA)浓度下不同活性物种对MeP去除的贡献,研究了共存Br^-对MeP矿化、消毒副产物(DBPs)生成和急性毒性变化的影响。结果表明,NaClO与UV-LED的协同效果要优于其他氧化剂,UV-LED/NaClO工艺降解MeP的拟一级动力学常数为0.0854 min^-1。MeP与HO·、\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}·的二级反应速率常数分别为4.00×10⁹ L/(mol·s)和5.56×10⁸ L/(mol·s),UV-LED/NaClO工艺降解MeP时各活性物种的贡献率符合活性氯自由基(RCS)>HO·>NaClO>UV-LED的规律。弱酸性和中性条件有利于MeP降解,HA明显抑制了降解,\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}、\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}和Br^-均不同程度促进了MeP降解。Br^-可以提高MeP的矿化,但会导致更多的DBPs生成,增加反应溶液的急性毒性。     

刚柔组合桨强化软锰矿浸出过程的反应动力学特性

在软锰矿湿法浸出过程中,采用传统搅拌桨反应器,容易出现流体“打旋”现象,导致传质效果差,进而降低反应效率。因而,本研究将刚柔组合桨应用于软锰矿的还原浸出过程,强化浸出过程的传质行为,提高锰矿浸出率。结果表明,在黄铁矿与软锰矿质量比为0.20,硫酸浓度为1.5 mol/L,液固比为10,温度为363 K下,软锰矿中锰的浸出率达到90.12%,与传统桨叶相比,锰浸出率提高5.5%。同时,研究发现浸出过程遵循核收缩模型且受表面化学反应控制,黄铁矿与软锰矿质量比、初始硫酸浓度、液固比的反应级数分别为1.2679、0.4182、1.1959,反应动力学方程为1- （1-X）^1/3=0.96×10³（m_{\mathrm{F}\mathrm{e}{\mathrm{S}}_{\mathrm{2}}}/m_{\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}）^1.2679 [H₂SO₄]^0.4182（L/S）^1.1959exp（-41.75 ×10³/RT）t,浸出反应的表观活化能为41.75 kJ/mol。刚柔组合桨体系下的软锰矿浸出反应表观活化能相比传统搅拌体系下的软锰矿浸出反应表观活化能的文献报道值降低4.515~20.54 kJ/mol。     

UV-LED/NaClO工艺降解尼泊金甲酯：不同活性物种的作用

采用UV-LED/NaClO工艺降解水中尼泊金甲酯(MeP),通过竞争动力学的方法确定了MeP与HO·、\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}·的二级反应速率常数,考察了不同NaClO投加量、pH和腐殖酸(HA)浓度下不同活性物种对MeP去除的贡献,研究了共存Br^-对MeP矿化、消毒副产物(DBPs)生成和急性毒性变化的影响。结果表明,NaClO与UV-LED的协同效果要优于其他氧化剂,UV-LED/NaClO工艺降解MeP的拟一级动力学常数为0.0854 min^-1。MeP与HO·、\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}·的二级反应速率常数分别为4.00×10⁹ L/(mol·s)和5.56×10⁸ L/(mol·s),UV-LED/NaClO工艺降解MeP时各活性物种的贡献率符合活性氯自由基(RCS)>HO·>NaClO>UV-LED的规律。弱酸性和中性条件有利于MeP降解,HA明显抑制了降解,\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}、\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}和Br^-均不同程度促进了MeP降解。Br^-可以提高MeP的矿化,但会导致更多的DBPs生成,增加反应溶液的急性毒性。     

碱式硫酸镁晶须的可控制备及不同离子的影响机制

以氯化镁、氢氧化钠和硫酸镁为原料,采用溶胶-凝胶-水热法制备了碱式硫酸镁（MHSH-512）晶须,研究了前驱物Mg(OH)₂、Mg²⁺和\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}的浓度和杂质离子Cl^-对MHSH-512晶须的生长机制和微观形貌的影响。研究表明,溶胶-凝胶法得到的Mg(OH)₂在水热条件下的溶解再结晶过程中易形成结构单元[Mg(OH)₆]^4-。当c(Mg²⁺)/ c(\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-})为3时,几乎全部的[Mg(OH)₆]^4-可与\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}形成晶核,并以b轴为主轴生长为MHSH-512一维晶须。大量Cl^-的存在可能阻碍OH^-与Mg²⁺相互作用,延缓[Mg(OH)₆]^4-生成,同时与\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}在[Mg(OH)₆]^4-表面发生竞争吸附,导致晶须生长滞后,但对晶须的最终形貌和分散性没有实质影响。190℃下水热反应10 h制得的MHSH-512晶须结晶度高、长径比大（150～200）、表面光滑且分散性好,易于实现工业化生产,为青海盐湖镁资源的高值化利用提供了一条有效途径。     

过硫酸盐活化方式与氧化降解有机物效能及其在污染场地修复中的应用

过氧单硫酸盐（PMS）及过二硫酸盐（PDS）在工业污染场地修复中应用广泛，通过活化作用能够产生氧化性更强的·\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\text{-}}自由基，从而更好地氧化降解有机污染物。本文比较了几种典型活化方式，包括紫外（UV）、碱、过渡金属、热以及含碳物质，并分析了它们的优缺点及适用条件；讨论了过硫酸盐活化机理及动力学过程；分析了无机阴离子（Cl^-、\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\text{-}}\text{/}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}\text{-}}、\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\text{-}}、\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}^{\text{-}}、\mathrm{H}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}\text{-}}、{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\text{-}}）与·\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\text{-}}自由基相互作用及其对有机污染物氧化降解的影响；针对活化过硫酸盐在工业污染场地修复领域的应用，对过硫酸盐活化方法的发展趋势进行了展望。理论研究和实践表明，过硫酸盐不同活化方式为工业污染场地修复提供了多样选择，多种活化方式协同作用将是过硫酸盐高效活化氧化降解有机污染物的发展方向。由于Cl^-、\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\text{-}}\text{/}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}\text{-}}抢夺·\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\text{-}}的能力较强，认为这些无机盐与有机物复合的污染场地或土壤采用PDS修复需格外谨慎选择活化方法。     

亚硫酸盐活化技术及其在废水处理中的应用

亚硫酸盐作为一种脱硫副产物,具有价格低廉、毒性低、制备简便等优点,可被活化产生硫酸根自由基（\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{·-}）、亚硫酸根自由基（\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{·-}）、过氧硫酸根自由基（\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}^{·-}）和羟基自由基（OH^?）等多种氧化电位高的活性物质,能够快速高效地氧化降解各种有机污染物。因此,亚硫酸盐被视为更经济环保的过硫酸盐替代品。本文综述了亚硫酸盐活化技术的研究进展,包括过渡金属离子活化、紫外光辐射活化和含氧金属酸盐活化等;详细介绍了过渡金属活化亚硫酸盐发生自由基链式反应和紫外辐射亚硫酸盐光解生成自由基等亚硫酸盐活化机理;并归纳总结了亚硫酸盐高级氧化法处理各类有机废水的研究现状。目前,该技术在处理多种难降解废水方面有着显著的效果,但大多数研究仍停留在实验阶段,且处理对象单一,在实际废水处理方面研究尚少。     

Feammox系统内氮素转化途径的研究

铁氨氧化（anaerobic ammonium oxidation coupled to Fe(Ⅲ) reduction，Feammox）是指在厌氧条件下，氨氮氧化耦合三价铁还原的一种新型污水生物脱氮工艺。为确定Feammox反应系统中存在的氮转化的途径，在厌氧条件下接种普通活性污泥驯化培养Feammox，探究了不同途径对氨氮转化的贡献率并进行了相关性分析。研究结果表明：在厌氧间歇反应器ASBR中，经过120 d的富集培养，\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}最大去除率达53.8%，最大去除量约26.9 mg/L，其中Feammox反应途径对\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}去除的贡献率为57.7%，厌氧氨氧化(Anammox)约占42.3%。在典型周期分析发现，在0~7 h内对\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}去除量为14.74 mg/L，Anammox反应速率较快，起主导作用；7~24 h 对\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}去除量为12.16 mg/L，以Feammox反应为主；在整个运行周期内铁盐反硝化（nitrate-dependent Fe(Ⅱ) oxidizing，NDFO）去除\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}-\mathrm{N}约5 mg/L。由相关性分析可得，\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}-\mathrm{N}浓度与Fe(Ⅲ)、\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}^{-}-\mathrm{N}浓度呈显著性正相关（P_Fe<0.05、P_{\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}<0.01），而\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}-\mathrm{N}与Fe(Ⅲ)呈负相关（P<0.5）。实验结果表明在Feammox、Anammox以及NDFO共同作用下，该系统实现了污水自养型脱氮。     

基于二苯并-18-冠-6基体改性的K+选择性离子交换膜的制备及性能研究

基于18-冠-6醚环腔体可与K⁺形成1∶1型稳定的络合物,通过掺杂的方式将4,4'-二氨基-二苯并-18-冠-6（A18C6）引入离子交换膜基材料中并成膜,然后利用1,3,5-苯三甲酰氯（TMC）对A18C6分子进行交联固定,制得一系列改性阳离子交换膜。通过改变A18C6的含量和TMC的反应时间来调控阳离子交换膜的基体结构,系统考察了改性膜在K⁺/Mg²⁺、K⁺/Na⁺ 和K⁺/Li⁺的二元体系中对K⁺的电渗析选择性。研究结果表明,在电流密度为5.0 mA·cm^-2的条件下,最优膜M-A18C6-10%-T30在K⁺/Mg²⁺和K⁺/Li⁺体系中对K⁺的选择性（P_{\mathrm{M}{\mathrm{g}}^{\mathrm{2}+}}^{{\mathrm{K}}^{+}}=\mathrm{6.96},P_{\mathrm{L}{\mathrm{i}}^{+}}^{{\mathrm{K}}^{+}}=\mathrm{3.73}）高于商业的单价选择性阳离子交换膜CIMS（P_{\mathrm{M}{\mathrm{g}}^{\mathrm{2}+}}^{{\mathrm{K}}^{+}}=\mathrm{5.36}）。A18C6的掺杂引入不仅提高了膜基体的致密性（孔径筛分效应）,也为K⁺在膜基体中的传输提供了新的离子传输通道（离子-偶极作用）。     

Fe3O4改性水热炭活化过硫酸钠降解罗丹明B

通过微波水热法，以沼渣为原料，合成了Fe₃O₄改性微波水热炭，研究了Fe₃O₄掺杂量对水热反应进程及反应产物的影响。为拓展水热产物的应用范围，以罗丹明B（RhB）为对象，评价改性水热炭对过硫酸钠的活化能力。结果表明，微波加热功率为400W、Fe₃O₄制备量为水热炭质量的20%时，反应体系14min左右即达到设定温度（200℃），较无Fe₃O₄条件下反应时间（27min左右）缩短了48.1%，体系压强增加了27.8%。改性水热炭添加量为0.16g、反应时间140min、溶液初始pH为6.7、过硫酸钠投加量为0.1g时，体积为150mL、浓度为40mg/L的RhB降解率可达94.6%，是水热炭单独作用时的3.3倍，过硫酸钠单独作用时的3.9倍。在反应体系中以硫酸根自由基（?\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}）的作用为主，羟基自由基（·OH）和超氧负离子（?{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}^{-}）为辅。改性水热炭具有良好的超顺磁性和稳定性。     

La1-xLixMnO3钙钛矿催化剂同时消除NO和碳烟催化性能

采用溶剂热法制备La_1-xLi_xMnO₃ (x=0,0.05,0.15,0.25) 钙钛矿型复合金属氧化物催化剂。通过XRD、FT-IR、XPS、H₂-TPR和NO-TPD等手段对催化剂进行表征，在固定床微型反应器中评价催化剂同时消除NO和碳烟催化性能。结果表明，溶剂热法制备的La_1-xLi_xMnO₃催化剂具有单一的钙钛矿结构，催化剂中Mn物种以Mn³⁺和Mn⁴⁺的形式存在。Li⁺部分取代LaMnO₃中La³⁺后，La_1-xLi_xMnO₃催化剂上Mn⁴⁺数量和氧空位增加，促进更多活性氧物种和氮氧化物的吸附与活化，提高氧化还原性能，改善催化活性。Li⁺取代量为0.15，即La_0.85Li_0.15MnO₃催化剂催化活性较好，T_max和T_ig分别为463℃和327℃，NO最大转化率X_{\mathrm{N}\mathrm{O}}^{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}为42.1%，反应温度T_{\mathrm{N}\mathrm{O}}^{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}为383℃。     

马脊梁镜煤有机质大分子模型构建及分子模拟

运用工业分析、元素分析及¹³C核磁共振波谱、X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱分析，构建了马脊梁镜煤有机质大分子结构模型。在该结构模型中，芳环桥碳与周碳之比为0.24，芳环的类型以蒽、萘为主；脂肪碳原子主要是甲基、亚甲基和次甲基，氧接脂碳含量最少；每个大分子平均含氧原子22个，氧原子存在于酚羟基、羰基、羧基和醚氧中，个数分别为9、4、3和3；氮原子以一个吡啶和一个吡咯的方式存在。该结构模型的平均分子式为C₂₂₂H₁₆₈O₂₂N₂，分子量为3212。对所建分子模型分别进行了核磁共振碳谱、红外光谱及密度的模拟计算，并与测试结果进行对比验证。结果表明，所建模型能够较好地反映马脊梁镜煤有机质的大分子结构特征。     

298.2 K四元体系Li+， K+， NH4+ // Cl——H2O相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了298.2 K三元体系Li⁺,\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+} // Cl^--H₂O和四元体系Li⁺,K⁺,\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+} // Cl^--H₂O的相平衡。采用湿渣法和XRD测定了三元体系共饱点处平衡固相组成,发现固溶体(NH₄Cl) _x (LiCl·H₂O)_1-x 形成;采用XRD和SEM测定了四元体系共饱点处平衡固相组成,发现固溶体(NH₄Cl) _x (LiCl·H₂O)_1-x 、(NH₄Cl) _x (KCl)_1-x 和 （KCl) _x (NH₄Cl)_1-x 形成。研究发现：298.2 K下,三元体系相图由2个共饱点、3条单变量曲线和3个结晶相区组成,结晶区面积按照NH₄Cl > (NH₄Cl) _x (LiCl·H₂O)_1-x > LiCl·H₂O顺序依次减小;四元体系相图包含3个共饱点、8条单变量曲线和6个结晶相区,结晶区面积按 (KCl) _x (NH₄Cl)_1-x > NH₄Cl > KCl > (NH₄Cl) _x (KCl)_1-x > (NH₄Cl) _x （LiCl·H₂O)_1-x > LiCl·H₂O顺序依次减小。结果表明：298.2 K时,在氯化物体系中,锂铵和钾铵均可形成固溶体,且钾铵比锂铵更容易形成固溶体而大量析出,增加了锂钾铵氯化物的分离难度。     

298.2 K四元体系Li+， K+， NH4+ // Cl——H2O相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了298.2 K三元体系Li⁺,\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+} // Cl^--H₂O和四元体系Li⁺,K⁺,\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+} // Cl^--H₂O的相平衡。采用湿渣法和XRD测定了三元体系共饱点处平衡固相组成,发现固溶体(NH₄Cl) _x (LiCl·H₂O)_1-x 形成;采用XRD和SEM测定了四元体系共饱点处平衡固相组成,发现固溶体(NH₄Cl) _x (LiCl·H₂O)_1-x 、(NH₄Cl) _x (KCl)_1-x 和 （KCl) _x (NH₄Cl)_1-x 形成。研究发现：298.2 K下,三元体系相图由2个共饱点、3条单变量曲线和3个结晶相区组成,结晶区面积按照NH₄Cl > (NH₄Cl) _x (LiCl·H₂O)_1-x > LiCl·H₂O顺序依次减小;四元体系相图包含3个共饱点、8条单变量曲线和6个结晶相区,结晶区面积按 (KCl) _x (NH₄Cl)_1-x > NH₄Cl > KCl > (NH₄Cl) _x (KCl)_1-x > (NH₄Cl) _x （LiCl·H₂O)_1-x > LiCl·H₂O顺序依次减小。结果表明：298.2 K时,在氯化物体系中,锂铵和钾铵均可形成固溶体,且钾铵比锂铵更容易形成固溶体而大量析出,增加了锂钾铵氯化物的分离难度。