臭氧氧化-化学洗涤法处理生活垃圾臭气VOCs的试验

研究臭氧在不同工艺环节对挥发性有机物（VOCs）去除率的影响,并与氢氧化钠+次氯酸钠+清水3级化学洗涤工艺VOCs去除率进行对比。结果表明：氢氧化钠+次氯酸钠+清水的3级化学洗涤工艺对垃圾臭气的VOCs去除率为41.36%～49.18%;氢氧化钠+臭氧+清水组合装置在臭氧发生量200 g/h的条件下VOCs去除率是56.29%～60.5%;氢氧化钠+次氯酸钠+臭氧组合装置在臭氧发生量200 g/h的条件下的VOCs去除率是50.98%～57.3%;臭氧+氢氧化钠+次氯酸钠组合装置在臭氧发生量200 g/h的条件下VOCs去除率是60.04%～64.16%。与化学洗涤工艺对比,臭氧氧化-化学洗涤组合工艺对垃圾臭气中VOCs有更高的去除率。     

德州市冬季大气挥发性有机物污染特征及其对臭氧和二次有机气溶胶生成的贡献

利用气相色谱-质谱仪/火焰离子检测器（Online-GC-MS/FID）对2017年冬季山东德州大气中99种挥发性有机物（VOCs）进行连续测量,研究了VOCs浓度和组分特征、日变化趋势、来源及其对臭氧（O₃）、二次有机气溶胶（SOA）生成的贡献.结果表明,德州大气VOCs平均体积分数为（47.74±33.11）×10^-9,烷烃占比最大,为40.66%.总VOCs及其组分表现出早晚体积分数高、中午体积分数低的日变化规律.德州大气中丙烷、丙烯、苯及甲苯和二氯甲烷分别受到液化石油气挥发、生物质燃烧、机动车排放和溶剂使用等人为源的影响.反向轨迹模型分析发现,北方内陆气团对德州VOCs体积分数具有一定贡献.烷烃、烯烃、芳香烃的臭氧生成潜势分别为（34.87±33.60）、（120.48±118.76）和（59.77±94.14）μg/m³,乙烯、丙烯、甲苯和间/对二甲苯的贡献较大.芳香烃氧化主导了SOA生成,其贡献率为93.7%,甲苯、间/对二甲苯、苯对SOA生成的贡献最大.为解决大气复合污染问题、实现臭氧和PM_2.5协同控制,德州应重点控制甲苯、间/对二甲苯等芳香烃的排放.     

偶氮染料的臭氧氧化机理研究

在3．5L半序批式反应器中进行了阳离子红X-GRL偶氮染料的臭氧氧化实验．用GC／MS定性和GC半定量等方法确定了该染料在臭氧氧化过程中各中间产物的出现次序及浓度变化，结合臭氧与染料反应的化学计量比、反应过程中溶液pH的下降和NO3^-的生成，得出了染料的臭氧氧化机理可分为三个阶段，即：助色基脱落、最大吸收峰紫移阶段；生色基分解、染料脱色阶段；无色中间产物进一步降解成有机酸、醛、酮及烷烃等有机小分子阶段．确定了染料分子中6个氮的转化路径，即：其中4个氮原子转化为2分子N2，另外2个氮原子分别转化为1分子有机氮化合物和1分子NO3^-染料的臭氧氧化以直接氧化为主．     

锰离子催化臭氧氧化气相丁醛

为研究餐厨油烟中挥发性有机物(VOCs)的去除方法,以丁醛为目标污染物,考察了锰离子催化臭氧氧化对丁醛的降解效果,并考察了p H、催化剂浓度、[O3]/[丁醛]浓度比、温度、丁醛的初始浓度等因素对Mn2+催化臭氧氧化丁醛效果的影响.结果表明:Mn2+的加入可以显著提高丁醛的降解率,降解效率随[O3]/[丁醛]浓度比升高和丁醛浓度的降低而增大,随Mn2浓度和温度的增大先升高后降低,分别在浓度为1 mmol/L和温度为30℃时降解效果最好;存在最优p H,即p H=5时降解效果最好;在催化剂浓度为1 mmol/L、p H=5、丁醛初始浓度为50 m L/m3、[O3]/[丁醛]=0.2、温度为室温的条件下,丁醛的降解率可达94.67%,矿化率为91.8%.     

2017年8—9月湖州市臭氧污染特征及其生成机制研究

近年来近地面臭氧问题日益凸显,成为影响空气质量持续改善的瓶颈.本研究基于2017年8—9月在湖州市城区开展的为期1个月的臭氧及其前体物挥发性有机物（VOCs）和氮氧化物（NO_x）在线观测数据,分析了臭氧及其前体物污染特征,利用正矩阵因子分析（PMF）解析了VOCs来源,并采用基于观测的模型（OBM）对臭氧生成机制进行研究.研究结果表明：1）观测期间湖州市VOCs平均体积分数为（24.78±9.10）×10^-9,其中占比最高的组成为烷烃、含氧VOCs （OVOCs）和卤代烃;2）在臭氧非超标时段,湖州市臭氧生成处于VOCs控制区,而在臭氧重污染期间湖州市处于以VOCs控制为主的过渡区;3）在臭氧超标时段,对臭氧生成潜势（OFP）贡献最大的是芳香烃（39.6%）,其次是烯烃（21.5%）和OVOCs （19.4%）,排名前三的关键组分为甲苯、乙烯和间/对二甲苯;4）源解析结果显示观测期间湖州市VOCs的主要来源是溶剂使用（27.0%）、交通排放（22.7%）、背景+传输（19.3%）、工业排放（16.9%）、汽油挥发（7.7%）和植物排放（6.4%）,重污染过程期间对OFP贡献最大的两类源是交通排放源和溶剂使用源,贡献百分比分别为35.1%和30.5%.因此,对交通排放和溶剂使用方面进行控制管理对湖州市大气臭氧污染防控有重要意义.     

泰安大气VOCs的垂直分布特征及影响

为了探究大气挥发性有机物(volatile organic compounds, VOCs)的垂直分布特征,利用GC-MS-FID连用仪,依托泰山进行泰安不同高度大气VOCs的研究,并分析臭氧生成的影响。研究结果显示,大津口(海拔330 m)总挥发性有机物(total VOCs, TVOCs)的体积分数最高,为72.6×10^-9,臭氧生成潜势(ozone formation potential, OFP)也最高,源于本地机动车芳香烃的排放,与高山地形也有关;其次为农大(地面,TVOCs的体积分数为61.4×10^-9)和玉皇顶(海拔1 534 m, TVOCs的体积分数为60.5×10^-9);扇子崖(海拔500 m)TVOCs的体积分数最低,为41.2×10^-9。不同站点大气中烷烃占比均最高,但VOCs的OFP优势物种不同。农大VOCs的OFP优势物种为烯烃,受交通和工业排放的影响较大;扇子崖和玉皇顶VOCs的OFP最低,其中扇子崖站点周围没有明显的排放源,且区域输送影响较低,玉皇顶主要受到高空大气输...     

泰州市大气挥发性有机物化学组分特征、活性及来源解析

挥发性有机物（VOCs）是臭氧和大气颗粒物的重要前体物,本研究利用在线气相色谱-质谱仪（Online-GC-MS）于2018年5—6月对江苏省泰州市大气中98种VOCs进行监测,依据监测结果对泰州市大气VOCs的组成特征、日变化趋势进行分析,对醛酮类VOCs数据进行参数化拟合探究其一次二次贡献,并采用正矩阵因子分解模型（PMF）对VOCs数据进行来源分析,用最大增量反应活性（MIR）计算臭氧生成潜势（OFP）.研究结果表明：泰州市大气VOCs中烷烃占比最高,其次为醛酮;烷烃、烯烃、卤代烃和芳香烃浓度日变化趋势明显,特征相近;参数化方法表明醛类物质主要来自于二次生成,而酮类物质主要来自一次排放;PMF模型结果表明泰州市VOCs的主要贡献源分别为机动车排放、油气溶剂挥发、生物质燃烧、其他工业和天然源;OFP的主要贡献物种为烯烃类,占比34.18%.研究结果表明,控制工业排放和溶剂使用是泰州市大气污染物控制的重点.     

臭氧氧化NP_nEO及其代谢产物NP的反应机理

为提高再生水质量和回用安全性,采用臭氧氧化壬基酚聚氧乙烯醚(NPnEO)及其代谢产物壬基酚(NP),分析了臭氧氧化NPnEO的效果及其反应历程.研究结果表明,壬基酚聚氧乙烯醚的臭氧氧化主要发生在乙氧基链上,随着氧化进程的进行,各种聚合度NPnEO中的EO链发生断裂,聚合度随之减小,前10 min内,混合物中各聚合度的NPnEO所占的比例仍符合泊松分布.壬基酚极易被臭氧氧化,接触5 min后去除率可达到90%;壬基酚的臭氧氧化不完全,有壬醇类中间产物生成.     

臭氧在烟气中氧化零价汞的机理研究

在构建70步详细反应机理的基础上,通过敏感度分析、试验研究及动力学模拟对臭氧在烟气中氧化零价汞机理进行深入分析与探讨.敏感度分析表明,反应Hg+NO3=NO2+HgO是直接影响Hg0氧化的关键基元反应,NO3的生成量是影响Hg0氧化的最关键因素.试验研究与动力学模拟表明,臭氧在烟气中能有效氧化零价汞,φ(O3)/φ(NO)越大或烟气温度越高(所研究温度范围内),Hg0氧化效果越好,且都基本呈线性关系.分析其原因为,φ(O3)/φ(NO)增大或烟气温度升高,可提高NO3的生成量,而NO3生成量的提高可直接使Hg0氧化效果增强.动力学模拟与试验研究结果取得了很好地吻合,验证了所构建反应机理的正确性.     

臭氧氧化灭多威效能研究

为考察内分泌干扰物质灭多威(Methomyl)的去除方法,采用H2O2/O3体系,研究该体系氧化水中灭多威效果,并在此基础上探讨反应条件对O3降解灭多威的影响,并以IC、GC-MS和LC-MS对氧化产物进行研究.结果表明,H2O2的投加并未明显提高O3对灭多威的去除;灭多威初始质量浓度3.0mg/L,O3投量30mg/L,随pH和温度的升高,去除率呈先升高后降低的趋势,在pH=9.0,温度25℃,反应时间20～30min去除率达到最高,接近89%;初始质量浓度对去除有一定影响,但灭多威初始质量浓度1.5mg/L时,去除率为92.7%,表明臭氧能有效去除水中微量灭多威,且反应条件温和;碳酸氢根也在一定程度上抑制了灭多威的去除.灭多威去除和硝酸根生成的摩尔比及产物的气质和液质分析表明灭多威可能被O3矿化为无机产物.     

Effect of atmospheric aerosol on surface ozone variation over the Pearl River Delta region

Our analysis of the surface aerosol and ultraviolet(UV) measurements in Pearl River Delta(PRD) region shows that the sur-face UV radiation is reduced by more than 50% due to high aerosol concentrations.This has important impacts on urban eco-system and photochemistry,especially on ozone photochemical production over the region.The quantitative effect of aerosols on surface ozone is evaluated by analyzing surface observations(including ozone,ultraviolet radiation,aerosol radiative pa-rameters) and by using r...     

2014—2019年北京和南京地区PM2.5和臭氧质量浓度相关性研究

自2014年以来,中国细颗粒物（PM_2.5）浓度大幅度下降,但臭氧（O₃）浓度逐年缓慢上升,厘清PM_2.5和O₃（P-O）相关性尤为关键.在本研究中,2014—2019年北京和南京PM_2.5年均质量浓度下降幅度分别为-6.86和-6.15 μg·m^-3·a^-1;而日最大8小时平均O₃质量浓度（MDA8 O₃）年均增长幅度为1.50和1.75 μg·m^-3·a^-1.研究期间,北京地区MDA8 O₃质量浓度小于100 μg·m^-3,P-O呈负相关;而当质量浓度大于100 μg·m^-3时,P-O为正相关.通过Pearson相关系数研究P-O两者相关性.在两个城市每月相关性分析中,在每日时间尺度5—9月为强的正相关;而小时时间尺度11月至次年2月趋于负相关.在北京,P-O每月和季节相关性变化大于南京.在日变化中,夏季在16时为强的正相关,春秋两季在13—17时为弱的正相关,而在春、秋和冬季8时,却为强的负相关.     

Kinetics of Fe3O4 formation by air oxidation

The kinetics of Fe₃O₄ formation by air oxidation of slightly acidic suspension of Fe(OH)₂ was studied. The effects of initial concentration of Fe(II), temperature, partial pressure of oxygen, air flow rate and stirring rate on the oxidation rate were investigated. The results show that Fe₃O₄ formation is composed of two-step reaction, the first step is the formation of Fe(OH) ₂ ⁺ by oxidation of Fe(OH)⁺ complex ions, the second step is the formation of magnetite by dehydration and deprotonation of Fe(OH)⁺ and Fe(OH) ₂ ⁺ . The oxidation reaction is zero-order with respect to the concentration of Fe(II) and around 0.5-order with respect to partial pressure of oxygen, and oxygen transfer process is rate-limiting step of oxidation reaction with apparent activation energy of 2.74 kJ · mol⁻¹.     

High-temperature oxidation behavior of Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript>/TiAl matrix composite in air

The oxidation behavior of Al₂O₃/TiAl in situ composites fabricated by hot-pressing technology was investigated at 900° in static air. The results indicate that the mass gains of the composites samples decrease gradually with increasing Nb₂O₅ content and the inert Al₂O₃ dispersoids effectively increase the oxidation resistance of the composites. The higher the Al₂O₃ dispersoids content, the more pronounced the effect. The primary oxidation precesses obey approximately the linear laws, and the cyclic oxidation precesses follow the parabolic laws. The oxidized sample containing Ti₂AlN and TiAl phases in the scales exhibits excellent oxidation resistance. The oxide scale formed after exposure at 900°C for 120 h is multiple-layered, consisting mainly of an outer TiO₂ layer, an intermediate Al₂O₃ layer, and an inner TiO₂+Al₂O₃ mixed layer. From the outer layer to the inner layer, TiO₂+Al₂O₃ mixed layer presents the transit of Al-rich oxide to Ti-rich oxide mixed layer. Near the substrate, cross-section micrograph shows a relatively loose layer, and micro- and macro-pores remain on this layer, which is a transition layer and transferres from Al₂O₃+TiO₂ scale to substrate. The thickness of oxide layer is about 20 μm. It is also found that continuous protective alumina scales can not be observed on the surface of oxidation scales. Ti ions diffuse outwardly to form the outer TiO₂ layer, while oxygen ions transport inwardly to form the inner TiO₂+Al₂O₃ mixed layer. Under long-time intensive oxidation exposure, the internal Al₂O₃ scale has a good adhesiveness with the outer TiO₂ scale. No obvious spallation of the oxide scales occurs. The increased oxidation resistance by the presence of in situ Al₂O₃ particulates is attributed to the enhanced alumina-forming tendency and thin and dense scale formation. Al₂O₃ particulates enhance the potential barrier of Ti ions from M/MO interface to O/MO interface, thereby the TiO₂ growth rate decreases, which is also beneficial to improve the oxidation resistance. Moreover, the multi-structure of the TiO₂+Al₂O₃ mixed layer decreases the indiffusion of oxygen ions and also avails to improve the high temperature oxidation resistance of the as-sintered composites. Supported by the Special Program for Education Bureau of Shaanxi Province, China (Grant No. 08JK240) and Scientific Research Startup Program for Introduced Talents of Shaanxi University of Technology, China (Grant No. SLGQD0751)     

纳米Al2O3改性环氧胶黏剂和钢铁附着机理的研究

通过拉拔法测定纳米Al₂O₃改性环氧胶黏剂和钢铁之间的附着强度,并结合环氧胶的表面能参数测定以及X射线光电子能谱(XPS)分析,对纳米Al₂O₃提高环氧胶和钢铁附着力的机理进行研究.表面能测定结果表明,添加纳米Al₂O₃使环氧胶的极性增加;XPS能谱分析结果表明,当纳米Al₂O₃质量分数达到2%时,环氧胶中形成新的羧基极性基团;进一步研究发现,当纳米Al₂O₃质量分数为1%时未形成新的羧基基团,当纳米Al₂O₃质量分数为8%时单位接触面积上新的羧基基团的数目较2%时少,这与附着强度的变化规律是一致的.因此,纳米Al₂O₃改性的环氧胶黏剂与钢铁的附着强度的增强是由于Al₂O₃与环氧胶的相互作用形成了新的羧基极性基团．     

二维纳米结构——氧化铋纳米片的制备与表征

利用物理气相沉积法,在氩气和氧气保护下将氧化铋粉末在水平管式炉中常压加热至1050℃,然后降温沉积,在硅衬底上得到了大量具有规则矩形外形的二维纳米结构——片状氧化铋.纳米片的长约1200nm,宽约300nm,厚约10～15nm.采用扫描电镜（SEM）,X-ray能谱仪（EDS）、高分辨透射电镜(HRTEM)等测试手段分析了样品的形貌、成分及微结构.研究分析了衬底放置方式对产物沉积量的影响.     

GO/CoFe2O4催化过硫酸盐降解邻苯二甲酸二丁酯效能

为高效地去除水中环境激素类污染物,采用共沉淀法合成了氧化石墨烯负载钴尖晶石铁氧体(GO/CoFe_2O_4)催化剂,催化过硫酸盐(PMS)去除水中邻苯二甲酸二丁酯(DBP).采用SEM、TEM、XPS、XRD对催化剂进行表征,研究不同条件下催化PMS去除水中DBP的效果,提出催化PMS反应机理.结果表明,GO/CoFe_2O_4为颗粒状尖晶石结构,室温下,DBP初始浓度为2μmol/L、催化剂投量为0.1 g/L、PMS浓度为20μmol/L、pH为7时,GO/CoFe_2O_4催化PMS体系对DBP的去除率可达89%,使用5次后催化效果仅降低5%.该新型复合催化剂高效、具有磁性、方便回收,具有良好的工程应用前景.     

Theoretic Diffraction Research on the Order-Disorder Effect of Transition Metal in Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2

Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)O₂的(3b)位有序-无序效应研究

曹春晖^1,2, 张建¹, 杨传铮¹, 夏保佳¹

（1.上海微系统与信息技术研究所,上海 200050;

2.中国科学院大学, 北京100049）

创新点说明：

提出了有序度的概念,通过理论模拟了过渡金属在3b位不同有序度下的衍射情况。

研究目的：

借助理论衍射研究镍钴锰在三元材料中的占位情况,为实际得到的衍射数据分析起指导作用。

研究方法和结果：

借助Powercell程序模拟不同结构下的衍射情况。结果表明：对于Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2,基体衍射线的强度不随有序度而变化,有序度增加时,超点阵衍射线强度增加,但是即使对于有序度最大时,超点阵线的相对强度只有0.225%和0.043%。

结论：

3b位的有序无序很难通过常规的衍射实验观测到,必须提高X射线源的强度才可能观测到。

关键词：Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2, 有序-无序,超结构,衍射

     

Effect of Fe2O3 on the Formation of Micro Glass Beads under Air Staged Combustion

空气分级燃烧条件下Fe2O3对玻璃微珠生成的影响

张远军,王大凯,程星星,王志强*

（山东大学能源与动力工程学院,济南 250061）

摘要：

在空气分级燃烧条件下,研究了Fe2O3对玻璃微珠（MGBs）生成的影响。实验温度为1450℃,以鹤岗烟煤作为实验对象。利用X射线衍射仪（XRD）、灰熔融测试仪、粘度公式和扫描电镜（SEM）对飞灰进行了分析。使用Nano-Measurer 1.2软件测量了玻璃微珠的直径。结果表明,随着鹤岗煤中Fe2O3含量的增加,飞灰中的玻璃相含量先增加后降低。当Fe2O3含量为15%时,玻璃相含量达到最高,为51.26%。灰熔点先降低后升高,而粘度逐渐降低,颗粒逐渐呈球形。随着Fe2O3含量的增加,粒径小于10μm的玻璃微珠比例逐渐增加。从以上结果可以得出结论,Fe2O3的加入有利于玻璃微珠的生成和粒径的减小。

关键词：玻璃微珠;飞灰;Fe2O3;空气分级燃烧

     

基于双金属MOFs 制备Co3O4/In2O3 复合物及其气敏性能的研究

以硝酸铟(In(NO₃)₃·xH₂O)、对苯二甲酸(H₂BDC)、六水合硝酸钴(Co(NO₃)· 6H₂O) 为原料, 首先采用一锅油浴法合成了含有Co²⁺ 的铟基金属有机框架材料(MOFs) Co²⁺/CPP-3(In) 材料, 然后在450 ℃ 下焙烧制备Co₃O₄/In₂O₃ 复合物气敏材料, 将Co₃O₄/In₂O₃ 复合物的粉体制作成传感器, 并对其气敏性能进行研究。利用扫描电子显微镜和X 射线衍射仪(XRD) 对双金属MOFs Co²⁺/CPP-3(In) 材料和Co₃O₄/In₂O₃ 复合物进行表征, 采用静态配气法测试其气敏性能。结果表明, Co₃O₄/In₂O₃(n_Co : n_In = 0.4 : 1) 样品的形貌保留了其MOFs 前驱体的棒状结构, 棱柱形框架更为突出, 表面呈凹陷状, 棒体中间粗两边细, 六角截面和棒体均布满了孔洞。结合EDX 和XRD 表征结果, Co²⁺/CPP-3(In) MOFs 前驱体完全转化成Co₃O₄/In₂O₃ 复合物; Co₃O₄/In₂O₃(n_Co : n_In = 0.4 : 1) 复合物在 70 ℃ 下对5×10^-6 H₂S 的气敏性能最优, 响应值达到153, 是同条件下纯备In₂O₃对H₂S 响应值的5 倍, 并且有较好的重复性、选择性和稳定性。