无纺布负载锰氧化物的制备及其催化分解甲醛性能研究

随着物质生活的不断提高,甲醛成为了室内空气污染的主要物质,对于室内空气净化过程,去除甲醛技术变得尤为重要. 利用条件温和、过程简单的水浴法使二氧化锰（MnO₂）原位负载到聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）制成的无纺织物上,制备出MnO₂/PET整体式催化剂. 合成的MnO₂/PET复合物通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、比表面积测试（BET）进行表征分析,并在手套箱中模仿室内环境进行甲醛去除测试以及催化剂寿命测试. 结果表明：整体式催化剂中的锰氧化物为水钠锰矿型二氧化锰,并均匀、牢固负载在无纺布上. 由于其有较大的比表面积,在甲醛去除能力方面展示出了优良的性能,在甲醛初始质量浓度为2.84 mg/m³的氛围测试中经过6 h,最后使甲醛质量浓度降低至0.33 mg/m³,甲醛去除率达到88.29%. 提供了一种高效的去除甲醛的催化剂合成方法,这种整体式催化剂为室内甲醛催化净化拓展了新的思路.     

多孔蒙脱土/醋酸纤维素复合纤维膜的离心纺构筑及其在重金属离子吸附中的应用

为制备出一种绿色环保、重金属离子吸附性能良好的多孔醋酸纤维素(CA)复合纤维膜,选用天然吸附材料蒙脱土(MMT),以CA为基材,通过离心纺丝技术,设计制备MMT/CA多孔复合纤维膜,并将所得纤维膜应用于重金属离子吸附。采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱仪(EDS)、热重分析仪(TGA)和原子吸收光谱仪(ASS)对复合纤维的形貌结构及吸附性能进行表征。结果表明:在溶剂DCM/DMSO质量配比8∶2时成功制备出具有多孔结构的MMT/CA复合纤维膜;随着MMT质量分数的增加,其Cu~(2+)吸附量也随之增大,当质量分数为3%时最大Cu~(2+)吸附量为44.243 mg/g,并且经过5次解吸循环后,仍保持有80%以上的吸附效果。     

基于Mn-MOF制备MeOx/MnOx催化剂的低温NH3-SCR活性研究

采用不同金属硝酸盐浸渍Mn-MOF前体制备一系列MeO_x/MnO_x(Me=Co,Cr)复合金属氧化物催化剂用于低温NH₃-SCR反应。分析金属掺杂和空速对锰基催化剂脱硝效率和N₂O生成量的影响。通过XRD、SEM、N₂吸附-脱附、XPS、H₂-TPR、NH₃-TPD等表征测试对制得的催化剂物理化学性质进行分析,结果表明,两种金属掺杂可不同程度上改善MnO_x脱硝性能和抗硫性能。与MnO_x催化剂相比,掺杂催化剂的外观呈现无规则的多孔结构。更大的比表面积为活性分子提供更多的活性位点,有利于脱硝反应进行。掺杂催化剂中Mn元素相以Mn₃O₄相为主,且峰强度较低,表明Mn元素相呈现高分散态。掺杂金属与锰氧化物产生相互作用,改变了锰元素的价态,提高了Mn⁴⁺和表面氧的含量。金属离子掺杂增强了催化剂的氧化还原性能,改善了MnO_x     

TiO2/Ti电催化膜电极的制备及其对盐酸四环素废水的处理

为高效降解盐酸四环素(TCH)废水,以氢氧化钠、乙醇和水为溶剂,以平板微孔钛膜为钛源和基膜,采用水热法制备出原位生长二氧化钛纳米线的钛基电催化膜(TiO₂ NWs/Ti膜)。运用扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和电化学测试等手段,对TiO₂ NWs/Ti膜电极的形貌、晶型和电化学性能等进行表征,并以TiO₂ NWs/Ti膜为阳极构建电催化膜反应器(ECMR)处理盐酸四环素废水。结果表明:原位生长的催化剂锐钛矿TiO₂纳米线直径约为40 nm,均匀生长在Ti膜上;负载TiO₂纳米线可以显著提高Ti膜电极的电化学性能和催化活性,在常温常压下,当盐酸四环素废水质量浓度为50 mg/L、停留时间为10 min、电流密度为0.8 mA/cm2、pH值为7.0、Na2SO4质量浓度为15 g/L、溶液体积为100 mL时,盐酸四环素去除率可达99.5%,TOC去除率可以达到70.5%,明显高于Ti膜构建ECMR(40.2%和12.8%),且经过10次重复使用,催化性能基本保持较高水平。     

基于静电纺丝技术制备传感Hg~(2+)的复合纳米纤维膜

利用静电纺丝技术制备了负载有Hg~(2+)有机荧光探针的聚丙烯腈(PAN)复合纳米纤维膜,该纤维膜具有较高的比表面积和机械强度,保证了探针分子的负载,当浸泡在Hg~(2+)溶液当中,其多孔网络结构大大地提高了Hg~(2+)在纤维膜内的扩散速度,确保了Hg~(2+)充分接触到分布在纤维膜中的探针分子,使得复合纤维膜发生了明显的荧光淬灭,从而实现对Hg~(2+)的识别,荧光测试显示纳米纤维膜对Hg~(2+)的检测限可达到1.057×10~(-6)mol/L。     

凹土/PVA多孔载体生物流化床的挂膜启动研究

通过聚乙烯醇(PVA)缩甲醛交联反应制备的凹土/PVA多孔载体,具有比表面积大、孔隙丰富、挂膜启动速度快、附着生物量大等特点,应用于生物流化床处理有机废水可取得较好的处理效果。20d挂膜启动试验表明,在凹土/PVA多孔载体投加量(堆积体积)为曝气区容积20%的条件下,模拟废水进水COD1000~3000 mg/l,进水COD负荷不超过8.7kg·m-3·d-1时,COD去除率可保持90%以上。对氨氮也有较高的去除能力,进水氨氮浓度100 mg/l以内,停留时间为12 h时,稳定运行时氨氮去除率可保持在90%以上。     

两种新型固相微萃取纤维的研制和表征

采用十八烷基键合硅胶(C₁₈)和碳纳米管（CNTs）制备了多孔的C₁₈固相微萃取（SPME）纤维和碳纳米管（CNTS）固相微萃取纤维,扫描电镜结果显示两种纤维表面均细致紧密.应用固相微萃取气相色谱离子阱质谱（SPME-GC-MS）联用技术分析邻苯二甲酸酯（PEs),对两种纤维的性能进行表征.结果显示,两种自制纤维均具有和商品纤维聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚乙二醇（PA）相当的吸附特性和重现性,多孔C₁₈纤维因C₁₈键合硅胶的吸附表面积大、活性膜薄,萃取速率快,萃取效率高,在本实验条件下,萃取邻苯二甲酸甲酯（DMP）和邻苯二甲酸乙酯（DEP）30 min可以达到平衡状态;对邻苯二甲酸酯类中等极性的化合物的富集倍数在103以上.碳纳米管纤维具有巨大的表面积和较强的吸附性能,萃取容量与商品涂层不相上下,但其达到平衡的时间比C₁₈纤维稍长.     

荷负电纳米纤维膜的制备及其对水的除菌性能

为快速去除水中细菌，通过静电纺丝法共混制备带有荷负电性的聚乙烯醇/聚苯乙烯磺酸钠（PVA/PSS）微米孔隙纳米纤维膜，采用戊二醛（GA）交联形成具有水中性能稳定的（XLPVA/PSS）纳米纤维膜，通过外加压力对其孔径进行调节，获得P-XLPVA/PSS纳米纤维膜，并对其表观形貌、荷负电性等进行测试表征；利用所获P-XLPVA/PSS纳米纤维膜进行水中细菌的去除。结果表明：在PSS质量分数9%、纺丝电压18 kV、接收距离10 cm、推速0.08 mm/min的工艺条件下，PVA/PSS纳米纤维膜的纤维连续、形貌良好，平均直径237.2 nm，分布集中,平均孔径1.72μm;XLPVA/PSS纳米纤维膜平均孔径1.23μm，交联后膜在水中无溶出；对其进行孔径调控，获得平均孔径为0.65μm的纳米纤维膜，膜表面呈负电性，在中性和碱性范围内纤维膜较为稳定，利于在水中除菌应用；采用厚0.48 mm的纳米纤维膜，利用Donna效应和孔径截留的双重作用快速去除水中细菌，除菌率为85%，除菌效果稳定。此方法制备的纳米纤维膜结构简单、易得，无需外加动力，在野外、应急等场合具有潜在的应用前景。     

改性多孔双金属CO2吸附剂的制备及其性能研究

随着环保要求的日益提高,煤制烯烃下游的烯烃聚合反应对原料越来越高的要求,二氧化碳的脱除受到越来越多的关注。本文采用二乙烯三胺(DETA)作为沉淀剂制备多孔铝-镁双金属载体,并将Na₂CO₃作为活性组分通过物理浸渍法负载到多孔载体上,制备出改性多孔双金属CO₂吸附剂。控制相同的评价条件,在固定床微反应器上对双金属CO₂吸附剂进行性能评价,通过对比CO₂吸附剂的穿透容量、饱和吸附量以及累计吸附量的大小,确定了CO₂吸附剂的最佳金属配比。     

多孔镍/碳纳米管中空纤维膜的制备与结构表征

泡沫镍作为电极活性材料的常用骨架,其孔径在500μm以上,为了制备出孔径小、空间利用率高的多孔金属集流体材料,探索了多孔镍/碳纳米管(Ni/CNTs)中空纤维膜的制备新工艺.首先配制包含金属镍粉的铸膜液,通过干-湿纺丝工艺得到中空纤维生坯材料,经烧蚀掉有机物后,金属粉末烧结自组装成多孔镍中空纤维膜;然后以镍膜为基体负载催化剂后,采用化学气相沉积法在镍膜上直接生长CNTs制得多孔Ni/CNTs中空纤维复合膜.通过实验可知:铸膜液配比为wNi∶wPAN∶wPVP∶wNMP=50∶8∶1∶41,纺丝参数为采用插入管式喷丝头,其芯液流量为50 m L/min,计量泵泵供量为8 m L/min,釜内氮气压力为0.1 MPa,喷丝孔直径为1.5 mm,插入管外径为2.5 mm;在950℃还原性气氛下,烧结可以得到孔径5μm左右的多孔镍中空纤维膜.采用0.001 mol/L的Ni/Y催化剂,550℃下混合气体比例vAr∶vH2∶vC2H2=200∶50∶8时进行化学气相沉积,可在中空纤维Ni膜表面可生长出直径20~30 nm的CNTs.     

去除As(Ⅴ)的赤泥基环境修复材料的研究

针对重金属污染这一课题,文中采用溶胶-凝胶法、浸渍镀膜法在赤泥基多孔陶瓷滤球上涂覆Eu-Ce共掺杂纳米TiO2膜,利用多孔陶瓷的吸附作用及稀土共掺杂TiO2膜的光催化剂强还原作用去除电镀废水中的As(Ⅴ)离子。研究了浸渍时间、涂覆次数、涂覆方式及膜热处理制度对膜与赤泥基多孔陶瓷滤球结合性及光催化性的影响,进行了涂覆Eu-Ce共掺杂纳米TiO2膜的赤泥基多孔陶瓷滤球对As(Ⅴ)离子去除试验。结果表明,浸渍10min、涂覆2次、550℃热处理的赤泥基环境修复滤球材料对As(Ⅴ)离子去除率可达95.96%。通过SEM、TG-DTA、UV-Vis吸收光谱等现代测试技术对样品的结构及性能进行了表征,探讨了赤泥基多孔陶瓷滤球上涂覆Eu-Ce共掺杂纳米TiO2膜的赤泥基环境修复材料的成膜机理和去除重金属As(Ⅴ)离子的作用机理。     

CO2基聚脲纳米纤维膜的压电性能研究

开发环境友好型压电材料具有重要意义。以CO₂为原料替代光气及异氰酸酯,其与不同结构的二胺反应合成CO₂基聚脲(PU);通过静电纺丝技术制备PU纳米纤维膜;采用SEM、XRD、FT-IR、TG等仪器对PU纳米纤维膜的结构进行研究,并组装压电传感器测试压电性能。结果表明：随着二胺碳链长度的增加,PU纳米纤维膜的压电性能逐渐降低;PU-6纳米纤维膜的纤维形貌和压电性能最好,输出电压为4 V,并且具有良好的稳定性和耐用性,在智能可穿戴领域有潜在应用前景。     

pH敏聚苯硫醚膜的制备及其油水分离性能

为了实现在极端条件下的智能油水分离,以聚苯硫醚(PPS)无纺布为基膜材料,使用正辛酸(CA)、钛酸丁酯[Ti(OBu)₄]、纳米气相二氧化硅(SNPs)为改性剂,采用沉积-热压法制备出一种智能pH敏膜(PPS-CA/TiO₂/SNPs);对其表面化学结构组成、形貌及亲水性进行表征分析,同时测试其pH响应性能、耐高温性能及循环使用性能等。结果表明：PPS-CA/TiO₂/SNPs纤维膜具有灵敏的pH响应性,在水环境(pH=6.5)中表现出超疏水超亲油性,而在碱性水环境中(pH=12),膜表面改变为疏油和亲水;油水分离通量截留试验中氯苯、二氯乙烷通量能够达到25 000 L/(m²·h)以上,截留率在95%以上;即使经过20次循环截留实验,膜对于二氯乙烷的分离效率依然可以达到95%以上。同时,在极端条件下的测试也表明膜具有良好的稳定性,使其具备了在极端环境下应用的潜力。     

ZnIn2S4-CdS-石墨烯复合薄膜的光催化Cr(Ⅵ)还原性能研究

通过水热法在自组装的石墨烯膜上原位生长ZnIn₂S₄纳米片,再通过连续离子层吸附与反应(SILAR法)负载CdS纳米颗粒,形成ZnIn₂S₄-CdS异质结。对复合薄膜作物相分析,形貌观察,光学特性分析和光催化Cr(Ⅵ)还原能力对比。研究表明,ZnIn₂S₄与CdS复合形成的异质结与石墨烯膜在提高性能方面起到重要作用,在40 mmol/L浓度下循环8次得到的ZnIn₂S₄-CdS-石墨烯复合薄膜性能最佳,80 min内可还原94.3%的Cr(Ⅵ)。     

高分子浓度对NIPS结合气体生成制备的中空纤维膜结构和性能的影响

为制备小直径中空纤维膜,将含有气体生成剂硼氢化钠的聚砜溶液通过单孔不锈钢喷丝头,直接制备中空纤维膜,研究高分子浓度对中空纤维膜结构和性能的影响.结果表明:硼氢化钠水解制氢和非溶剂致相分离(NIPS)过程之间的协同作用,有利于制备出中空结构良好和高度多孔的中空纤维膜;聚砜质量分数由15%增加到25%时,中空纤维膜致密皮层附近的指状结构和中空孔结构逐渐消失,中空纤维膜平均孔径从11.2nm增加到21.6 nm,表面有效孔隙率从6 435.1 m~(-1)减少到54.8 m~(-1),总孔隙率从84.5%减少到78.3%,中空纤维膜对刚果红的截留率从93.0%增加到97.4%.     

聚酯/角蛋白纳米纤维膜的制备及其铬离子吸附性能

为提高纳米纤维膜对Cr(VI)的吸附性能,使用静电纺丝法制备聚酯/角蛋白纳米纤维膜。从羊毛中提取角蛋白并加入到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中以制备复合纳米纤维膜;探究了影响去除水溶液中铬离子过程的实验因素,如溶液pH值和角蛋白含量。结果表明:通过扫描电子显微镜观察吸附前后纳米纤维膜的表面可知,铬离子附着在纤维膜的表面和孔隙中;水接触角测试证明了角蛋白的加入可提高复合膜的亲水性,纳米纤维膜对铬离子的吸附性能受溶液pH值和角蛋白的含量影响,在pH值为3、聚酯与角蛋白比例为1∶1时,纳米纤维膜的最大吸附容量为78.82 mg/g;FTIR和XPS的结果表明:角蛋白的酰胺键、氨基和二硫键参与了吸附过程。     

矿源比对自养反硝化深度脱氮除磷性能的影响

针对自养反硝化技术常规滤料出水中SO₄^2-浓度高、不能同步除磷的问题,通过批次实验探究复合矿源滤料自养反硝化(MSAD)的脱氮除磷性能。对矿源滤料硫铁矿(FeS₂)和菱铁矿(FeCO₃)在不同质量配比下脱氮除磷效果进行分析。结果表明,相比于单一FeS₂为电子供体,复合矿源(FeS₂和FeCO₃)表现出更高的NO^-₃-N去除速率、较低的硫酸盐浓度和稳定的pH。在驯化结束后稳定运行的第4天,m(FeS₂)∶m(FeCO₃)=2∶1系统脱氮性能最佳,NO^-₃-N的去除率为93%; TN的去除率为86%;m(FeS₂)∶m(FeCO₃)=1∶1系统总磷去除效果达到最优(65%)。物种分析证明复合矿源中硫自养反硝化的微生物种类占主导地位。     

紫外光驱动微纳结构薄膜的气敏特性研究

采用基于有机模板的溶液浸渍-无损转移法制备ZnO微纳多孔有序薄膜,研究了在不同紫外光强度照射下和不同尺寸孔径的ZnO微纳多孔有序薄膜对NO₂气敏性能的影响。结果表明,以500 nm聚苯乙烯（PS）球为模板制备的ZnO微纳多孔薄膜传感器,在0.35 mW/cm3紫外光照射下具有较高的灵敏度、较快的响应和恢复时间。随着紫外光强度的增强和孔径尺寸的增大,ZnO微纳多孔薄膜传感器的灵敏度降低;且在紫外光照射下ZnO微纳有序多孔薄膜对乙醇、甲醛、H₂S、SO₂和CH₄等气体具有很好的选择性。     

玻纤负载TiO2/g-C3N4光催化膜的制备及降解染料性能

为解决光催化剂效率不高、粉末难回收且易造成二次污染等问题,采用浸渍法制备了玻璃纤维负载TiO₂/gC₃N₄光催化膜(命名为TCNGF)。TiO₂和g-C₃N₄纳米颗粒通过静电自组装在玻璃纤维表面形成了均匀无裂痕的薄膜,重量法测得催化剂负载量(质量分数)为4%。降解实验结果表明：以TCNGF为催化剂,在模拟太阳光下,10 mg/L的罗丹明B(RhB)溶液在40 min的降解率达到98%,4次循环降解实验的脱色降解率均高于99%,且溶液中无絮状沉淀产生,表明催化剂优异的催化活性、附着牢度和循环稳定性。催化结果表明：适量提高TiO₂和g-C₃N₄的质量比,催化膜内异质结量增多,促使光生活性自由基增多,染料降解速率增快;初始染料浓度对TCNGF光催化降解性能无明显影响。自由基捕获实验证明：超氧自由基(·O₂^-)和羟基自由基(·OH)在光催化反应过程中为主要...     

ＡＣＦ负载Ｃｅ、Ｎ掺杂ＴｉＯ２ 光催化剂净化甲醛试验

通过溶胶－凝胶法分别制备了Ｃｅ-ＴｉＯ_２／ＡＣＦ、Ｎ-ＴｉＯ_２／ＡＣＦ和Ｃｅ-Ｎ-ＴｉＯ_２／ＡＣＦ复合光催化剂,以甲醛为目标污染物,研究了单一负载Ｃｅ、Ｎ催化剂和同时负载Ｃｅ、Ｎ催化剂对甲醛降解效率的影响。试验结果表明：表面负载的光催化剂颗粒均匀,为锐钛矿型,掺杂后的复合光催化剂样品吸收光谱产生了红移;掺杂后的复合光催化剂样品降解能力强于未掺杂样品;Ｃｅ掺杂ＴｉＯ_２ 的最佳掺杂比例ｎ（Ｃｅ／ＴｉＯ_２）为０.８％,相对于未掺杂样品催化净化低浓度甲醛效率提高了１７.０６％,对高浓度的甲醛降解率提高了１５.２８％;Ｎ掺杂ＴｉＯ２的最佳掺杂比例ｎ（Ｎ／ＴｉＯ_２）为１.５％,相对于ＴｉＯ_２／ＡＣＦ,对低浓度甲醛催化效率提高了１.９０％,对高浓度的甲醛降解率提高了９.８６％;Ｃｅ、Ｎ共掺杂ＴｉＯ_２ 的最佳掺杂比例ｎ（Ｃｅ）：ｎ（Ｎ）：ｎ（ＴｉＯ_２）为０.８：６：１００,相对于ＴｉＯ_２／ＡＣＦ,对低浓度的甲醛降解率提高了５.０４％。