液相同时脱硫脱硝实验及反应特性

以NaClO2溶液为吸收剂,在自行设计小型鼓泡反应器中,进行了烟气同时脱硫脱硝实验研究,确定了最佳条件,获得了理想的同时脱硫脱硝效果.通过产物分析,提出了基于酸性NaClO2溶液的同时脱硫脱硝反应历程.利用热力学原理对NaClO2溶液同时脱硫脱硝的可能性和限度进行了计算.同时脱硫脱硝反应动力学实验研究表明,SO2和NO的氧化吸收过程都分为区间,即快速反应区和慢速反应区.位于慢速反应区时,两者皆为0级反应.而位于快速反应区时,SO2的反应分级数为1.4级,反应速率常数为1.22（mol·L^-1）^-0.4·s^-1,反应活化能为66.25kJ·mol^-1;NO的反应分级数为2级,反应速率常数为3.15×10^3（mol·L^-1）^-1·s^-1,反应活化能为42.50kJ·mol^-1.     

亚氯酸钠溶液脱除Hg0及传质-反应动力学研究

以亚氯酸钠（NaClO2）溶液为吸收剂,利用鼓泡反应器实验研究了元素态汞（Hg0）的吸收行为.系统地研究了NaClO2溶液浓度、pH值、反应温度、Hg0浓度等主要参数对Hg0脱除效率的影响,确定了最佳实验条件.实验结果表明,酸性NaClO2溶液可实现72.91%的Hg0脱除效率.通过反应后吸收液中Hg2＋含量分析和NaClO2物种电极电位与Hg2＋/Hg0电极电位的比较,揭示了酸性NaClO2溶液脱除Hg0的机理.实验研究了NaClO2溶液氧化Hg0的传质-反应动力学,结果表明,随NaClO2溶液浓度的增加和pH的下降,增强因子E和KG（Hg0）/kG（Hg0）比值增大,液相传质阻力降低,有利于传质吸收反应.反应温度升高随然可改善增强因子E,但KG（Hg0）/kG（Hg0）比值下降,液相传质阻力增加,因此降低Hg0脱除的反应速度.     

微波辐照活性炭床脱硫脱硝动力学研究

利用微波的诱导催化作用结合活性炭的吸附和还原能力可以实现烟气中硫氮氧化物的还原脱除。根据实验结果以及对反应产物的测试,分析了微波脱硫脱硝的反应历程。利用热力学原理对活性炭碳热还原脱硫脱硝的热力学参数进行了计算。动力学实验结果表明,微波辐照活性炭同时脱硫脱硝过程可以分为慢速反应区和快速反应区2部分。高温反应区SO2和NO的反应表观活化能分别为30.69和24.06kJmol-1。研究结果反映出微波不仅以其热效应促进了脱除反应的进行,更发挥了它的诱导催化效应。     

TiO2光催化烟气同时脱硫脱硝方法及其机理研究

基于TiO2光催化机理,提出新的烟气同时脱硫脱硝方法。重点研究了TiO2光催化剂的制备,光催化反应器的设计,烟气同时脱硫脱硝的影响因素以及TiO2光催化的SO2和NO脱除机理。通过改变模拟烟气中氧气浓度、烟气湿度和照射时间等因素,确定了同时脱硫脱硝的最佳实验条件,获得了98％脱硫效率和67％的脱硝效率。根据脱除产物分析结果,提出了基于TiO2光催化的SO2和NO脱除反应机理。即在实验条件下,部分SO2被氧化成SO3,绝大部分NO的被氧化成NO2和NO3,这些氧化产物通过吸收液吸收得到去除。     

纳米TiO2/ZnO光催化降解氯胺磷的研究

采用溶胶-凝胶法制备了几种不同比例的纳米TiO2/ZnO复合半导体光催化剂及纯TiO2、ZnO单组分催化剂,并利用XRD,FE-SEM等手段对样品的结构和形貌进行表征.选用有机磷药氯胺磷为光催化降解对象,利用钼锑抗分光光度法测量并计算降解率,研究了溶液初始浓度、催化剂用量、催化剂的不同配比、热处理温度及溶液的pH值等因素对光催化降解效果的影响.实验结果表明:对于初始浓度4.5mg/L的氯胺磷溶液,催化剂用量为0.6 g·L<'-1>时,TiO2与ZnO的最佳比例为10:1,最佳热处理温度为500℃.反应进行5 h后,最大降解率可达到44.1%.在酸性及碱性介质中均有利于氯胺磷的降解,降解后溶液pH值都向中性趋近     

烟气同时脱硫脱氮的高活性吸收剂的表征及脱除机理研究

以飞灰、工业用石灰、少量锰盐添加剂为原料制备了具有同时脱硫脱氮性能的“富氧型”高活性吸收剂, 在烟气循环流化床(CFB)上对“富氧型”吸收剂的脱硫脱氮性能进行了试验, 试验结果表明, “富氧型”吸收剂能够实现高达94.5%的脱硫效率和64.2%的脱氮效率. 利用扫描电子显微镜和X射线能谱仪对飞灰、工业用石灰、普通高活性吸收剂、“富氧型”高活性吸收剂和反应后的“富氧型”高活性吸收剂进行了表面微区分析, 结果表明, 普通高活性吸收剂和“富氧型”高活性吸收剂颗粒表面可以观察到白色薄层状物质; 钙元素在二者表面的平均含量高于吸收剂主体的钙含量; 反应后的“富氧型”高活性吸收剂颗粒表面具有多孔特性; 氧化性添加剂主体元素锰在“富氧型”高活性吸收剂表面分布均匀; 脱硫脱氮反应后的吸收剂中出现了硫元素的峰. 化学分析方法对吸收剂的脱硫脱氮产物进行的成分分析表明, 反应后的吸收剂中除了硫物种外还有大量氮物种. 由X射线能谱分析和化学分析结果表明, CFB内的主要脱除过程为化学吸收, 脱硫产物主要为硫酸盐; NO首先被快速氧化为NO₂, 进而发生化学吸收反应, 脱氮产物主要为亚硝酸盐.     

CO_2固定-甲烷蒸汽重整一体化制氢：不同吸附剂的比较

针对固定床CO2固定-甲烷蒸汽重整一体化制氢过程建立二维非等温、非等压的气固异相模型,结合实验数据,比较了Li4SiO4,CaO,Li2ZrO3和水滑石（HTC）4种CO2吸收剂在重整过程中的作用,探讨了温度、压力、水碳比（S/C）对促进制氢效率的影响.模拟结果表明,在常压及550°C温度下,以Li4SiO4,CaO,HTC为吸收剂得到高于94%的H2浓度（干燥基）;500°C～600°C的温度范围内,初始CO2吸收速率：HTC〉CaO〉Li4SiO4〉Li2ZrO3;饱和速率：HTC〉CaO〉Li4SiO4〉Li2ZrO3;提高反应温度,CaO的吸收容量和吸收速率均增加,而Li4SiO4的吸收速率增加,容量变化不大.在550°C温度下,提高反应压力,＂预穿透＂阶段Li4SiO4,HTC,Li2ZrO3的促进效率增加.在S/C=2～4.5之间存在一个最佳值,此时Li4SiO4,CaO,Li2ZrO3和水滑石（HTC）的促进效率最大.     

改性白云石制备CO_2吸收剂的活化条件优化

为了确定利用NaNO_3改性白云石制备CO_2吸收剂MgO-CaCO_3的制备工艺,本文利用热重分析仪研究了活化条件对钙镁复盐吸收剂活化程度及活化后所得吸收剂吸收性能的影响.研究结果表明活化温度越高、活化时间越长、活化气氛用空气代替N_2时,NaNO_3改性白云石制备的钙镁复盐在活化过程中的失重量越大.然而活化后所得吸收剂的CO_2吸收性能并不与样品在活化过程中的失重量成正比.结合钙镁复盐MgCO_3-CaCO_3的分解反应机制和熔融的NaNO_3通过离子液体通道促进离子扩散机制,分析了活化条件对吸收剂吸收性能的影响机理.样品活化过程过于剧烈会增大CaCO_3晶粒和MgO晶粒之间的间距,减弱CaCO_3对MgO基吸收剂CO_2吸收能力的促进作用,得到在高温条件下基本无CO_2吸收能力的独立的MgO吸收剂.     

三元体系Mg2+//Cl-,borate-H2O在308.15K时稳定相平衡研究

采用等温溶解法研究了三元体系Mg2+//C1-,borate-H20在308.15 K时的稳定相平衡；测定了上述体系液相中各组份的平衡溶解度及物化性质(密度和pH),根据实验数据绘制了相应相图和物化性质组成图.该体系在308.15 K时有1个共饱点(水氯镁石+镁硼酸盐)、2条饱和溶解度曲线和2个结晶相区,无复盐及固溶体产生.溶液的物化性质随着MgC12浓度的增大而有规律地变化.体系中章氏硼镁石发生转化,MgC12浓度不同,转化最终产物不同.最后,初步探讨了章氏硼镁石的转化机理.     

SiO_2气凝胶对废水中硝基苯的吸附性能研究

选用疏水型SiO2气凝胶作为吸附剂,研究SiO2气凝胶对废水中硝基苯的吸附性能,考察溶液的pH值、温度、吸附时间、SiO2气凝胶添加量等因素对吸附率的影响,并结合Freundlich等温吸附方程,探讨SiO2气凝胶对溶液中硝基苯的吸附规律和吸附机理.结果表明,最佳吸附条件为温度25℃,pH8.35,SiO2气凝胶的添加量为3.33 g/L、振荡时间为30 min,此时疏水型SiO2气凝胶对废水中硝基苯的吸附率可达68.76%,吸附容量可达7.29 mg/g.SiO2气凝胶对废水中硝基苯的吸附性能与气凝胶的疏水性、有机溶液比表面积以及气凝胶的结构特性有关.     

三元体系Mg2+//Cl-,borate-H2O在308.15K时稳定相平衡研究

采用等温溶解法研究了三元体系Mg2+//C1-,borate-H20在308.15 K时的稳定相平衡;测定了上述体系液相中各组份的平衡溶解度及物化性质(密度和pH),根据实验数据绘制了相应相图和物化性质组成图.该体系在308.15 K时有1个共饱点(水氯镁石+镁硼酸盐)、2条饱和溶解度曲线和2个结晶相区,无复盐及固溶体...     

微弧氧化法制备TiO2／Ti电极及其光催化性能研究

采用微弧氧化的方法,分别在2,4,8,12和16g／l的NaH2PO4溶液中制备了不同的TiO2／Ti电极,并在主波长为365nm的250W高压汞灯照射下,对所制备的TiO2／Ti电极的光催化性能进行了测试。结果表明：在NaH2PO4电解质溶液浓度为4mg／l时制备的TiO2／Ti电极效果最好。辐照浓度为5mg／1的若丹明B溶液120min时,若丹明B降解速率达到85％。试验结果模拟证实,在该实验条件下,TiO2／Ti电极降解若丹明B溶液反应符合准一级反应。     

反应动力学参数变化对MOVPE生长GaN的反应路径模拟的影响

在金属有机化学气相外延(MOVPE)生长GaN薄膜的反应-输运过程数值模拟中,反应动力学参数(活化能和指前因子)的选取存在很大的不确定性,从而导致不同的气相反应路径和生长速率.本文对前人采用的反应动力学参数的偏差做了归纳总结,讨论了偏差的来源.在此基础上,本文对垂直转盘式MOVPE反应器生长GaN的反应-输运过程进行数值模拟研究.模拟改变不同的反应动力学参数组合,包括加合物的生成和可逆分解的指前因子、加合物不可逆分解生成氨基物的活化能和指前因子以及三聚物生成的指前因子.通过分析主要含Ga物质的摩尔浓度和对应的生长速率的变化,研究上述反应动力学参数变化对GaN生长反应路径的模拟结果的影响.研究的主要结论如下:(1)不同的指前因子和活化能导致不同的反应路径和生长速率的差异,而热解路径比起加合路径能够更有效地提高生长速率.(2)在不考虑三聚物反应时,预测的生长速率值都与实验值接近.原因在于,输运限制的生长速率取决于含Ga粒子的输运速率,不同的反应路径对含Ga粒子的影响此消彼长,但到达衬底的含Ga粒子的总量变化不大,这也很好地解释了不同文献采用不同的动力学参数模拟都与实验基本吻合的原因.(3)改变三聚物反应的指前因子发现,由于热泳力对大分子的排斥作用,三聚物对生长的贡献很小,生成的三聚物越多,与实验的误差越大.模拟结果澄清了前人在模拟MOVPE生长GaN的反应-输运过程中存在的一些问题,并加深了对GaN生长机理的了解.     

TiO2薄膜的光电催化性能及电化学阻抗谱研究

用直流磁控溅射法在钛网上制备了TiO2薄膜催化剂,采用电化学阻抗谱（EIS）对其阻抗谱特征进行了表征.同时以偶氮酸性红溶液为模型污染物,验证了此工作电极在不同条件下的光电催化活性与阻抗谱之间的关系.研究表明：光电催化实验中TiO2薄膜在同时有紫外光和外加阳极偏压的情况下,有效实现电子-空穴分离,具有最好的催化活性;最佳的外加阳极偏压值为0.3V;其EIS Nyquist图上阻抗环半径也在此时最小,最容易发生反应,与光电催化实验结果一致.     

UV/H_2O_2高级氧化工艺湿法脱除燃煤烟气中NO实验研究

在自行设计的内置紫外光-鼓泡器中,利用UV/H2O2高级氧化工艺湿法脱除燃煤烟气中的NO气体.主要对紫外光强度﹑H2O2初始浓度﹑溶液初始pH值﹑溶液温度﹑NO初始浓度﹑液气比以及O2浓度对NO脱除效率的影响进行了考察.研究发现,在各种影响因素中,紫外光强度﹑H2O2初始浓度﹑NO初始浓度以及液气比是NO脱除效率的主要影响因素,在最佳条件下,UV/H2O2脱除NO的效率最高可达到82.9%.在实验研究的基础上,对相关因素的影响机理进行了深入的讨论.     

GaN-MOVPE生长的气相反应中自由基的作用

针对垂直转盘式MOVPE反应器,利用结合反应动力学-输运过程的CFD模拟,研究MOVPE生长GaN的气相反应中自由基的影响.通过分析对比包括或不包括·H和·NH_2自由基反应时,主要反应前体的浓度和生长速率的变化,确定自由基对气相反应路径的影响.模拟分别考虑由简单到复杂三种情况:(1)基准反应,即不包括自由基的反应;(2)包括·H自由基的反应;(3)同时包括·H和·NH_2自由基的反应.研究发现:只考虑基准反应和包括·H自由基的反应时,气相反应均为热解路径占主导.·H自由基促进了TMG和DMG的分解,使衬底上MMG的浓度明显增大,进而使生长速率比基准反应时明显提高.·H自由基极易与NH_3反应生成·NH_2自由基,在衬底上方得到高浓度的·NH_2自由基;在包括·NH_2与TMG的反应后,由于该反应活化能为零,使得TMG迅速转化为DMGNH_2,烷基镓的浓度在生长前沿全部为零,而DMGNH_2浓度达到最大值,气相反应也由热解路径转为加合路径.考虑实际生长存在各种自由基,因此,当有足够的自由基产生时, GaN气相反应将由加合路径占主导.     

疏水性固体酸Zr(SO4)2·4H2O/AC催化合成柠檬酸三乙酯

将Zr(SO4)2·4H2O(ZS)负栽在活性炭(AC)上制备疏水性固体酸ZS/AC催化剂,用于催化合成柠檬酸三乙酯.探讨了各影响因素对柠檬酸三乙酯收率的影响.结果表明,当四水硫酸锆的负载量为30%、催化剂处理温度为110℃、催化剂用量为柠檬酸质量的4%、酸醇摩尔比为1:5.5、100℃反应5 h时,产物收率可达97.6%.催化剂重复使用四次后产率仍保持在93%以上,且易分离,不污染环境.     

离子液体双水相萃取红霉素的研究

建立了由亲水性离子液体[Emim] BF4和NaH2PO4形成的双水相体系萃取红霉素的新方法.考察了磷酸盐浓度、离子液体用量、萃取温度、震荡时间、pH值、萃取次数等因素对红霉素萃取率的影响;分析了离子液体的可再生性.结果表明,在红霉素溶液中加入3.5g离子液体,调节体系pH到7～8,温度在303.15 K下,萃取时间2～3h,红霉素的萃取率为87.2％;萃取3次后,萃取率可达98.32％;离子液体重复利用可达到5次.研究表明,离子液体双水相体系可成功用于红霉素的富集分离中,为食品中微痕量红霉素的测定提供新方法.     

苯酚在氨氮体系中的氧化降解研究

研究了氨氮存在下次氯酸钠处理苯酚模拟废水的氧化特性,探讨了苯酚在氨氯体系中的反应途径。实验结果表明:在含氨氮的苯酚废水中加入次氯酸钠,氨氮将与苯酚发生竞争反应。折点加氯曲线表现为当氯与氨氮质量比由5.35上升到27.67时,氨氮去除率的变化趋势滞后;而余氯量则不断减小,没有折点出现。随着氨氮浓度增加,苯酚的氧化降解受到抑制:一方面,苯酚的去除率不断下降;另一方面,体系中检测到一系列氯酚中间产物,其生成量和种类先增加后减少。HPLC分析结果显示体系中生成的氯酚中间产物至少有2种(2-氯酚和4-氯酚),至多有5种(2-氯酚、4-氯酚、2,6-二氯酚、2,4-二氯酚和2,4,6-三氯酚)。其中,2-氯酚和4-氯酚是导致三卤甲烷产生的最有效前体物质,而2,6-二氯酚、2,4-二氯酚和2,4,6-三氯酚则是生成卤乙酸的高活性物质。实验结果对次氯酸钠处理含氨氮的难生化或有毒有机废水具有一定的参考价值。     

水中Cr(Ⅵ)在改性生物质吸附剂表面还原转化的电子供体

为揭示生物吸附过程中Cr(Ⅵ)的还原转化机理,以改性玉米秸秆(corn stalk based anion exchanger, CS-AE)为模型吸附剂,通过XPS、13C-NMR和FT-IR等手段表征吸附Cr(Ⅵ)前后的材料表面组成和结构,并结合对吸附溶液中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)等产物分析,探讨Cr(Ⅵ)还原的电子供体及可能反应路径.通过批吸附实验证实了CS-AE吸附去除Cr(Ⅵ)过程中存在Cr(Ⅵ)还原转化现象,在实验条件下10%～35%被吸附Cr(Ⅵ)还原转化为Cr(Ⅲ),且大部分( 65%)Cr(Ⅲ)产物被固定在CS-AE表面.XPS表征中Cr 2p3/2谱图分析证明了Cr(Ⅲ)的大量存在,且N 1s、C 1s和O 1s谱图分析发现CS-AE与Cr(Ⅵ)反应后表面含氮物质特别是季铵基相对含量降低.13C-NMR和FT-IR表征也进一步地说明了吸附Cr(Ⅵ)后CS-AE表面季铵基减少,羧基结构有所增加,表明了季铵基是Cr(Ⅵ)还原转化的主要电子供体基团.吸附反应后溶液中TOC、TN和NO3--N含量随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而增加,与Cr(Ⅲ)生成量呈正相关关系,可以确认CS-AE表面季铵基被Cr(Ⅵ)氧化,主要反应路径为季铵基经过碳-氮键氧化断裂,形成有机胺进入溶液,且部分有机胺被Cr(Ⅵ)进一步氧化为硝酸盐.