基于重金属安全性的污泥水热处理温度选择

采用水热反应处理污水污泥,研究了170~270℃范围内水热反应温度对污泥水热反应过程中重金属的分布和浸出的影响,分析了重金属质量平衡,并研究了氧气参与的影响.结果表明,水热反应后重金属主要保留在水热炭中,少量迁移到水热液中.对水热炭采用2种浸出标准评价,结果显示水热炭中的重金属稳定性较好,其卫生填埋比干污泥更为安全;而以回收利用为目的则需要选择合适的水热温度,某些温度如210℃以下的水热炭反而不如污泥本身安全.总体上重金属的浸出量随水热温度而降低;以重金属的稳定化为目标,260℃时水热液中重金属质量分数最少,同时水热炭中的重金属浸出量也非常低,是合适的温度.采用了2种消解方法检测水热炭中的重金属质量分数,发现重金属在210℃以上的水热炭中主要以残渣态存在,实现了对重金属的稳定化;同时也显示水热处理难以实现将Zn,As,Pb,Cu等从固相中迁移到液相以降低固相中的重金属质量分数.另外氧气的参与促进了少量重金属向液相转移,但是仍保证了炭中重金属的稳定性.     

海带水热碳化产物改良滨海盐碱土壤研究

针对滨海盐碱土壤营养贫瘠的问题,利用海带水热碳化后的水热炭和水热碳化液改良土壤．水热炭最佳预处理工艺条件为温度50 ℃、洗涤时间5 min、料液比1∶10,经过此水洗工艺后的水热炭对种子发芽指数有明显的提升．水热碳化液经过5种不同方式发酵产生发酵液,确定流加10次的发酵液对土壤肥力提升效果最佳．结果表明：单独添加水热炭能明显提升土壤的速效氮、有效磷的含量,但是对速效钾的含量提升无明显作用,而单独添加发酵液可以同时提升土壤的速效氮、有效磷和速效钾的含量．通过考察土壤的蔗糖酶、脲酶和脱氢酶活性,说明水热炭和发酵液联合使用明显强于单独施用水热炭或发酵液的肥力效果．     

基于TG-FTIR研究海藻与稻壳共热解协同耦合机理

为了研究大型海藻与木质类生物质的混合热解机理,基于热重-红外联用(TG-FTIR)技术,对条浒苔、稻壳及条浒苔+稻壳混合物(质量比为1∶1)进行热解试验.通过样品的微观结构分析可知,条浒苔主要成分为硫酸多糖、蛋白质等.通过热解热重试验研究可知,在样品的主要挥发分析出阶段,海藻表现为放热反应,其与稻壳共热解时也为放热,说明混合热解实现了能量的耦合;混合后热失重速率试验值相对理论叠加值有所提高,说明混合热解使各组分之间产生协同反应.通过在线红外光谱分析热解过程中的气体产物,可知条浒苔和稻壳在混合热解速率最大时羰基C=O和S=O析出峰增强,并产生伸缩振动的醚键C—O—C的特征峰.最后采用Coats-Redfern积分法对热解过程进行动力学分析,发现混合后反应的活化能降低,使得热解更易进行.     

玉米秸秆水热炭制备及其对水中阿特拉津吸附

为解决农业资源废弃物作物秸秆的综合利用及水体农药污染问题,以玉米秸秆为原料,采用水热炭化法制备水热炭,并利用扫描电子显微镜(SEM)和Fourier变换红外光谱(FT-IR)法对玉米秸秆水热炭的表面形貌和官能团进行表征,通过实验室模拟研究不同pH值、离子强度、初始浓度以及制备温度对玉米秸秆水热炭吸附水中阿特拉津的影响....     

基于多元高斯分布活化能模型的玉米秸秆水热炭燃烧动力学研究

农林废弃生物质作为植物光合作用的产物,具有可再生、总量大、分布广和低污染的特点,是目前唯一具有可再生性能的含碳清洁燃料。相比于其它种类的可再生能源,生物质还具备良好的可存储性和易运输特点,将丰富的农林废弃生物质应用于炼铁生产将助力钢铁行业实现“双碳”目标。但农林废弃生物质也存在水分高,固定碳和发热值低,碱金属含量高和燃烧过程不稳定的缺点,不经提质处理难以满足炼铁生产对固体燃料的性能要求。本文采用水热炭化技术处理玉米秸秆制备水热炭产品,并采用多元高斯分布活化能模型（DAEM）研究玉米秸秆水热炭的燃烧动力学。结果表明,采用DAEM模型能够精确表征玉米秸秆以及玉米秸秆水热炭的燃烧动力学行为,玉米秸秆原料的燃烧过程可以分为四个阶段:半纤维素、纤维素、木质素和半焦的燃烧,玉米秸秆水热炭的燃烧可分为三种阶段:纤维素、木质素和半焦的燃烧。动力学计算表明纤维素、木质素和半焦燃烧的平均活化能范围为分别为273.7–292.8 kJ/mol、315.1–334.5 kJ/mol和354.4–370 kJ/mol,标准差分别为2.1–23.1 kJ/mol、9.5–27.4 kJ/mol和12.1–22.9 kJ/mol,随着水热炭化温度的升高,玉米秸秆水热炭中纤维素和木质素质量分数先升高后降低,而半焦的质量分数逐渐增加。     

海带中3-吲哚乙酸对海洋微藻生长代谢的影响

利用反向高效液相色谱、UV光谱扫描和质谱方法对海带(Laminaria japonicaAresch.)提取物中的3-吲哚乙酸进行定性和定量分析,结果表明海带提取物中含有3-吲哚乙酸.在此基础上,利用反向高效液相色谱方法对3-吲哚乙酸进行制备,并研究其对小球藻(Chlorellasp.)、盐藻(Dunaliellasalina)、角毛藻(Chaetoceros muelleri)、紫球藻(Porphyridiumcruentum)和球等边金藻(Isocrydid galbana)5种海洋微藻生长代谢的影响.实验表明海带3-吲哚乙酸浓度为0~100μmol/L时,小球藻、盐藻和紫球藻细胞生长均被促进;海带3-吲哚乙酸浓度对小球藻和紫球藻胞内蛋白质含量影响显著,对小球藻叶绿素含量影响极显著.研究为海带生长素类物质活性及海洋中大型藻与微藻生长关系的研究奠定了基础.     

玉米芯基生物炭的制备及其吸附性能

采用农业废弃物玉米芯作为原材料,通过生物碳化(HTC)的方法在不同温度下制备低成本、高性能吸附剂用生物炭.该生物炭具有介孔结构,表面含有丰富的含氧官能团,如—OH,C==O,C—O等,其种类及密度受水热温度的影响.以亚甲基蓝(MB)作为模型吸附剂,进一步研究了生物炭的吸附性能.吸附动力学研究表明符合拟二级动力学模型吸附行为,且225 ℃水热条件下得到的生物炭具有最大吸附量(41.37 mg/g)和最高吸附速率.等温吸附平衡数据与Langmuir等温模型吻合较好,表明生物炭对MB的吸附是单层吸附;生物炭表面含氧官能团与MB分子相互作用有助于吸附过程.     

以水热炭为模板制备TiO2光催化剂及其光催化性能研究

以水热炭为模板, 采用溶胶–凝胶法制备TiO₂光催化剂, 并采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和BET比表面积测定等方法, 对催化剂的物相、组成、形貌和比表面积等进行表征。通过光催化降解甲基橙溶液, 评价样品的光催化性能。研究结果表明: 与TiO₂相比, 以水热炭为模板制备的HTC-TiO₂具有更高的热稳定性, 在煅烧温度较高时仍保持锐钛矿型。HTC-TiO₂具有水热炭的片状结构特征,TiO₂颗粒在HTC表面分散较好, 晶体粒径更小, 比表面积增加, 从而提高其光催化活性。当煅烧温度为450ºC时, 以水热炭为模板制备的HTC-TiO₂对甲基橙的降解率在550 W碘钨灯光照2小时后达到40.6%, 光催化效率比TiO₂(16.2%)提高1.5倍。     

有碳中和功能的水热炭复合肥技术路线

本文提出了一种水热炭复合肥(Hydrothermal Carbon Compound Fertilizer,HCCF)技术路线,以农作物秸秆等农林废弃物为原料,采用水热法把生物质转化为富含腐殖酸的水热炭(褐煤),将其作为底物与氮、磷、钾等肥料成分复合,生产长效、缓释的水热炭复合肥。将该肥料施用于农田,可提高土壤肥力,改善土壤的团粒结构。水热炭复合肥是一种有商业价值的负碳产品,可以大规模生产,以提升土壤碳汇,储碳于田,促进碳中和目标达成,同时具有高产、环保和生态等多方面的效益,推进生态、有机和可持续农业的发展。     

金属盐类对玉米芯水热炭化过程的影响

以生物质玉米芯为原料,研究水热炭化法制备生物炭技术特点.在180~230℃水热条件下,分别以水、氯化铝和氯化锌溶液为液相进行了生物炭化过程实验,检验了温度和液相因素的影响,使用元素分析、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜等技术对生成生物炭的化学及结构变化特性进行了分析和表征.所得生物炭产率为30.3%~50.12%,碳含量为44.26%~63.72%、C/O为0.89%~2.08%、C/H为7.26%~14.19%,热值为17.14~24.37 m J/kg.与水相比,在金属盐类溶液中较低的温度下可生成有较高碳含量和热值的生物炭,在环境扫描电镜中发现该类生物炭呈现较多的球形结构,其中氯化铝对生物炭化过程影响显著.研究为生物质的水热碳化过程合理化提供技术参考.     

海藻对海洋热浪的生理生态学响应：进展与展望

近年来，海洋热浪事件在全球范围内频发，且随着海洋升温有加剧的趋势，正深刻影响着海洋生态系统，但目前人们在海藻对海洋热浪生理生态学响应方面还缺乏系统的科学认知.在已有研究中发现，海洋热浪能显著降低冠型大型海藻光合色素和光合作用，从而导致其生物量下降甚至消亡；且相对于高纬度，低纬度海藻林应对海洋热浪表现得更脆弱.同时，海洋热浪加剧了海藻地理分布向极地扩张的趋势，促进草皮型海藻和一些耐高温微藻的光合作用和生长，从而导致近岸海藻林由冠型大型海藻向草皮型海藻的演化以及赤潮的暴发；海洋热浪还会导致近岸海藻群落结构同质化.一些海藻可以通过细胞应激反应和热适应来抵御海洋热浪，其从热浪中恢复的潜力大小取决于热浪的严重程度、海藻的物种特质、种间竞争及上行压力.未来的研究需要关注海洋热浪对养殖大型海藻的影响，并结合其他重要环境因子(如酸化、暖化和富营养化)来综合研究海洋热浪的效应.     

水热合成过程中VO_2(B)纳米带的结构变化

以V2O5和草酸的黄褐色悬浊液为前驱物水热合成VO2(B)纳米带,采用XRD技术研究水热条件对VO2(B)纳米带结构的影响。结果表明,在水热温度为180~190℃、水热时间为20~24h时,可以制备结晶良好的VO2(B)纳米带;随着水热温度的升高,VO2(B)纳米带的平均晶粒尺寸逐渐增大,晶格畸变度逐渐减小,且产物的择优生长趋势逐渐明显;水热反应初期,VO2(B)纳米带的平均晶粒尺寸增长较快,随着水热时间的延长,VO2(B)纳米带的晶粒生长趋于平衡,晶格畸变度逐渐减小并趋于平缓,且产物逐渐形成了一定的结晶取向。     

藻菌共生体系的建立及其对造纸废水的处理效果

对棕鞭藻(Ochromonas sp.)培养体系中的共栖细菌进行分离纯化,拟通过藻菌共生体系的建立提高微藻生物量积累能力,并探究藻菌共生体系对造纸废水的处理效果.经16S rDNA基因测序比对,分离获得的5株微藻共栖细菌分别为Por-phyrobacter sp.、Hyphomonas sp.、Aquimonas sp.、Agrobacterium sp.和Hydrogenophaga sp..通过向微藻培养体系添加不同的共栖细菌以验证其对微藻生长效率的影响效果,结果表明,5株微藻共栖细菌中,Aquimonas sp.(水单胞菌)可显著促进棕鞭藻的生长,当藻菌比为1:3时,水单胞菌对微藻的促生效果最佳,共培养10 d后,体系中微藻干重达到最大值0.78 g/L.利用藻菌共生体系处理造纸废水8 d,废水中化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、总氮量(total nitrogen,TN)、总磷量(total phos-phorus,TP)、色度分别从154.13 mg/L、22.42 mg/L、4.90 mg/L、275降至37.5 mg/L、14.53 mg/L、0.48 mg/L、18,去除率分别为75.67％、35.19％、90.2％和93.45％;同时微藻干重可达1.073 g/L.藻菌共生体系对造纸废水深度处理的效果与芬顿法相当,可达到《制浆造纸工业水污染排放标准》(GB 3544—2008),同时可显著降低处理成本,具有良好的应用前景.     

筼筜湖大型海藻群落的几种藻栖端足类的种群动态研究

研究了2007年11月至2008年5月期间筼筜湖大型海藻群落几种藻栖端足类的种群动态.结果显示,筼筜湖藻栖的端足类主要有:上野蜾蠃蜚(Corophium uenoi)、日本大螯蜚(Grandidierella japonica)、强壮藻钩虾(A mpithoe vali-da)、平掌拟钩虾(Grammaropsis laevipalmata)和尖额麦秆虫(Caprella panantis).但不同时期、不同藻丛,端足类的种类组成和丰度存在差异.条浒苔(Enteromorpha clathrata)主导的藻丛,主要出现在2007年11月至2008年1月,上野蜾蠃蜚和日本大螯蜚是丰度最高的两种端足类,它们在11月达到丰度的最大值,分别为3.22×104和1.07×104m-2.细基江蓠繁枝变种(Gracilarla tenuistipitatavar.liui)和根枝藻(Rhizocloniumsp.)主导的藻丛分别出现在2008年1—3月和3—5月,上野蜾蠃蜚是其中最优势的端足类,但丰度较低.石莼(Ulva lactuca)主导的藻丛在整个调查期间都有分布,端足类以上野蜾蠃蜚和强壮藻钩虾为主,丰度在3月最高,分别为11.59×104和1.20×104m-2,而后迅速下降.不过,在石莼主导的藻丛,端足类的丰度和大型海藻生物量之间的变化并不同步,而是存在一个月的滞后,据推测,可能是由于大型海藻啃食者(如强壮藻钩虾)的滞后造成的.     

低碱度钢渣基油井及地热井胶凝材料的研究--Ⅲ富镁低碱度钢渣的水热反应

通过研究富镁低碱度钢渣的水热反应得出富镁低碱度钢渣具有水热活性,水热条件下形成具有胶凝性的富镁水化硅酸钙产物.钢渣中CMS、C3MS2的水热活性高于纯CMS、C3MS2的水热活性.Mg2+优先固溶于水化硅酸钙中,其余部分根据水热温度不同而形成Mg(OH)2或蛇纹石.     

竹生物质水热预处理的工艺优化及其对竹浆水解氯代的影响

系统研究了温度、时间及固液比对竹生物质水热预处理脱半纤维素的影响，并通过高效液相色谱仪、扫描电镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射方法详细分析了所得水解液成分和剩余固体物料的理化性质变化.在此基础上进一步研究了水热预处理条件对竹浆水解氯代制备新型生物质基平台分子5-氯甲基糠醛(CMF)的影响.研究结果表明：在150～170℃、2～4 h预处理条件下，竹粉质量损失率达10%～40%;在160℃和4 h预处理条件下，木糖和低聚木糖(XOS)总产率达到最大值.在放大的水热预处理实验中，以3 cm长竹块为原料也能实现类似的半纤维素脱除效果.脱除半纤维素后的竹块经过亚硫酸氢钠蒸煮脱木质素后能形成竹浆，且预处理显著破坏了竹生物质原本致密的物理结构，因此所得竹浆具有较为优异的水解氯代性能，CMF产率可达42.06%～52.61%.     

水热法合成磷酸锰及其表征

以六水硝酸锰和十二水磷酸钠为原料,酸性条件150℃水热条件下反应24 h制备出深绿色MnPO4.H2O颗粒。对产物的结构进行X-射线粉末衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),荧光(FL)光谱,红外(IR)光谱等表征。X-射线粉末衍射(XRD)分析表明得到产物为纯净的底心单斜相MnPO4.H2O,显示原料中的正二价的锰离子被氧化为正三价的锰离子;通过扫描电子显微镜(SEM)可以观察到MnPO4.H2O的形貌为边长约15μm的立方体。在水热条件下,Mn(NO3)2的浓度?溶液的pH、反应时间和反应温度对最终产物物相和形貌均有影响。     

玉米秸秆低温热解制备炭燃料试验研究

以玉米秸秆为原料,利用热重分析法对玉米秸秆的热解规律进行研究,考察热解温度对玉米秸秆生物质炭燃料的发热量、质量得率、能源得率、粒度分布和可磨性能的影响.结果表明,240℃时制备的生物质炭燃料达到NY/T 1878—2010标准要求,空干基低位热值为18.08 MJ/kg,质量得率为77.7%,能源得率为92.18%,中值粒径D_(50)为1 721.50 nm,并具有较好的可磨性能和燃烧特性.     

臭氧及臭氧-双氧水处理高盐高有机物水热液对比

以焚烧飞灰与污泥协同水热产生的水热液作为研究对象，分别采用臭氧、臭氧-双氧水对其进行处理，对比研究不同处理条件对水热液的处理效果，分析高含盐量对臭氧、臭氧-双氧水处理水热液的影响。结果表明：与单独臭氧处理相比，臭氧-双氧水处理可显著降低水热液中有机污染物的UV254、3D荧光峰值；臭氧-双氧水协同处理促进了化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)和氨氮(NH₄-N)的去除效果，去除率分别提高了15.69%和10.09%。水热液的色度由2000倍显著降低到800倍。水热液相中较高的含盐量一定程度上抑制了臭氧对有机物的降解，双氧水的加入缓解了盐离子的抑制效应。     

水热合成VO_2(B)带状结构的生长机理研究

以V2O5和草酸为原料,水热合成了VO2(B)带状结构.采用XRD,SEM,TEM和HRTEM等技术对不同水热条件下所得产物进行了表征,根据不同反应条件下产物的结构和形貌推断了VO2(B)带状结构的生长机理.结果表明:在水热反应过程中,V2O5首先和草酸反应生成V6O13,随着水热反应时间的延长,V6O13继续和草酸反应生成VO2(B),且最初生成的VO2(B)为杂乱无章的片状堆积结构,随着水热反应时间的延长,片状结构逐渐转化为长度约为1μm,宽度约为100～200 nm的带状结构,其晶格条纹间距约为0.51 nm.