纳米TiO2/SiO2对甲苯-SO2体系气相光催化作用的影响因素

以纳米TiO₂/SiO₂为光催化剂、C₇H₈(toluene)-SO₂-O₂-TiO₂/SiO₂为重点研究体系,研究了甲苯的初始浓度、氧气含量、水蒸气含量和光强对甲苯光催化降解的影响。结果发现,甲苯的初始反应速率随其初始浓度的增加而增大,并最终趋于稳定;随着含氧量增加而不断增大,体积分数为25％时达到最大,之后逐渐减小;水蒸气的体积分数为0.4%时,甲苯降解速率最大;光强增加,甲苯增大反应速率, 3.0 mW/cm²时反应速率趋于定值。体系中引入SO₂促进了甲苯的初步降解,却抑制反应中间产物的进一步降解;同时甲苯的存在也抑制了SO₂的降解。     

基于响应面的可见光催化材料制备与优化

为使TiO₂能在可见光作用下发挥光催化作用,并易于从水中分离,将掺有稀土金属离子Er³⁺的上转换发光剂Er³⁺:YAlO₃与TiO₂采用溶胶-凝胶法结合,再将其负载于聚氨酯海绵(PS)载体表面,制备Er³⁺:YAlO₃/TiO₂-PS光催化剂。利用响应面(RSM)方法对光催化材料制备条件进行优化,根据中心组合设计方法设计出3因素5水平析因实验,以光催化剂对苯酚的降解率作为响应值,得到最佳的催化剂制备条件:在水热处理温度110~114 ℃、光催化剂中TiO₂质量浓度60~65 mg/L、海绵/溶胶负载比20 g/L时苯酚降解率最佳,与实测结果相符。     

掺铜TiO2/膨润土光催化剂的制备及其光催化性能研究

以天然钠基膨润土为载体,利用四氯化钛水解法制备了掺铜TiO₂/膨润土复合光催化剂;比较了不同量Cu²⁺对TiO₂/钠基膨润土的修饰作用及不同光照条件对光催化性能的影响。采用分光光度计、XRD、IR及TG-DTA等测试手段对试验结果进行表征。结果表明,铜的掺入对TiO₂/膨润土光催化活性有显著提高:当掺铜量为原土阳离子交换量的10.9%时,紫外光下催化效果最好;16.4%时太阳光下催化效果最好。复合后样品热处理温度为500 ℃,获得较理想的光催化活性。     

红枫湖夏季分层期间pCO2分布规律的研究

在夏季分层期间对红枫湖南、北湖湖心的水样进行分层采集,同时测定了分层水样的温度、pH、HCO₃-浓度、溶解氧(DO)、叶绿素a(Chl-a)及铵根离子(NH₄+)、硝酸根离子(NO₃-)、磷酸根离子(PO₄3-)的浓度,水体中CO₂的分压(pCO₂)由化学平衡及亨利定律求得。研究结果表明:光合作用、有机质降解及水体热分层是影响红枫湖夏季pCO₂分布的主要因素。其中,温水层CO₂欠饱和是光合作用吸收CO₂引起的,温跃层中pCO₂的急剧增加是光合产物降解产生CO₂引起的。静水层沉积物附近pCO₂最高并且还有持续增加的趋势,说明沉积物中有机质降解是静水层中CO₂增加的主要原因,夏季湖底水温较高加快了沉积物中有机质的降解。分层现象使pCO₂在水体中的分布差别明显,并且使静水层中CO₂得到积累。此外,夏季红枫湖水体中pCO₂的变化与NH₄+、PO₄3-的变化密不可分,表现为温水层中光合作用消耗NH₄+、PO₄3-,有机质降解过程伴随NH₄+、PO₄3-的释放。     

掺铁-TiO2/膨润土复合光催化材料制备及性能

采用酸性溶胶法制备掺铁-TiO₂/膨润土复合光催化剂,利用XRD﹑IR等测试手段对其进行了表征。通过测试甲基橙溶液的脱色率和COD去除率对复合光催化剂的光催化活性进行了评价。结果表明,该催化剂有较高的催化氧化性能,在太阳光照射下,对pH=4﹑质量浓度为20 mg/L的甲基橙溶液进行降解时,其脱色率可达95%以上,COD去除率可达85%以上。该催化剂在经过200℃焙烧活化2.5 h后可多次重复利用。     

水体中秋兰姆特效降解菌的筛选及其降解性能研究

从某橡胶厂废弃物堆积场采集受秋兰姆污染的土壤中分离出TM₁、TM₂、TM₃ 3株单菌,分别加到一定浓度秋兰姆的模拟水中,通过实验优化出秋兰姆最佳降解条件,得出单菌株TM₁对水样中的秋兰姆降解能力最大。将3株单菌按一定方式混合制成T₁、T₂、T₃、T₄ 4组混菌,用单菌降解秋兰姆的最优条件对4组混菌进行降解性能实验,其中混菌T₁对秋兰姆降解率最高,降解率可达95.77%。     

TiO2/电气石复合物的光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备TiO2/电气石复合光催化剂,通过光降解甲基橙实验考察复合光催化剂的活性,发现复合物中2%电气石的制备比例就可以显著提升TiO2降解有机物活性,降解率(0.5h)达99.87%,明显优于纯TiO2(0.5h)83.64%,提高了约20%。经XRD、BET、SEM等手段对样品进行分析得知:经800℃以下长时间热处理,电气石的结晶构造不变;900℃热处理使电气石结构破坏。SEM分析显示复合物中TiO2颗粒呈球簇状,均匀包覆在电气石表面形成颗粒膜层。     

东海陆架晚更新世以来沉积物常量元素的分布及其地质意义

对东海陆架西湖凹陷区SFK-1孔的岩性、粒度、常量元素以及测年数据的综合分析表明:元素地球化学信息对于地层的划分有良好的指示意义。 SFK-1孔沉积物常量元素质量分数平均值分别为SiO₂ 65.35%、Al₂O₃ 12.12%、FeO 1.75%、CaO 3.88%、MgO 2.04%、K₂O 2.63%、 Na₂O 2.04%、 TiO₂ 0.66%、 P₂O₅ 0.12%、 MnO 0.065%、TFe₂O₃ 4.74%、CaCO₃ 5.38%,标准差系数较小,反映SFK-1孔常量元素离散程度较小。SFK-1孔沉积物CaCO₃/TiO₂、CaO/TiO₂和P₂O₅/TiO₂反映了化学风化程度的强弱;TiO₂/Al₂O₃可以作为古水流能量的指标,反映当时河流水动力条件的影响强度;而SiO₂/TiO₂、Na₂O/TiO₂可以用来反映沉积水动力的强度。依据常量元素质量分数垂直变化特征划分的8个层段分别与沉积物粒度、气候变化地层划分界线吻合。研究区自91 ka BP以来沉积环境经历了剧烈变化,它们分别反映了末次间冰期( 暖期) 晚期以来东海陆架区沉积环境的变化。     

热力耦合条件下超临界CO2驱替煤层CH4实验

为提高煤层CH₄抽采效率,利用自主研发的实验系统,模拟超临界CO₂在深部煤层中驱替CH₄的过程,开展了不同温度和注入压力条件下原煤试样中超临界CO₂渗流、吸附及驱替CH₄实验。结果表明:在恒定温度条件下,随着超临界CO₂注入压力逐渐增大,煤体渗透率提高,CO₂吸附量增加。超临界CO₂注入压力和温度对驱替效果影响显著。不同温度条件下,当超临界CO₂注入压力从8 MPa增至12 MPa,CH₄驱替量平均增长了0.076 cm3/g,CH₄驱替效率增加了17%~23%,超临界CO₂置换体积比呈线性递减趋势;相同注入压力条件下,温度每升高10℃,驱替效率平均增加8%,置换体积比平均下降0.5。研究结果为高效抽采煤层CH₄和实现CO₂封存提供理论依据。      

阳泉矿区寺家庄井田太原组煤层气地球化学特征及成因

为了研究阳泉矿区寺家庄井田煤层气地球化学特征及成因问题,系统开展了石炭-二叠系太原组主力产气煤层（8、9和15煤）煤心样品的现场解吸实验,并收集气样进行组分和碳同位素分析。结果表明:8煤含气量高于9煤,平面上15煤含气量不均匀,部分地区几乎不含气;整个解吸过程中,8煤和9煤气体组分含量及变化规律相近,CH₄含量呈先增加后降低、N₂含量呈先降低后升高的趋势,而15煤CH₄含量呈近线性降低、N₂含量呈线性增加趋势;其中,9_上煤CH₄体积分数为27.82%~76.12%,N₂体积分数为21.49%~72.20%,15煤CH₄体积分数38.15%~89.41%、N₂体积分数为6.55%~61.82%;随着解吸的进行,8煤和9煤中的煤层气碳同位素δ13C₁值总体呈增加的趋势,15煤中的煤层气δ13C₁值总体呈现为3个逐渐增加序列,δ13C（CH₄）与δ13C（CO₂）变化无相关关系。研究区煤层气主要为热成因气,生物作用不明显。另外,关于煤层气组分中CH₄含量低异常和N₂含量高异常的原因有待进一步研究。      

坡缕石/磁性铁氧化物/TiO2复合光催化剂性能实验研究

用醇盐水解法、硫酸亚铁-硝酸钾氧化法制备TiO2光催化剂、坡缕石/TiO2复合光催化剂和坡缕石/磁性铁氧化物/TiO2复合光催化剂.通过XRD、TEM、UV-Vis和MS分析光催化剂的物相组成、形貌特征、对紫外可见光的漫反射以及磁化率,并以甲基橙为处理对象,对比研究了TiO2光催化剂、坡缕石/TiO2复合光催化剂和坡缕石/磁性铁氧化物/TiO2复合光催化剂的光催化效果.结果表明:坡缕石/磁性铁氧化物的复合能降低复合光催化剂中锐钛矿的平均粒径,提高锐钛矿的分散性.铁的复合是否提高光催化剂的光催化效率与催化剂的煅烧温度有关.坡缕石的复合对光催化剂的最佳煅烧温度有影响.     

电化学循环井驱动模拟含水层化学氧化降解三氯乙烯

传统原位化学氧化地下水修复技术存在氧化剂迁移距离短和利用率低等问题。本研究在双井循环模式促进传质的基础上,通过注水井中的地下水电解原位提供O₂和H₂,配合乙二胺四乙酸(ethylenediamine tetraacetic acid,EDTA)络合溶解出含水层Fe(Ⅱ),活化O₂产生羟基自由基(•OH),实现地下水三氯乙烯(TCE)的氧化降解。在填充了砂土和黏土互层的二维砂槽中,设置电流为0.2 A、流速为72 cm/d、初始TCE浓度为3 mg/L,经过9 d的连续通电处理后,TCE浓度降低到1 mg/L,降解率达到67%。通电前投加0.5 mmol/L EDTA,经过1 d水流循环后含水层中溶解态Fe(Ⅱ)浓度从02 mg/L增加到414 mg/L,黏土区域较高。通电过程中,循环井促进O₂、Fe(Ⅱ)-EDTA和TCE的有效接触与反应,使TCE氧化降解。通电初期,黏土区域Fe(Ⅱ)氧化速率、TCE降解速率较周围慢,后期差异逐渐减小。未通电时加入醋酸钠可促进Fe(Ⅲ)还原,使含水层中铁循环利用。该修复过程通过循环井提升了氧化剂迁移距离,使用源于含水层的Fe(Ⅱ)-EDTA和稳定性较好的O₂提高了氧化剂利用率,有望应用于有机污染地下水修复。     

不同土壤冻融特征曲线的试验研究

土壤冻融特征曲线是反映冻土强度、冻土的热性质和土壤冻融过程中的水分和盐分迁移规律的重要参数.为了研究不同植物养分对不同土壤冻融过程的影响,采用NMR法对加入5种不同溶质的4种土壤的冻融特征曲线进行了测定与分析.结果表明:混合Ⅱ5%溶液均对这4种土壤的冻融特征曲线影响最明显,Ca(NO₃)₂ 5%溶液次之,再次为加入K₂S0₄和混合Ⅰ5%溶液的,P₂O₅ 5%溶液最小.这主要是由于在负温下不同溶质的溶解度和土壤对不同溶质的固持作用等不同所致.在加入相同溶液的情况下,康平下层土壤的冻融特征曲线明显低于其它3种土壤,而这3种土壤之间未冻水含量高低次序随所加入的溶质不同而不同.各试样的冻融特征曲线均出现了滞后现象.     

电渗排水固结中电极材料的对比试验

采用辽宁沿海地区淤泥质软土对铁、铜、铝和新型复合电极等不同电极材料进行室内电渗排水固结试验,从有效电势、电流、排水量与排水速率、能耗、电渗后土体含水率和承载力等对电渗效果进行分析。新型复合电极材料是由碳纤维、塑料排水板与铁片组成,其充分利用各种材料的优点,既解决了铁与碳纤维直接相连通电后易断的问题,又解决了电极腐蚀严重的问题。多组试验结果表明：新型复合电极材料的电渗排水固结使土体的加固强度提升较高,且相对均匀,加固强度达到160 kPa以上的土体面积占加固总面积的75%,说明新型复合电极材料的优越性。金属电极的腐蚀较为严重,且主要发生在阳极。根据电渗后阳极的腐蚀比,新型复合电极的腐蚀量明显低于金属电极,且新型复合电极可提高加固效果,节约电极材料成本。     

Gaseous phase benzene decomposition by non-thermal plasma coupled with nano titania catalyst

Synergistic effect of atmospheric non-thermal plasma generated by dielectric barrier discharge and nano titania photocatalyst for benzene decomposition was tested. The paper indicated the effect of photocatalyst on removal efficiency of benzene, the compare of photocatalyst characteristic in different high temperatures by heat treatment, analysis of by-products. The results showed that the effect of degradation was visible by added photocatalyst in the plasma reactor. When concentration of benzene was 600 mg/m3 and electric field strength was 10 kV/cm, the removal efficiency of benzene was increased up to 81 % without photocatalyst. At the same condition, the removal efficiency was increased to 15 % higher with photocatalyst. Nano titania crystal was anatase crystal in 450 °C heat treatment which is best for benzene removal. The plasma reactor packed with photocatalyst shows a better selectivity of carbon dioxide than that without photocatalyst. By-products are mostly carbon dioxide, water and a small quantity of carbon monoxide.     

Novel preparation of sensitized ZnS nanoparticles and its use in photocatalytic degradation of tetracycline

Sensitized ZnS nanoparticles were synthesized by chemical precipitation method using anthocyanin as the capping agent and sensitizer. X-ray diffractometer, field-emission scanning electron microscope, transmission electron microscopy, UV visible spectrophotometer, Fourier transform infrared spectroscopy and photoluminescence spectrometry methods were used for the characterization of nanoparticles. The electron microscopy studies of nanoparticles showed that the size of crystallites is in the range of 35–80 nm and optical studies showed a blue shift in the absorption edge by adding capping agent. The effective band gap energy was increased with decrease in the particle size. Photocatalytic activities of sensitized ZnS and pure ZnS were evaluated by degradation of tetracycline in aqueous solution under visible light irradiation, and progress of the reaction was monitored spectrophotometrically. The different parameters affecting degradation such as the pH of solution, amount of semiconductor and reusability of catalyst for three cycles and the photocatalytic degradation kinetics of tetracycline were studied. More than 80% degradation was achieved within 5 h under visible light.     

掺锂、钠、钾的萤石色心激光晶体生长

近几年来,碱卤化合物类和碱土金属氟化物类色心激光晶体研究发展很快。色心晶体的研制促进了可调谐色心激光的飞跃发展,它已成为可调谐激光晶体中的一个重要组成部分。