碳酸氢盐活化的过氧化氢：一种有机废水处理的新技术

水污染问题已成为影响我国可持续发展的关键问题之一,为有效提高现有污水处理的效率及其回收利用,各种催化氧化技术受到了广泛的关注。目前发展的各类高级氧化技术在实际的应用过程中明显受到了氧化剂的利用率、催化剂的浸出、寿命及成本等问题的严重限制。因此基于新的理念、发展新的催化氧化技术仍然受到广泛的关注。
　　最近几年,利用碳酸氢盐活化过氧化氢,应用于有机废水的降解逐渐受到环境催化领域的关注。碳酸氢盐本身是一种低毒性、广泛存在于环境及生物体系的化学物质,通过它活化过氧化氢产生过碳酸氢盐氧化剂,该氧化剂能够直接氧化有机物。同时,在各种过渡金属催化剂的存在下,通过该过碳酸氢盐可以形成氧化能力更强的各种自由基(如羟基自由基等) 及高价态的过渡金属离子参与有机废水的降解。虽然传统认为碳酸盐及碳酸氢盐对高级氧化法降解有机废水不利,原因是认为它们能捕捉羟基自由基,形成氧化能力更低的碳酸根自由基。现有的研究已充分表明,较低浓度的碳酸氢盐能够加快有机废水的氧化降解,而且通常比单独使用过氧化氢效率更高,这些新的发现已明显突破了传统意义上对碳酸氢盐作用的理解。更为重要的是,在微量碳酸氢盐的存在下,其产生的微碱性环境极大地消除了负载型氧化物催化剂在废水降解过程中的金属离子流失、从而极大地延长了催化剂的寿命。该缺点是各种基于过渡金属氧化物催化剂的高级氧化技术难以广泛推广的关键性挑战,原因是随着氧化降解的进行,废水体系由于有机酸的生成而逐渐酸化,进而引发氧化物催化剂的酸溶而流失。在这点上,碳酸氢盐活化过氧化氢系统由于其天然的微碱性环境体现出了其明显的优势。
　　本文即是在本课题组工作基础上,对该领域内国内外研究进展加以总结,以期获得国内外同行的进一步关注。综述的主要内容包括：(1)碳酸氢氧活化过氧化氢的相关知识介绍,(2)均相碳酸氢氧活化过氧化氢降解有机废水的研究进展,(3)基于金属氧化物催化剂的碳酸氢氧活化过氧化氢降解有机废水的研究进展,和(4)碳酸氢盐在其他高级氧化技术中的应用。虽然基于碳酸氢氧活化过氧化氢降解有机废水的研究还处于早期探索阶段,还有很多基础科学问题如降解机理等值得进一步探索,期望通过该综述的介绍能够让同行对碳酸氢氧活化过氧化氢降解有机废水有一个比较全面的了解,进而推动该研究方向的发展,为有机废水的催化处理提供新的机会。     

三氧化钼——一种新型有机系钠离子储能器件负极材料

由于锂资源短缺,我们尝试使用三氧化钼作为钠离子储能装置负极材料。通过一种简单的方法合成了三氧化钼,使用XRD、SEM和TEM等测试手段对其物性进行了表征。利用三氧化钼作为有机系钠离子储能器件的负极材料,通过循环伏安和恒流充放电测试探讨了负极材料的储钠机理。以三氧化钼(MoO3)作为负极材料,活性炭(AC)和石墨(graphite)作为正极材料,组装成新型的电化学储能器件,研究了两种器件在1mol/L NaPF6的碳酸丙烯酯(PC)中的电化学性能。两种器件的电压范围分别为0~3.2V和0~3.5V,能量密度最高可分别达到31.6和53 Wh/kg,长循环性能远远优于AC/AC对称电容器。此种储能装置有望成为锂离子电池的一个很好的替代。     

基于铜金属有机配合物的热活化延迟荧光材料

具有热活化延迟荧光(thermally activated delayed fluorescence, TADF)特性的配合物可以同时利用单重态和三重态激子,因此发光量子效率较高,近年来受到广大科研工作者的关注。特别是铜金属有机配合物,最低单重态和最低三重态的能量差较小,又可以通过不同配体或取代基进行调节,所以具有较好TADF性能。本文根据配位原子的类型,汇总和分析了近5年具有TADF性质的铜配合物的结构特点和发光性能,并简要讨论了其在有机发光二极管(organic light-emitting diodes,OLEDs)中的潜在应用。     

Influence of Initial pH Value on the Adsorption of Reactive Black 5 Dye on Powdered Activated Carbon: Kinetics,Mechanisms, and Thermodynamics

The aim of this work was to investigate the influence of initial pH value (pH₀) on the isothermal adsorption of Reactive Black 5 (RB5) dye on commercial powdered activated carbon. Four initial pH values were chosen for this experiment: pH₀ = 2.00, 4.00, 8.00, and 10.00. In order to investigate the mechanism of adsorption kinetic, studies have been performed using pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetic models as well as an intraparticle diffusion model. In addition, thermodynamic parameters of adsorption were determined for pH₀ = 4.00. Results of this research showed that the initial pH value significantly influences the adsorption of RB5 dye onto activated carbon. The highest adsorption capacities (q_e) and efficiencies of decolouration were observed for initial pH values of pH₀ = 2.00 (q_e = 246.0 mg g⁻¹) and 10.00 (q_e = 239.1 mg g⁻¹) due to strong electrostatic interactions and attractive π···π interactions, respectively. It was also shown that the adsorption of RB5 dye on activated carbon at all initial pH values is kinetically controlled, assuming a pseudo-second-order model, and that intraparticle diffusion is not the only process that influences on the adsorption rate.     

活性炭负载杂多酸催化剂的研究进展

介绍了以活性炭为载体的负载型杂多酸催化剂的研究进展,包括制备方法、影响负载量的因素、负载催化剂的性质、吸附模型和脱附作用。总结了杂多酸在活性炭上的吸附形态研究以及杂多酸与活性炭表面含氧基团的化学键合作用的研究成果,展望了该催化剂未来的研究方向。     

五氯酚对好氧活性污泥中不同酶活性的影响

以五氯酚为研究对象,采用分光光度法测定其对城市污水处理厂好氧活性污泥中的脲酶、转化酶、脱氢酶活性的影响。结果表明,随着五氯酚暴露浓度的增大,脲酶活性总体呈上升趋势;转化酶活性先升高后降低,暴露时间为0.5 h,转化酶升高率达到最大值49.3%;暴露15 h后转化酶活性开始呈现降低态势,实验最大暴露时间25 h时降低率达到76.8%。脱氢酶活性则大多呈现降低趋势,在暴露0.5 h时其酶活性随五氯酚浓度变化呈明显负相关,酶活性降低率为52%,之后脱氢酶活性被抑制情况呈现平缓趋势。综合生理生化反应指标的敏感度和分析方法的精密度进行评价,五氯酚对转化酶影响幅度大且分析精密度高,而脱氢酶响应快,可作为急性毒性应激敏感指标。     

活性炭负载纳米零价铁去除溴酸盐的研究

实验采用液相还原法制备活性炭负载纳米零价铁材料(nZVI/AC),并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等对其结构进行表征.考察了不同反应条件下nZVI/AC对BrO3-的去除效率,并研究其去除机理.结果表明nZVI/AC具有很高的表面反应活性,且nZVI和活性炭(AC)之间存在协同作用. BrO3-的去除效率随 pH 值的减小而增大, 共存离子NO3-和SO42-对其去除率影响不大但降低了去除速率.机理分析表明BrO3-被nZVI/AC吸附而使局部BrO3-浓度升高,并被nZVI迅速还原为无毒的Br-.     

沥青基球状活性炭浸渍碳酸钠脱硫剂脱除H2S的性能与表征

将沥青基球状活性炭(PSAC)浸渍一定浓度的Na2CO3,制备了一种高性能脱硫剂(PSAC-I)。利用N2吸附、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重、元素分析等手段对脱硫前后的PSAC-I进行了表征,研究了PSAC-I的脱硫产物和失活原因,考察了温度和相对湿度对脱硫的影响。结果表明:PSAC-I的脱硫效果远好于普通煤质柱状活性炭和商用活性炭脱硫剂;PSAC-I的脱硫产物主要为单质硫和少量的硫酸,当PSAC-I的孔隙被脱硫产物充满或者孔口全部被堵塞后即失活;PSAC-I脱硫最佳温度为30℃,温度过高或者过低均不利于H2S的脱除;提高原料气相对湿度有利于提高硫容。     

活性污泥中细菌的分离、纯化与培养

建立精品实验项目＂细菌纯种分离和培养＂,以污水处理厂的活性污泥为实验样品,利用浇注平板法、平板划线法对活性污泥中的细菌进行分离、纯化并得到纯菌菌种。通过精品实验项目的研究与探索,丰富了实验教学内容,激发了学生的学习兴趣,巩固了学生的基本实验技能,加深了学生对微生物基础理论知识的理解,促进了学生创新能力的培养和提高。     

斯列普活化炉生产工艺的控制及原料选购

阐述并分析了斯列普活化炉的生产工艺控制及原料选购,以提高活性炭的产量和质量。