摘要：【目的】探究改性生物炭对重金属元素镉(Cd)的吸附机理,以期为治理Cd污染和改性生物炭工业化生产提供参考。【方法】以工业化生产的竹屑生物炭(BB)和烟杆生物炭(TB)为原料,在300℃的低温限氧条件下进行氧化改性30 min,冷却至室温后制成两种改性生物炭(分别记为BB300和TB300)。通过X射线衍射技术对改性前后的生物炭矿物组分进行分析,结合吸附实验对其吸附溶液中Cd^(2+)的吸附特征进行研究。【结果】BB300和TB300产率高,分别达70%和65%。4种生物炭(BB、BB300、TB和TB300)的饱和吸附量分别为7.57、15.97、120.48和166.67 mg/g, TB和TB300相较于BB和BB300,吸附性能更好,但改性效果较差。对比Langmuir吸附模型和Freundlich吸附模型,Langmuir吸附模型能更好的拟合四种生物炭的等温吸附过程,表明这4种生物炭表面具有有限的吸附位点,吸附机制主要是单分子层吸附。对比准一级动力学吸附模型和准二级动力学模型,4种生物炭对溶液中Cd^(2+)的吸附过程更符合准二级动力学吸附特征,物理吸附与化学吸附同时发生。对比吸附速率k;,氧化改性能提升吸附速率。改性生物炭混土材料吸附Cd^(2+)实验表明,改性生物炭对土壤Cd^(2+)的吸附特征更符合Langmuir吸附模型,改性生物炭加入土壤能提升土壤对Cd^(2+)的吸附能力,同时土壤的理化性质也影响生物炭的吸附能力,pH值较高和CEC更高的紫色土能吸附更多Cd^(2+)。生物炭添加量对土壤Cd^(2+)吸附有正向的影响。【结论】利用热空气氧化方法改性的生物炭产率较高且无化学试剂带入,具备工业化生产的前景。改性后的生物炭能够有效提升生物炭对Cd^(2+)的吸附能力,对土壤Cd污染具有较优的钝化能力,为提升生物炭钝化土壤重金属能力和规模化生产应用提供了参考。

摘要：采用次氯酸钠对废轮胎胶粉进行表面氧化改性,并将所得胶粉用于湿法制备胶粉改性沥青,通过设计3因素3水平正交实验,研究氧化剂用量、氧化温度及氧化时间对胶粉改性沥青的25℃针入度、软化点和5℃延度的影响规律。氧化前后废轮胎胶粉的XPS表征结果表明,次氯酸钠氧化能够使胶粉表面的C—O键和O—C=O键的含量显著增加。次氯酸钠对废轮胎胶粉的表面氧化,能够有效增强胶粉与沥青之间的界面结合强度,使胶粉改性沥青的软化点显著提高。通过对实验结果的极差分析和方差分析,提出了以软化点为主要考核指标时胶粉氧化改性的最佳反应条件,即次氯酸钠用量40 m L,氧化温度40℃,氧化时间3.0 h。该条件下制备的氧化胶粉改性沥青,软化点能够达到73.3℃,改性沥青的高温稳定性显著增强。

摘要：温和氧化解聚作用下,低阶煤(褐煤、长焰煤)可高效生成高值化学品,同时煤体多尺度流动能力显著改善。针对我国低阶煤资源丰富与煤层中赋存巨量天然气的地质背景,结合低阶煤化学性质特点,提出了基于原位氧化改性的深部低煤阶煤层高值化学品与天然气共采技术构想,从氧化解聚制备羧基化学品方法、氧化改性提高煤层气采收率机理、共采技术模式、地质及工程有利条件等4方面论证了该技术可行性。调研总结发现:低阶煤具有丰富的含氧官能团(如羧基—COOH和酚羟基—OH)和侧链,为氧化解聚制备高值化学品(如羧酸)提供了关键前体结构;过氧化氢、次氯酸钠等氧化剂,在低温(<100℃)、常压条件下,温和氧化解聚低阶煤可高效、低成本制备羧基化学品,实现低阶煤非能源化高值利用;氧化解聚反应对低阶煤具有明显的氧化改性作用,主要表现为煤表面对甲烷的吸附能力减弱、水的疏水性增强、形成溶蚀孔与微裂缝,并可原位生成CO_(2),从而增加了煤层气解吸-渗流能力。围绕深部低煤阶煤层气井高效增产改造需求与枯竭煤层气井二次利用,设计了单井压裂-溶浸开采(采气为主)与群井压裂-溶浸开采(采高值化学品为主)2种技术模式。前者通过注入氧化性压裂液,合理控制压后焖井时间,充分发挥力学-化学协同改造增渗作用,返排阶段分离压裂液中高值化学品,并高效抽采天然气;后者对各枯竭气井重复改造,通过压裂缝网形成相互沟通的注采井网,持续生成、抽采高值化学品。我国巨厚(数十米~近百米)、深埋藏(500~1000 m)低煤阶煤层分布广泛,能有效减小氧化剂及反应产物泄漏诱发的地下水污染,为共采提供了有利地质条件;现有大规模煤层气水平井及水力压裂缝网,避免了高值化学品原位制备的高额建井成本,为共采提供了有利工程条件。结论认为,利用温和氧化解聚反应,实现深部低煤阶煤层高值化学品与天然气共采,丰富了原位改性采矿理论与技术体系,有望形成煤层气增产改造新模式,增加低煤阶煤层资源开采综合经济效益。

摘要：根据镍渣的物相分析和铁橄榄石的氧化原理，提出了镍渣氧化改性的试验方法，考察了氧气流量、氧化温度、物料粒度等因素对镍渣物相变化的影响。试验结果表明：在氧化温度950℃、镍渣粒度100-200目、窑体转速0．86r／s条件下，氧化效果最佳。可以使镍渣中60％以上的铁转化为磁性铁。该试验为后续改进磁选效果、提高镍渣中铁资源的回收利用率奠定了基础。

摘要：采用过氧化苯甲酰对废胶粉表面进行氧化改性,并于实验室制备胶粉改性沥青。通过设计3因素3水平正交试验,研究氧化温度、氧化时间及氧化剂用量对改性沥青基本性能指标(针入度、软化点和延度)的影响。对试验结果的极差分析与方差分析表明,氧化温度是影响胶粉改性沥青性能的主要因素,建议氧化改性胶粉的最优反应条件为:氧化温度40℃,氧化时间3.0h,氧化剂用量25g。氧化胶粉改性沥青能使软化点提高到68.2℃,显著改善改性沥青的高温性能。XPS试验结果表明过氧化苯甲酰氧化能使胶粉表面的C—C键和C—H键打开,形成较多的羟基(C—O)和羰基(C=O)等活性基团,显著增加胶粉的表面活性。

摘要：以木质纤维为基体,Fenton试剂化学改性后的工业木质素为黏结相,采用"高速混合-平板热压"的工艺技术路线制备环保型木质基复合材料。采用正交试验设计及极差分析,探索性能优良的环保型材料的制备工艺,通过傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)、X射线衍射分析(XRD)、动态热机械分析(DMA)、环境扫描电镜(SEM)对材料的化学组分、聚集态结构、动态热机械性能以及微观形貌特征进行表征。结果表明:1)在氧化改性工业木质素填加量25%、板坯含水率20%、热压时间7min、热压温度170℃的工艺条件下,木质基复合材料的理化性能能够满足GB/T11718—2009中干燥状态下使用的普通型中密度纤维板(MDF-GPREG)的要求;2)氧化改性工业木质素与木质纤维在热压过程中形成了较理想的化学键结合;木质纤维素的晶形结构保持不变,相对结晶度有所提高;复合材料的刚度和韧性良好,热稳定性降低;复合材料组分之间分布均匀,交织致密,界面相容性良好。该材料在建筑隔板、木质装饰板、产品包装等领域具有广阔的应用前景。

摘要：以香蕉皮为原料,采用水浸碱提法制备香蕉皮(BP)及其氧化改性(OBP)混凝剂,利用扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)对比分析BP和OBP的微观结构在储存过程中的稳定性,并以腐植酸(HA)模拟水为实验水样,通过烧杯实验研究储存时间对BP和OBP混凝效果稳定性的影响。结果表明,OBP表面形貌较BP粗糙,随储存时间延长,BP中菌斑数量和大小均呈增加趋势,而OBP中基本没有明显菌斑生成。OBP和BP的FTIR吸收峰峰形相似,前者储存过程中没有吸收峰的裂解、新峰产生现象,分子结构较BP稳定。BP和OBP的浊度和色度去除率均随储存时间的延长而下降,与储存0 d混凝剂相比,BP 11 d时浊度和色度去除率分别下降了32.6%和32.2%,而OBP在储存30 d时,其浊度和色度去除率仅分别下降了21.5%和17.1%。