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多孔炭:一种在电芬顿与类芬顿反应中受青睐的材料

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新型炭材料 2022年第1期37卷 180-195页

作者：潘哲伦钱旭芳上海交通大学环境科学与工程学院上海200240

类芬顿反应,因其能够克服传统芬顿反应工作pH范围较窄,易产生大量铁泥的局限而受到了大量关注。尽管炭材料在无驱动力时,同过氧化氢的反应活性不佳,多孔炭材料在类芬顿反应中依然得到了广泛应用。在各种研究中,这些多孔炭材料扮演了多... 详细信息

类芬顿反应,因其能够克服传统芬顿反应工作pH范围较窄,易产生大量铁泥的局限而受到了大量关注。尽管炭材料在无驱动力时,同过氧化氢的反应活性不佳,多孔炭材料在类芬顿反应中依然得到了广泛应用。在各种研究中,这些多孔炭材料扮演了多种不同角色,诸如吸附剂、金属材料载体、以及过氧化氢选择性电合成的催化剂。本综述中,讨论了近年里多孔材料在上述情况的研究进展。由于成熟的合成工艺,很高的化学及热稳定性以及多样的功能,多孔炭材料已成为一种应用广泛的材料。在类芬顿过程中,更是有助于电子与物质的转移,防止金属泄露,并较大地提升了反应效率。

关键词：多孔炭类芬顿反应过氧化氢合成吸附剂

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电化学还原去除水中含氧酸根离子研究进展

化学学报 2023年第8期81卷 979-989页

作者：侯威么艳彩张礼知上海交通大学环境科学与工程学院上海200240

含氧酸盐(硝酸盐、溴酸盐、高氯酸盐等)污染物大量排放造成的水体污染问题越来越严重.含氧酸根离子具有持久性、难降解性、致畸性和致癌性,对生态系统和人类健康造成极大威胁,从而引起了全球的广泛关注.电化学还原技术(electrochemical ... 详细信息

含氧酸盐(硝酸盐、溴酸盐、高氯酸盐等)污染物大量排放造成的水体污染问题越来越严重.含氧酸根离子具有持久性、难降解性、致畸性和致癌性,对生态系统和人类健康造成极大威胁,从而引起了全球的广泛关注.电化学还原技术(electrochemical reduction,ER)可以利用电子或者活化水分子产生的强还原性物种——原子氢(H*),实现水中有毒含氧酸根离子的高效、绿色、安全去除,被认为是极具发展前景的水处理技术之一.首先简要介绍了电化学还原去除水中含氧酸根离子的机理,随后重点综述了电化学还原硝酸根、溴酸根、高氯酸根的研究进展,讨论了不同环境中电化学还原去除含氧酸根离子的反应路径,分析了催化剂结构和种类等对电化学还原含氧酸根离子的影响.最后,探讨和展望了电化学还原去除水中含氧酸根离子面临的挑战.

关键词：电化学还原含氧酸根阴离子水处理原子氢污染物脱毒

基于GA-BP神经网络的CaO-海藻酸缓释剂的抑藻模型

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水处理技术 2023年

作者：王昊岩李慧敏李彭何义亮上海交通大学环境科学与工程学院

本文通过原位合成的方式，开发了以CaO2为活性物质，海藻酸为骨架材料的新型CaO2-海藻酸缓释剂，并借助神经网络、遗传算法的机器学习技术定量研究了在模拟蓝藻水华暴发前夕的自然水体环境下该缓释剂不同投加策略对不同浓度水平铜绿微... 详细信息

本文通过原位合成的方式，开发了以CaO2为活性物质，海藻酸为骨架材料的新型CaO2-海藻酸缓释剂，并借助神经网络、遗传算法的机器学习技术定量研究了在模拟蓝藻水华暴发前夕的自然水体环境下该缓释剂不同投加策略对不同浓度水平铜绿微囊藻生长的抑制效果。实验表明，CaO2-海藻酸缓释剂对各浓度水平铜绿微囊藻的生长抑制效果均表现良好，最大抑制率可达到74.41%。通过模型性能评价，确定GA-BP神经网络模型为该缓释剂抑藻效果的最优化模型。本文对CaO2-海藻酸缓释剂的开发与基于GA-BP神经网络的抑藻模型的确定为该新型缓释抑藻剂的具体投加策略以及蓝藻水华的防治提供了可行思路与方法。

关键词： CaO -海藻酸缓释抑藻剂铜绿微囊藻神经网络遗传算法

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新型材料磁性氧化锆的除氟效能

环境科学 2019年第5期40卷 2295-2301页

作者：方文侃李小娣方菁吴德意上海交通大学环境科学与工程学院上海200240

采用一步共沉淀法制备了磁铁矿纳米颗粒为核和水合氧化锆为壳的磁性氧化锆材料,研究了其除氟性能.结果表明,磁性氧化锆对氟的Langmuir最大吸附量为35. 46 mg·g^(-1),远高于磁铁矿、活性氧化铝和活性炭.磁性氧化锆对氟的吸附过程较快且... 详细信息

采用一步共沉淀法制备了磁铁矿纳米颗粒为核和水合氧化锆为壳的磁性氧化锆材料,研究了其除氟性能.结果表明,磁性氧化锆对氟的Langmuir最大吸附量为35. 46 mg·g^(-1),远高于磁铁矿、活性氧化铝和活性炭.磁性氧化锆对氟的吸附过程较快且吸附动力学数据符合准二级动力学模型,吸附过程为吸热反应.磁性氧化锆对氟的吸附量随pH升高而降低. Cl^-、NO_3^-和SO_4^(2-)的共存对磁性氧化锆除氟没有明显影响,而HCO_3^-和CO_3^(2-)明显抑制氟的吸附.磁性氧化锆吸附的氟可通过1mol·L^(-1)NaOH成功脱附,脱附率99. 5%～99. 6%.脱附后的磁性氧化锆经过再生处理可继续使用.磁性氧化锆对实际井水中的氟的去除效果低于纯水,但适当增加投加量仍可以达到饮用水标准对氟浓度的要求.磁性氧化锆制备简单、使用后可从水中磁分离从而可反复使用,因此是一种有较好应用前景的除氟材料.

关键词：氟吸附磁性氧化锆磁铁矿水合氧化锆

有机铵盐表面稳定化CsPbI2Br全无机钙钛矿

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物理学报 2019年第15期68卷 142-148页

作者：刘晓敏李亦回王兴涛赵一新上海交通大学环境科学与工程学院

有机-无机杂化钙钛矿中的有机阳离子组分具有在光照和加热条件下本征的化学不稳定性,而全无机钙钛矿有望从根本上解决组分稳定性问题.但是,全无机钙钛矿在湿度条件下,极易相变为非光学活性的d相.本文以CsPbI2Br全无机钙钛矿为对象,研究... 详细信息

有机-无机杂化钙钛矿中的有机阳离子组分具有在光照和加热条件下本征的化学不稳定性,而全无机钙钛矿有望从根本上解决组分稳定性问题.但是,全无机钙钛矿在湿度条件下,极易相变为非光学活性的d相.本文以CsPbI2Br全无机钙钛矿为对象,研究不同碳链长度的有机铵盐表面处理对于钙钛矿湿稳定性和器件光电性能的影响.实验结果表明,有机铵盐碳链的增长显著改善钙钛矿相稳定性.其中,当用碘化丁铵处理时,CsPbI2Br全无机钙钛矿表现出最佳的湿稳定性.随着碘化丁铵的处理浓度的增加,钙钛矿的湿稳定性进一步改善.当用适宜浓度的碘化丁铵处理CsPbI2Br薄膜时,钙钛矿层表层的丁铵阳离子对电荷传输不会有明显阻碍,可以获得优良的器件效率.总之,适宜的有机阳离子层既能提高全无机钙钛矿的湿稳定性,又能改善其光伏性能.

关键词：钙钛矿太阳能电池湿稳定性铵盐

面向膜蒸馏的抗润湿、抗污染、抗结垢新型膜研究进展

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膜科学与技术 2024年第1期44卷 157-167页

作者：王超赵一 Muhammad Mujahid 任龙飞邵嘉慧上海交通大学环境科学与工程学院上海200240

膜蒸馏(MD)作为一种有前景的高盐废水处理技术而受到广泛关注.然而,由于实际废水成分复杂,MD的实际应用面临膜润湿、膜污染和膜结垢三大关键挑战,易导致膜通量和选择性降低,甚至膜失效.本文首先简述不同种类污染物诱导的膜润湿、污染和... 详细信息

膜蒸馏(MD)作为一种有前景的高盐废水处理技术而受到广泛关注.然而,由于实际废水成分复杂,MD的实际应用面临膜润湿、膜污染和膜结垢三大关键挑战,易导致膜通量和选择性降低,甚至膜失效.本文首先简述不同种类污染物诱导的膜润湿、污染和结垢的特点及其形成原因.随后,重点介绍了目前抗润湿、抗污染、抗结垢新型膜的研究进展,包括超疏水膜、全疏膜、常规Janus膜和致密Janus膜的设计原则、抗性机理及其适用范围.此外,讨论了通过对进料预处理、操作条件调控的辅助手段以及膜再生来进一步保证MD长期运行的稳定性.

关键词：膜蒸馏润湿污染结垢新型膜

用于探测液态金属-气体的DLC涂层式丝网探针数值模拟与结构优化

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原子能科学技术 2024年第2期58卷 344-356页

作者：包睿祺刘莉刘帅袁俊杰刘茂龙顾汉洋上海交通大学核科学与工程学院上海200240

液态金属-气体两相流是铅冷快堆在蒸汽发生器传热管破裂(SGTR)事故下的物理现象之一,考虑到液态金属的不透明性、腐蚀性及高温性,本文提出一种类金刚石(DLC)涂层式丝网探针(WMS)对液态金属-气体两相流相态分布进行探测。基于COMSOL软件... 详细信息

液态金属-气体两相流是铅冷快堆在蒸汽发生器传热管破裂(SGTR)事故下的物理现象之一,考虑到液态金属的不透明性、腐蚀性及高温性,本文提出一种类金刚石(DLC)涂层式丝网探针(WMS)对液态金属-气体两相流相态分布进行探测。基于COMSOL软件,建立了涂层式WMS的数值模型并进行了实验验证,通过电场模拟阐明了该新型探针应用于含液态金属气液两相流的可行性。进一步地,通过改变丝网电极的间距与直径、涂层的厚度,研究了结构参数对涂层式WMS测量精度的影响。结果表明,电极丝横向间距为2~3 mm、垂直间距为1.5~2 mm时,WMS测量精度较高,而涂层厚度和电极丝直径的影响较小。本研究可指导DLC涂层式WMS在液态金属-气体两相环境中的实际应用,并为分析SGTR事故后的多相分布提供技术基础。

关键词：液态金属-气体两相流丝网探针类金刚石涂层空泡份额数值模拟

Fe负载污泥生物炭催化热解聚丙烯及产物特性

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化工进展 2023年第2期42卷 631-640页

作者：胡兆岩张景新何义亮上海交通大学中英国际低碳学院上海201306 上海交通大学环境科学与工程学院上海200240

针对塑料成分复杂、热解产油组分不稳定和品质控制难的问题,本文以市政污泥为原料制备Fe负载污泥基生物炭催化剂,以聚丙烯塑料(PP)催化热解促进焦油裂解与合成气生产的试验路线开展研究,分析了PP热解产物中焦油的去除效果、富H2合成气... 详细信息

针对塑料成分复杂、热解产油组分不稳定和品质控制难的问题,本文以市政污泥为原料制备Fe负载污泥基生物炭催化剂,以聚丙烯塑料(PP)催化热解促进焦油裂解与合成气生产的试验路线开展研究,分析了PP热解产物中焦油的去除效果、富H2合成气关键组分以及催化热解过程对污泥基生物炭表面特性的影响。结果显示FeCl_(3)浸渍比为5%(质量分数,以Fe计)制备的污泥基生物炭可显著促进PP催化热解产氢,1g塑料氢气产率达17.39mmol,分别高于未经Fe负载污泥生物炭催化对照组268.43%以及纯PP热解对照组2046.91%。催化热解过程强化了焦油裂解,焦油裂解率达29.65%。焦油组分中醇类物质相对占比下降,烯烃类与卤代酯类物质相对占比上升。同时,催化热解后污泥基生物炭表面出现特殊的薄层状孔隙结构,比表面积增至225.90m^(2)/g。XPS分析发现污泥基生物炭表面的碳氧官能团结合碳、晶格氧以及羧基氧相对比例上升,证明在此Fe浸渍比例下出现了更多的活性位点。

关键词：污泥生物炭聚丙烯热解铁

磷对混养反硝化污泥活性和微生物群落结构的影响

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环境科学 2018年第3期39卷 1350-1356页

作者：王佩琦周伟丽何圣兵黄荣振上海交通大学环境科学与工程学院上海200240

生物反硝化脱氮是现在最广泛使用的去除水中NO-3-N的方法之一,混养反硝化因其综合了异养和自养反硝化的共同特性而引人关注.本实验探究添加一定量无机磷前后反硝化污泥活性及其微生物群落结构的变化.结果表明,混养反硝化污泥在无磷供给... 详细信息

生物反硝化脱氮是现在最广泛使用的去除水中NO-3-N的方法之一,混养反硝化因其综合了异养和自养反硝化的共同特性而引人关注.本实验探究添加一定量无机磷前后反硝化污泥活性及其微生物群落结构的变化.结果表明,混养反硝化污泥在无磷供给时也能进行反硝化反应,但磷的添加可显著提高其生物量和反硝化活性,反硝化污泥的异养反硝化活性明显高于自养部分,添加无机磷之后,自养和异养反硝化速率(以N/VSS计)分别可达0.056 mg·(L·min·g)-1和0.232mg·(L·min·g)-1,分别为加磷前的2.9和3.9倍.此外,微生物群落分析表明,投加磷之后混养污泥中反硝化菌占比显著增加,从13.47%增加到44.82%;优势菌属发生显著变化,添加无机磷使自养、异养以及兼性反硝化菌的生长均得到有效促进.

关键词：混养反硝化污泥活性生物多样性群落结构无机磷