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以酸处理的蜂窝状堇青石为载体制得了一系列用于生物质热解气制合成气的不同NiO负载量的整体式催化剂,考察了该Ni基催化剂的催化性能.结果表明,酸处理后堇青石载体的比表面积和孔容分别可达156m2/g和0.099m3/g;NiO的负载使得比表面积和孔容急剧减小,并随着NiO负载量的增加而变化不大.NiO负载量对产气组分的影响很小,其中H2与CO的体积含量之和均为90%左右,焦油裂解率受催化剂比表面积的影响不明显.催化剂中NiO负载量为28%时,反应6h后,催化剂的物相结构能够基本保持稳定,反应产生的积炭量约为1%,产气率与焦油裂解率均有所下降,其中焦油裂解率由87.4%下降为81.3%.

关键词: 生物质 , 合成气 , 堇青石 , 酸处理 , 氧化镍 , 焦油裂解率 , 积炭

嗜酸氧化亚铁硫杆菌对低品位硫化镍矿的生物浸出

鲁敏 , 关晓辉 , 赵浩然 , 吴比

材料导报

利用已驯化的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans,简写Tf)进行硫化镍矿的生物浸出研究,在对矿样进行化学分析和XRD表征的基础上,考察了pH值、矿样添加量、细菌接种量等因素对镍浸出率的影响,并初步探讨生物浸出硫化镍矿的机理.研究表明,矿样主要成分包括镍黄铁矿((Fe,Ni)9S8)、镍磁黄铁矿((Fe,Ni)7S8)、黄铜矿(CuFeS2)、硫镍钴矿((Ni,Co)3S4)和硫钴铁矿((Ni,Co,Al)3S4)等,属硫化镍矿;经过酸预浸处理的矿样,在pH=1.8、矿样添加量50 g/L、细菌接种量10％的最优条件下,于30℃、150 r/min振荡培养,镍浸出率达81％;细菌在矿样表面吸附并对其浸蚀是浸出的关键,Fe3+对浸矿有显著促进作用.

关键词: 氧化亚铁硫杆菌 , 硫化镍矿 , 生物浸出 , 浸出机理

静电纺丝法制备细菌纤维素纳米纤维

关晓辉 , 于磊 , 鲁敏 , 张月明

材料导报

利用静电纺丝技术,以实验室自制的细菌纤维素(BC)为原材料,选择室温离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物(AMIMCL)为溶解体系,制备出细菌纤维素纳米纤维.实验中通过添加助溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)降低纺丝液的粘度,并设计了转动的滚筒收集器,考察了BC质量分数、DMF的添加量、电压、固化距离等因素对静电纺丝的影响,利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线衍射(XRD)对纺丝进行分析.研究表明,在BC质量分数为5％、AMIMCL与DMF的质量比为1:2.5、电压为23 kV、固化距离为12 cm、环境湿度为60％～80％的条件下能够制备出连续的、直径为500～800nm的细菌纤维素纳米纤维;BC的晶体结构为纤维素Ⅰ型,而BC经离子液体溶解并静电纺丝后其结构转化为纤维素Ⅱ型.

关键词: 静电纺丝 , 细菌纤维素 , 离子液体 , 纳米纤维

基于响应面分析法的环氧基细菌纤维素醚合成条件的优化

关晓辉 , 李彦英 , 鲁敏 , 郭晓宇 , 许颖 , 吴比

材料导报

将细菌纤维素中存在的大量羟基与环氧氯丙烷结合,制备具有更高反应活性的物质--环氧基细菌纤维素醚.制备过程中采用响应面分析法优化合成条件,并用红外光谱仪对产物进行表征.结果表明,反应时间、碱化浓度和反应体系(8% NaOH)与环氧基含量存在显著相关性;最优合成条件为反应时间10.5h、碱化浓度30%和反应体系(8% NaOH)60.6mL/g(BC);实验值(1.03mmol/g(BC))与预测值(1.09mmol/g(BC))接近,环氧基含量是优化前(0.51mmol/g(BC))的2.02倍.

关键词: 细菌纤维素 , 响应面 , 优化 , 环氧基细菌纤维素醚

烯丙基胺-细菌纤维素的制备及其动力学研究

关晓辉 , 许颖 , 鲁敏 , 于磊 , 李彦英

材料导报

基于Ce4+引发自由基接枝共聚机理,制备了新型的烯丙基胺-细菌纤维素(al-BC)吸附剂;考察了细菌纤维素(BC)和烯丙基胺加入量、硝酸铈铵(CAN)浓度等对接枝共聚反应的影响并探讨了其接枝动力学过程;以al-BC为吸附剂,研究其对重金属离子pb2 -的吸附性能.结果表明:在CAN浓度25mmol/L、硝酸浓度0.16mol/L、烯丙基胺及BC加入量分别为24mL/L和8g/L、温度40℃、反应时间4h的最优接枝条件下,al-BC接枝率为18.22％;根据实验结果拟合出了反应初期接枝反应动力学方程;在最优吸附条件下,al-BC对pb2+的吸附能力比BC提高了37.53％.

关键词: 细菌纤维素 , 硝酸铈铵 , 烯丙基胺 , 接枝共聚 , 接枝动力学

基于膜分散技术连续制备纳米Fe3O4的研究

关晓辉 , 王雪 , 鲁敏 , 赵会彬

材料导报

基于膜分散技术,以Fe2+、Fe3+的混合溶液和NaOH溶液为分散相,利用中空纤维膜将分散相均匀分散到水中并发生微混合反应,连续制备粒径均匀、球形度好的纳米Fe3O4颗粒.考察了铁混合溶液与NaOH溶液的流量以及表面活性剂油酸钠和十二烷基硫酸钠对制备纳米Fe3O的影响；同时,对纳米Fe3O4进行了XRD、IR、SEM表征.结果表明:控制铁混合溶液的平均流量为68 mL/h,NaOH溶液的平均流量为132 mL/h,制得的纳米Fe3O4平均产量为420 g/(m2·h),平均粒径在10～20nm之间；通过添加分散剂可以有效减轻纳米Fe3O4的团聚,其中油酸钠的修饰效果优于十二烷基硫酸钠.

关键词: 纳米Fe3O4 , 膜分散技术 , 连续制备 , 表面活性剂

磁性海藻酸钠凝胶球对持久性有机污染物甲基橙的吸附研究

鲁敏 , 李房玉 , 袁雪平 , 徐小惠 , 关晓辉

硅酸盐通报

本文提出了将海藻酸钠和纳米Fe3O4以物理共混的方法,制备一定粒度的磁性海藻酸钠凝胶球.以持久性有机污染物甲基橙(methyl orange,简写MO)为研究对象,考察了初始pH值、磁性凝胶球的加入量、MO初始浓度和吸附时间等因素对吸附效果的影响;同时对吸附过程进行等温式和动力学拟合,初步分析了吸附机理.结果表明:利用纳米Fe3O4比表面积大和表面原子配位不足的特点,制备的磁性凝胶球对MO的吸附率可达90％以上;磁性凝胶球对持久性污染物MO的吸附遵循Langmuir等温方程和准二级反应动力学,说明吸附过程为单分子层吸附和化学吸附作用为主.在外加磁场作用下,纳米Fe3O4粒子超顺磁性有助于吸附剂能快速有效地从液相分离.经4次重复使用后,磁性凝胶球对MO仍具有很好的吸附效果,可进行多次重复使用.

关键词: 海藻酸钠 , 纳米Fe3O4 , 甲基橙 , 吸附