氯气泄漏应立即对其进行应急处置, 同时日常也要加强对含氯尾气的及时回收和净化处理。 目前普遍采用具有发达多孔结构与丰富比表面积的活性炭吸附有害气体, 但是目前活性炭的生产普遍需要消耗木材、 竹子等自然资源, 导致成本高且不利于可持续发展。 因此采用生物质废弃材料制备活性炭, 同时利用冶金固体废弃物对活性炭进行改性处理, 以进一步降低生产、 环境成本与提高吸附性能, 已经成为活性炭生产领域研究的热点。 研究以特殊钢渣与废弃核桃壳为研究对象制备钢渣基生物质活性炭。 采用氯气专用P-C-T吸附装置测试吸收氯气的性能, 电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）、 X射线荧光光谱仪（XRF）、 激光粒度仪（LPSA）、 场发射扫描电子显微镜（SEM）分别测试其浸出重金属浓度、 化学成分、 粒径分布、 微观形貌, 从微观层面阐述特殊钢渣-废弃核桃壳制备钢渣基生物质活性炭机理。 结果表明特殊钢渣超微粉溶液中含有Cd、 Cu、 Pb、 Zn、 Ni、 Cr、 As等重金属, 其中Pb、 Ni、 Cr的浸出毒性含量高于《浸出毒性鉴别标准》（GB 5085.3—2007）中相关重金属的浸出毒性限值。 磷酸具有破坏结构特性、 无水乙醇具有促进分散特性, 有利于消除微粉颗粒间的引力, 提高废弃核桃壳超微粉与特殊钢渣超微粉的分散性。 特殊钢渣超微粉所含具有磁性的Fe2O3与具有催化性的CuO、 MnO形成协同作用, 有利于氯气在钢渣基生物质活性炭表面形成富集, 提高对氯气吸附能力。 钢渣基生物质活性炭对氯气的吸附能力随着吸附环境温度上升呈现先小幅降低后大幅降低的趋势, 过高的吸附环境温度会增强氯气分子的活跃性, 造成被钢渣基生物质活性炭吸附的氯气出现解析现象。 钢渣基生物质活性炭在活化处理与焙烧过程中废弃核桃壳超微粉形成的活性炭不仅包裹特殊钢渣超微粉, 而且将特殊钢渣超微粉所含重金属稳定固化于活性炭中。

脱硫灰作为半干法脱硫技术主要副产品, 其利用难度大且成本高, 导致大量脱硫灰以直接堆放和填埋的方式处理, 不但造成环境污染, 而且浪费潜在资源。 橡胶作为广泛应用的聚合物材料, 在橡胶制备加工过程中需大量使用填料改善其力学性能、 加工性能和填充增容。 炭黑与白炭黑作为常用的橡胶填料, 其不仅生产工艺繁杂, 而且对能源和资源消耗量大, 导致成本较高。 面对上述问题, 如何利用脱硫灰开发一种价格低廉的无机橡胶填料, 既是固体废弃物高附加值利用又是资源可持续发展的重要途径之一, 也是橡胶企业大幅降低填料成本提高经济效益的重要途径之一。 由于脱硫灰属于无机材料, 橡胶属于有机材料, 为了更好的降低脱硫灰界面与橡胶界面（无机界面/有机界面）的不相容性, 需要对脱硫灰进行化学改性处理。 以该课题组前期取得的研究成果为基础, 创新性以改性脱硫灰取代部分炭黑制备改性脱硫灰基生态橡胶。 利用XRD对改性脱硫灰基生态橡胶制备过程各阶段的生产物质进行测试, 即丁苯橡胶密炼胶制备阶段、 改性脱硫灰基生态橡胶密炼胶制备阶段和改性脱硫灰基生态橡胶制备阶段, 从微观层面揭示丁苯橡胶密炼胶制备过程、 改性脱硫灰基生态橡胶密炼胶制备过程和改性脱硫灰基生态橡胶制备过程, 阐明硫化过程中丁苯橡胶密炼胶与改性脱硫灰的结合机理。 同时采用SEM对丁苯橡胶密炼胶与改性脱硫灰基生态橡胶密炼胶的微观形貌进行测试, 以进一步佐证所获得的相关机理。 结果表明： 改性脱硫灰加入丁苯橡胶密炼胶后, 改性脱硫灰基生态橡胶密炼胶的最大转矩Fmax大幅下降、 最小转矩FL保持稳定、 ΔF=Fmax-FL显著下降, 同时焦烧时间t10与正硫化时间t90均缩短。 硫化诱导期为0~387 s、 硫化反应期为387~1 586 s和硫化平坦期为1 586~1 800 s。 在硫化诱导期形成非交联网络结构、 硫化反应期前期形成基本交联网络结构、 硫化反应期后期完善交联网络结构和硫化平坦期保持交联网络结构。 以期为高附加值的脱硫灰资源化利用提供一定理论依据和技术支持。

为获得具有调温调湿且能够进行光催化降解有害物质的多功能复合材料, 利用溶胶-凝胶法制备Ce-La/TiO2空心微球, 以Ce-La/TiO2空心微球为载体材料, 采用真空吸附法将相变材料——癸酸-棕榈酸填充在Ce-La/TiO2空心微球的空腔中制备具有光-湿-热协同性能的Ce-La/TiO2复合材料。 采用傅里叶红外光谱仪（FTIR）对制备过程中主要阶段的产物进行测试, 研究SiO2模板的构建作用, 表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的衔接作用, 癸酸-棕榈酸的嵌入对Ce-La/TiO2空心微球的影响, 利用紫外-可见分光光谱仪（UV-Vis）对Ce-La/TiO2复合材料的光响应范围进行测试, 研究Ce-La共掺杂对TiO2空心微球光响应能力的影响, 采用扫描电镜（SEM）对Ce-La/TiO2复合材料的微观形貌进行表征分析, 进一步阐明Ce-La/TiO2复合材料制备机理。 结果表明, 氨水提供的碱环境有利于正硅酸乙酯缩合反应, 在78000 cm-1处生成Si—O—Si基团, 搭建SiO2网络骨架, 形成内核, 作为支撑TiO2壁材的模板, 构建TiO2的空腔结构; 表面活性剂PVP的添加, 在1 03500 cm-1处形成—C—N—基团, 有利于TiO2附着在SiO2的表面; 高温煅烧能够有效去除PVP避免杂质离子引入到Ce-La/TiO2复合材料体系中。 Ce-La共掺杂使Ce-La/TiO2复合材料的吸收边带发生红移, 提高在可见光下的催化降解能力, 同时在1 63000 cm-1处出现—OH基团能够提高Ce-La/TiO2复合材料的亲水性。 癸酸-棕榈酸较好的填充于Ce-La/TiO2空心微球的空腔中, 各组分的特征吸收峰没有发生明显变化, 能够保持各组分的基本性能不变。

以废弃核桃壳为载体材料、 癸酸为相变材料, 采用微波加热法制备癸酸/多孔活性炭功能材料。 采用傅里叶红外光谱仪对癸酸/多孔活性炭功能材料制备过程各阶段的合成物质进行测试, 即活性炭前驱体制备阶段、 多孔活性炭制备阶段和癸酸/多孔活性炭功能材料制备阶段。 研究癸酸/多孔活性炭功能材料制备过程中多孔活性炭复杂网络结构形成机理、 癸酸嵌入方式、 癸酸与多孔活性炭的嵌合机理, 阐明微波加热法制备癸酸/多孔活性炭功能材料的相关机理。 同时采用动态水分吸附分析仪、 差示扫描量热仪和环境测试舱对癸酸/多孔活性炭功能材料的湿性能、 热性能和吸附性能进行测试。 结果表明: 癸酸/多孔活性炭功能材料具有发达的孔结构和复杂的网络结构, 其中部分孔隙吸附癸酸, 部分孔隙吸附甲醛分子, 孔隙表面具有亲水性的官能团吸附水分子。 癸酸/多孔活性炭功能材料具有较好的湿性能、 热性能和吸附性能, 其在相对湿度40%~60%, 平衡含湿量为0063 1~0257 0 g·g-1; 相变温度为2742~3396 ℃, 相变焓为5214~5267 J·g-1; 经过4 h对甲醛气体的吸附效率为5057%。

根据前期在相变储湿复合材料制备方面取得的成果, 以SiO2为载体材料、 癸酸-棕榈酸为相变材料, 采用溶胶-凝胶法制备癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料。 采用傅里叶红外光谱仪对癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料制备过程各阶段的合成物质进行测试, 即相变材料制备阶段、 SiO2载体材料制备阶段和癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料制备阶段。 研究SiO2基相变储湿复合材料制备过程中SiO2网络结构形成机理、 癸酸-棕榈酸嵌入方式、 癸酸-棕榈酸与SiO2嵌合机理, 阐明溶胶-凝胶法制备癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料的相关机理。 同时采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料的物质组成和微观形貌进行测试, 以佐证癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料的制备机理。 结果表明: 通过Si—O—Si基团断裂与重组形成大量闭合孔或笼有效地将癸酸-棕榈酸包覆, 从而制备形成癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料; 在癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料制备过程中癸酸-棕榈酸与SiO2仅仅为物理嵌合, 未发生任何化学反应; 癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料中SiO2形成大量闭合孔或笼, 一部分用于包覆癸酸-棕榈酸, 发挥相变调温性能, 另一部分利用其网络空隙结构, 发挥储湿调湿性能, 从而达到同时调节室内温度和湿度的目的。