复合催化剂H4SiW12O40/TiO2的制备及其光催化降解TNT研究

采用溶胶-凝胶与溶剂热相结合的方法制备了一系列介孔复合光催化剂H_4SiW_(12)O_(40)/TiO_2。通过X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和N2吸附-脱附等检测技术对复合催化剂的组成结构、光学吸收特性及比表面积、孔径和孔容进行了表征。X射线粉末衍射分析表明,所制备的催化剂均为典型的锐钛矿晶型。紫外漫反射吸收光谱表明,与纯TiO_2相比,复合催化剂的吸收波长发生了明显红移,一定程度上拓宽了催化剂的光响应范围。N2吸附-脱附结果表明,与TiO_2相比,所制备的复合催化剂的孔径和有序性大幅度提高,粒子的聚集度明显降低。以炸药废水中典型有机污染物三硝基甲苯(TNT)为目标化合物,对所制备的复合催化剂的光催化活性进行了研究。结果表明,H4Si W_(12)O_(40)/TiO_2经修饰改性后,TNT废水中的COD降解率由70.22%提高至95.97%,反应半衰期由4.968 8 h降至1.916 4 h。     

Ag_x/Zn_((1-x))BiVO_4光催化氧化罗丹明B废水研究

为更好地处理色度高,有机污染物浓度大,可生化性差的染料废水,采用自制的Ag_x/Zn_((1-x))BiVO_4为光催化剂,氙灯为光源,研究了催化剂Ag_x/Zn_((1-x))BiVO_4对可溶性染料罗丹明B废水的光催化降解情况.试验考察了Ag与Zn的不同配比、催化剂用量、溶液的pH值和光照时间等对罗丹明B光催化降解过程的影响,并对反应动力学做了初步探讨.结果表明,模拟太阳光照射下,罗丹明B质量浓度为5 mg/L、催化剂(Ag_x/Zn_((1-x))BiVO_4)用量为1 g/L、pH值为2.0、反应时间为30 min条件下,罗丹明B的脱色率达99.7%.与P_(25)-TiO_2催化剂对罗丹明B废水的降解情况进行了比较研究,表明Ag_(0.6)/Zn_(0.4)BiVO_4具有较好的光催化活性,可用于染料类废水的处理.动力学拟合结果表明,该光催化反应近似为一级动力学,其动力学方程为y=-3.06353-0.02146x.     

SNOX烟气双脱新工艺

SNOX双脱(脱SO_2和脱NO_x)新工艺在锅炉排烟系统中用选择性催化还原(SCR,即8NO_2+12NH_3+O_2=10N_2+18H_2O或6NO_2+8NH_3=7N_2+12H_2O)将NO_x转化     

配方型吸附剂脱硫脱硝的实验研究

通过溶胶-凝胶法制得(V_2O_5-WO_3/TiO_2)SCR催化剂,以质量配比为3 1的活性焦和载银沸石为载体制备负载V_2O_5-WO_3/TiO_2得到活性焦-载银沸石配方型吸附剂,利用X射线光电子能谱仪和X射线多晶衍射仪对SCR催化剂进行表征。在固定床实验系统上进行该配方型吸附剂的脱硫脱硝的实验研究。实验结果表明,SO_2质量浓度为3 428 mg/m3、温度为120℃、O_2体积分数为6%、H_2O体积分数为8%的条件下,脱硫效率达到66.67%;当温度升高时,脱硫效率降低;SO_2质量浓度升高时,SO_2脱除效率呈现先增加后降低的趋势;氧气体积分数对SO_2的脱除有较大影响。NO质量浓度为821 mg/m3、温度为180℃、O_2体积分数为6%、NH_3/NO为1的条件下,NO脱除效率达到53.8%;温度升高,脱硝效率增加;NO的质量浓度对NO脱除效率影响不大;NH_3/NO是影响脱硝的一个重要因素,脱硝效率与其比值呈正相关。     

Fe2O3/TiO2异质结材料的制备及其可见光降解阿莫西林研究

为了拓宽TiO_2的可见光响应范围,使其在可见光下能有效光催化降解阿莫西林,采用乳液法和浸渍法合成了Fe_2O_3包覆的Fe_2O_3/TiO_2异质结材料,运用XRD、SEM、EDS、Raman、UV-Vis等技术对其进行了表征,并将其用于阿莫西林模拟废水的可见光催化降解,考察了催化剂用量、阿莫西林初始质量浓度、光照时间及重复使用次数对材料的光催化活性的影响。制得的样品为锐钛矿晶型,其颗粒粒径为280~350 nm,Fe_2O_3与TiO_2之间形成了异质结结构,有效抑制了光生电子-空穴对的复合,拓宽了TiO_2的可见光响应范围;此外,Fe_2O_3/TiO_2异质结的光催化性能明显优于TiO_2及Fe_2O_3;当Fe_2O_3/TiO_2添加量为5 g/L、阿莫西林初始质量浓度为20 mg/L、光照60 min时,阿莫西林的去除率可达71.2%,且其重复利用性能良好。所制的Fe_2O_3/TiO_2异质结材料能较好地光降解模拟废水中的阿莫西林,有望在抗生素废水的实际治理中得到应用。     

O_3/H_2O_2/Fe~(2+)催化氧化深度处理煤气化废水的研究

采用O_3/H_2O_2/Fe~(2+)均相催化臭氧氧化体系对煤气化废水进行深度处理,并对比了O_3和O_3/H_2O_2氧化体系的氧化效率。考察了连续O_3曝气试验条件下各影响因子对煤气化废水处理效果的影响。结果表明:在各自氧化体系最优条件下,O_3/H_2O_2/Fe~(2+)体系对煤气化废水的氧化效果最佳,其次为O_3/H_2O_2和O_3体系;在反应时间为40min,pH=6.01,O_3、H_2O_2和FeSO4·7H_2O投加量分别为126.2mg/L、57 mg/L和58.26 mg/L条件下,O_3/H_2O_2/Fe~(2+)均相催化臭氧氧化处理煤气化废水后,出水CODCr由126.2 mg/L降到29.1 mg/L,去除率为76.94%,色度、浊度的去除率分别为99.33%、70.64%;废水的BOD5/CODCr由初始0.04提高到0.35,废水的可生化性显著提高。研究表明,O_3/H_2O_2/Fe~(2+)均相催化臭氧氧化体系可以高效地对煤气化废水进行深度处理。     

BiOCl1-xIx固溶体的制备及光催化降解苯酚研究

以水热法原位制备了BiOCl_(1-x)I_x(x=0、0. 2、0. 4、0. 6、0. 8、1)材料,采用XRD、SEM、BET、SPS和UV-Vis DRS等手段对BiOCl_(1-x)I_x进行了表征。结果表明,所制备BiOCl_(1-x)I_x(x=0. 2、0. 4、0. 6、0. 8)不是Bi OCl与Bi OI的简单物理混合,而是形成了一种固溶体材料,有效促进了光生电子和空穴的分离效率。在模拟太阳光下(500 W氙灯),Bi OCl0. 8I0. 2显示了优异的光催化降解苯酚活性,其对苯酚的降解速率常数为0. 128 h-1,分别是Bi OCl、Bi OI及商用P25的7倍、18倍和2倍。循环稳定性试验表明,Bi OCl0. 8I0. 2在循环使用5次后,光催化降解苯酚活性只下降5. 5%,且反应前后的XRD图谱基本不变,表明Bi OCl0. 8I0. 2具有良好的稳定性能。     

模拟酸雨对水稻叶片抗氧化系统影响的时间效应

采取有效措施减轻酸雨对植物的伤害必须建立在明晰植物对酸雨适应机制的基础上。为探究植物的抗氧化系统及质膜上重要功能蛋白对酸雨胁迫的适应机制,采用模拟试验方法,以pH=7.0为对照(CK),分析pH=4.0和2.5酸雨对水稻叶片内丙二醛(MDA)、过氧化氢(H_2O_2)、超氧化物自由基(O-2·)含量及抗氧化系统(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸(ASA))和质膜H+-ATPsae活性影响的时间效应。结果表明,与对照(CK)相比,pH=4.0、2.5酸雨在胁迫1~5 d时引起水稻叶片MDA、H_2O_2、O-2·含量,SOD、CAT活性,ASA质量比和质膜H+-ATPsae活性上升,仅pH=4.0组SOD活性在第5 d出现峰值,其他指标出现"时滞";在胁迫解除后,pH=4.0组各指标在第6~10 d逐渐恢复至CK水平,而pH=2.5组各指标(除质膜H+-ATPase活性低于CK外)仍显著高于CK。这表明在pH=4.0酸雨胁迫下水稻幼苗叶片中SOD和CAT活性与ASA质量比上升有效降低了H_2O_2和O-2·积累、MDA含量、质膜过氧化程度,因而,质膜H+-ATPsae活性恢复至CK并保持稳定;pH=2.5酸雨引起H_2O_2、O-2·过量积累,不仅超出抗氧化酶的清除能力且致使酶钝化,导致MDA含量持续增加,氧化伤害加剧,造成质膜上功能蛋白H+-ATPase活性受抑,其调节胞内pH值功能受阻。水稻抗氧化系统对酸雨胁迫的响应呈明显时间效应,且响应的敏感性从强到弱依次为SOD、CAT、ASA。水稻抗氧化系统恢复程度与恢复进程的快慢受胁迫强度制约。     

Cu/γ-Al2O3的制备及对活性艳红X-3B的脱色性能研究

为实现活性染料X-3B废水在常温常压下高效地脱色,以过渡金属为活性组分、活性氧化铝(γ-Al_2O_3)为载体,采用等体积浸渍法制备了一系列M/γ-Al_2O_3(M=Cu2+、Fe3+、Zn2+、Mn2+)负载型催化剂,并考察其对活性艳红X-3B模拟染料废水的脱色性能,同时考察了活性组分、焙烧温度、负载量、催化剂投加量、氧化剂用量及pH值等因素对活性艳红X-3B脱色性能的影响规律。结果表明,常温常压下,以Cu2+为活性组分,焙烧温度为350℃、负载量为4%(质量分数)、氧化剂H_2O_2浓度为58 mmol/L、催化剂投加量为1.2 g/L、pH值为5~7、反应50 min时,催化剂对活性艳红X-3B废水的脱色效果最佳,脱色率可达95%以上。平行试验表明,Cu2+的存在可增加载体表面的吸附中心,H_2O_2可分解产生HO·,当两者共存时,活性艳红X-3B在催化剂表面主要发生化学吸附与催化氧化两种反应过程,且染料在Cu/γ-Al_2O_3上发生的吸附作用明显大于H_2O_2分解产生HO·而引发的催化氧化作用。动力学试验表明,活性艳红X-3B反应过程动力学模型与初始质量浓度有关,大于等于200 mg/L时,符合准一级动力学方程。     

SO2和H2O对Mn-Ce/TiO2催化剂低温SCR活性的影响

采用溶胶凝胶法制备Mn-Ce/TiO_2低温SCR催化剂并考察其活性,研究了SO_2和H_2O对Mn-Ce/TiO_2低温脱硝催化剂的影响,并运用XRD、BET、SEM和FT-IR对中毒前后的催化剂进行表征。结果表明,催化剂在无SO_2和H_2O条件下具有良好的脱硝性能,在140℃时NO_x去除率达到84%。但若向模拟烟气中加入SO_2和H_2O,则随其体积分数增大对催化剂活性产生明显抑制作用。当H_2O的体积分数为5%、SO_2为700×10-6时,反应4 h后,NO_x去除率降为53%。H_2O对催化剂的抑制作用随H_2O的除去而消除,H_2O主要通过与NO_x的竞争吸附来抑制催化剂的活性。低浓度的SO_2对催化剂活性影响较小,SO_2体积分数为100×10~(-6)时,稳定后NO_x去除率仍能维持在80%以上,但较高体积分数的SO_2引起的催化剂失活不可自行恢复。SO_2毒化作用主要是引起了硫酸铵盐覆盖催化剂的表面活性位,以及造成活性组分MnO_x的晶化,并破坏了MnO_x与TiO_2间的强相互作用。H_2O和SO_2共同存在时,H_2O可以弱化SO_2对催化剂的毒化作用,主要因为H_2O与SO_2的竞争吸附作用而使SO_2对催化剂活性的影响减弱。     

气体扩散阴极电合成反应器中电解液导流型式对产生过氧化氢的影响

采用2种导流方式,即S导流型和E导流型的单室电合成反应器,制备有效面积为438 cm~2的气体扩散电极,研究不同导流方式对气体扩散阴极电合成反应器制备过氧化氢(H_2O_2)的影响。结果表明,S导流型反应器中,随水力停留时间(Hydraulic Retention Time,HRT)减小,H_2O_2质量浓度逐渐降低;在电流密度为25 m A/cm~2、HRT为5. 7 min时,H_2O_2质量浓度可达2 062 mg/L;当HRT为1. 1 min时,H_2O_2产率可达0. 150 kg/(m~2·h);在电流密度为25 m A/cm~2、HRT为1. 1 min时,能耗为8. 33 (k W·h)/kg,电流效率达到90%～93%。E导流型反应器中,在25 m A/cm~2下、HRT=5. 7 min时,产生的最大H_2O_2质量浓度为1 693 mg/L; HRT对H_2O_2产率影响不明显,在25 m A/cm~2、HRT=1. 1～2. 9min时,H_2O_2产率平均约为0. 125 kg/(m~2·h); HRT的减小不能显著降低能耗,在25 m A/cm~2、HRT=5. 7 min时,能耗高达14. 66 (k W·h)/kg。E导流型反应器性能较差的主要原因在于不能促使阳极气体及时排出,造成H_2O_2的产率和电流效率均降低。因此,S导流型反应器性能优于E导流型反应器。最大H_2O_2产率优于文献报道的结果,可归因于较小的极板间距和气体扩散电极表面导流板的共同作用。     

紫外光催化H2O2降解SCN-的研究

研究不同条件下紫外光催化H_2O_2降解SCN-的效果。结果表明,在光照强度9. 94 m W/cm~2,pH值为7,H_2O_2浓度2. 25 mmol/L,温度30℃,反应时间120 min的条件下,100 mg/L SCN~-基本得到降解,SCN~-去除率为96. 88%,出水中残余的SCN~-,TOC和CN~-质量浓度分别为3. 12 mg/L,3. 856 mg/L和0. 936mg/L。H_2O_25 mmol/L,出水中CN~-质量浓度为0. 134 mg/L,能满足新的炼焦化学工业污染物排放标准(GB16171—2012)。紫外光催化H_2O_2降解SCN~-过程中氮元素很少转化为NO_3~-和NO_2,主要转化为CN~-和NH_4~+-N;硫经降解生成SO_4~(2-)。     

水热法制备纳米TiO_2处理垃圾渗滤液的实验研究

以钛酸四正丁酯为原料,采用水热法制备纳米TiO_2材料,经过高温煅烧后,对其降解垃圾渗滤液的催化活性进行测定,并用XRD,TEM和UV-Vis对其晶体结构进行表征。实验结果表明,水醇比、水热温度和酯加入量对TiO_2催化效率有显著的影响,当水醇比为1∶3、煅烧温度500℃、水热时间4 h、Ti(OC_4H_9)_4加入量为10 m L条件下制备的TiO_2粉末光催化活性最好,对垃圾渗滤液的降解在180 min时均可以达到73%,COD的去除率可达76.92%。     

超声波和Fenton试剂联用降解氯苯的试验研究

以超声波(US)和Fenton试剂联用对氯苯(CB)的脱氯降解作用进行了研究.采用单因素法,重点考察了Fenton试剂配比(n(H_2O_2):n(Fe~(2+)))、Fenton试剂用量、CB初始浓度、溶液初始pH值和超声波功率等因素对脱氯降解效果的影响,研究了CB浓度与反应时间的变化关系.结果表明,US/Fenton试剂对CB具有良好的脱氯降解作用,当CB初始质量浓度为100 mg·L~(-1)、H_2O_2与Fe~(2+) 的物质的量比为40:1、H_2O_2的浓度为10 mmol·L~(-1)、溶液初始pH值为3、超声波功率为250 W时,CB脱氯率最大可达93.5%.US/Fenton试剂对于CB的脱氯降解反应符合1级衰减模型,速率常数k'=0.266 min~(-1).     

含钒烧结矿催化脱除烧结烟气NO_X的性能研究

以含钒烧结矿为催化剂,对烧结烟气进行选择性催化还原(SCR)脱硝,采用X射线荧光光谱仪(XRF)、比表面积与孔隙率测定仪(BET)和X射线衍射仪(XRD)等表征分析含钒烧结矿催化剂的物理化学性质,研究温度、NH3/NO摩尔比、空速、SO_2和H_2O对含钒烧结矿催化剂NO_X转化率的影响,并提出一种新的烧结烟气脱硝工艺。结果表明,含钒烧结矿催化剂的主要活性组分为Fe_2O_3和V_2O_5,在窗口温度为300℃,NH3/NO摩尔比为1,空速为1 000 h-1时,其NO_X转化率可达67%以上;H_2O能促进NO_X的转化,SO_2会降低含钒烧结矿的催化活性,当H_2O和SO_2同时存在时,NO_X转化率明显降低。     

石墨烯/二氧化钛复合光催化组件的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了石墨烯/二氧化钛复合材料,通过XRD、SEM对其微观结构进行了表征;在多孔陶瓷上负载了GO/TiO_2复合材料制成光催化组件,在250W汞灯照射下,测试了光催化组件对甲苯的催化活性和再生能力。结果表明,当添加5%GO时GO层片上TiO_2结晶完全,GO的加入增加了TiO_2对甲苯的光催化活性和再生能力,当添加量为20%时,60 min后对甲苯降解率可达到97%。     

活性炭纤维阴极产生H_2O_2的影响因素研究

考察了电流密度、pH值、曝气量、电解质Na_2SO_4浓度等工艺条件对活性炭纤维(ACF)阴极产生H_2O_2的影响规律。通过测定N_2吸附-脱附等温线和扫描电子显微镜(SEM)等手段观察了ACF的微观结构,从微观结构角度探讨了ACF阴极产生的优势与机理。结果表明,ACF孔隙结构丰富,比表面积大,有利于氧气分子在电极表面及孔道内的吸附-还原过程。当电流密度为5 m A/cm~2,pH=3,曝气量400 m L/min,电解质Na_2SO_4浓度为0.05 mol/L时,电解180 min还原产生H_2O_2的质量浓度高达27.86 mg/L。     

花状MoO_(3-x)的制备及其光催化水解氨硼烷产氢性能增强的研究

利用简易的溶剂热法制备了花状的MoO_(3-x),通过XRD,SEM,XPS,DRS测试表征分析其表面存在Mo(V),产生等离子体共振,使得可见-近红外区光吸收增强。在可见光下,花状的MoO_(3-x)表现出了良好的氨硼烷水解产氢增强的催化性能,产氢量达到395.3μmol,AB转化率为81.34%,是黑暗条件下产氢量的2.4倍。根据捕获实验可知,MoO_(3-x)由于等离子共振在可见光激发下生成的h~+、·OH与H_2O共同攻击MoO_(3-x)-AB复合物,断开B-N键,从而析出H_2。     

H2O2对含氮消毒副产物二氯乙腈、二溴乙腈去除及影响因素研究

为了解H_2O_2在实际处理饮用水中有机物的效果,研究了过氧化氢(H_2O_2)在常温常压下对氯化消毒副产物二氯乙腈(DCAN)和二溴乙腈(DBAN)去除效果及影响因素的规律,探究了H_2O_2投加量、初始pH值和反应物初始质量浓度对DCAN和DBAN去除效率的影响。结果表明,H_2O_2能较好地氧化降解DCAN和DBAN。当H_2O_2单独去除一种卤乙腈(Haloacetonitriles,HANs)时,加大反应物初始质量浓度促进氧化降解DCAN和DBAN的效果不明显,当反应5 min、反应物初始质量浓度为250μg/L时,DCAN和DBAN的去除率最高;过高或过低的pH值会抑制氧化反应的进行,pH=7. 5时,DCAN和DBAN的去除率达到最大,分别为46. 47%和43. 41%; H_2O_2在一定投加量(15～35 mmol/L)范围内,随H_2O_2浓度增加,DCAN、DBAN的去除率分别呈现先增加后降低和先增加后平缓的趋势,二者的H_2O_2最佳浓度分别为25 mmol/L和30 mmol/L。     

乌鲁木齐市采暖期与非采暖期大气PM_(2.5)和PM_(10)中水溶性离子特征分析

为了解乌鲁木齐市采暖期和非采暖期大气颗粒物(PM_(2.5)和PM_(10))水溶性离子污染特征,于2015年在乌鲁木齐市采集两个时期大气颗粒物样品,采用离子色谱仪(IC)等仪器对PM_(2.5)和PM_(10)中的9种水溶性离子进行了定量分析。结果表明,乌鲁木齐市采暖期PM_(2.5)与PM_(10)中水溶性离子平均质量浓度分别为(76.26±36.15)μg/m3和(88.94±41.43)μg/m3,约为非采暖期的2倍,主要水溶性离子是SO2-4、NH_4~+、NO-3和Cl-,这4种水溶性离子分别占PM_(2.5)和PM_(10)中总水溶性离子的88.91%和90.03%;非采暖期PM_(2.5)与PM_(10)中水溶性离子平均质量浓度分别为(37.62±14.03)μg/m3和(44.12±16.79)μg/m3,主要水溶性离子是SO2-4、NH_4~+、NO-3和Ca2+,这4种水溶性离子分别占PM_(2.5)和PM_(10)中总水溶性离子的88.18%和86.96%。采暖期PM_(2.5)和PM_(10)中NH_4~+、SO2-4、NO-3三者之间有强相关性,它们可能具有相似的来源;而非采暖期NH_4~+和SO2-4、Cl-的相关性最强,非采暖期NH_4~+在PM_(2.5)和PM_(10)中主要以(NH_4)2SO4和NH_4Cl形式存在。采暖期和非采暖期乌鲁木齐市[NO-3]/[SO2-4]均小于1,推测乌鲁木齐市颗粒物污染可能主要来源于固定排放源。