双组分VOCs的催化氧化及动力学分析

考察了微波加热与管式炉加热下挥发性有机化合物(VOCs)甲苯与氯苯的催化氧化性能,并对双组分VOCs的反应动力学进行了分析.结果表明,VOCs的竞争吸附使得双组分中甲苯和氯苯的转化率比单组分降低3%~12%;微波的"热点效应"与"非热效应"使得VOCs转化效率明显优于管式炉加热,尤其是氯苯的转化率提高了31%~38%;微波加热降低了氧化反应温度和处理能耗.动力学分析表明,微波加热下甲苯和氯苯的反应活化能比管式炉加热下减少了2146 J·mol-1和1450J·mol-1,微波加热下氯苯的化学反应速率常数是管式炉加热的35倍,甲苯的反应速率常数提高了6倍.     

微波诱导氧化处理雅格素红BF-3B150%染料废水的研究

以颗粒活性炭为催化剂 ,建立了微波诱导氧化工艺 ,对雅格素红BF 3B15 0 %染料废水进行了有效处理 .分别考查了废水初始浓度、微波功率、微波辐照时间、活性炭粒径、活性炭用量和废水pH值对废水处理效果的影响 .该工艺对稀释 10 0倍后的实际废水 (原水COD为 2 82 4 0mg·L-1)最佳处理工艺条件为 :微波辐照时间 6min、微波辐射功率 6 5 0W、活性炭用量为 8g、活性炭粒径 2 0目以下 ,微波诱导催化氧化在酸性条件下比在碱性条件下的处理效果要好 .在此工艺条件下 ,废水脱色率达99 6 %、COD去除率达 96 8% .微波辐射雅格素红染料废水脱色表观反应动力学研究表明 ,该反应近似一级反应 ,动力学常数为 0 735 1min-1,半衰期为 0 94min .微波诱导氧化、活性炭吸附和单纯微波辐射 3种不同工艺的对比实验表明 ,微波诱导氧化工艺具有明显的优越性 ,且不会对环境造成二次污染     

微波诱导催化剂Fe_2O_3/Al_2O_3对甲基橙废水的处理

采用微波诱导氧化工艺(MIOP)处理模拟甲基橙废水,考察了催化剂用量、微波辐射时间、微波辐射功率及pH值对甲基橙脱色率的影响。结果表明:在微波功率900W、辐射时间5min、催化剂用量2g/L的条件下,处理20mg/L的甲基橙废水脱色率可达93.2%。同时动力学分析表明,该氧化过程符合一级动力学规律。     

活性炭吸附-微波催化氧化处理番茄酱加工有机废水

采用活性炭吸附-微波催化氧化技术处理番茄酱加工有机废水,考察了活性炭添加量、H2O2用量、辐射时间以及微波功率对废水处理效果的影响。确定微波催化氧化条件为:微波功率630w、辐射时间15min、H2O2用量0.9mL、活性碳用量1.5g/100mL。在此条件下对废水进行处理,废水的COD、TOC和BOD去除率分别为87.3%,84.4%和82.3%,处理时间由2h缩短为15min。结果表明,该方法是一种快速有效的处理番茄酱加工有机废水的方法。     

EDTA催化Fe3+/H2O2降解水中孔雀石绿

以孔雀石绿(malachite green, MG)为目标物,在pH=7的中性条件下,考察EDTA对Fe3 /H2O2降解水中孔雀石绿的影响,发现EDTA很大程度地促进了Fe3 /H2O2对孔雀石绿的降解. EDRA的加入可以使MG的脱色率由43%升至98.3%.在本实验条件下, EDTA的投加量增加5倍时, MG的脱色率上升40%.随着H2O2投量的增加, MG的脱色率显著上升.随着温度的升高, MG的脱色率显著上升.叔丁醇的加入抑制了EDTA对Fe3 /H2O2降解孔雀石绿的催化效果.总量相同H2O2的多次投加并未获得明显优于一次投加的去除效果. EDTA催化Fe3 /H2O2降解水中孔雀石绿并不遵循简单的羟基自由基机理,同时存在的中间价态铁的物种起着主要的氧化作用.随着反应的进行, EDTA被部分降解.     

铋银氧化物降解孔雀石绿研究

采用一步共沉淀法合成氧化性铋银氧化物(BSO),并基于BSO开发了一种简单高效的有机染料降解方法。以孔雀石绿(MG)为目标污染物考察该方法的降解效率,结果表明,通过搅拌混合BSO,35 mg/L的MG溶液快速降解,一级反应速率常数k=0.507 min-1。BSO可以重复使用,连续降解MG溶液至少23次。XRD、SEM、EDX和XPS等表征结果显示BSO在循环使用过程中初始钙钛矿结构逐渐转变为Bi2O2CO3结构。单重态氧是反应主要活性自由基直接导致了MG降解,反应过程受溶解氧影响很小。提出了BSO降解MG的作用机理,为BSO在降解染料废水的应用提供理论依据和实验方法参考。     

树脂负载草酸铁光助类芬顿降解水中孔雀石绿

为了强化多相类芬顿反应的速率,在可见光下采用以草酸盐为配体的三价铁草酸络合物(Fe~(3+)C_2O_4/R)为催化剂催化过氧化氢降解水中孔雀石绿.结果表明,与Fe~(3+)/R相比催化剂Fe~(3+)C_2O_4/R具有更强的催化活性,能强化羟基自由基(·OH)的产生. 过氧化氢的初始浓度越高,反应速率越快,反应遵循一级反应动力学,反应速率常数与过氧化氢浓度具有很好的相关性.在pH值3～9的范围内,催化剂Fe~(3+)C_2O_4/R都能有效地对MG进行降解,最佳pH值为6.随着催化剂投量的增加,MG的去除效率明显提高.随着MG初始浓度的增加,MG的去除也由吸附为主转化为以氧化为主,但总体影响不大.催化剂重复使用后仍然具有较好的催化活性,说明铁在树脂表面负载比较牢固,催化剂具有反复使用的能力.反应中的氧化活性物种是羟基自由基和高价态铁同时共存.     

改性氧化铝微波诱导氧化处理雅格素蓝BF-BR染料废水的研究

采用微波诱导氧化工艺(MIOP)技术,以改性氧化铝为催化剂,对雅格素蓝BF-BR染料模拟废水进行氧化处理．优化了处理工艺条件,实验在固液质量比为1：10(50mL雅格素蓝BF-BR水溶液中投加5．0g改性氧化铝)、微波功率为400W的条件下微波辐照处理5min．在此工艺条件下,对水中雅格素蓝BF-BR的脱色率可达到98％,COD去除率为87．4％．改性氧化铝在重复使用9次后仍能保持很高的脱色率．进一步研究表明在微波辐射场中废水中的有机污染物在改性氧化铝表面通过吸附．氧化协同作用而被迅速降解．反应动力学研究表明,该氧化过程符合一级反应动力学规律,反应速率常数k=0995min^-1,反应半衰期t1/2=0．697min．实验结果显示,在本实验中改性氧化铝比颗粒活性炭具有更高的催化活性．     

O_3和O_3/H_2O_2法氧化处理制药废水的研究

采用O3和O3/H2O2氧化法对某制药厂的制药废水进行氧化处理,主要考察废水的pH值、O3流量、反应时间对COD去除率的影响。结果表明,O3氧化法的最佳条件为:废水的pH值为9.00,O3流量为5 g/h,反应时间为90 min。在此条件下,废水的COD和TOC的去除率分别达到64.16%和75.34%。O3/H2O2氧化法更能有效的提高废水COD和TOC的去除率,但需要合适的H2O2投加量。处理后两者去除率分别达87.45%和91.49%,且处理后的COD值(351 mg/L)符合该厂排入市政管网的要求(500 mg/L),同时废水的可生化性提高,B/C由0.12提高至0.32。对O3/H2O2处理制药废水的反应机制研究表明,COD的去除率随自由基抑制剂浓度的增加而降低,COD的去除主要是体系中.OH的贡献。另外,采用COD和TOC结合起来作为评价指标更能准确的反映出制药废水中有机物的去除规律。     

磁场协同Ca2O2/Fe2+处理活性红染料废水的实验研究

利用磁场协同Ca2O2/Fe2 催化氧化体系处理活性红染料废水,研究不同磁化时间、磁场强度和催化氧化各种影响因素下对活性红染料模拟废水的去除率.结果表明:在pH值为3,C(FeSO4·7H2O)=50 mg,C(Ca2O2)=1.45g条件下,反应20min,去除率达62.5%.外加磁场磁场强度为427.8 mT的作用下,磁化反应20 min,CODCr的去除率提高了8.3%.     

微波诱导Fenton试剂氧化降解水中对硝基氯苯

采用微波辐射诱导Fenton氧化工艺处理对硝基氯苯模拟废水。考察了H2O2用量、Fe2+用量、溶液pH、微波辐射时间、微波功率对降解效果的影响;比较了微波诱导Fenton氧化法和单纯的Fenton氧化法对对硝基氯苯的去除效果。结果表明,微波辐射不仅可以提高对硝基氯苯的去除效率,还可促进对硝基氯苯的矿质化,大大提高COD去除率,并缩短反应时间。微波诱导Fenton氧化降解对硝基氯苯的适宜工艺条件为:H2O2和Fe2+用量分别为3.0g/L和160mg/L、pH为3、微波功率为800W、微波辐射时间为10min。在此工艺条件下,对硝基氯苯和COD的去除率分别可达98.9%和90.8%。     

超临界水氧化法去除废水COD的动力学研究

用超临界水氧化法(SCWO)处理有机废水,去除其COD?在高于水临界点(Tc=647K,Pc=22MPa)的温度和压力(673～813K,28～35MPa)下,用氧气作为氧化剂且过量,对含多元酚类等有机物的废水进行氧化处理?研究了超临界水氧化法处理废水时COD的去除动力学?在实验条件下,废水COD的去除动力学对COD是一级?氧气是零级;其速率常数与温度的关系符合Arrhenius公式;压力也明显地影响速率常数,随压力的升高而增大;反应的活化体积不是一常数?      

CuO-Ru/Al2O3 催化臭氧化降解苯乙酮的研究

采用浸渍法制备了以活性Al2O3为载体的双组分催化剂CuO-Ru/Al2O3,利用该催化剂催化臭氧化降解了苯乙酮.结果表明,贵金属钌掺杂能显著提高CuO/Al2O3催化臭氧化苯乙酮的降解效率,如在相同条件下处理30 min后,单独臭氧氧化、CuO/Al2O3/O3和CuO-Ru/Al2O3/O3对苯乙酮水溶液的COD去除率分别为6.3%、20.0%和54.0%.pH对CuO-Ru/Al2O3催化臭氧化降解苯乙酮的效率并没有影响,但与单独臭氧化相比,该催化臭氧化体系更适合在中性或酸性条件下应用.CuO-Ru/Al2O3对水中臭氧有较好的催化分解活性,臭氧分解的速率常数达2.58×10-3s-1,高于二次水中臭氧的分解速率常数1.19×10-3s-1.叔丁醇的试验结果表明,CuO-Ru/Al2O3/O3降解苯乙酮反应遵循羟基自由基(.OH)反应机制.     

微波协同活性炭催化氧化处理含酚废水的研究

在微波辐射条件下,采用活性炭处理含酚废水。结果表明微波催化氧化工艺对苯酚的处理效果明显优于单纯活性炭吸附与单纯微波辐射工艺。通过正交实验得出微波处理的最佳条件：活性炭用量1.0 g,微波功率600 W,微波时间3 min。在该条件下,选用2号活性炭对苯酚浓度为600 mg/L的模拟水样进行处理,含酚废水中的酚去除率达到67.79%。     

准分子灯光照降解水相中烷基酚的动力学

准分子灯辐射的206 nm紫外光可以直接光解4-壬基酚(4-NP)和4-辛基酚(4-OP),但不能使之完全氧化为CO2.相同光照条件下,4-OP的去除率高于4-NP.采用拟一级动力学模型和修正的动力学模型对光解过程进行拟合,得到两种烷基酚206 nm直接光解的速率常数.结果表明,烷基酚初始浓度越低,光解速率常数越高.两种动力学模型对低浓度烷基酚直接光解都具有一定的适用性,但修正的模型不适合高浓度4-OP直接光解.UV/H2O2体系中,烷基酚的降解速率明显提高,但只有当H2O2加入量很高时,TOC去除才比较明显.最后,推导出4-OP直接光解的速率常数kd为0.0328 min-1,4-OP与H2O2反应的速率常数kpH为17.4520 L·(mol·min)-1.     

氨氧化菌混培物在O2/微量NO2下的氨氧化动力学

运用序批式试验,在无分子氧条件下,确定了好氧氨氧化菌的NO2型氨氧化动力学方程,得到了最大氨氧化速率[qNO2.max=0.144 mg·(mg·h)-1]、二氧化氮半饱和常数(KNO2=0.821μmol·L-1)和二氧化氮抑制性常数(Ki=1.721μmol·L-1).在微量NO2气体中添加2%O2氧气后,氨氧化速率明显提高,最大氨氧化速率发生在体积分数2%O2和50×10-6 NO2的条件下,达到0.198 mg·(mg·h)-1.在21%O2和微量NO2条件下,氨氧化速率继续大幅度提高;在21% O2和100×10-6 NO2时氨氧化速率达到0.477 mg·(mg·h)-1,比无NO2空气曝气条件下氨氧化速率高3倍.提出了NO2表观强化氨氧化函数的概念,建立了在O2和微量NO2混合气体下的氨氧化动力学方程,利用2%O2和微量NO2条件下的实验结果验证了动力学方程,讨论了NO2强化氨氧化的机理.     

微波辐射对偏二甲肼废水处理的研究

采用微波(MW)辐射技术,以颗粒活性炭为吸附催化剂,考察微波辐射功率、微波辐射时间及活性炭投放量对偏二甲肼废水处理效果的影响。结果表明,100 mL初始浓度400 mg/L的偏二甲肼废水,在微波功率462 W、活性炭投放量5.0 g、辐射时间15 min的条件下,废水中偏二甲肼去除率达到40%。初步探讨了作用机理及氧化反应程度,氧化过程基本符合一级反应动力学规律。     

β-MnO2纳米棒催化氧化碱性桃红染料的研究

采用自制的β-MnO2纳米棒在酸性条件下催化氧化碱性桃红染料模拟废水,反应过程不需添加过氧化氢、无需加热.实验结果显示,低pH值(pH=1)有利于染料的脱色和降解.动力学研究表明,以β-MnO2纳米棒为催化剂分解碱性桃红染料废水的反应近似为一级反应,反应速率常数为0.1378min-1.对反应前后的溶液进行紫外和红外光谱分析,结果表明,碱性桃红在催化处理过程中芳环断开,生成脂肪胺、NH4 和CO2.     

微波催化氧化樟脑废水

在活性炭与Fenton试剂存在下用微波辐射处理多次铁碳微电解处理后的樟脑废水,通过单因素和正交试验,得出了100mL微波处理废水的最佳条件:活性炭为0.6g,H2O2为1.4mL,pH值取4,微波加热时间为15min,辐射功率为350W,可以使樟脑废水的COD值从321.4mg/L降到145.2mg/L。     

Mn(Ⅲ)在水钠锰矿氧化Cr(Ⅲ)反应中的作用

环境中的氧化锰矿物是可氧化Cr(Ⅲ)的唯一天然无机氧化剂,氧化锰矿物与Cr(Ⅲ)相互作用的反应速率与机制备受关注.本研究以水钠锰矿为对象,采用批量动力学方法研究了其结构中Mn(Ⅲ)在氧化Cr(Ⅲ)反应中的作用及动力学特点.结果表明,水钠锰矿氧化Cr(Ⅲ)符合准一级动力学方程,表观速率常数Kobs为0.0313 min-1,以Na4P2O7预处理水钠锰矿可络合出结构中的部分Mn(Ⅲ),使其Mn的平均氧化度升高.当处理Na4P2O7浓度为10、20、50 mmol/L时,其Mn氧化度由3.50升高至3.63、3.73和3.78,处理后的水钠锰矿对Cr(Ⅲ)的平衡氧化率增加,但初始氧化速率变化并不明显,其相应表观速率常数分别为0.0351、0.0325和0.0309 min-1.水钠锰矿氧化Cr(Ⅲ)的反应历程中,Mn(Ⅳ)→Mn(Ⅲ)的电子转移过程生成的Mn(Ⅲ)显著影响水钠锰矿氧化Cr(Ⅲ)的速率.当新生成Mn(Ⅲ)被Na4P2O7络合后,反应速率降低45%~88%,且水钠锰矿的氧化度较低时,结构中Mn(Ⅲ)含量高,反应中被络合的新生态Mn(Ⅲ)多,反应速率降低幅度相对较大.因此,反应新生成的Mn(Ⅲ)具有较高的反应活性和较快的电子转移速率,而Mn(Ⅳ)→Mn(Ⅲ)的电子转移速率较慢,可能为水钠锰矿氧化Cr(Ⅲ)的反应速率控制步骤.