等离子体协同MnO_x/SBA-15催化降解正己醛的研究

采用浸渍法制备了MnOx/SBA-15催化剂,利用BET、XRD和SEM等对催化剂进行表征。考察了介质阻挡放电等离子体协同MnOx/SBA-15催化剂对正己醛的降解性能。结果显示,负载MnOx后的SBA-15仍然保持介孔结构,且MnOx均匀地分散在SBA-15中;等离子体与催化剂表现出较好的协同作用,干燥条件下7.5 kV的放电电压结合10%MnOx/SBA-15时降解效果最佳,正己醛去除率达99%;相比干燥条件,相对湿度低于20%时正己醛去除率变化不明显,但高于20%时催化效果明显下降;该催化剂具有很强的O3分解能力,O3在催化剂表面的分解不仅促进了正己醛的氧化,同时也提高了CO2的选择性。     

介质阻挡放电-催化降解空气中甲苯的研究

着重考察了催化剂分解O3对介质阻挡放电-催化降解甲苯效果的影响,对比不同催化剂在3种催化剂结合方式下对O3分解能力及甲苯降解效果.同时研究了影响O3,产生及分解的条件--放电电压、水汽和氧含量对甲苯降解的影响.结果表明,催化剂的O3分解能力越强,对甲苯的降解效果越好,O3的催化分解在甲苯降解过程中起重要作用.当放电电压为10 kv时,在余辉区和等离子体区加入催化剂,甲苯的去除率分别由无催化剂时候的33.8%提高到55.6%～66.2%和65.2%～74.2%.气流中的水汽对O3的产生和分解都产生不利影响,可降低甲苯的去除率.氧气含量高时,一方面增加O3的产生,另一方面降低催化剂对O3的分解,在O3含量为5%时,甲苯去除效果较佳.     

介质阻挡放电联合催化臭氧化降解甲苯

采用介质阻挡放电区后结合MnOx/Al2O3/发泡镍去除甲苯,考察甲苯进气方式、臭氧产生方法及湿度对甲苯与O3同时去除的影响。结果表明,O3是等离子体区后催化降解甲苯的主要物种,介质阻挡放电联合催化臭氧化可实现甲苯及O3的同时高效去除。输入电压为9.0 kV时,甲苯的去除效率达92.8%,在80 min内O3的去除效率维持在99%以上。水蒸气对催化剂催化分解臭氧的活性没有直接的影响,O3浓度较高时湿度对甲苯降解效率的影响很小。GC-MS分析结果表明,甲苯降解的主要气相副产物有烷烃、酸、酮和含苯环有机物,提出了甲苯的降解途径。     

Mn_3O_4催化臭氧化钻井废水的作用机理

通过静态实验,探讨了Mn3O4对钻井废水臭氧化过程的催化作用机理,考察了Mn3O4及Cl-对臭氧分解、水体湍动程度、羟基自由基抑制剂碳酸氢根和叔丁醇的加入对COD去除率的影响,分析了反应过程中TOC和p H的变化。结果表明,催化剂加量为100 mg/L时,臭氧分解率由单独臭氧时的38.2%增加到81.4%,Mn3O4对钻井废水中有机物的吸附去除率仅为2%,O3/活性炭体系对COD去除率与单独臭氧效果接近,说明臭氧在催化剂表面存在吸附作用,促进臭氧分解;水体不搅拌与搅拌速度增加为900 r/min时,COD去除率由52%增加到58%,搅拌程度对钻井废水COD去除效果影响不大;HCO-3浓度为100 mg/L时,COD去除率降低到41.2%,说明了体系中有羟基自由基产生;氯离子浓度为1 000 mg/L,臭氧的分解率降低了9.2%,证明了臭氧在催化剂表面的吸附作用;羟基自由基抑制剂叔丁醇的加入,使得COD去除率由54.3%降低为40.8%,证实了反应体系中存在羟基自由基。同时在反应过程中,体系的TOC由191.9 mg/L降低至37.6mg/L;p H由原来的11.2降低到6.3。实验现象说明,臭氧吸附在Mn3O4催化剂表面,分解产生羟基自由基,进而氧化去除钻井废水中有机物,这在某种程度上证明了Mn3O4催化臭氧化对有机物的降解遵循羟基自由基机理。     

CO3O4/介孔分子筛催化剂对苯催化完全氧化的研究

分别以介孔分子筛MCM-41、MCM-48、SBA-15为载体,采用等体积浸渍法制备了氧化钴/介孔分子筛催化剂,利用N2吸附、X射线衍射、程序升温还原等技术对催化剂进行了表征,考察了Co3O4的负载量及载体的孔结构对催化剂完全催化氧化苯的性能的影响.结果表明,Co3O4的负载量为20%时,催化剂的催化活性最好;载体的孔径和催化剂的可还原性能是影响催化活性的主要因素,催化剂活性顺序为Co3O4/SBA-15>Co3O4/MCM-41>Co3O4/MCM-48.     

高压脉冲放电等离子体对水中土霉素的降解

采用针-板式高压脉冲放电等离子体降解水中土霉素,考察了放电输出功率、空气流量、电极间距、溶液初始浓度、初始pH、初始电导率和添加Fe2+的量对土霉素去除率的影响。实验结果表明,高压脉冲放电等离子体对水中土霉素有较好的去除效率,在初始浓度200 mg/L,放电功率64 W,电极间距8 mm,空气流速0.05 m3/h,初始pH为2.6,初始电导率1.083 mS/cm条件下,反应12 min后,土霉素的去除率可达97%。向溶液中添加Fe2+,可提高土霉素的去除率。TOC随着反应时间的延长逐渐减小,反应12 min时,TOC去除率可达57%,说明大分子物质被降解为小分子物质,部分被完全矿化为CO2和H2O。     

Fe_3O_4/ZrO_2-H_2O_2非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的降解

以浸渍法制备的新型纳米Fe3O4/Zr O2为催化剂,3,4-二氯三氟甲苯(3,4-DCBTE)为目标污染物,用Fe3O4/Zr O2-H2O2非均相类Fenton体系对目标污染物进行降解,考察催化剂的催化效果和温度、pH、H2O2投加量和掺杂比等因素对催化剂催化效果的影响。结果表明,以纳米Fe3O4/Zr O2作为催化剂的非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的处理效果极佳;随着温度的升高,纳米Fe3O4/Zr O2的催化效果不断提高;当pH降低时,催化剂的催化效果有明显提升,原始pH(pH=5.7)时反应去除效果最佳,去除率可达88.6%;催化剂用量的增加同样可以提高3,4-二氯三氟甲苯的降解效率;催化剂中Fe3O4∶Zr O2的物质的量比为1∶2时效果较其他掺杂比的催化剂效果更好,去除率最终可以达到96.82%;当H2O2投加量增加时,3,4-二氯三氟甲苯的降解效率先提高后降低,投加量为0.3 m L时去除效果最好,几乎可以完全去除目标有机物。以Fe3O4/Zr O2-H2O2非均相类Fenton体系处理3,4-二氯三氟甲苯时,目标污染物的降解符合一级反应动力学。     

反应条件对等离子体脱除吸附于Cu-Ce/AC表面NO_x的影响

以放电等离子体协同催化法对吸附在Cu-Ce/AC上的NO_x进行脱除,研究了不同的放电条件和添加水蒸气对脱除NO_x的影响。结果表明,对于同轴圆筒形反应器,催化剂量一定时,放电长度增加,吸附态NO_x去除率先升高后下降;放电电压增大,吸附态NO_x去除率升高,原因在于放电反应区内能量密度和活性粒子分布状态改变。根据NO_x程序升温脱附(TPD),TPD低温位(200℃)的吸附态NO_x更容易被放电等离子体脱除,放电长度和放电电压能够影响不同吸附位上NO_x的去除效率。适宜条件下,吸附态NO_x去除率最高达到93.3%。循环吸附-等离子体脱除NO_x进行10次后,NO_x脱除率在92%以上。在混合气中添加5%水蒸气提高了等离子体对吸附态NO_x的去除率,但导致循环吸附-等离子体脱除NO_x效率下降。原因是H2O与NO_x竞争吸附带来的负面效应大于等离子体中H2O提供自由基与吸附态NO_x反应所带来的正面效应。     

非平衡等离子体诱导催化剂吸附单质汞

采用非平衡等离子体诱导γ-Al_2O_3催化剂吸附单质汞,分析了等离子体与催化剂之间的相互作用。结果表明,在放电区域填充催化剂和在气流中加入单质汞均可降低放电的起始放电电压,这是因为放电区域填充催化剂使气体空间放电转变成表面的微放电。催化剂表面可以被等离子放电直接活化,使本身不能吸附单质汞的催化剂产生很强的吸附单质汞的能力。在放电能量密度约为19 J·L-1时,等离子体诱导催化剂吸附单质汞的效率可达94.1%。O2对等离子体诱导催化剂吸附Hg0有促进作用,随着O2浓度的提高,吸附效率随之提高。当气流中含有5%O2时,单质汞的吸附效率可达到98.5%,这是因为气流中存在O2时,经放电生成的等离子体中含有活性氧物种O3和O等,这些活性物质因具有氧化单质汞的能力而增强了单质汞的吸附。此外,催化剂表面O3的分解过程也是强化单质汞的吸附的原因。     

气体循环条件下等离子体催化氧化吸附态的苯和甲苯

在气体循环条件下以MnO_x-AgO_x/γ-Al_2O_3为吸附剂兼催化剂研究了低温等离子体催化氧化吸附态的苯和甲苯,并对催化剂进行了BET和XRD表征。结果表明:气体循环条件下等离子体催化氧化技术同样适用于吸附态的双组分苯与甲苯的降解并且C0_x产率和C0_2选择性不比降解单组分苯或甲苯时的低。气体循环放电90 min后,与γ-Al_2O_3相比,引入Mn0_x-AgO_x/γ-A1_2O_3、COO_x-CeO_x/γ-Al_2O_3后,CO_x产率分别提高了9%、12%;C0_2选择性也得到了提高并都接近100%;臭氧浓度分别减少了51%、39%;N_20浓度相应也降低了26%和38%。最后结合实验结果讨论了引入催化剂后反应机理的变化。     

CuO(-CeO_2)/SBA-15对萘氧化的催化活性及CO_2选择性研究

通过浸渍法制备CuO/SBA-15和CuO-CeO2/SBA-15两种介孔材料催化剂,采用BET、XRD、TPR和XPS等对催化剂进行表征,重点考察催化剂对萘氧化反应的催化活性及对产物CO2的选择性。BET、XRD和XPS等实验结果表明CuO高度分散于介孔分子筛SBA-15中,CeO2可促进CuO在载体上的分散,同时能降低催化剂的TPR还原温度。活性测试结果表明CuO/SBA-15对萘氧化反应的催化活性较高,但是催化氧化的CO2选择性较低,温度在380℃时CO2的生成率仅为60%左右;CeO2的添加不仅提高了CO2的生成率,15%CuO-15%CeO2/SBA-15在325℃使CO2生成率达到99%,而且CeO2增强了催化剂的稳定性。     

CuO（-CeO2）/SBA-15对萘氧化的催化活性及CO2选择性研究

通过浸渍法制备CuO/SBA-15和CuO-CeO2/SBA-15两种介孔材料催化剂,采用BET、XRD、TPR和XPS等对催化剂进行表征,重点考察催化剂对萘氧化反应的催化活性及对产物CO2的选择性。BET、XRD和XPS等实验结果表明CuO高度分散于介孔分子筛SBA-15中,CeO2可促进CuO在载体上的分散,同时能降低催化剂的TPR还原温度。活性测试结果表明CuO/SBA-15对萘氧化反应的催化活性较高,但是催化氧化的CO2选择性较低,温度在380℃时CO2的生成率仅为60%左右;CeO2的添加不仅提高了CO2的生成率,15%CuO-15%CeO2/SBA-15在325℃使CO2生成率达到99%,而且CeO2增强了催化剂的稳定性。     

MnOx／介孔γ-A12O3催化臭氧化降解水中安替比林的研究

以自制的介孔γ-A12O3为载体，通过等体积浸渍法合成了MnOx／介孔γ-A12O3催化剂。采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）以及紫外一可见漫反射（uV—VisDRS）等手段对其进行表征。结果表明，锰氧化物在介孔氧化铝载体上具有较高的分散度，并且锰以多种价态存在。高度分散以及多价态的MnOx能够提高催化臭氧化过程中电荷转移，引起更高的催化活性。MnOx／介孑γ-A12O3催化剂能够有效地提高臭氧对水中安替比林的矿化效果，对含量为10mg／L的安替比林水溶液在反应60min后基本达到完全矿化。     

Co3O4/介孔分子筛催化剂对苯催化完全氧化的研究

分别以介孔分子筛MCM-41、MCM-48、SBA-15为载体，采用等体积浸渍法制备了氧化钴/介孔分子筛催化剂，利用N₂吸附、X射线衍射、程序升温还原等技术对催化剂进行了表征，考察了Co₃O₄的负载量及载体的孔结构对催化剂完全催化氧化苯的性能的影响。结果表明，Co₃O₄的负载量为20%时，催化剂的催化活性最好；载体的孔径和催化剂的可还原性能是影响催化活性的主要因素，催化剂活性顺序为Co₃O₄ /SBA-15> Co₃O₄ /MCM41> Co₃O₄ /MCM-48。     

TiO₂ supported over SBA-15: an efficient photocatalyst for the pesticide degradation using solar light

Photocatalytic degradation and mineralization of pesticides are studied over TiO(2) supported mesoporous SBA-15 composite system using solar light. TiO(2) is immobilized over SBA-15 by solid sate dispersion method. The catalysts are characterized by XRD, surface area, UV-Vis diffused reflectance spectra, SEM and TEM. The detailed photocatalytic degradation studies are carried out over TiO(2), SBA-15 and different TiO(2) wt% supported SBA-15. The activity evaluation parameters such as catalyst amount, pH, and pollutant initial concentration are studied taking isoproturon as a model compound and established conditions for pesticide degradation. The optimum degradation is achieved over 10 wt% TiO(2)/SBA-15 within 30 min and the reaction is following pseudo-first order kinetics. The isoproturon mineralization is monitored with TOC reduction and it takes around 9h for disappearance. The commercial pesticide solutions containing imidacloprid and phosphamidon are also successfully degraded over these composites with the established conditions. The data indicates that 10 wt% TiO(2)/SBA-15 composite is an effective and highly active system for the pesticide degradations.     

Catalytic destruction of dichloromethane using perovskite-type oxide catalysts

Dichloromethane (DCM, also known as methylene chloride [CH2Cl2]) is often present in industrial waste gas and is a valuable chemical product in the chemical industry. This study addresses the oxidation of airstreams that contain CH2Cl2 by catalytic oxidation in a tubular fixed-bed reactor over perovskite-type oxide catalysts. This work also considers how the concentration of influent CH2Cl2 (Co = 500-1000 ppm), the space velocity (GHSV = 5000-48,000 1/hr), the relative humidity (RH = 10-70%) and the concentration of oxygen (O2 = 5-21%) influence the operational stability and capacity for the removal of CH2Cl2. The surface area of lanthanum (La)-cobalt (Co) composite catalyst was the greatest of the five perovskite-type catalysts prepared in various composites of La, strontium, and Co metal oxides. Approximately 99.5% CH2Cl2 reduction was achieved by the catalytic oxidation over LaCoO3-based perovskite catalyst at 600 degrees C. Furthermore, the effect of the initial concentration and reaction temperature on the removal of CH2Cl2 in the gaseous phase was also monitored. This study also provides information that a higher humidity corresponds to a lower conversion. Carbon dioxide and hydrogen chloride were the two main products of the oxidation process at a relative humidity of 70%.     

非均相催化湿式氧化亚甲蓝水溶液的研究

COD为2000 mg/L的亚甲蓝水溶液作为研究对象,用非均相催化湿式氧化技术进行处理,催化剂性能以COD去除率、脱色率以及稳定性来评价.对4种催化剂担体、15种可溶盐活性组分、4种优选铜催化剂的浸渍液浓度进行筛选,并对铜催化剂进行了改性.实验表明,最佳催化剂担体是FSC,活性组分是Cu(NO3)2,并按催化性能对活性组分进行了排序;浸渍液浓度6wt%Cu2 是最佳选择;改性的Cu-Ce/FSC催化剂与Cu/FSC催化剂相比,COD去除率分别为83.9%和84.5%,出水Cu溶出浓度分别为24.1 mg/L和36.1 mg/L,可见改性催化剂与原催化剂的活性相当,但是稳定性却有了大幅度的提高.     

Cu-SBA-15催化湿式过氧化氢氧化水溶液中罗丹明B

采用水热晶化法合成了不同含铜量的Cu—SBA-15介孔分子筛，并且用XRD、N2吸附、TEM以及uV—vis对所合成的样品进行表征。以Cu—SBA-15为催化剂，H2O2为氧化剂，催化湿式过氧化水溶液中的罗丹明B，主要考察H2O2浓度、催化剂用量、处理温度、初始pH等因素对罗丹明B氧化效果的影响。结果表明，在同样的处理条件下罗丹明的脱色率明显高于TOC去除率，处理温度、初始pH对罗丹明B的脱色与氧化有重要影响。在罗丹明B初始浓度100mg／L，H2O2初始浓度1．8g／L，催化剂量0．3g／L，温度60℃，pH为7．0，处理时间100min时，罗丹明B的脱色率为98．6％，TOC去除率为62．8％。     

CuO / 过硫酸氢钾体系催化氧化苯酚简

本论文通过直接沉淀法制备了CuO催化剂，结合过硫酸氢钾，在常温常压下催化氧化处理苯酚模拟废水。采用电子显微镜（SEM）、X射线粉末衍射（XRD）对催化剂进行了表征，并研究了反应过程中各影响因素对降解效率的影响。实验结果表明，在催化剂用量为0.2 g/L，氧化剂浓度为0.25 g/L，pH值为7，反应时间为60 min的条件下，浓度为50 mg/L的苯酚降解率可达100%，TOC去除率达84%。进一步实验表明，催化剂具有良好的重复使用能力。最后，通过自由基捕捉实验，考察了体系中的自由基种类，并根据实验结果，讨论了CuO/过硫酸氢钾体系的催化降解机理。     

Catalytic Destruction of Dichloromethane Using Perovskite-Type Oxide Catalysts

Abstract

Dichloromethane (DCM, also known as methylene chloride [CH₂Cl₂]) is often present in industrial waste gas and is a valuable chemical product in the chemical industry. This study addresses the oxidation of airstreams that contain CH₂Cl₂ by catalytic oxidation in a tubular fixed-bed reactor over perovskite-type oxide catalysts. This work also considers how the concentration of influent CH₂Cl₂ (C_o = 500-1000 ppm), the space velocity (GHSV = 5000-48,000 1/hr), the relative humidity (RH = 10-70%) and the concentration of oxygen (O₂ = 5-21%) influence the operational stability and capacity for the removal of CH₂Cl_2.

The surface area of lanthanum (La)-cobalt (Co) composite catalyst was the greatest of the five perovskite-type catalysts prepared in various composites of La, strontium, and Co metal oxides. Approximately 99.5% CH₂Cl₂ reduction was achieved by the catalytic oxidation over La-CoO₃-based perovskite catalyst at 600 °C. Furthermore, the effect of the initial concentration and reaction temperature on the removal of CH₂Cl₂ in the gaseous phase was also monitored. This study also provides information that a higher humidity corresponds to a lower conversion. Carbon dioxide and hydrogen chloride were the two main products of the oxidation process at a relative humidity of 70%.