催化臭氧化降解磺基水杨酸

选用3种固体催化剂催化臭氧化降解磺基水杨酸.结果表明,MnO₂和V₂O₅催化活性并不明显,而自制的钒氧化物(VO)催化剂具有较好的催化臭氧化性能.在本实验条件下与单独臭氧化相比,30min后VO/O₃体系的COD和TOC去除率由原来的58%和25%提高到86%和61%.VO催化剂的作用机理是催化臭氧分解产生了高活性氧化剂(如羟基自由基等).     

颗粒Ru催化剂催化湿式氧化乙酸和苯酚

采用湿式成型法制备了Ru/ZrO₂-CeO₂颗粒催化剂,对乙酸和苯酚进行湿式氧化,研究反应条件对苯酚氧化过程中COD去除的影响,并对催化剂的稳定性进行评价.结果表明,向CeO₂中添加Zr能提高催化剂抗热性能,使用湿式成型法能降低焙烧温度,两者都可以提高比表面积和催化剂活性.Ru/ZrO₂-CeO₂催化湿式氧化苯酚的COD去除率随着反应温度的升高、压力的增大和催化剂使用量的增加而升高,最优反应条件为温度150℃,压力3MPa,催化剂用量35g/L.在110h的动态试验中,COD和苯酚的去除率高于90%,催化剂具有较高活性和良好的稳定性.     

两种电解体系对苯酚降解效果的对比

使用 Ti/IrO₂RuO<₂阳极、电还原氧气产生 H₂O₂的碳/聚四氟乙烯(C/PTFE)气体扩散阴极,分别在无隔膜与隔膜(隔膜材料为涤纶)电解体系中,研究了电化学催化氧化降解苯酚的效果.在无隔膜与隔膜2种电解体系中,电解80min后,H₂O₂的稳定浓度分别是5.6mg/L和8.5mg/L.2 种电解体系中苯酚的去除率均可达到 100%,但隔膜电解体系中 COD 去除率为 81.2%,无隔膜电解体系 COD 去除率为 71.7%.在 2 种电解体系中通过 HPLC 分析检测到中间产物为苯醌和一些短链的脂肪酸.对于阴、阳极降解苯酚的机理推测,2 种体系是相似的,但对隔膜电解体系,阴极室的碱性条件有利于氧的阴极还原生成 HO₂ ,并进一步形成 HO·和 O₂·自由基,从而对苯酚有较好的去除效果.     

β-环糊精/Ce/TiO2 光催化氧化气相甲苯

为提高光催化剂对气相污染物的吸附和光催化净化效果,选取不锈钢网作载体,由溶胶－凝胶法、2 次涂敷和烧结制备活性较高的1%Ce/TiO₂ 催化剂,经浸渍吸附β-环糊精(β-CD),获得β-CD 修饰的Ce/TiO₂ 催化剂;用X 射线衍射、扫描电镜、透射电镜等手段表征了催化剂的结构性质;考察了该催化剂对空气中甲苯污染物的光催化氧化活性.结果表明,反应4~5h,修饰薄膜催化剂可将初始浓度为70mg/m³的甲苯100%氧化去除,且重复使用3 次后去除率仍为100%;反应3h 可将初始浓度为97mg/m³ 的甲苯100％氧化;初始浓度为208mg/m³ 时,甲苯氧化转化率为80%以上.实验表明,β-CD修饰的催化剂单位面积比活性比未修饰的Ce/TiO₂催化剂提高0.59 倍,对甲苯的去除率分别增加35%和20%.     

汽车尾气净化催化剂Ag-ZSM-5选择性催化还原NO

评价了Ag-ZSM-5分子筛催化剂选择性还原NO的活性,并运用原位漫反射红外光谱研究NO在该催化剂上的选择性还原机理.结果表明,以丙烯为还原剂,有O₂(3.6%)存在时,Ag-ZSM-5有良好活性,在773K时N₀还原成N2的转化率达68.8%.基于漫反射红外光谱,认为N₀还原为N2的过程中,NO以NO_x吸附态形式与丙烯的活化物种C_xH_y或C_xH_yO_z反应,生成有机-氮氧化物(R-NO₂或R-ONO)中间体,再进一步反应,最终生成N₂;催化剂表面形成有机-氮氧化物是关键步骤,Ag的作用是促进形成NO_x,O₂ 的作用是促进C₃H₆活化及NO转化成Nox,并且O₂是有效产生有机-氮氧化物不可缺少的条件.     

Fe-Ce/GAC催化臭氧降解高浓度腐殖酸废水

采用浸渍焙烧法制备了Fe-Ce/GAC催化剂,并用于催化臭氧降解模拟高浓度腐殖酸废水.以废水COD、腐殖酸浓度为考察指标,研究了Fe-Ce/GAC催化剂的前驱体无机铁盐种类、焙烧温度、铁盐浓度、助剂稀土元素种类及浓度、分散剂硝酸钾浓度等不同制备条件对催化臭氧降解腐殖酸的效果.试验表明,在腐殖酸浓度为3.00 g·L~(-1)、pH值约8.0、温度为25℃、臭氧投量为1.24 g·h~(-1),反应40 min后COD、腐殖酸去除率仅为17.1%、43.0%;添加以2.0%硝酸铁、1.5%硝酸铈、1.0%硝酸钾溶液浸渍,经350℃焙烧3 h后制备的Fe-Ce/GAC催化剂,可使COD、腐殖酸去除率分别提高40.3%、31.8%.且Fe-Ce/GAC催化剂具有较好的稳定性,重复使用5次后,COD、腐殖酸去除率仅小幅降低了4.2%、9.1%.SEM图象显示活性炭经改性后,比表面积明显增大,有利于活性物质的负载;EDS分析表明催化剂负载了大量的Fe、Ce等金属物质;XRD图谱显示催化剂含有Fe_2O_3、CeO_2等多种活性物质.Fe-Ce/GAC催化臭氧的机理可解释为:活性成分氧化铁在催化过程中生成的羟基氧化铁会促进羟基自由基的生成,而铈元素在催化过程中不仅会提高催化剂的活性,而且生成的化学吸附氧可促进对有机物的吸附及氧化.     

流化床光催化氧化处理印染废水中试研究

设计了1种流化床光催化氧化中试处理系统,制备了一种负载型TiO₂光催化剂.以高压汞灯为光源,选用难降解偶氮染料4BS和高分子化学浆料CMC配制的模拟印染废水为处理对象,考察了初始pH值、初始浓度以及光助催化剂H₂O₂浓度、Fe₃₊浓度对光催化降解效果的影响,并对有关的光催化反应动力学规律进行了探讨.结果表明,本工艺系统对配制的印染废水有较好的处理效果,光照74min色度去除率可超过80%,光照150min COD去除率可超过70%,BOD₅/COD可提高至0.4以上.     

VOx-MoOx/TiO2催化剂低温催化降解一氯苯及二英的研究

垃圾焚烧过程中会产生大量氯苯等氯代挥发性有机污染物(CVOCs)和二噁英等持久性有机污染物(POPs). CVOCs的排放会导致光化学烟雾和温室效应的产生,而二噁英能在土壤中长期附存,具有人体致癌和致畸变等严重危害. 催化降解技术具有显著优势,能将二噁英等有机污染物彻底破坏分解,最终将其转化为CO₂、H₂O和HCl等产物. 基于钒基催化剂VO_x/TiO₂的过渡金属氧化物催化剂已被广泛应用于烟气CVOCs和二噁英处理领域. 钒基氧化物VO_x中的V=O基团对二噁英起到亲核吸附的作用,在钒基氧化物上添加第二活性组分钼氧化物MoO_x可以提高催化剂的催化活性. 本文采用湿法浸渍的方法制备出用于催化降解含氯污染物的粉体钒钼钛VO_x-MoO_x/TiO₂催化剂,并分析其合成方法、催化表征和性能测试结果,讨论反应温度对一氯苯及二噁英催化率影响的机理,旨在为开发二噁英催化技术提供参考. 结果表明:VO_x-MoO_x/TiO₂催化剂表面催化活性位点较多,活性组分分散良好,起始还原温度较低,活性氧含量较多,比表面积较大,颗粒团聚较轻,具有优良的催化特性. 通过系列实验筛选出合适的催化剂组分比例为5%VO_x-5%MoO_x/TiO₂(记作“V5-Mo5-Ti”,即VO_x和MoO_x的质量分数各占5%,TiO₂的质量分数占90%),在150 ℃低温下其对一氯苯和二噁英的催化效果优异. V5-Mo5-Ti催化剂对一氯苯的低温转化率随原始稳定浓度和空速比的升高而降低. 在一氯苯初始浓度为150×10?6、空速比为10 000 h?1时,V5-Mo5-Ti催化剂在150 ℃下对一氯苯的转化率为54.0%,在300 ℃时接近100%. 在150 ℃的低温环境中,该催化剂对二噁英催化脱除率在86%以上,催化降解率在74%以上. 研究显示,VO_x-MoO_x/TiO₂催化剂对二噁英的催化脱除率和降解率随温度的升高而提高,主要归因于升温加快了V₂O₅中V5+和V4+元素以及MoO₃中Mo6+和Mo4+元素的催化氧化循环速率.      

SO2 与矿物气溶胶组分α-Fe2O3 的光化学反应机制

利用红外漫反射光谱仪(DRIFTS)研究了SO₂ 在α-Fe₂O₃ 表面上的多相光化学反应.结果表明,在无光照和光照条件下,α-Fe₂O₃ 表面均生成硫酸盐,但硫酸盐的生成量和生成速率不同.模拟太阳光照射下,反应4 h BET吸附系数为9.61×10-9,无光照条件下为1.39×10-8;光照条件下硫酸盐生成量低于无光照条件.当O₂ 的体积浓度<21%时,增加O₂ 浓度促进了硫酸盐的生成.用草酸和腐殖酸处理后的α-Fe₂O₃ 与SO₂ 反应,由于α-Fe₂O₃ 表面反应活性位被占据,导致硫酸盐生成量急剧减少.     

α-Fe2O3催化臭氧氧化处理苯酚废水的效果及机理

催化臭氧氧化工艺是处理难降解废水的有效手段,但仍存在臭氧利用率较差、催化效率低、催化剂活性组分流失等问题. 本文以α-Fe₂O₃作为臭氧催化剂,通过SEM、N₂吸附/脱附等方法表征了α-Fe₂O₃的结构,构建了α-Fe₂O₃催化臭氧氧化处理苯酚废水体系,优化催化条件,提高处理效率,并对催化机理和催化剂稳定性进行了深入讨论. 结果表明:①α-Fe₂O₃表现为团聚的不规则球状,且比表面积较大,达83.38 m2/g,具有良好的臭氧催化潜力. ②臭氧投加量和pH对催化体系的影响明显,但α-Fe₂O₃投加量的变化对降解效果的控制并不显著,在优化的条件下反应30 min时COD的去除率可达97.67%,较单独臭氧提高了41.33%. ③在催化臭氧氧化中投加TBA和Na₃PO₄分别屏蔽·OH和路易斯酸性位点后,COD的去除率分别降低了17.01%和20.92%,这表明在α-Fe₂O₃表面的路易斯酸性位点产生的·OH是COD去除率高的主要原因. ④α-Fe₂O₃在重复试验中保持了较高的催化活性和稳定性,6次重复后对COD的去除率仍可达到93.07%,流失率为1.05%. 研究显示,α-Fe₂O₃表现了优异的臭氧分解协同作用,具有良好的苯酚持续去除能力和结构稳定性,可为高效去除含酚废水或难降解废水提供技术参考.      

Mn-Ce/γ-Al2O3催化臭氧氧化深度处理石化废水中试研究

针对臭氧催化氧化深度处理石化废水时催化剂适配性不高和臭氧利用率低下的问题,以我国北方某典型石化废水为中试平台,采用课题组自主研发的催化臭氧催化剂Mn-Ce/γ-Al₂O₃,研究以臭氧催化氧化为核心的7种工艺深度处理石化废水的效果.结果表明:①单独臭氧氧化工艺对石化二级废水COD、TOC和UV₂₅₄（254 nm处的UV吸光度）的去除率分别为15.45%、9.04%和30.72%.与单独臭氧氧化工艺相比,Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化臭氧氧化工艺下,COD、TOC和UV₂₅₄的去除率分别提高了26.18%、18.25%和5.81%,同时三维荧光光谱（3D-EEM）结合区域积分法（FRI）分析结果显示,对荧光类有机物中溶解性微生物代谢产物和类腐殖酸的去除率分别提高了21.13%和29.47%.②单独臭氧氧化工艺中,序批式和连续流出水处理效果影响不大.Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化臭氧氧化工艺下,序批式优于连续流,但序批式需增加人力和运营成本,在实际应用中受限.③微絮凝+臭氧催化氧化+回流联合工艺中,COD、TOC和UV₂₅₄的去除率分别可达53.20%、37.56%和50.90%,去除效果显著高于仅臭氧催化氧化工艺（COD、TOC和UV₂₅₄的去除率分别为41.63%、27.29%和36.53%）时;同时,类富里酸、类溶解性微生物代谢产物和类腐殖酸的去除率分别达到79.49%、50.70%和75.12%;Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化剂运用72 d后,COD去除率基本稳定在30%左右.研究显示,臭氧催化氧化工艺深度处理石化废水中,Mn-Ce/γ-Al₂O₃是一种高效稳定型催化剂,絮凝预处理、回流均可增强有机物的去除率,可为石化废水处理工程实现减排降耗提供技术支撑.      

Catalytic wet air oxidation for the treatment of emulsifying wastewater

The wet air oxidation (WAO) and catalytic WAO(CWAO) of the high strength emulsifying wastewater containing nonionic surfactants have been investigated in terms of COD and TOC removal. The WAO and homogeneous CWAO processes were carried out at the temperature from 433 K to 513 K, with initial oxygen pressure 1.2 MPa. It was found that homogeneous catalyst copper(Cu(NO3)2) had an fairly good catalytic activity for the WAO process, and the oxidation was catalyzed when the temperature was higher than 473K. Moreover, several heterogeneous catalysts were proved to be effective for the WAO process. At the temperature 473 K, after 2h reaction, WAO process could achieve about 75% COD removal and 66% TOC removal, while catalysts Cu/Al2O3 and Mn-Ce/Al2O3 elevated the COD removal up to 86%-89% and that of TOC up to 82%. However, complete elimination of COD and TOC was proved to be difficult even the best non-noble catalyst was used. Therefore, the effluent from WAO or CWAO process need to be further disposed. The bioassay proved that the effluent from WAO process was amenable to the biochemical method.     

Photochemically enhanced degradation of phenol using heterogeneous Fenton-type catalysts

The degradation of phenol was carriced out using heterogeneous Fenton-type catalysts in the presence of H2O2 and UV.Catalysts were prepared by exchanging and immobilizing Fe^2 in zeolite 13X,silica gel or Al2O3.The concentration of phenol solution was 100mg/L.The amount of H2O2 added was the stoichiometric amount of H2O2 required for the total oxidation of phenol.Under the irradiation of medium pressure light(300W)phenol was mineralized within 1 h in the presence of Fe^2 /zeolite 13X.The COD removal rate was enhanced in the presence of Fe^2 /zeolite 13X compared to that of Fe^2 /silica gel of Fe^2 /Al2O3.Analogous homogenous photo-Fenton reaction with equivalent Fe^2 was also carried out to evaluate the catalysis efficiency of Fe^2 /zeolite 13X.Results showed that the COD removal rate was near to that of homogeneous Fenton,while heterogeneous Fe^2 /zeolite 13X catalyst coule be recycled.     

O_3催化氧化深度处理兰炭废水的试验研究

采用O3催化氧化法深度处理兰炭废水,提出了兰炭废水达标排放的新处理方法。以铜为活性组分,氧化铝为载体采用浸渍法制备CuO/γ-Al2O3催化剂,并采用XRD对其进行表征,利用催化剂结合O3催化氧化法去除兰炭废水中经生化处理后残留的污染物。设计了催化氧化试验装置,考察了催化剂投加量、反应时间、O3用量以及pH等因素对处理效果的影响。实验结果表明,pH在酸性条件下有利于COD去除率的提高,O3用量提高有助于COD去除率的提高,将催化剂用量和反应时间控制在一定范围内有利于污染物的去除;最佳条件下催化剂投加量300 g,反应时间1 h,O3用量0.08 m3/h,pH为7左右时COD去除率可达到95%左右。另外,催化剂在20次反应过程中表现出较高的催化活性及较强的稳定性。     

催化湿式氧化处理造纸废水的研究

以过渡金属氧化物CuO为活性组分,采用催化湿式氧化法处理造纸废水,考察Cu负载量、催化剂用量、反应温度对废水COD去除率的影响。结果表明:固定氧气分压在2.5MPa和反应时间3h,催化剂用量为3g,Cu负载量为4%,反应温度为220℃,500mL浓度为3250mg/L造纸废水的COD去除率为90%,色度去除率为89%,pH值由9.6变为7.8。另外,对催化剂进行再生处理和稳定性测试。结果表明:450℃下活化3h,在上述相同反应条件下,对原废水的COD去除率降低为88%,重复使用9次后对废水的COD去除率仍能保持在85%左右。     

高浓度食品添加剂废水中试研究

根据食品添加剂废水水质变化大,成分复杂特点,提出了"水解酸化—接触氧化—臭氧催化氧化—曝气生物滤池(BAF)"的组合工艺。废水COD从进水2000～7000mg/L降到100mg/L以下,最低为33mg/L,排放水质达到国家排放标准。水解酸化系统使废水平均COD从5290mg/L降到2323mg/L,并使大颗粒难降解分子部分转化为小颗粒可降解分子,为后续的接触氧化系统处理提供良好的条件,接触氧化出水平均COD为268mg/L。接触氧化出水含较多难生物降解有机物,经O3氧化预处理后在COD下降45%的情况下其BOD5/COD由0.3升为0.44,更易于生化降解。废水经曝气生物滤池平均出水COD为66mg/L。中试研究表明,水解酸化系统和臭氧催化氧化(负载MnO2的陶粒为催化剂)-曝气生物滤池深度处理系统是该工艺处理高浓度废水稳定达标的关键。     

氧化铝载体下二氧化氯催化氧化处理印染废水

研究了二氧化氯化学氧化体系和二氧化氯催化氧化体系。实验结果表明:单用二氧化氯化学氧化处理COD为2700mg/L的活性艳红染料配制废水时,最佳反应pH值为10,氧化剂经济用量为800mgClO2/L废水,反应时间为30min,COD去除率可达63%左右,氧化指数(COD削减量∶ClO2投加量)=2.18。当二氧化氯与自制催化剂所组成的催化氧化体系用于对活性艳红染料配制废水的处理时,最佳反应pH值为10左右,氧化剂经济用量为1000mgClO2/L废水,反应时间为90min,COD去除率可达83.4%,氧化指数=2.25。结果表明,二氧化氯催化氧化法是一种新型高效的处理难降解废水的技术,有着广阔的应用前景。     

催化臭氧氧化预处理垃圾渗滤液

采用浸渍法制备载铜活性炭催化剂,系统地研究了催化氧化法对垃圾渗滤液中的COD和氨氮去除效果,对臭氧氧化和催化臭氧氧化效率进行了对比。在该方法下制备的催化剂中,活性组分金属铜的含量为2.89%。结果表明:在投加催化剂的情况下,COD的去除效率可得到显著提高。实验结果表明:处理COD为4980mg/L,氨氮为2100mg/L的垃圾渗滤液废水,在室温、pH为3、反应时间为120min、催化剂投加量为150g/L、臭氧的流量为5.2mg/min的条件下,废水中的COD及氨氮的去除率分别达到达81.9%和99.04%。