UV254nm+185nm光照降解气态甲苯的实验研究

研究了波长为254nm+185nm紫外光照射下,甲苯初始浓度、停留时间、相对湿度、O2浓度等因素对甲苯光降解效率的影响.通过定量UV254nm+185nm光照下体系中O3的产生浓度变化,以及降解过程中中间产物苯和苯甲醛的变化趋势,讨论了甲苯在UV254nm+185nm照射下降解机理.结果表明,甲苯去除率随着O2含量、停留时间的增加而升高;随着初始浓度的增加而降低.与湿度的关系为先急剧升高然后缓慢增加,而后降低,最佳相对湿度在40%~50%.当甲苯初始浓度为16.1mg/m3,O2含量为20%,相对湿度为40%时,体系对甲苯的降解效率为82.2%,降解速率为0.44mg/(m3·s),产生的O3浓度为131.13mg/m3,中间产物苯和苯甲醛的浓度分别为0.086,0.135mg/m3.在反应体系中,甲苯可吸收185nm波长紫外光直接降解,但主要被体系中产生的自由基氧化降解.     

纳米Bi_2O_3-Ni_2O_3的制备及光催化性能研究

采用微乳法制备了镍、铋复合氧化物纳米粒子,以XRD、TG-DTA、XPS及紫外-可见光谱仪对合成材料进行了表征,并以甲苯为目标污染物对其气-固复相光催化性能进行了研究。结果表明:Ni和Bi都显+3价,XRD曲线上分别出现Ni2O3和Bi2O3的特征衍射峰,制备样品是Ni2O3与Bi2O3复合氧化物,对于单一Bi2O3,制备的复合氧化物由于Ni2O3具有较强的电子富集能力,能够快速地传递光照射产生的电子,导致光生电子与空穴分离效率大大提高,促进了氧化反应,显示出了较好的光催化活性。     

催化湿式氧化法降解水中的β-萘酚

采用催化湿式氧化法降解β-萘酚,制备了一系列MnOx/nano-TiO2催化剂,对其制备条件、反应条件及催化剂的稳定性进行了研究,同时对催化剂进行了X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)及程序升温还原(TPR)等表征.结果表明,Mn负载量过高时,高分散的MnO2和Mn2O3聚集形成相应的晶相,导致了β-萘酚COD去除率的降低;焙烧温度过高时,可能是因为形成较多活性较差的Mn2O3,MnO2和Mn2O3之间的电子传递作用被削弱,造成COD去除率的降低;催化剂使用6次后COD去除率略微降低可能是和对应的衍射峰峰强度下降有关.当Mn负载量(质量分数)为4%、焙烧温度为450℃时所制备的MnOx/nano-TiO2催化剂活性较好,其在反应温度为110℃、反应总压力为0.5 MPa的条件下催化β-萘酚降解时COD去除率可达96.4%.该催化剂重复使用6次后β-萘酚COD去除率仍可达92.4%.采用原子吸收光谱(AAS)分别测定50、80、110及150℃时反应后溶液中Mn的溶出量,均低于9.3 mg·L-1,催化剂稳定性较好.根据文献对β-萘酚的降解路径进行了推测.     

催化超临界水氧化处理1,5-萘二磺酸

采用Mn2O3/γ-AL2O3和V2O5/γ-Al2O/为催化剂,在一连续流固定床反应器中进行了超临界水氧化1,5-萘二磺酸实验.实验结果表明,在380～440℃,24 MPa条件下,Mn2O3/γ-Al2O3和V2O5/y-Al2O3催化剂对1,5-萘二磺酸的氧化降解具有显著的促进作用,TOC去除率达到90%以上;催化剂的催化效果随反应温度的升高而增强,随pH值的降低而增强,随停留时间的延长先增强后趋于平缓.     

龙葵水热液化过程异丙醇对产物分布和重金属迁移的影响

选取从重金属Mn、Zn、Cr和Cd污染土壤中收获的重金属污染植物龙葵为研究对象,在异丙醇/水体系中液化制备生物油,研究异丙醇对液化产物特性和水热液化过程中重金属(Mn、Zn、Cr和Cd)迁移转化的影响,以揭示溶剂在重金属污染植物水热液化过程中的作用机理。通过元素分析、GC-MS、FT-IR、ICP-OES和XRD对液化产物进行分析,并评估异丙醇和水在水热过程中的协同效果。结果表明,在反应温度300℃、V_水∶V_异丙醇为5∶5体系中液化条件下,异丙醇和水的协同作用促进了生物油的形成,产率高达61.34%,而固相产率仅3.16%,且生物油成分主要以烃类物质为主;在纯异丙醇溶剂中液化后大部分重金属Mn、Zn、Cr和Cd富集在固相中。FT-IR和XRD分析表明,异丙醇的加入促进了固相中的含氧官能团与重金属络合,重金属主要以低价氧化态和单质形式存在于固相中。该研究可为重金属污染植物的资源化和无害化处理及生物油品质的提高提供参考。     

CoCuMnOx光催化氧化多组分VOCs特性及其动力学

实验采用共沉淀法制备太阳能吸收涂料Co Cu Mn O_x,探究可见光下甲苯、乙酸乙酯和丙酮混合3组分VOCs的光催化氧化性能,并从动力学角度分析各自的反应速率变化.结果表明,单组分VOCs初始浓度400 mg·m~(-3)、光照距离120 mm,350cm~2镜面载体负载1 g Co Cu Mn O_x下用100 W卤钨灯照射6 h后,甲苯转化率为57%、乙酸乙酯为62%、丙酮为58%;由于3组分VOCs之间相互竞争,甲苯、乙酸乙酯和丙酮的转化率较单组分下降了5%~26%.单组分与3组分VOCs的光催化均符合假一级反应动力学,单组分甲苯、乙酸乙酯和丙酮的反应速率分别为0.002、0.002 8和0.002 33 min~(-1);混合3组分中其反应速率为单组分的0.49~0.88倍.     

二氧化钛复合型催化剂制备及其微波辅助催化氧化甲苯性能

实验采用溶胶凝胶法和传统浸渍法制备了TiO2-分子筛复合载体及复合载体负载过渡金属与稀土元素催化剂,通过微波辅助催化氧化甲苯的性能实验考察其催化活性.结果表明,复合TiO2明显提高了载体结构的稳定性与耐温性,并使过渡金属铜(Cu)、锰(Mn)和稀土元素铈(Ce)等活性组分在催化剂表面的分散更均匀;在复合载体吸附、吸波性能与多相活性组分催化的共同作用下,Cu-Mn-Ce/TiO2-分子筛催化剂微波辅助催化氧化甲苯的完全燃烧温度仅为175℃,此时甲苯去除率可达99％;15 h的连续性实验表明,TiO2复合型催化剂具有良好的催化活性与稳定性.由催化剂表征分析结果可知,活性组分颗粒的均匀分布与铜、锰氧化物及铜锰尖晶石固溶物等活性相的存在促进了甲苯的催化氧化,锐钛矿型TiO2较高的电子迁移速率与催化剂孔径的增大均有助于甲苯的氧化降解.     

治理催化超临界水氧化处理1,5-萘二磺酸

采用Mn2O3γAl2O3和V2O5γAl2O3为催化剂,在一连续流固定床反应器中进行了超临界水氧化1,5萘二磺酸实验。实验结果表明,在380～440℃,24MPa条件下,Mn2O3γAl2O3和V2O5γAl2O3催化剂对1,5萘二磺酸的氧化降解具有显著的促进作用,TOC去除率达到90%以上;催化剂的催化效果随反应温度的升高而增强,随pH值的降低而增强,随停留时间的延长先增强后趋于平缓。     

氮掺杂二氧化钛复合催化膜降解甲苯气体研究

采用溶胶-凝胶法以聚丙烯(PP)中空纤维膜为载体制备了N-Ti O2/PP复合催化膜,并考察了其催化降解甲苯有机废气的性能.结果发现,紫外光催化的甲苯降解率可达84%,去除负荷为89.8 g·m-3·h~(-1),自然光催化的甲苯降解率可达63.9%,去除负荷为69.25 g·m-3·h~(-1).同时,采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、X-射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征了N-Ti O2/PP复合催化膜,并采用GC-MS分析甲苯降解过程的中间产物并推测甲苯反应过程机理.采用GC-MS分析出口气样的研究结果表明,苯(C6H6)、苯甲醛(C7H6O)、苯乙酸(C8H8O2)、丙烯醛(C3H4O)、甲酸甲酯(C2H4O2)为甲苯光催化降解的中间产物.N-Ti O2/PP复合催化膜降解甲苯的机制为甲苯气体通过中空纤维膜传质到N-Ti O2/PP复合催化膜,光催化产生羟基自由基,甲苯气体被羟基自由基氧化成中间产物,并继续降解为最终产物二氧化碳和水.     

O3/H2O2氧化苯乙烯气体性能及机制

O3/H2O2体系能产生大量自由基,臭氧与自由基的耦合氧化作用能提高苯乙烯的氧化去除效率.采用O3/H2O2氧化高浓度苯乙烯有机废气,研究了臭氧投加量、停留时间、H2O2体积分数、循环液喷淋密度和O3/C8H8摩尔比对苯乙烯去除率的影响.结果表明,O3/H2O2气液两相氧化能高效净化苯乙烯有机废气,苯乙烯去除率可达85.7%.适宜运行条件:停留时间为20.6 s,H2O2体积分数为10%,喷淋密度为1.72 m3·(m2·h)-1,O3/C8H8摩尔比为0.46.采用GC-MS分析O3/H2O2气液两相高级氧化苯乙烯出口气样,研究结果表明苯甲醛(C6H5CHO)和苯甲酸(C6H5COOH)为O3/H2O2氧化苯乙烯的中间产物,并推测出苯乙烯的降解机制.     

对苯二酚生产中含硫酸锰废水的综合利用

根据硫酸锰废水的特性,采用中和除铁和硫化除钴、镍等方法先使废水净化,得到合格电解液.其后对该电解液通电并加入硒电解24小时,再经钝化等处理制得金属锰.利用电解硫酸锰后的阳极废水制取碳酸锰,并从碳酸锰废水中回收硫酸铵.本工艺简单可行,产品金属锰纯度达99.8％以上,经济和环境效益显著.     

软锰矿浆烟气脱硫资源化利用新工艺

首次建立了"软锰矿浆烟气脱硫制取电解锰、高纯碳酸锰及硫酸铵的废气脱硫资源化利用"工艺,通过对该工艺的实验研究,确定出较优的工艺流程和工艺条件,制得符合(GB3418-82)的电解锰产品和符合(GB10503-89)的高纯碳酸锰产品并回收硫酸铵,实现了从烟气中回收硫资源和提高软锰矿综合利用附加值的目的,并为该法的工业化提供了理论依据和设计参数。研究结果表明,该工艺路线是可行的,开辟了一条既经济又环保的软锰矿烟气脱硫吸收液资源化利用的新途径。     

硫酸铵气溶胶对甲苯-NOx-空气体系光化学反应的影响

利用大气模拟烟雾箱,研究了硫酸铵气溶胶对甲苯-NO_x-空气体系光化学反应的影响.结果表明,硫酸铵作为气溶胶种子,其存在可以加快反应过程中颗粒物（particle matter, PM）的生成速度,并提高甲苯的气溶胶产率.在高浓度的硫酸铵气溶胶种子条件下,其初始浓度对反应过程中NO_x、NO和O₃的浓度变化没有明显的影响,但对二次有机气溶胶（secondary organic aerosol, SOA）的生成有显著影响.在硫酸铵气溶胶种子浓度小于160 μg·m^-3时,SOA的产率随初始气溶胶种子浓度的增大而增大,从最小7.2％到最大11.7％,其增幅超过60％.     

功率超声场作用下水溶液中甲苯的降解机理

研究密闭体系功率超声场中甲苯的超声降解过程,并探讨降解机理及反应历程.甲苯的降解效率受辐射时间影响较大,降解过程符合拟一级反应,通常处理40min后可以获得90%～95%的去除率,而溶液中饱和气体种类等也产生一定的影响.经pH、紫外和SMPE-GC-MS等分析,以及发光氨与自由基反应现象,证实甲苯的超声降解以自由基降解为主,主要中间降解产物为苯甲醛、联甲苯、邻苯二甲酸二丁脂等,最终产物为二氧化碳和水.     

风干工艺强化催化氧化除氨氮/锰活性滤料膜负载

为强化地下水处理中催化氧化除氨氮/锰活性滤料表面膜负载强度,系统研究了风干温度对锰氧化物滤料氧化膜的活性、负载强度及负载量的影响,将不同温度风干的生产性滤料填充滤柱,检测沿滤柱深度的氨氮、锰浓度随时间的变化,分析风干温度对生产滤料活性恢复期、除氨氮锰能力和膜负载强度的影响规律.结果表明,滤料经风干处理可以明显缩短滤柱除氨氮/锰的恢复期,其中除氨氮活性最先恢复的是自然风干和60℃风干滤柱;经过风干处理的滤料氨氮/锰的处理能力明显增强,出水氨氮浓度更稳定,不同风干温度之间的差异不明显;滤料风干能显著增强膜负载强度;滤料在运行过程中,表面膜负载量呈现先减少后增长的趋势,特别是未风干处理滤料的运行初期膜量下降明显.利用XRD测定滤料样品表面锰氧化物的晶体结构,比较不同温度风干的初始滤料发现它们具有相同复杂的晶型.     

‘Emulsion locks’ for the containment of hydrocarbons during surfactant flushing

Reversible double water in oil in water (W/O/W) emulsions were developed to contain subsurface hydrocarbon spills during their remediation using surfactant flushing. Double emulsions were prepared by emulsifying CaCl₂ solutions in canola oil, and subsequently by emulsifying the W/O emulsions in aqueous sodium alginate solutions. The formation of double emulsions was confirmed with confocal and optical microscopy. The double emulsions reversed and gelled when mixed with the surfactants sodium dodecyl sulfate (SDS) and cocamidopropyl betaine (CPB). Gels can act as ‘emulsion locks’ to prevent spreading of the hydrocarbon plume from the areas treated with surfactant flushing, as shown in sand column tests. Shear rheology was used to quantify the viscoelastic moduli increase (gelation) upon mixing the double emulsion with SDS and CPB. SDS was more effective than CPB in gelling the double emulsions. CPB and SDS could adsorb at the interface between water and model hydrocarbons (toluene and motor oil), lowering the interfacial tension and rigidifying the interface (as shown with a Langmuir trough). Bottle tests and optical microscopy showed that SDS and CPB produced W/O and O/W emulsions, with either toluene or motor oil and water. The emulsification of motor oil and toluene in water with SDS and CPB facilitated their flow through sand columns and their recovery. Toluene recovery from sand columns was quantitated using Gas-Chromatography Mass-Spectroscopy (GC-MS). The data show that SDS and CPB can be used both for surfactant flushing and to trigger the gelation of ‘emulsion locks’. Ethanol also gelled the emulsions at 100 mL/L.     

过硫酸铵氧化-二苯碳酰二肼分光光度法测定总铬

《水和废水分析方法第四版》中,用过硫酸铵氧化硫酸亚铁胺滴定法测定总铬,此方法检出限为大于1 mg/l,远高出了一般工业废水总铬的测定值,不适用于测定一般工业废水总铬(小于0.5 mg/l)高锰酸钾氧化法测定总铬又易生成棕色的二氧化锰沉淀。因此,采用强酸消解废水样,用过硫酸铵氧化三价铬成六价铬,在硝酸银的催化作用下,以硫酸锰做指示剂,酸溶液中,过硫酸铵氧化三价铬,用二苯碳酰二肼光度法测定,有很好的效果。这样大大降低了方法检出限(0.003 mg/l),易操作,方法简单,准确度高,满足了废水监测的需要。     

湿法磷酸生产中磷石膏废渣制硫酸钾铵的中间试验研究

在湿法磷酸生产中要排出大量的磷石膏废渣 ,不仅要占用大量土地堆放而且污染环境。作者介绍了以磷石膏废渣作原料 ,生产硫酸钾铵的 3 0 0 0t a中间试验装置 ,包括磷石膏与碳酸铵复分解反应制备硫铵及硫铵与氯化钾复分解反应制取硫酸钾铵     

Anaerobic biodegradation of benzene series compounds by mixed cultures based on optional electronic acceptors

A series of batch experiments were performed using mixed bacterial consortia to investigate biodegradation performance of benzene, toluene, ethylbenzene and three xylene isomers （BTEX） under nitrate, sulfate and ferric iron reducing conditions. The results showed that toluene, ethylbenzene, m-xylene and o-xylene could be degraded independently by the mixed cultures coupled to nitrate, sulfate and ferric iron reduction. Under ferric iron reducing conditions the biodegradation of benzene and p-xylene could be occurred only in the presence of other alkylbenzenes. Alkylbenzenes can serve as the primary subs＇rates to stimulate the transformation of benzene and p-xylene under anaerobic conditions. Benzene and p-xylene are more toxic than toluene and ethylbenzene, under the three terminal electron acceptors conditions, the degradation rates decreased with toluene 〉 ethylbenzene 〉 m-xylene 〉 o-xylene〉 benzene 〉 p- xylene. Nitrate was a more favorable electron acceptor compared to sulfate and ferric iron. The ratio between sulfate consumed and the loss of benzene, toluene, ethylbenzene, o-xylene, m-xylene, p-xylene was 4.44, 4.51, 4.42, 4.32, 4.37 and 4.23, respectively; the ratio between nitrate consumed and the loss of these substrates was 7.53, 6.24, 6.49, 7.28, 7.81, 7.61, respectively; the ratio between the consumption of ferric iron and the loss of toluene, ethylbenzene, o-xylene, m-xylene was 17.99, 18.04, 18.07, 17.97, respectively.     

苯乙烯在有机-水两相界面上的分子氧选择性光氧化

以水为介质的氧化反应是一种有效的烯烃选择性绿色氧化和有机物的绿色处理过程.以苯乙烯为反应底物,开展了苯乙烯在室温、紫外光照射下的有机-水两相界面上的分子氧选择性光氧化反应.结果表明:在水溶液中,苯乙烯被选择性地光氧化成苯甲醛,苯甲醛的产率和选择性分别为28.5%和90.8%;而在无氧状态下,水溶液和有机溶剂中的苯乙烯光氧化反应都只得到非常少量的苯甲醛,产率仅有0.2%~0.4%.芳香端基烯烃（如3-甲基苯乙烯、4-甲氧基苯乙烯、1,1-二苯基乙烯）也能在水溶液中被分子氧选择性地光氧化,生成相应的羰基化合物;以双氧水为氧化剂,在水溶液中苯乙烯光氧化反应的苯甲醛产率为0.4%,以双氧水或分子氧为氧化剂时,醇溶剂中苯甲醛的产率均为0.6%~0.7%.研究显示,分子氧和水是苯乙烯光氧化反应的必须因素.