Ti/RuO2-SnO2-TiO2涂层电极电催化氧化苯酚废水研究

采用热分解法将SnO_2掺杂于RuO_2-TiO_2涂层中,制得性能高效的Ti/RuO_2-SnO_2-TiO_2阳极氧化电极。以该自制电极为阳极、钛板为阴极构成电催化氧化体系,对模拟苯酚废水进行电催化氧化试验。利用高效液相色谱探讨了苯酚废水溶液在该体系中的电催化氧化反应历程,并推断出氧化降解途径。采用SEM和XRD表征电极涂层结构和形貌,循环伏安法测试电极电化学性能。通过单因素试验考察反应时间、电流密度(CD)、电极间距、Na_2SO_4电解质浓度、苯酚质量浓度、pH值五个因素对电催化氧化试验的影响,结果表明:在反应时间为240 min、电流密度为102.6 mA/cm~2、电极间距为1.5 cm、电解质浓度为0.5 mol/L、苯酚质量浓度为300 mg/L、pH=5的最佳试验条件下,苯酚的降解率达到98%以上,COD的去除率达到90%以上。     

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-)。     

低强度超声波对残留H2O2的去除

化学需氧量(COD)会受到来自众多高级氧化技术中添加的过氧化氢(H_2O_2)的干扰。为了评估低强度超声波辐射结合清除剂(Na_2CO_3或Na HCO_3)分解水样中残留H_2O_2的可行性,对去离子水、葡萄糖模拟废水和印染废水二级处理出水进行超声(超声波频率为39 k Hz,功率分别为75 W、112.5 W和150 W)处理,H_2O_2质量浓度为20 mg/L,时间为60 min或80 min,清除剂用量为50 g/L。以20 min的间隔测定H_2O_2质量浓度和COD。结果表明,COD与H_2O_2质量浓度的比值取决于废水的性质,去离子水、葡萄糖模拟废水和印染废水二级处理出水的比值分别为0.262 6 mg COD/mg H_2O_2、0.209 9 mg COD/mg H_2O_2、0.401 3 mg COD/mg H_2O_2。超声辐照对去除H_2O_2有一定的影响,但在去离子水中超声功率为150 W、60 min时的去除率最高,仅为18.1%。超声辐照联合清除剂Na_2CO_3或Na HCO_3的效果更显著。对于印染废水二次处理出水,加入Na HCO_3作为羟自由基清除剂,80 min时H_2O_2去除率达到97.3%。然而,由于Na HCO_3和H_2O_2形成的高度氧化的超氧离子能降解废水中的有机物质,水样的实际COD降低。用超声辐射结合Na_2CO_3处理80 min,将COD的测定值与通过COD、H_2O_2质量浓度比值得到的计算值进行比较,以确认经超声波联合Na_2CO_3处理的印染废水二级处理出水中的有机物未降解。研究表明,超声波照射与Na_2CO_3结合去除水样中的低浓度H_2O_2是可行的。     

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。     

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。     

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。     

非均相催化剂黄钾铁矾处理含吲哚污水的研究

选用黄钾铁矾作为类芬顿催化剂催化H_2O_2对废水中的吲哚进行处理,并采用XRD与XPS对黄钾铁矾进行表征分析。考察了该反应体系pH值、黄钾铁矾投加量、H_2O_2浓度以及无机阴离子等对去除效果的影响,并研究了其反应机制。结果表明:黄钾铁矾投加量2 g/L,H_2O_2浓度1 000 mg/L,pH=2.70的条件下吲哚的去除效果好,降解率可达78%,NO~-_3与SO_4~(2-)对吲哚的去除有抑制作用。通过甲醇淬灭实验证实了吲哚的降解过程中起主要作用的为羟基自由基。。     

Fe3O4@SiO2微球作为非均相Fenton催化剂结合超声降解亚甲基蓝模拟废水

采用水热法制备Fe_3O_4纳米微球,用Stber工艺法表面修饰Fe_3O_4制备Fe_3O_4@SiO_2磁性微球,将其作为非均相Fenton催化剂,并结合超声降解亚甲基蓝(MB)模拟印染废水。通过单因素分析实验,考察了初始pH值、H_2O_2投加量、Fe_3O_4投加量等条件对非均相Fenton反应的影响。结果表明,pH值为3,Fe_3O_4@SiO_2投加量为3. 00 g/L,超声10 min,H2O2投加量为2. 00 m L/L,反应时间1 h,反应温度30℃,此时MB的去除率可达到99. 9%。     

电催化氧化降解水中磺胺嘧啶的研究

为了解并优化电化学方法对水体中磺胺类药物的去除效果,以Ir O2-Ru O2/Ti为阳极,不锈钢为阴极,Na2SO4为电解质,电催化氧化降解模拟废水中的磺胺嘧啶(Sulfadiazine,SD),反应时间为240min。探讨了SD初始质量浓度、电流密度、p H值、电解质浓度及电极板间距对电催化降解SD效率的影响,并利用HPLC-MS分析降解产物。结果表明,电催化氧化可有效去除水中的SD。升高初始质量浓度、电流密度、极板间距可提高SD降解速率,初始质量浓度由15 mg/L升高到50 mg/L时,去除率降低了9.2%;电流密度从5 m A/cm2升高到15 m A/cm2,去除率增加了38.1%,电流密度大于15 m A/cm2时其对去除率的影响不明显;极板间距由2 cm增加到4 cm,去除率增加了12.2%;酸性条件降解效果最好,碱性对SD去除率略有抑制,p H值为1和13相比于p H值为7时去除率分别增加9.9%及降低4%;电解质浓度(≤0.05 mol/L)与SD降解速率呈负相关,电解质浓度大于0.05 mol/L时,对去除率影响不明显。降解主要基于·OH的氧化过程,生成4-(2-氨基嘧啶-l(2H)-基)苯胺中间产物,过程遵循一级反应动力学模型。     

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。     

Ti/RuO2-ZrO2-SnO2电极的研制及处理有机废水的研究

通过涂覆热分解法制备了Ti/RuO_2-ZrO_2-SnO_2、Ti/RuO_2电极材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和循环伏安(CV)对电极材料进行表征,考察了电流密度、Na Cl质量浓度、p H值及电极间距对废水COD降解率的影响。结果表明,Ti/RuO_2-ZrO_2-SnO_2电极对COD具有更高的降解率,对其进行工艺优化。电极材料对废水降解的最佳工艺条件为电流密度40 m A/cm2,Na Cl质量浓度4 g/L,p H=5. 0,电极间距10 mm,COD的降解率达到90. 5%。Ti/RuO_2-ZrO_2-SnO_2电极中SnO_2与RuO_2生成固溶体,有利于增强涂层与基体之间的结合力,提高电极的稳定性; ZrO_2起到细化晶粒的作用,致使电极表面粗糙度增加,增强了电极的电催化性能,且降解过程符合一级动力学模型。     

N_2/CO_2/H_2O抑制甲烷爆炸化学动力学机理分析

应用敏感性分析方法对N2,CO2和H2O抑制甲烷爆炸的化学动力学机理进行了理论分析,结果表明:在N2,CO2和H2O的抑制作用下,在甲烷氧化链式反应进程中起关键"桥梁"作用的自由基——CH3和HCO的生成受到强烈抑制,从而使得甲烷氧化链式反应进程受到影响和破坏;CO2和H2O除了具有N2所具有的抑燃、抑爆特性外,还会参与甲烷氧化链式反应,并对CH4氧化放热产生阻碍作用。     

Fe2O3/UV/H2O2光催化法降解造纸废水的研究

以Fe2O3为催化剂,高压汞灯为光源,对造纸废水进行光催化法降解实验研究,初步分析了光催化法处理废水的基本原理,对不同反应体系的处理效果进行比较并讨论了Fe2O3用量、H2O2用量、pH值、反应时间等影响处理效果的主要因素.研究结果表明,Fe2O3/UV/H2O2体系能有效、快速地降低造纸废水的COD.实验考察了Fe2O3用量、H2O2用量、pH值、反应时间等因素对降解效果的影响,得出的最佳的降解条件及效果为:室温下Fe2O3用量为1.0 g/L,H2O2用量为0.5%(体积比),pH值为3.0,300 W高压汞灯照射下反应3 h后废水的CODCr去除率达到93.3%,出水CODCr降到54 mg/L.光催化反应体系中,Fe2O3的光催化氧化在有机物的降解反应中起着主要作用.由于Fe2O3和H2O2能发生协同作用,因此在反应体系中加入适量H2O2可以提高光催化反应效率和反应速度,大大提高了对造纸废水的处理效果.反应体系中的催化剂可回收处理后重复使用多次,对处理效果没有明显影响.     

超临界CO2和液态CO2及气态N2注入采空区防灭火性能实验

为对比研究超临界态CO_2、液态CO_2和气态N_2注入采空区的防灭火性能,自主研制了模拟采空区残煤自燃过程实验系统,开展了超临界态CO_2、液态CO_2和气态N_2注入采空区防灭火实验。实验结果表明:12 MPa、39℃超临界态CO_2对采空区自燃残煤的降氧降温能力优于6 MPa、30℃液态CO_2优于6 MPa、39℃气态N_2;12 MPa、39℃超临界态CO_2对残煤的降温能力是6 MPa、30℃液态CO_2的1.7倍,是6 MPa、39℃气态N_2的10倍,对采空区的降温能力是液态CO_2的2倍,为气态N_2的8倍;12 MPa、39℃超临界CO_2对采空区的降氧速率比6 MPa、30℃液态CO_2和6 MPa、39℃气态N_2高12.5%;12 MPa、39℃超临界CO_2的降温能力是8 MPa、39℃超临界CO_2的1.7倍,因此适当提高超临界态CO_2的注入压力,防灭火性能更佳。     

Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)在胡敏酸上的吸附和竞争吸附

研究了金属离子Pb2+、Cu2+、Cd2+在胡敏酸上的单一吸附和两两组分竞争吸附.结果表明,总体胡敏酸对Cu2+、Pb2+的吸附明显强于Cd2+.Freundlich方程对Pb2+、Cd2+单一金属离子吸附等温线的拟合呈极显著关系,Langmuir方程为胡敏酸吸附Cu2+的最佳拟合方程.Pb2+、Cu2+、Cd2+的两两组分竞争吸附表明,胡敏酸对3种离子均具有"选择性吸附",竞争能力从大到小依次为Pb2+、Cu2+、Cd2+.     

超声波／H2O2对苯酚有机废水降解的研究

研究在超声波/H2O2联合作用下,超声波场中降解苯酚有机废水的过程,考察了超声功率、超声时间、pH值、氧化剂H2O2的浓度等因素对降解率的影响.实验结果表明,超声时间越长,废水降解率越大;pH值的变化对降解率影响较大,酸性条件利于苯酚的降解,而在碱性条件下苯酚几乎没有降解;超声波/H2O2工艺与单独超声作用相比,降解率提高了大约3倍.     

微电解-H_2O_2处理印染废水的实验研究

介绍了铁炭微电解-H2O2预处理难降解染料废水的实验研究.采用铁炭微电解法预处理难降解染料废水.当进水pH值为4,铁炭质量比为2∶1,停留时间为30 min时.出水BOD5/COD较原水提高0.24.若在铁屑过滤出水中加入H2O2 8 mL/L,出水BOD5/COD为0.41,比铁炭微电解出水提高0.14,有利于后续采用生化法处理.     

2-Methylpyridine-N-oxidation runaway studies

Calorimetry has been used in order to identify the runaway behavior of 2-methylpyridine-N-oxidation (2-picoline-N-oxidation). Experiments were performed in an Automatic Pressure Tracking Adiabatic Calorimeter (APTAC), employing 2-methylpyridine-N-oxide (2-picoline-N-oxide) with or without catalyst, 2-methylpyridine-N-oxide, hydrogen peroxide, 2-methylpyridine (2-picoline) and catalyst, and 2-methylpyridine, hydrogen peroxide and catalyst. Approximately 16.5 g of aqueous solutions were used in 100 ml closed glass cells in all but one measurement. Measurements were performed isothermally or employing the Heat-Wait-Search (HWS) technique. During reaction runaway, any excess of hydrogen peroxide and the produced 2-methylpyridine-N-oxide decompose releasing non-condensable gases and raising the pressure. It was found that the reaction runaway is condition-sensitive. Catalyst, the presence of 2-picoline and/or its N-oxide, affect hydrogen peroxide and/or 2-picoline-N-oxide decomposition rates. Further research accompanied by analytical measurements of the gas and liquid phase would provide indications in regard to the decomposition mechanisms followed in those cases.     

NH3-H2O2气雾对氰化氢气体的消毒

采用NH_3-H_2O_2气雾对1 m3密闭试验舱内氰化氢气体进行消毒,采用单因素试验研究H_2O_2和NH_3质量浓度对消毒率和消毒反应速率的影响规律。结果表明,NH_3-H_2O_2气雾对HCN的消毒符合一级反应动力学特征,NH_3质量浓度对消毒反应速率有一定影响,但当NH_3质量浓度增加至20 mg/m3以上时,对反应速率几乎没有影响; H_2O_2质量浓度对消毒反应速率有显著影响,反应速率随H_2O_2质量浓度的提高明显增大。NH_3-H_2O_2气雾消毒剂的最佳配方为H_2O_2的质量浓度为120 mg/m3、NH_3的质量浓度为20 mg/m3,在此条件下对HCN进行消毒,在28 min时HCN的残余质量浓度为0. 92 mg/m3,可以达到GBZ 2. 1—2007《工作场所有害因素职业接触限值第1部分:化学有害因素》中有关HCN最高容许质量浓度MAC值(1 mg/m3)的规定。分析消毒机理为H_2O_2首先将HCN氧化为氰酸(HCNO),氰酸不稳定,在NH_3和水的作用下可以水解成碳酸铵,也可以进一步被氧化形成CO2和N2。     

UV/H2O2催化氧化去除微囊藻毒素-LR

研究了UV/H2O2氧化降解微污染水体中微囊藻毒素MC-LR的效果,探讨了各种因素如H2O2浓度、pH值、光强、MC-LR浓度及反应时间对降解的影响.UV和H2O2氧化去除MC-LR具有协同作用,H2O2在UV照射下产生的羟基自由基对MC-LR有很强的氧化能力.MC-LR的降解过程可用准一级反应速率方程和二级反应速率方程拟合.反应速率常数随MC-LR的起始浓度增加而减少,反应半衰期随MC-LR的起始浓度增加而延长.在H2O2浓度为1.0 mmol/L、反应温度为(25.5±1)℃、pH值为6.8、光强2.5×104 lux及反应时间60 min的条件下,质量浓度为0.203 mg/L的MC-LR的去除率可以达到80.8%.结果表明,UV/H2O2氧化体系能有效地降解MC-LR.