活性炭-臭氧体系处理含氰废水的作用机理

针对活性炭催化臭氧化降解低质量浓度含氰废水体系,研究了活性炭吸附、催化作用在催化臭氧化体系中的作用,提出了吸附-催化臭氧化协同作用机理。在活性炭-臭氧体系中,活性炭吸附CN-的能力很弱,活性炭在反应体系中主要起了吸附、催化臭氧的作用。活性炭-臭氧体系降解CN-的过程是臭氧直接氧化、活性炭吸附臭氧与活性炭催化臭氧产生.OH自由基间接氧化三者共同作用的结果。     

改性SCAC催化臭氧氧化去除布洛芬效能与反应活性位点研究

采用不同的表面改性方法(去矿化处理、氧化改性、碱改性和还原改性)对污泥基活性炭(SCAC)进行处理,分别获得了表面金属含量低、碱位低、碱性官能团含量高及Lewis碱含量高的4种改性SCAC(SCAC-D、SCAC-S、SCAC-OH和SCAC-N),对比考察了改性前后SCAC催化臭氧氧化去除布洛芬(IBP)的效能,并探讨了SCAC催化臭氧氧化反应的主要活性位点。结果表明,5种SCAC催化活性顺序为:SCAC-N>SCAC-OH>SCAC>SCAC-S>SCAC-D;金属组分减少会直接影响SCAC的催化活性,碱位减少对其催化活性的影响相对较弱,说明SCAC表面较为丰富的金属组分是其催化臭氧氧化反应的主要活性位点;增加SCAC表面碱位(Lewis碱和碱性官能团),减少表面酸性官能团有助于提高其催化活性。     

氧化-负载铁组合工艺改性活性炭及其对Cr(Ⅵ)的去除

通过氧化-负载铁组合工艺对活性炭进行改性,对比了不同氧化剂(硝酸/磷酸)对改性效果的影响,利用Boehm、FT-IR、BET、XRD对改性活性炭(ACNF/ACPF)进行了表征,并对改性活性炭吸附水中痕量Cr(Ⅵ)的性能进行了研究。结果显示:硝酸与磷酸氧化均可显著增加活性炭表面酸性官能团数量,提高表面亲水性;改性后活性炭比表面积、孔体积和平均孔径均减小;负载的铁主要以铁(氢)氧化物形式存在于活性炭表面(ACPF)和介孔(ACNF)中;在Cr(Ⅵ)初始浓度0.5 mg/L,p H值3.0,活性炭投加量100 mg/L时,吸附12 h达到平衡,ACNF对Cr(Ⅵ)的去除率达到97.82%,出水Cr(Ⅵ)剩余浓度降至0.05 mg/L以下,满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)要求,改性可显著提高对Cr(Ⅵ)的吸附容量。     

铈类催化剂催化臭氧化的研究进展

催化臭氧化由于能产生无选择性的羟基自由基(·OH),克服了传统单独臭氧对有机污染物具有选择性的局限。典型非均相催化臭氧化体系常利用金属氧化物作为催化剂,其中铈氧化物由于具有良好的催化臭氧化效果而被广泛研究。整理了铈类催化剂在催化臭氧化中的研究进展,介绍了常规铈类催化剂的制备方法,总结了铈类催化剂的催化臭氧化机理,包括吸附理论、自由基理论和臭氧直接氧化。根据催化剂的复合物形式,可将铈类催化剂分为活性炭负载型、介孔材料负载型和金属氧化物复合型3种。对各种铈类催化剂的应用现状及催化效果进行介绍,并对其发展趋势进行展望。     

改性花生壳活性炭吸附-催化臭氧氧化处理反渗透浓水

考察了改性活性炭吸附-催化臭氧氧化对炼化RO浓水中有机污染物的降解效果。结果表明,花生壳经H_3PO_4活化后具有较好的比表面积及孔径结构,再经Cu~(2+)、Mn~(2+)、Fe~(3+)溶液负载改性,得到花生壳活性炭催化剂,其中Cu~(2+)改性后的活性炭具有最大的比表面积。将不同的改性活性炭与臭氧组合处理RO浓水,COD去除率显著提高,表现为CuAC≥Mn-ACFe-ACH_3PO_4-AC,偏碱性条件和提高活性炭投加量均利于活性炭吸附-催化臭氧氧化反应,且在30 min后COD去除率趋于平稳。当利用金属离子负载改性活性炭时,臭氧消耗率显著提高。其中,Cu-AC和Mn-AC吸附-催化臭氧氧化时臭氧的消耗率较高,COD去除率≥80%,出水COD60 mg·L~(-1),达到国家一级排放标准。     

铁及铁铜氧化物对臭氧氧化酸性红B的催化效能

采用自蔓延溶胶凝胶法分别制备了铁氧化物和铁铜复合氧化物催化剂,以酸性红B为降解对象,对比了单独臭氧氧化、铁氧化物和铁铜复合氧化物催化臭氧氧化对酸性红B的降解效果,考察了磁力搅拌速度(500～1 640 r/min)、溶液pH(3～11)、臭氧投加速率(3.55～28.4 mg/min)对铁铜复合氧化物催化性能的影响。结果表明,与单独臭氧氧化比较,铁氧化物和铁铜复合氧化物均能加速酸性红B的降解,促进色度和COD的去除,结合催化剂的表征结果,推断催化剂表面羟基促进臭氧分解产生.OH是其氧化性能较好的主要原因,另外,催化剂的吸附能力对催化性能也有一定影响。随着磁力搅拌速度、溶液pH、臭氧投加速率的增大,铁铜复合氧化物催化臭氧氧化酸性红B的效果越好。     

活性炭纤维催化臭氧化降解苯酚及其对炭表面性能的影响

研究了活性炭纤维(ACF)存在下苯酚的臭氧化降解,以及臭氧化过程对炭表面的影响.结果表明:ACF存在下的臭氧化能够显著提高苯酚的分解和矿化,ACF的用量为1 g时.反应10 min后苯酚和COD的去除率分别为96.8%和88.4%,而活性炭在同样条件下对苯酚和COD的去除率仅分别为68.0%和63.6%;臭氧化后的ACF表面含氧官能团、比表面积和总孔体积都发生了变化,内酯基减少,羧基、羟基和羰基增多,表面更亲水;比表面积增加且主要集中在微孔,而微孔体积的减少表明较小孔径的微孔数量显著增多,同时出现极少量中孔和大孔.     

氧化、还原改性对活性炭吸附草甘膦的影响

研究了氧化、还原改性对活性炭吸附草甘膦的影响.以傅立叶红外光谱定性表面官能团变化,以扫描电镜观察表面形貌,以化学吸附分析仪测定后再通过测定样品的氮气吸附/脱附等温线计算比表面积和孔径.结果表明:(1)氧化改性使活性炭比表面积增大;还原改性使活性炭比表面积减小.还原阶段使先前氧化阶段中产生的孔道以及原有孔道均发生塌陷,导致还原改性活性炭比表面积减小.(2)在静态吸附的条件下,氧化改性和还原改性活性炭对草甘膦的吸附均为吸热反应.还原改性在活性炭表面产生的还原性官能团有利于活性炭对草甘膦的吸附,而氧化改性产生的氧化性官能团并不利于活性炭对草甘膦的吸附.(3)热力学参数的计算进一步表明,改性活性炭对草甘膦的吸附为吸热反应.     

铜氧化物/D851树脂催化臭氧氧化降解双酚A

通过Cu(NO_3)_2·3H_2O对螯合树脂D851进行沉淀改性,采用SEM观察、EDS分析、傅里叶变换红外谱图分析对改性前后螯合树脂进行了表征;研究了改性前后螯合树脂在不同反应体系对双酚A的降解效果及环境因素对CuO_x/D851催化臭氧氧化双酚A性能的影响;探讨了改性螯合树脂催化臭氧化降解双酚A的机理。结果表明:Cu(NO_3)_2·3H2_O对螯合树脂D851改性后,螯合树脂的表面形态,铜离子含量都有所改变;通过正交实验得出CuOx/D851树脂催化剂的最佳制备工艺是pH为8、活性组分浓度为337.5 mmol·L~(-1)、负载温度为70℃、反应时间为10 h;单因素法研究表明,在最佳条件臭氧投加量为8.4 mg·L~(-1)、催化剂投加量为0.6 g·L~(-1)、废水进样流量为4 mL·min~(-1)、双酚A初始浓度为10 mg·L~(-1)、初始pH为7,双酚A的降解率可达86.71%;在改性螯合树脂催化臭氧化体系中,改性后螯合树脂主要通过羟基自由基-直接臭氧氧化协同作用极大地提高了对BPA的降解率。     

微波诱导改性活性炭催化降解邻苯二甲酸二甲酯

通过HNO_3、H_2O_2、NaOH对活性炭进行浸渍改性,采用BET、SEM、Boehm、FT-IR对改性前后的活性炭进行表征,研究了改性前后的活性炭在不同反应体系对DMP的降解效果和动力学,探讨了微波诱导改性前后的活性炭催化降解DMP的机理。结果表明,3种改性活性炭的BET比表面积、总孔容、微孔孔容和平均孔径均有所增加。HNO_3、H_2O_2改性后表面酸性基团增加、碱性基团减少,而NaOH改性呈现相反的理化特征变化。活性炭理化特征的变化可能与化学改性剂溶液的酸碱性、氧化还原性有关。微波诱导改性前后的活性炭催化体系对DMP的降解率大于单独吸附或单纯微波辐射体系,且均符合一级反应动力学。在微波诱导改性前后的活性炭催化体系中,改性前后的活性炭通过表面吸附-微波诱导氧化协同作用极大地提高了对DMP的降解率。     

酸碱盐改性对活性炭吸附油气特征的影响

采用酸碱盐溶液浸渍方法对活性炭进行改性,探究了其吸附油气的特征,考察了改性后的活性炭对油气吸附量和穿透时间的影响,采用BET、SEM、XRD及FT-IR等方法对活性炭进行了表征。结果表明:改性后的活性炭孔结构和表面化学性质发生了明显的变化,2~#样品(醋酸改性)比表面积最大为1 264.33 m~2·g~(-1),碱改性活性炭对油气的吸附性能优于其他改性方法,3~#样品(氨水改性)吸附容量最高为0.279 g·g~(-1),拟合动力学速率常数k′值是0.096 3,5#样品(氢氧化钾改性)穿透时间最长为130 min;改性处理后,增加了活性炭表面的—OH与C=C含量,正丁烷主要以—CH_2基团吸附在吸附剂表面。在综合酸碱盐溶液改性的基础上,利用Yoon-Nelson动力学方程对吸附曲线进行拟合,评价改性活性炭对油气的吸附性能。以上研究结果可为活性炭吸附油气的工业应用提供参考。     

低温等离子体改性活性炭纤维对不同极性苯系物的吸附

探究了不同改性时间下的活性炭纤维孔结构和表面化学性质的变化,并进一步研究了改性后的活性炭纤维对不同极性苯系物的吸附。通过BET比表面积、Boehm滴定分析、FTIR红外光谱对改性前后的活性炭纤维进行表征。结果表明,功率150 W,改性时间为30、60和90 min时,活性炭纤维烧失率随着改性时间延长而升高,分别达到16.5%、27.8%、45.5%。改性过程中,活性炭纤维比表面积和微孔孔容显著增加,有助于改善活性炭纤维吸附性能。在物理吸附和化学吸附作用下,改性活性炭纤维对邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯吸附性能有所提高,其中,改性90 min活性炭纤维对其吸附量分别增加了0.58、0.55和0.44 mg·mg-1。酸性含氧基团由原来的0.973 mmol·g-1增加到1.675 mmol·g-1,改性后酸性含氧官能团的增加使活性炭纤维表面极性增大,有利于对极性有机物邻、间二甲苯吸附量增加率的提高。     

活性炭纤维的氧化处理研究

采用静态保干器法测定了活性炭纤维对乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮的吸附量.研究了酸氧化处理对活性炭纤维吸附性能的影响,并用电位滴定法确定了活性炭纤维氧化前后表面含氧官能团的变化.结果表明,活性炭纤维对3种吸附质的吸附量均随时间延长而增加,但饱和吸附量及达到饱和吸附的时间因吸附质的不同而不同.氧化处理后,活性炭纤维表面含氧官能团发生变化,对乙醇的吸附量增加18%,而对N-甲基吡咯烷酮的吸附量提高了300%.     

活性炭纤维的氧化处理研究

采用静态保干器法测定了活性炭纤维对乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮的吸附量。研究了酸氧化处理对活性炭纤维吸附性能的影响,并用电位滴定法确定了活性炭纤维氧化前后表面含氧官能团的变化。结果表明,活性炭纤维对3种吸附质的吸附量均随时间延长而增加,但饱和吸附量及达到饱和吸附的时间因吸附质的不同而不同。氧化处理后,活性炭纤维表面含氧官能团发生变化,对乙醇的吸附量增加18%,而对N-甲基吡咯烷酮的吸附量提高了300%。     

污泥基活性炭催化臭氧氧化对氯苯甲酸效能

以城市污水处理厂剩余污泥和玉米芯为原料,用氯化锌活化法制备出污泥基活性炭(SCAC),研究了其催化臭氧氧化去除水中对氯苯甲酸(p-CBA)的效能和机理,同时,考察了臭氧浓度、SCAC投量、p-CBA初始浓度以及自由基抑制剂叔丁醇的加入对SCAC催化活性的影响。实验结果表明,SCAC的加入可以显著提高臭氧对p-CBA的氧化去除效果,在反应初期尤为明显,反应1.0 min时p-CBA的去除率由单独臭氧氧化的26.1%提高到SCAC催化臭氧氧化的60.2%。SCAC催化臭氧氧化对p-CBA的去除率随臭氧浓度的增加和p-CBA初始浓度的减小而增加。此外,在一定范围内增加催化剂的投量可以增加p-CBA的去除率。叔丁醇的加入显著减弱了SCAC催化臭氧氧化降解p-CBA的效能,表明SCAC催化臭氧氧化反应的主要活性物种为羟基自由基(·OH)。     

活性炭改性研究进展

本文从表面结构特性、表面化学性质和电化学性质 3个方面叙述了国内外在活性炭改性方面的研究进展。表面结构特性改性主要是从增大比表面积和控制孔径分布两方面展开 ,从而增大吸附量 ;表面化学性质改性主要是通过氧化还原改变表面含氧酸性、碱性基团的相对含量以及负载金属改性 ,从而改变对极性、极性较弱或非极性物质的吸附能力 ;电化学性质改性主要是通过加微电场改变活性炭表面的带电性和由此而产生的化学性质的变化 ,从而改变吸附性能。最后 ,本文还从活性炭的吸附性质方面 ,客观地提出了今后发展方向     

改性累托石负载Zn-TiO_2复合催化剂的制备及其光催化性能的研究

以碳酸钠对累托石进行改性,并以改性后的累托石为载体,通过溶胶-凝胶法合成改性累托石负载Zn-TiO_2的复合催化剂。采用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外变换光谱(FTIR)仪、比表面积和孔隙分析仪对催化剂进行表征,研究煅烧温度和Zn掺杂量对催化活性的影响。通过氧化基团捕获实验和复合催化剂重复使用实验,研究了复合催化剂催化氧化酸性大红3R的催化机制和稳定性。结果表明,合成的最优复合催化剂煅烧温度为500℃,Zn掺杂量为0.8%(质量分数),在光照时间为90min时对酸性大红3R的降解率达到100%左右。重复使用3次后,酸性大红3R的降解率下降到78.23%。负载Zn-TiO_2后改性累托石的层状结构变为了片状结构。采用改性累托石作为载体时,其煅烧温度不宜超过700℃。酸性大红3R的降解是以羟基自由基氧化为主,超氧自由基氧化和抑制光生电子-空穴的重新复合为辅的共存氧化机制。     

活性炭改性研究进展

本文从表面结构特性、表面化学性质和电化学性质3个方面叙述了国内外在活性炭改性方面的研究进展。表面结构特性改性主要是从增大比表面积和控制孔径分布两方面展开，从而增大吸附量；表面化学性质改性主要是通过氧化还原改变表面含氧酸性、碱性基团的相对含量以及负载金属改性，从而改变对极性、极性较弱或非极性物质的吸附能力；电化学性质改性主要是通过加微电场改变活性炭表面的带电性和由此而产生的化学性质的变化，从而改变吸附性能。最后，本文还从活性炭的吸附性质方面，客观地提出了今后发展方向c     

三维多孔碳海绵催化臭氧氧化有机染料

针对目前催化臭氧氧化催化剂效率较低、易损失等缺点,通过高温煅烧制备了三聚氰胺碳海绵,以廉价易得的三聚氰胺泡沫直接碳化制备出柔性碳海绵,探讨其在催化臭氧氧化降解印染废水反应中的应用潜力;采用SEM观察、比表面积测定、傅里叶红外光谱和X-射线光电子能谱对碳化前后泡沫进行了表征,探讨了碳化前后泡沫微观结构的变化与催化降解印染废水性能与机理。结果表明:氮气氛围下高温煅烧获得了兼具微孔/介孔结构的三维碳骨架,为催化反应提供充分暴露的活性位点和高效的传质通道;在催化臭氧氧化染料的过程中,973 K下制备的碳泡沫呈现出最为优异的催化活性,显著高于均相臭氧氧化和常规活性炭催化臭氧氧化;自由基捕获实验表明催化过程由羟基自由基(·OH)所主导,超氧自由基(·O_2~-)则发挥了次要作用;富含多孔结构的碳海绵对于活性自由基的生成起到了积极贡献,从而在实际印染废水处理中具有良好的降解性能。研究为开发低成本的三维碳材料用于催化臭氧降解有机污染废水提供了新思路。     

铁氧化物复合氧化铝催化臭氧化过程中溴酸盐的生成控制

以市售活性炭、硅藻土和氧化铝小球为载体，考察了负载铁基活性组分对催化臭氧化过程中溴酸盐的控制情况，其中，铁基复合氧化铝小球体现出更好的溴酸盐还原特性和催化剂稳定性，证实催化剂中铁氧化物是溴酸盐得到有效控制的主要活性组分。进一步考察了铁基复合氧化铝小球催化臭氧化处理实际原水过程中对溴酸盐的生成控制，以及反应过程中溶解性有机碳（DOC）的去除情况。结果表明，与单独臭氧化相比，该催化剂既能有效去除水中的溶解性有机物，又能明显抑制溴酸盐的生成，反应50h，其活性并没有明显下降。催化剂失活主要归因于吸附位点数量的下降，可以通过负载铁氧化物来实现催化剂的再生。