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。     

SO2和H2O对Mn-Ce/TiO2催化剂低温SCR活性的影响

采用溶胶凝胶法制备Mn-Ce/TiO_2低温SCR催化剂并考察其活性,研究了SO_2和H_2O对Mn-Ce/TiO_2低温脱硝催化剂的影响,并运用XRD、BET、SEM和FT-IR对中毒前后的催化剂进行表征。结果表明,催化剂在无SO_2和H_2O条件下具有良好的脱硝性能,在140℃时NO_x去除率达到84%。但若向模拟烟气中加入SO_2和H_2O,则随其体积分数增大对催化剂活性产生明显抑制作用。当H_2O的体积分数为5%、SO_2为700×10-6时,反应4 h后,NO_x去除率降为53%。H_2O对催化剂的抑制作用随H_2O的除去而消除,H_2O主要通过与NO_x的竞争吸附来抑制催化剂的活性。低浓度的SO_2对催化剂活性影响较小,SO_2体积分数为100×10~(-6)时,稳定后NO_x去除率仍能维持在80%以上,但较高体积分数的SO_2引起的催化剂失活不可自行恢复。SO_2毒化作用主要是引起了硫酸铵盐覆盖催化剂的表面活性位,以及造成活性组分MnO_x的晶化,并破坏了MnO_x与TiO_2间的强相互作用。H_2O和SO_2共同存在时,H_2O可以弱化SO_2对催化剂的毒化作用,主要因为H_2O与SO_2的竞争吸附作用而使SO_2对催化剂活性的影响减弱。     

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。     

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。     

H2O2辅助TiO2/CdS/壳聚糖复合膜光催化甲基橙脱色研究

为利用可见光对染料废水进行高效脱色,采用仿生矿化法制备了具有可见光响应的TiO2/CdS/壳聚糖复合膜光催化剂.用氙灯模拟日光,以甲基橙为目标污染物,探讨了催化剂用量、H2O2投加量、甲基橙初始浓度、溶液pH值、无机阴离子和催化剂重复使用对甲基橙溶液脱色效果的影响.结果表明,甲基橙质量浓度为15 mg/L,催化剂质量浓度为1.00 g/L,H2O2浓度为3.9 mmol/L,pH值为6.0时,光照130 min后甲基橙溶液的脱色率可达到99.90%.催化剂重复使用试验表明,制得的催化剂使用寿命较长,且其反应活性良好.     

水热法合成δ-MnO2及其对重金属Pb^2＋的吸附作用

用水热法合成δ-MnO2,研究其对重金属Pb2＋的吸附性能,以及溶液的pH值、盐浓度对吸附效果的影响,并与无定型二氧化锰对比。研究结果表明水热法可以成功合成δ-MnO2,且具有颗粒微小,无杂质等优点。δ-MnO2对Pb^2＋的等温吸附结果用多种等温吸附式拟合,结果显示Temkin方程的拟合效果最好。相同条件下,δ-MnO2对Pb^2＋的吸附量远大于无定型二氧化锰。同一种吸附剂,对Pb^2＋吸附率随着溶液pH值的增大而增大,随着盐浓度的增加先增加后稳定再减少。     

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-)。     

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.     

水热法合成δ-MnO2及其对重金属Pb2+的吸附作用

用水热法合成δ-MnO2,研究其对重金属Pb2 的吸附性能,以及溶液的pH值、盐浓度对吸附效果的影响,并与无定型二氧化锰对比.研究结果表明水热法可以成功合成δ-MnO2,且具有颗粒微小,无杂质等优点.δ-MnO2对Pb2 的等温吸附结果用多种等温吸附式拟合,结果显示Temkin方程的拟合效果最好.相同条件下,δ-MnO2对Pb2 的吸附量远大于无定型二氧化锰.同一种吸附剂,对Pb2 吸附率随着溶液pH值的增大而增大,随着盐浓度的增加先增加后稳定再减少.     

N2和CO2抑制煤燃烧火焰特性对比试验研究

为了研究N_2和CO_2气体灭火剂在抑制煤明火燃烧特性方面的不同,通过搭建受限空间煤明火燃烧试验,分别开展了11.97%、16.81%、20.76%的N_2和10.79%、14.89%、20.32%的CO_2作用下煤明火燃烧抑制试验。鉴于火焰表面积变化与热释放速率变化呈正相关,基于火焰图像分析法开展试验研究。试验过程中,首先,通过数码摄像仪记录不同体积分数惰性气体作用下煤燃烧火焰面积的变化,然后利用Matlab软件进行火焰图像特征提取和"对比度增强"预处理,消除图像记录过程中存在的噪声,以便于有效进行火焰目标识别;其次,基于"阈值法"原理,利用Image-Pro Plus软件对预处理过的火焰目标进行识别和计算,进而实时获得试验过程中火焰表面积;最后,使用小波变换理论对火焰表面积变化曲线进行消噪处理,以获得火焰表面积变化趋势及主要波动信息。结果表明,CO_2比N_2具有更好的熄灭煤明火燃烧的能力,CO_2作用下煤火火焰表面积呈现指数下降,而N_2作用下呈现直线下降,且CO_2的灭火时间比N_2缩短了25%以上。该试验结果明确了N_2和CO_2在熄灭煤明火特性上的不同,弥补了CO_2仅比N_2具有更好的抑爆特性的认识。     

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。     

CNT/MnO2复合电极吸附去除水中Cd2+的研究

为了探讨CNT/MnO_2复合电极的电极特性及对Cd~(2+)的电吸附性能、机理和影响因素,采用氧化还原法制备了碳纳米管负载二氧化锰(CNT/MnO_2)材料,并涂覆在不锈钢网上制成复合电极;通过扫描电子显微镜技术、BET比表面积测试、循环伏安法、X射线光电子能谱仪和傅里叶变换红外光谱仪分别对该复合电极的表面形貌、比表面积、电化学性能、元素成分及所含官能团进行了表征。表征结果证实,复合电极材料的比表面积及比电容相比于CNT电极材料明显增大。进一步试验结果表明,复合电极对Cd~(2+)的吸附量较CNT电极提高了6.125倍,且复合电极电吸附Cd~(2+)的过程符合准二级动力学方程。     

Sb2O5/TiO2催化超声降解甲基橙溶液

采用实验室合成的Sb2O5掺杂TiO2作为催化剂,研究各种因素对甲基橙的超声催化降解反应的影响.结果表明,在Sb2O5掺杂TiO2催化剂作用下,甲基橙的超声催化降解效果明显优于单独使用TiO2的情况.1.5%掺杂量的催化剂,用量在1.0～1.5 g/L之间,超声波频率25 kHz,输出功率1.0 W/cm2,pH为1.0～3.0时,初始浓度为20 mg/L的甲基橙水溶液,100 min左右基本可全部降解,COD去除率达到99.0%以上.Sb2O5掺杂TiO2催化超声降解有机污染物的方法具有很好的应用前景.     

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.     

SO2和NO在Na2CO3/γ-Al2O3 上的吸附及相互影响研究

通过固定床反应器实验,探索Na2CO3/γ-Al2O3吸附-催化剂对SO2和NO的吸附状况,并根据吸附-催化剂上活性位机理对实验结果进行初步解释.反应条件为:T=423 K,常压,GHSV=20 640L/(kg·h).实验数据主要通过分别测定SO2和NO的进出口浓度得出.研究结果表明,SO2可以被吸附-催化剂单独吸附储存,不受NO和其他组分的影响,但是NO被吸附的前提是与SO2和O 2同时存在.水蒸气和O2的同时存在可使SO2的吸附量明显增加.实验结果还表明,NO的吸附依赖烟道气入口SO2/NO物质的量比,其吸附性能受SO 2浓度的影响.过大或小的SO2/NO比都不利于提高NO的吸附量,过小的SO2/NO比影响了NO的吸附速率.被SO 2或SO2、O2和水蒸气预先饱和吸附的吸附-催化剂,也不能使NO(有氧气和水蒸气存在)在无SO2的条件下被吸附.烟道气中的水蒸气有利于SO2和NO的吸附和转化.     

UV/H2O2氧化微囊藻毒素-LR的动力学模型

介绍了一种UV/H2O2光氧化体系降解微囊藻毒素MC-LR的动力学模型.根据UV光分解、H2O2和·OH氧化MC-LR的反应以及稳态近似法,导出了MC-LR降解的动力学方程.解释了体系中H2O2、HO-2、CO23-、HCO-3等对降解MC-LR动力学的影响.实验结果表明,在一定的光强和H2O2浓度情况下,由于反应产生的CO23-、HCO-3和HO-2等离子的影响,UV/H2O2光氧化MC-LR的过程只能近似用准一级动力学方程描述.     

US/FeEDTA/H2O2协同降解壬基酚聚氧乙烯醚废水研究

采用US/FeEDTA/H2O2体系协同降解壬基酚聚氧乙烯醚废水.探讨了初始pH值、H2O2质量浓度、FeEDTA质量浓度、超声波功率以及壬基酚聚氧乙烯醚的初始质量浓度对壬基酚聚氧乙烯醚降解效果的影响及FeEDTA/H2O2和超声波之间的协同效应.结果表明,US/FeEDTA/H2O2体系降解壬基酚聚氧乙烯醚废水时产生较强的协同作用,而不是简单的几何叠加.US/FeEDTA/H2O2体系对壬基酚聚氧乙烯醚的去除率比超声波与FeEDTA/H2O2体系的几何叠加的去除率高出约60%.在pH=9、H2O2质量浓度250 kg/L、FeEDTA质量浓度100 mg/L、超声波功率600 W的条件下,对初始质量浓度为100 mg/L的壬基酚聚氧乙烯醚溶液降解2 h,其去除率在99%以上.     

塔河油田集输管线20#钢在CO2/H2S环境中的腐蚀行为

为充分了解20#钢在塔河油田集输管线工况环境中的腐蚀行为,采用高温高压釜研究CO2/H2S分压比、温度和pH值对20#钢在CO2/H2S环境中的腐蚀规律的影响,并利用扫描电镜(SEM)分析腐蚀产物形貌特征。结果表明:CO2分压不变时,随着H2S分压的增加,20#钢的腐蚀速率先增大后减小,H2S分压为0.01 MPa时的腐蚀速率达到最大0.435 mm/a;随着温度的升高,20#钢的腐蚀速率逐渐增大,在100℃时腐蚀速率高达2.280 mm/a;CO2控制下20#钢的腐蚀速率随着pH值的增大而减小;H2S控制下20#钢的腐蚀速率随着pH值的增大而增大。     

水质对UV/H2O2降解邻苯二甲酸二甲酯反应动力学的影响

研究了不同初始pH值、浊度与常见阴离子浓度等水质条件对UV/H2O2工艺降解邻苯二甲酸二甲酯(DMP)反应速率的影响,并进一步比较了去离子水和自来水中DMP的降解速率.结果表明,UV/H2O2对DMP的光降解过程符合一级反应动力学模型,不同水质条件对降解速率有不同程度的影响.酸性条件较碱性条件更有利于DMP降解; 水的浊度大于7 NTU时,光降解速率常数迅速下降; NO3-、Cl3-、HCO3-等阴离子对DMP降解有抑制作用,且随离子浓度增大,抑制作用增强,3种离子对DMP光降解的抑制程度顺序为HCO3-＞NO3-＞Cl3-.在5个30 W低压汞灯照射下,当H2O2的浓度为20 mg·L-1时,DMP在去离子水和自来水中光降解速率常数分别为0.042 8 min-1和0.031 5 min-1,自来水中的光降解速率常数较去离子水中的低,这可能是水中多种离子影响的结果.