硫酸铜类芬顿法去除双酚A

在水处理应用中,为解决Fenton法通常需较低pH的局限性,提出了以硫酸铜为催化剂的类芬顿反应体系,以双酚A(BPA)为目标污染物,分别考察了催化剂用量、H_2O_2用量、反应温度、BPA初始浓度和pH对BPA去除效果的影响,分析了反应过程中pH和羟基自由基浓度的变化。结果表明:在催化剂用量为0.8 g·L~(-1)、H_2O_2为78 mmol·L~(-1)、BPA为152 mg·L~(-1)、反应温度为75℃、反应时间为65 min的条件下,BPA和TOC的去除率分别为95.4%和85.9%;所建立的硫酸铜类芬顿反应体系,相比Fenton反应体系具有更宽的pH适应范围,可以在pH=3.0～10.1下进行反应,无需调节反应液的pH,且出水水质颜色好,成本低。以上研究结果可为有机废水的高效处理提供理论与技术支持,具有广阔的应用前景。     

离子液体负载型分子筛的制备及对染料的吸附

为了有效地处理活性黑染料废水,对离子液体负载型分子筛去除水中的活性黑染料进行了研究。首先制备了离子液体负载型吸附材料,分别考察了分散剂种类、离子液体加入量、浸渍时间3种因素对离子液体负载率的影响,确定负载工艺条件为:二氯甲烷作为分散剂、[OMim]BF4离子液体与分子筛质量比1∶2,浸渍时间12 h。其次研究了负载型吸附材料对染料废水的处理效果,考察了吸附材料添加量、溶液pH值、吸附时间对模拟废水活性黑染料去除率的影响,确定吸附工艺条件为:[OMim]BF4离子液体为最佳离子液体、吸附材料添加量0.40 g、pH=6、吸附时间12 h。在此最佳工艺条件下,染料去除率达98.23%。     

Fe_3O_4/ZrO_2-H_2O_2非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的降解

以浸渍法制备的新型纳米Fe3O4/Zr O2为催化剂,3,4-二氯三氟甲苯(3,4-DCBTE)为目标污染物,用Fe3O4/Zr O2-H2O2非均相类Fenton体系对目标污染物进行降解,考察催化剂的催化效果和温度、pH、H2O2投加量和掺杂比等因素对催化剂催化效果的影响。结果表明,以纳米Fe3O4/Zr O2作为催化剂的非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的处理效果极佳;随着温度的升高,纳米Fe3O4/Zr O2的催化效果不断提高;当pH降低时,催化剂的催化效果有明显提升,原始pH(pH=5.7)时反应去除效果最佳,去除率可达88.6%;催化剂用量的增加同样可以提高3,4-二氯三氟甲苯的降解效率;催化剂中Fe3O4∶Zr O2的物质的量比为1∶2时效果较其他掺杂比的催化剂效果更好,去除率最终可以达到96.82%;当H2O2投加量增加时,3,4-二氯三氟甲苯的降解效率先提高后降低,投加量为0.3 m L时去除效果最好,几乎可以完全去除目标有机物。以Fe3O4/Zr O2-H2O2非均相类Fenton体系处理3,4-二氯三氟甲苯时,目标污染物的降解符合一级反应动力学。     

湿式空气氧化法处理TNT红水的影响因素

使用湿式空气氧化技术与生物技术联合处理TNT精制阶段所产生的红水，研究了湿式空气氧化过程中反应温度、反应时间、初始压强和pH值对流出物的COD值与流出物可生化性的影响规律。研究结果表明，随着反应温度和反应初始压强的升高、反应时间的延长、催化剂投加量的增加和反应pH值的降低，出水COD值均有所下降。在温度为300℃、初始压强为14MPa、反应时间为2h、pH值为5，3、铁盐催化剂添加量为2g的条件下，出水COD值为498mg／L，COD去除率可达到99．27％。在温度为300℃、初始压强为11MPa、反应时间为1h、pH值为3、添加1g铁盐催化剂的条件下：反应流出物的BOD5／COD值为0．301，此时可生化性已经得到很好改善。通过生物方法对反应流出物后续处理发现，湿式空气氧化技术处理TNT红水在反应温度300℃以上，反应流出物均可生物降解。     

催化湿式氧化法处理糖蜜酒精废液的研究

以非贵金属Cu、Fe、Mn和Ce为主要活性成分和TiO2、-γA l2O3为载体,制备了10种用于催化湿式氧化法处理糖蜜酒精废液的催化剂。考察了载体、焙烧温度、成分配比对催化剂催化活性与稳定性的影响,研究了氧气分压、催化剂投加量、反应温度和反应时间对催化湿式氧化过程的影响规律。结果表明:(1)Fe-Mn/-γA l2O3(3∶1∶1)催化剂是催化湿式氧化法处理糖蜜酒精废液的可选催化剂;(2)适宜的氧气供应量为理论需氧量的3.4~4.6倍,催化剂的投加量以10 g/L为佳;在300℃下反应30 m in或在280℃下反应60 m in,处理水可达到污水综合排放标准GB9878-1996的三级标准。     

Fenton试剂预处理化工综合废水的研究

以化学工业园区废水为研究对象初步研究了Fenton试剂预处理化工综合废水时各影响因子的作用机制,通过正交实验确定了Fenton反应的最佳操作条件为：反应时间70 min,硫酸亚铁投加量为2.6 mmol/L,温度为40℃,初始pH3.5,二价铁离子和过氧化氢的摩尔比为1∶8时,COD的去除率可达到60%以上,B/C值可...     

Fe~0类芬顿法深度处理制药废水

以零价铁作为类芬顿反应中的催化剂,对某制药集团经生化处理后的制药废水进行深度处理。研究了H2O2和零价铁粉投加量、pH值以及Fe0的酸改性对处理效果的影响。结果表明:COD去除率20%时,可有效提高废水B/C比。在pH为3.0~3.5时,按H2O2∶COD质量比为1∶6进行投加,Fe0与H2O2按4∶1的摩尔比投加,反应在2 h时能达到处理目标,即去除20%的COD。Fe0的重复使用性良好,5次后仍能保持催化效能,进一步对其中的反应过程与机理做了探讨。研究结果可为制药废水的深度处理提供参考。     

油菜秸秆直接液化为液体油工艺探讨

为了实现油菜秸秆的综合利用,将其在高温高压下催化液化制备液体油。结果表明:(1)油菜秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素质量分数分别为25.45%、11.57%、28.73%,木质素最高,其次是纤维素。(2)油菜秸秆和残渣元素分析可知,液化反应前后油菜秸秆各元素含量无明显变化,热值(HHV)分别为10.58、10.47MJ/kg。(3)硫酸盐催化作用优于氯化物催化剂,硫酸铁和硫酸亚铁在中性反应溶剂条件下催化效果较佳,特别是在酮类反应溶剂中。在实验条件为固液比1.0∶19.3(油菜秸秆与混合溶剂的质量比)、反应时间4h、催化剂用量1%(质量分数)、丙酮作反应溶剂、硫酸铁作催化剂时,转化率可达47.106%。(4)预先将油菜秸秆浸泡在1%(质量分数)KOH溶液中12h,对生物质中纤维素、半纤维素和木质素有溶胀作用,能提高转化率。(5)通过热重(TG)/差热(DTG)曲线分析,残渣的燃烧反应性更好,活化能略低于油菜秸秆。     

BiVO_4催化剂的离子液体辅助水热合成及其可见光催化活性

采用溴化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Br)离子液体辅助水热合成法制备了光催化剂Bi VO4。以高压氙灯作为可见光源,亚甲基蓝为目标污染物,考察反应温度、p H、反应时间和离子用量等制备条件对Bi VO4的可见光催化活性的影响,确定了最佳制备条件。并采用XRD、SEM和UV-Vis漫反射等分析手段对催化剂的晶相、形貌和光学特性进行了表征。结果表明,在离子液体加入量为2 m L、p H=4、反应温度为180℃、反应时间为4 h的条件下,制得的Bi VO4催化剂的可见光光催化活性最高。制得的Bi VO4为单斜相,呈分散的、大小均匀的片状,在200~500 nm范围有一个较宽的强吸收平台,具有良好的可见光催化活性,在可见光照射下对浓度为5 mg/L的亚甲基蓝的光催化脱色率达97%以上。     

咪唑类离子液体对油基钻屑的处理

合成3种结构和性质呈规律性递变的离子液体1-烷基-3,基咪唑溴化盐[C_nIm]Br(n=8、10、12),作为萃取剂替代有机溶剂用于油基钻屑的萃取处理。研究了离子液体结构对油去除率的影响规律,发现随着阳离子烷基链长的增加,油去除率提高。通过考察离子液体种类、加量、萃取时间及pH值等对萃取效果的影响,优选[C_(12)MIm]Br为最佳萃取剂,油基钻屑与萃取液质量比为1:1、PH大于7时,萃取在20 min时就可以达到平衡,油基钻屑中油去除率大于85%,离子液体吸附损失率小于1%,分离后的离子液体可直接重复利用6次。     

木质素离子交换树脂对重金属离子的吸附效能

以木质素磺酸钙为反应单体,采用溶液聚合法制备了木质素离子交换树脂,对其进行了SEM电镜表征及吸附性能研究。结果表明:制备的木质素离子交换树脂依靠其表面可电离的磺酸基、羟基和羧基等多种交换基团实现对重金属离子的选择性吸附;当反应温度为25℃时,其对Cd~(2+)具有很好的吸附效果,吸附量可达到92.15 mg·g-1;在相同的实验条件下,树脂对Cu~(2+)、Cd~(2+)和Ni~(2+)的吸附效能为Cd~(2+)Ni~(2+)Cu~(2+);SEM电镜扫描结果显示:木质素离子交换树脂表面光滑致密,无明显的物理结构孔,属于凝胶型离子交换树脂。     

新型类Fenton催化剂用于酸性红B染料废水处理的研究

为了解决Fenton试剂反应前后需要调节pH值、催化剂不能重复利用的问题,本实验以酸性红B溶液作为模拟染料废水,探索以硫铁矿烧渣作为非均相催化剂进行类Fenton反应的催化活性,研究了H2O2投加量、催化剂投加量、pH值、反应时间对酸性红B去除效果的影响。在双氧水(H2O2质量分数为30%)投加量为30 mL/L、催化剂投加量为30 g/L、pH值在1~11范围内,反应4 h,浓度为200 mg/L的酸性红B去除率均达到95%以上,且反应后pH值在中性范围。实验结果表明,该非均相类Fenton反应体系对pH的适用范围广,且催化剂易于沉淀分离,反应数次后依然保持较高催化活性,能重复利用。     

FeAlOx/MMT催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水

以蒙脱土为载体制备负载型Fe/Al复合氧化物(FeAlOx/MMT)用于催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水。实验结果表明,活性相FeAlOx中Fe/Al摩尔比为0.22时制备所得催化剂对Fenton反应具有最佳活性,且Fe/Al复合氧化物并未嵌入蒙脱土层间。在低温和高pH条件下催化体系存在诱导期,诱导期内FeAlOx/MMT缓释出Fe离子并进而由Fe离子催化溶液中的Fenton反应。通过对非均相催化降解苯酚废水的动力学研究发现,H2O2初始浓度、溶液的pH和反应温度对COD降解效率具有显著影响。调节降解过程中的温度序列和氧化剂引入程序能够缓解高温和高双氧水浓度双重因素耦合导致的HO.自消耗。在优化的降解条件下使用理论用量的H2O2可使得1 g/L的苯酚废水中苯酚降解率达到100%,而COD的降解率则达到97%。     

FeAlO_x/MMT催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水

以蒙脱土为载体制备负载型Fe/Al复合氧化物（FeAlOx/MMT）用于催化Fenton反应降解高浓度苯酚废水。实验结果表明,活性相FeAlOx中Fe/Al摩尔比为0.22时制备所得催化剂对Fenton反应具有最佳活性,且Fe/Al复合氧化物并未嵌入蒙脱土层间。在低温和高pH条件下催化体系存在诱导期,诱导期内FeAlOx/MMT缓释出Fe离子并进而由Fe离子催化溶液中的Fenton反应。通过对非均相催化降解苯酚废水的动力学研究发现,H2O2初始浓度、溶液的pH和反应温度对COD降解效率具有显著影响。调节降解过程中的温度序列和氧化剂引入程序能够缓解高温和高双氧水浓度双重因素耦合导致的HO.自消耗。在优化的降解条件下使用理论用量的H2O2可使得1 g/L的苯酚废水中苯酚降解率达到100%,而COD的降解率则达到97%。     

废旧锂电池的机械化学处理方法与机制

采用机械化学法处理废旧锂电池,选择性地回收金属锂,同时将钴转化为钴铁氧体(CoFe_2O_4)功能材料,并重点考察了不同供氯体和操作参数对Li回收率和Co转化率的影响。研究发现,共价类的供氯体不适于Li的回收和CoFe_2O_4的制备,离子类的供氯体具有高的反应活性,不仅可以促进Li的氯化,同时还可以保证Co完整地保留在反应残渣中转化为CoFe_2O_4。将LiCoO_2与Fe粉和NaCl混磨,既可以保证将Li转化为水溶性的盐,又可以在球磨过程中将Co与Fe进行晶格重组,保存在球磨残渣中形成磁性功能材料。确立的最佳操作参数为:m(LiCoO_2)∶m(Fe)∶m(NaCl)为1∶2.5∶5,球料比50∶1,球磨转速600 r·min-1,时间12 h,此时Li回收率达到92%,Co与Fe保留在残渣中转化为CoFe_2O_4。对产物的晶相组成、形貌和磁性能进行表征发现,所得CoFe_2O_4结构紧密,具有良好的磁学性能,饱和磁化强度Ms为56.1 emu·g-1,剩余磁化强度Mr为25.8 emu·g-1,矫顽力Hc为1 165.3 Oe。本研究为废旧锂电池的资源化回收提供了一条清洁环保的新途径。     

中孔分子筛AI-MCM-41催化裂解聚烯烃反应研究

采用水热合成法制备了不同硅铝比的中孔分子筛AI-MCM-41，将其应用于高密度聚乙烯（HDPE）和聚丙烯（PP）的催化裂解反应。通过改变硅铝比、反应温度和催化剂用量，对Al-MCM-41催化HDPE和PP裂解反应的规律进行了探讨，研究表明，HDPE裂解反应受硅铝比的影响较大；而对于PP裂解反应，硅铝比在一定范围内对催化剂活性的影响不明显。另外，与热裂解和HZSM-5小孔分子筛的催化裂解结果进行了比较，结果证明A1-MCM-41具有较高的催化活性和较高的液体产物收率，尤其适合于空间位阻较大的PP的催化裂解反应。     

活性炭负载Fe~(3+)催化H_2O_2氧化邻苯二甲酸二甲酯

将Fe3+负载在活性炭上制得载铁催化剂Fe/AC,并研究了该催化剂对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的催化降解性能。通过正交实验和单因素实验,探讨了催化剂投加量、H2O2投加量、溶液pH值和反应温度对水中DMP降解率的影响,同时对DMP矿化度进行了分析。实验结果表明,制得的载铁催化剂具有较高的催化活性;降解效果的影响顺序是反应温度催化剂投加量H2O2投加量溶液pH值;在反应温度为80℃、催化剂投加量为4 g/L、H2O2投加量为20 mL/L和溶液pH值为3的条件下反应120 min后,质量浓度为10 mg/L的DMP降解率最高可达97.73%;在优化的实验条件下反应150 min,DMP矿化度可达62.73%;催化剂反复使用5次仍具有较好的催化活性,DMP降解率仍可达到77%以上;反应过程中溶液Fe3+浓度的变化维持在1.07 mg/L左右,且可推测催化降解DMP主要是由非均相和均相催化氧化反应共同作用的。     

FeCl_3改性柚子皮对水中Cr~(6+)的吸附

以生物质废弃物柚子皮为主要原料,通过在柚子皮粉中加入FeCl_3进行改性,将该改性产物用于吸附去除废水中的Cr~(6+)。该改性柚子皮的制备条件为柚子皮粉∶FeCl_3质量比为100∶1,常温下加水混合均匀,在(85±2)℃条件下烘24 h后粉碎。当水中Cr~(6+)离子浓度为5 mg·L~(-1),pH值为6.3,吸附剂投加量为3 g·L~(-1),吸附反应温度为10℃的条件下,吸附反应1 h后达到平衡,吸附效率为97%以上。该吸附反应符合Langmuir等温方程,反应主要机理包括物理吸附、化学吸附、络合作用、絮凝作用、共沉淀作用等。研究表明,该改性吸附材料可自动调节废水pH值,成本低廉,操作简单,效果好,无二次污染,适合处理低浓度含铬废水,有利于生物质废弃物的资源化利用。     

复配介质去除地下水中腐殖酸

以模拟地下水为研究对象,进行了复配介质去除地下水中腐殖酸的实验研究。探讨了配比、粒径、固液比、pH和温度对腐殖酸去除效果的影响。腐殖酸的浓度通过紫外分光光度法测定。结果表明:在不加活性炭的条件下,H物质∶X物质∶Q物质=1∶8∶8时,其硬度较好;在初始pH=6.34、反应时间为4 h时,去除率可达到95%以上;当反应时间≤1 h时,去除率随粒径增大而减小,而当反应时间为2～6 h时,小粒径和中等粒径复配介质对腐殖酸去除率略高于大粒径;一定浓度范围内,腐殖酸的去除率与固液比呈正相关,但固液比增大时,并不能无限提高去除率,当固液比为1∶200～1∶50时,去除率呈现平台;pH对复配介质去除效果影响不大,而温度对腐殖酸的去除有显著影响,较低温度(16.8℃)下的去除率比较高温度(35.0℃)下的去除率高5%。该复配介质去除地下水中腐殖酸是有效可行的,可作为PRB(permeable reactive barrier,渗透反应格栅)的潜在反应介质。     

前驱体对Cu/Al_2O_3的HCN催化水解性能的影响

为了研究前驱体因素对Cu/Al_2O_3的HCN催化水解性能的影响,考察了铜盐前驱体种类和前驱体溶液浓度对催化剂脱除HCN的规律变化,并探究了焙烧温度和反应温度对催化水解HCN的影响。采用浸渍法制备了Cu/Al_2O_3催化剂,并采用BET、SEM、XRD和XPS等对催化剂进行了表征。实验结果表明,以乙酸铜为前驱体制备的催化剂因具有较好的孔结构和较多的Cu O负载量,使其相较其他3种铜盐表现出了最好的催化活性。当乙酸铜前驱体溶液浓度为0.050 mol·L-1,焙烧温度为400℃时,催化剂的催化活性最高。反应温度越高,越有利于提升催化活性。反应温度为250℃时,催化剂对HCN的脱除效率即达到96%以上。可见,以乙酸铜为前驱体制备的催化剂用于低温催化水解HCN效果理想,具有较好的应用前景。