金属有机框架化合物衍生Mn2O3催化过一硫酸盐降解左氧氟沙星

采用高温煅烧方法制备得到了金属有机框架化合物衍生Mn₂O₃,并将其用于催化过一硫酸盐(PMS)降解左氧氟沙星(Levo)。在Levo初始质量浓度为1 mg/L、Mn₂O₃催化剂投加量为0.04 g/L、PMS投加量为0.15 mmol/L、初始pH为6.7的反应条件下，Mn₂O₃催化PMS反应体系可以快速降解Levo,伪一级动力学常数为0.033 7 min^-1。无机阴离子和腐殖酸对反应体系的影响不大，Cl^-甚至可促进Levo的降解，pH适用范围也较宽(3.0～9.0)。Mn₂O₃催化PMS降解Levo过程中电子介导机理起着重要作用，同时还存在单线态氧(¹O₂)的贡献，均属于非自由基路径。     

双氧水催化氧化中Cu/γ-Al_2O_3催化剂的稳定性研究

针对废水湿式双氧水催化氧化,采用浸渍法制备Cu催化剂,研究非均相Cu催化剂在常温常压湿式双氧水催化氧化中的稳定性与失活问题。研究表明,催化剂制备条件及催化氧化反应条件对催化剂中Cu2＋溶出均有影响。研究同时表明,催化剂失活与活性组分流失和活性组分被有机中间产物覆盖有关,高温焙烧可对催化剂再生。     

双氧水催化氧化中Cu/γ-Al_2O_3催化剂的稳定性研究

针对废水湿式双氧水催化氧化,采用浸渍法制备Cu催化剂,研究非均相Cu催化剂在常温常压湿式双氧水催化氧化中的稳定性与失活问题。研究表明,催化剂制备条件及催化氧化反应条件对催化剂中Cu2＋溶出均有影响。研究同时表明,催化剂失活与活性组分流失和活性组分被有机中间产物覆盖有关,高温焙烧可对催化剂再生。     

水热老化条件对Cu/ZSM-5催化剂NH3-SCR反应的影响

针对Cu/ZSM-5高温水热失活的问题,通过浸渍法合成了Cu/ZSM-5催化剂,并对该催化剂进行了不同温度和不同H_2O(g)含量的水热老化。采用比表面积分析、SEM观察、X射线衍射分析、H_2-程序升温还原、X射线光电子能谱分析对Cu/ZSM-5催化剂的理化性能进行了表征。分别研究了不同水热老化条件下Cu/ZSM-5催化剂的NH_3-SCR性能和水热失活机理。结果表明,经水热处理后,各Cu/ZSM-5催化剂的NH_3-SCR性能均有所降低。随着老化温度的提高,催化剂的分子筛载体出现结构坍塌,比表面积减小,孔容积增大,但仍保持MFI结构,老化温度的提高同样使催化剂活性Cu~(2+)减少并一部分转化为CuO微晶,而H_2O(g)含量的变化对催化剂的物理化学结构的影响较小。在高温水热老化过程中,温度对催化性能劣化的影响大于水蒸汽含量,是催化剂失活的主要原因。     

Mn的氧化价态对Mn／γ-Al2O3催化剂催化臭氧氧化气相低浓度甲苯的影响

采用共沉淀法，以Al2O3为载体制备Mn／γ-Al2O3和Mn—Ce／Mn／γ-Al2O3催化剂，并分别在N2气氛和O2气氛下焙烧。采用固定床连续流动反应器，研究所制备催化剂在室温条件下催化臭氧氧化甲苯的性能。通过XRD、XPS和FTIR等手段对催化剂的结构和组成进行表征。结果表明，Mn／Mn／γ-Al2O3催化剂具有良好的催化臭氧氧化甲苯和催化臭氧自身分解的性能，共沉淀法制备催化剂的最佳Mn负载量为20％。O2气氛焙烧和Ce的加入，可以有效提高催化剂的活性和寿命。原因是O2气氛焙烧和Ce的加入可以提高Mn的氧化价态。催化剂失活的主要原因是有机副产物在催化剂表面吸附堆积，失活催化剂在550℃、空气气氛下焙烧可恢复催化性能。     

燃煤烟气低温SCR脱硝中试研究

低温选择性催化还原(SCR)脱硝是国内外脱硝技术研发的热点,但目前主要集中在实验室小试范围,无法完全反映催化剂在实际烟气中的运行状况。在30 t/h循环流化床燃煤锅炉脱硫除尘装置后建设了2 000~5 000 m3/h的SCR脱硝中试装置,经系统研究发现,中试使用的蜂窝式催化剂对SO2和NO具有很强的吸附能力,且反应温度、喷氨速率和气体空速均会影响催化脱硝效率。为期5 d的连续运行实验结果表明,催化剂的脱硝效率一直稳定在30%~50%,并未发现明显的失活,这证明设计除雾除尘器、较大的混合器、混合器与反应器间较长的管路均有利于缓解催化剂因SO2、H2O和飞灰中的碱性金属导致的失活。     

钒磷氧催化剂表面酸性位特性及低温脱硝性能研究

以钒磷氧化物(VPO)为活性组分,TiO₂为载体,通过改变制备条件,制备具有不同表面酸性位特性的钒磷氧催化剂VPO/TiO₂,并对其低温脱硝活性和表面酸性进行了研究。结果表明,当HCl/V摩尔比为3、V/P摩尔比为5、VPO煅烧温度为450℃时,制得的VPO/TiO₂催化剂表现出优异的脱硝活性,200℃时脱硝效率接近100%。VPO/TiO₂催化剂主要活性晶相为(VO)₂P₂O₇、V₂O₅和VOPO₄。催化剂表面具有大量的酸性位点,通过数据拟合建立了脱硝活性与表面酸量间的相关性,结果表明所有VPO/TiO₂催化剂的低温脱硝活性均与弱Lewis酸含量呈正相关(相关系数>0.9)。此外,对脱硝机理进行研究表明,NH₃以配位态NH₃或NH⁺₄吸附于VPO/TiO...     

SO_2对Zr掺杂Mn-Ce/GR催化剂低温脱硝性能的影响

通过水热法分别制备掺杂Zr、Sb、Sn和Si的Mn-Ce/石墨烯(Mn-Ce/GR)催化剂,考察了其在低温氨气选择性催化还原(NH_3-SCR)过程中对NO_x的去除效率和抗SO_2中毒性能。结果显示,掺杂Zr后,催化剂具有良好的低温脱硝活性,在120℃时,其NO_x转化率和N_2选择性分别达到97.26%和98.97%,且当进气中SO_2的体积分数为200×10~(-6)时,其抗硫性明显优于掺杂其他3种元素的催化剂,原因是硫酸盐在掺杂Zr催化剂表面的沉积速率有所减缓。通过Raman、XRD、HRTEM、SEM、BET、XPS、FT-IR、H_2-TPR以及NH_3-TPD等表征手段对掺杂Zr的Mn-Ce/GR新鲜催化剂和失活样品进行表征分析。发现,SO_2对掺杂Zr催化剂的毒化作用主要有4个方面:Oα大量减少,还原能力减弱;活性组分CeO_2含量减少,储氧能力减弱;催化剂表面Zr含量减少,酸性位点减少;硫酸盐和硝酸盐在催化剂表面大量沉积,减少了催化剂的比表面积。     

反应条件对Cu/Ni/Fe类水滑石去除CS_2的影响

采用共沉淀法合成Cu/Ni/Fe三元类水滑石衍生氧化物作为催化剂,从反应温度、空速、进口浓度、氧含量和相对湿度等方面考察了该催化剂对二硫化碳(CS_2)催化水解性能的影响以及不同反应条件对催化剂硫容的影响。实验结果表明:当反应温度为60~70℃、反应空速为2 000~4 000 h~(-1)、进口浓度为100~340 mg·m~(-3)、相对湿度为0.47%~0.67%时,该催化剂具有较高的脱硫效果和工作硫容;O_2含量的增加促进了水解产物H_2S氧化为硫酸盐,进而堵塞催化剂的碱性位,加快了催化剂中毒失活;H_2O和CS_2之间存在竞争吸附,一定含量的水蒸气有利于CS_2的水解反应,而过高含量的水会阻碍水解反应的进行,导致催化剂失活。     

Pd-ZnIn2S4-PVA-浮石负载型催化剂制备及其光催化降解水中PhACs性能

光催化是降解水体中痕量医药类物质卡马西平(CBZ)、双氯芬酸(DCF)等的有效技术,负载型光催化剂的开发可解决粉末催化剂不宜回收且易造成二次污染的问题。本研究采用水热合成-超声浸渍法制备浮石负载型催化剂,证实聚乙烯醇(PVA)粘合效果好于中性硅溶胶(ZS-30)、磷酸二氢铝(Al(H₂PO₄)₃)和聚乙二醇400(PEG-400),超声振荡测得0.1%Pd-ZnIn₂S₄-PVA-浮石催化剂的脱落率为4%。在碘镓灯和太阳光照射下,1.5 g·L^-1的0.1%Pd-ZnIn₂S₄-PVA-浮石催化剂对50 mL、初始质量浓度100μg·L^-1 CBZ的降解率为100%和88.8%,CBZ的光催化降解遵循伪一阶动力学。PVA与0.1%Pd-ZnIn₂S₄之间以氢键连接,并成功为负载型光催化剂引入了晶格缺陷,溶液中的CBZ和DCF被催化剂表面光照产生的·...     

Mn的氧化价态对Mn/γ-Al2O3催化剂催化臭氧氧化气相低浓度甲苯的影响

采用共沉淀法，以Al₂O₃为载体制备Mn/γ-Al₂O₃和Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化剂，并分别在N₂气氛和O₂气氛下焙烧。采用固定床连续流动反应器，研究所制备催化剂在室温条件下催化臭氧氧化甲苯的性能。通过XRD、XPS和FTIR等手段对催化剂的结构和组成进行表征。结果表明，Mn/γ-Al₂O₃催化剂具有良好的催化臭氧氧化甲苯和催化臭氧自身分解的性能，共沉淀法制备催化剂的最佳Mn负载量为20%。O₂气氛焙烧和Ce的加入，可以有效提高催化剂的活性和寿命。原因是O₂气氛焙烧和Ce的加入可以提高Mn的氧化价态。催化剂失活的主要原因是有机副产物在催化剂表面吸附堆积，失活催化剂在550℃、空气气氛下焙烧可恢复催化性能。     

CuO-Y2O3/TS-1催化臭氧降解对苯二甲酸的机理

针对对苯二甲酸(TA)水污染问题,通过浸渍法制备CuO-Y_2O_3/TS-1催化剂,利用XRD、SEM、FT-IR、XRF等手段表征催化剂结构、形貌及骨架结构;构建非均相体系催化臭氧氧化降解对苯二甲酸(TA),考察催化剂的催化性能。结果表明:当Cu(NO_3)_2·3H_2O和Y(NO_3)_3·6H_2O浸渍液浓度均为0.5 mg·L~(-1)、臭氧通入量为6.3mg·min~(-1)、催化剂投加量为1.0 g和pH=9.0时,反应30 min后,TA降解率高达99.8%。经5次循环后,TA降解率仍稳定在98.2%。进一步研究表明,CuO-Y_2O_3/TS-1催化臭氧降解TA实验符合一级反应动力学方程。     

钾对催化剂选择性催化还原氮氧化物的性能影响特性研究

试验就碱金属钾对两种催化剂V2O5/TiO2(VT)和V2O5/TiO2-SiO2(VTS)选择性催化还原(SCR)氮氧化物的性能影响作了相关研究.运用BET比表面积、X射线衍射(XRD)谱图、傅立叶变换透射红外光谱(FT-IR)谱图对催化剂进行表征.结果表明,试验制备的TiO2-SiO2比表面积达360 m2/g,催化剂表面活性组分高度分散;NH3吸附红外谱图显示催化剂VTS具有丰富的表面酸;催化剂抗钾毒害试验发现,钾易与B酸位结合从而降低对NH3的吸附量和吸附活性,催化刺VTS具有明显优于VT的抗钾毒害性能.归因于部分钾优先与VTS表面酸结合,从而降低对钒活性物种的毒害.此外,失活程度跟钾/钒(K/V)的摩尔比密切相关.催化活性随反应进行不断降低,且24 h内难以恢复到原有水平.     

用H_2O_2/Fe~(3+)处理高浓度含甲醛废水的研究

研究采用H2O2/Fe3+催化氧化处理高浓度含甲醛废水,探讨了双氧水和催化剂投加量、反应pH及反应温度等操作条件对处理效果的影响,并通过酸溶解回用失活催化剂.结果表明,较优的操作条件为:H2O2/COD(质量比)=2.2～2.6,Fe3+/H2O2(摩尔比)=0.048～0.058,反应pH 1.80～2.68,反应温度50℃,反应时间40 min;在上述操作条件下,甲醛去除率达到99%以上,COD去除率达到85%以上.失活的催化剂可通过稀酸溶解后循环使用,其效果与三价铁盐作催化剂的基本相同.采用H2O2/Fe3+处理含甲醛废水具有比采用H2O2/Fe2+较优的效果.     

600 MW机组脱硝催化剂失活机理及中试再生

针对燃用中国典型煤的2×600 MW机组电厂失活的蜂窝式催化剂,使用XRF、ICP、物理吸附仪、吡啶吸附、H_2-TPR等表征手段等对催化剂失效前后的理化性质进行表征,研究了催化剂的失效原因。结果表明,催化剂的失活是由于碱金属Na、K和碱土金属CaO等物质导致了催化剂的物理失效以及化学中毒。催化剂物理失效是由于催化剂表面碱金属颗粒的沉积造成催化剂孔道堵塞,致使活性中心被覆盖。催化剂的化学中毒是由于酸性位丧失和活性位VO_x氧化还原性质降低,进而导致NH_3的吸附过程,以及催化剂表面吸附态NH_3和NO_x物种的活化过程均受到了抑制。利用项目组开发的1 000 m~3·a~(-1)再生装置,对失效催化剂进行了中试再生,结果表明,表面和孔道内积累的中毒物质全部被去除,催化剂孔结构、酸性位数量和活性位状态均恢复至新鲜催化剂水平。实验室活性评价结果显示,再生催化剂脱硝效率相比失效催化剂在360℃提高到85%左右,与新鲜催化剂相当。再生催化剂组装为2层测试模块(每层模块含9根催化剂),历经神华四川能源公司江油电厂侧线反应器5 000 h实际烟气测试,脱硝性能良好,维持在88%左右,超过初始设计值80%,且NH_3逃逸和SO_2/SO_3转化率满足电厂工程要求。     

承德市降水对细颗粒物和可吸入颗粒物的清除作用分析

利用承德市2018—2020年逐小时细颗粒物(PM_2.5)和可吸入颗粒物(PM₁₀)监测数据和气象观测资料，分析PM_2.5和PM₁₀基础浓度时间变化特征及不同风速影响下浓度变化规律，探讨基础浓度和风速订正后降水对污染物的湿清除作用。结果表明：(1)PM_2.5和PM₁₀基础浓度均值均为11月至次年3月较大，4、10月次之，5—9月较小。(2)秋、冬季风对PM_2.5清除效果较明显；风对PM₁₀全年总体有清除作用，但风速大于8 m/s,会导致春季PM₁₀浓度暴增。(3)降水过程对PM_2.5和PM₁₀均有很好的清除作用，清除率大多随着降水等级的增大而增大，降水对PM₁₀的清除率高于PM_2.5。(4)中雨及以上等级降水过程结束后，PM_2.5和PM₁₀空气质量指数均为良好及...     

用H2O2/Fe^3＋处理高浓度含甲醛废水的研究

研究采用H2O2/Fe^3＋催化氧化处理高浓度含甲醛废水,探讨了双氧水和催化剂投加量、反应pH及反应温度等操作条件对处理效果的影响,并通过酸溶解回用失活催化剂。结果表明,较优的操作条件为：H2O2/COD（质量比）=2.2～2.6,Fe^3＋/H2O2（摩尔比）=0.048～0.058,反应pH1.80～2.68,反应温度50℃,反应时间40 min;在上述操作条件下,甲醛去除率达到99%以上,COD去除率达到85%以上。失活的催化剂可通过稀酸溶解后循环使用,其效果与三价铁盐作催化剂的基本相同。采用H2O2/Fe^3＋处理含甲醛废水具有比采用H2O2/Fe^2＋较优的效果。     

碳修饰的铁基催化剂催化降解膜生物反应器出水中有机污染物

采用水热法合成碳修饰的铁基催化剂，并利用非均相类Fenton反应对膜生物反应器(MBR)出水进行处理。研究表明，对催化剂进行碳修饰可以大幅提高类Fenton反应的催化活性，反应60 min对MBR出水COD的去除率可超过91%,且经过6次循环降解性能几乎保持不变。X射线光电子能谱(XPS)表明，反应后催化剂中高活性Fe²⁺占比并未减少。循环伏安曲线表明，通过水热法进行碳修饰能有效提高催化剂电子传输效率并促进Fe²⁺/Fe³⁺循环。电子顺磁共振(EPR)测试表明，·OH和·O^-₂均是该体系中的活性氧物种。     

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。     

Cr-Ce/Al_2O_3催化剂对挥发性有机物的催化降解

采用共沉淀法制备了一系列不同铬铈负载量和铬铈负载比例的Cr-Ce/Al_2O_3催化剂,采用XRD、BET、NH_3-TPD以及H_2-TPR对所制得的催化剂进行表征。在空速为15 000 h~(-1)、挥发性有机物体积分数为1 500μL·L~(-1)的条件下,于固定床反应器上考察了催化剂在三氯乙烯(TCE)催化氧化降解反应中的催化活性。实验结果表明,Cr-Ce/Al_2O_3(5%,10%)系列催化剂具有较好的低温催化降解三氯乙烯活性,其中Cr-Ce/Al_2O_3(5%,10%)活性最高,在271.3℃时可将尾气中90%的三氯乙烯降解。催化剂反应800 min后活性仅有轻微下降,说明该催化剂具有较好的稳定性。此外,将该催化剂用于其他VOCs催化降解反应中同样具有较好的活性,在350℃时可以将尾气中VOCs完全降解。