Fe-Mn/γ-Al2O3催化O3-H2O2协同氧化间甲酚

为提高臭氧氧化法对难降解有机污染物的降解效率,采用在催化臭氧氧化体系中引入H_2O_2的方法,建立催化O_3-H_2O_2联合氧化体系,使O_3与H_2O_2在体系中起协同作用。采用等体积浸渍法筛选制备了具有高催化性能的Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化剂,应用于O_3/Fe-Mn/γ-Al_2O_3/H_2O_2复合体系协同催化臭氧氧化处理间甲酚模型废水。通过扫描电子显微镜(SEM)、物理吸附、X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线光电子波谱(XPS)对催化剂的物理化学性质进行表征。考察了O_3投加量、H_2O_2投加量、初始pH、空速等因素对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚处理效果的影响,并采用GC-MS和LC-OCD,对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚的中间产物的类型及相对分子质量进行分析。结果表明,当以Fe-Mn/γ-Al_2O_3为催化剂时,协同催化氧化体系的最优处理参数为:间甲酚浓度100 mg·L~(-1),O_3投加量481 mg·L~(-1),反应时间10 min,空速6 h~(-1),H_2O_2投加量211 mg·L~(-1),进水pH 6.7。在此条件下,TOC去除率可达68.37%,间甲酚转化率可达100%。以上研究结果可为2种技术联用降解煤化工废水提供参考。     

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。     

煤化工高盐废水臭氧催化氧化脱除COD

针对煤化工高盐废水中有机物难降解问题,采用浸渍-煅烧法制备了负载有活性金属氧化物的活性氧化铝型催化剂,探索催化剂的制备工艺和反应操作条件对废水COD去除率的影响。结果表明:活性氧化铝载体催化性能优于陶粒,活性氧化铝负载Cu、Mn、Ni的催化活性较高,将2种活性组分进行组合制得的MnO_xNiO_x/γ-Al_2O_3催化剂,在经过60 min的臭氧催化氧化后,COD的去除率可达51.3%;利用BET、SEM-EDS、XRD对催化剂进行了表征和分析,Mn、Ni成功负载到活性氧化铝表面和孔隙内,2种元素负载量摩尔比约为2:1,且主要以氧化物形式存在;通过计算臭氧利用效率,发现MnO_x-NiO_x/γ-Al_2O_3臭氧催化氧化的_η值低于单独的臭氧氧化,这意味着通过MnO_x-NiO_x/γ-Ak_2O_3催化剂可以有效地将臭氧分解成活性氧;通过优化臭氧和催化剂投加量后发现,在臭氧为350 mg·(L·h)~(-1)、催化剂投加量为100 g·L~(-1)废水中,反应180 min后,COD去除率可达到72.3%;在连续进行4 h的臭氧催化氧化实验后,MnO_x-NiO_x/γ-Al_2O_3稳定性和重复利用性均较好,COD去除率能维持在约42%,锰、镍离子的溶出量均小于0.5 mg·L~(-1)。以上研究结果可为高效的臭氧催化体系在煤化工高盐废水处理领域的应用提供参考。     

TS-1分子筛催化O3/H2O2氧化乙酸

研究了酸性条件下TS-1分子筛催化O3/H2O2体系(O3/H2O2/TS-1)对降解水中乙酸效率的影响,优化了相关工艺参数,并对其作用机理进行了分析。结果表明,在pH为2.8时,TS-1的加入能显著提高臭氧化的降解效率。优化工艺参数表明,当过氧化氢投加量为3 g/L,TS-1投加量为5 g/L时,O3/H2O2/TS-1体系对乙酸具有较高的降解率,60 min后O3/H2 O2/TS-1体系对乙酸(初始浓度为100 mg/L)的去除率达到了58.7%。当pH为0.8时,O3/H2 O2/TS-1体系对乙酸的去除率仅为19.8%,降解效果较差。定量化计算表明,O3/H2O2和O3/H2O2/TS-1的Rct分别为1.62×10-8和8.67×10-7。通过测定乙酸降解过程水样中过氧化氢和液相臭氧的浓度变化,推测了具体反应机理。由于此体系在酸性条件下对乙酸有较好的降解效果,拓宽了现有O3/H2O2体系的应用范围。     

Mn-Fe-Ce/γ-Al2O3催化剂的制备及其在奶牛养殖废水处理中的臭氧催化氧化性能

不同地区的奶牛养殖废水水质具有地域性。在南方地区,常规处理工艺出水COD和色度普遍偏高,臭氧催化氧化是一种非常有潜力的技术。采用优化的浸渍焙烧的制备方法,以γ-Al_2O_3为载体,制备了Mn-FeCe/γ-Al_2O_3催化剂,并对其性状进行了表征。将该催化剂用于实际奶牛养殖废水一级好氧池出水的臭氧氧化中,结果表明:经含锰、铁和铈化合物的前驱体浸渍液浸渍并进行焙烧方法得到的Mn-Fe-Ce/γ-Al_2O_3催化剂对奶牛养殖废水有较好的催化性能;在臭氧投加量为12.5 mg·(L·min)~(-1),催化剂投加量为60 g,反应20 min的条件下,COD去除率由使用γ-Al_2O_3时的20.4%提高到48.9%,单独使用臭氧时仅为13.8%;色度去除率可达95%;BOD_5/COD达到0.54。臭氧催化氧化不仅可以去除COD和色度,而且有效改善了可生化性,为氧化出水继续使用生化法创造了条件。添加TBA作为HO·的淬灭剂实验结果表明,HO·在体系中起主要作用。研究结果可为奶牛养殖废水处理提供新的技术方法。     

O_3/H_2O_2体系降解水中青霉素G的效能及其降解机理

为探讨O_3/H_2O_2体系降解水中青霉素G(PCN)的效能及其降解机理,分别考察了在降解过程中pH、O_3投加量和H_2O_2投加量对PCN和COD去除效果的影响,通过实验数据得出了PCN降解动力学方程;并采用傅里叶红外光谱和液相色谱-质谱联用分析探讨了PCN在O_3氧化过程中的中间产物变化及其降解规律。结果表明:在初始ρ(PCN)为25 mg·L~(-1)、pH=10、O_3投加量为1.48_(g·)L~(-1)、H_2O_2投加量为7.84 mmol·L~(-1)、温度为20℃的条件下,反应10 min后PCN可全部被降解,反应3h后COD的去除率达到71.9%;O_3的反应级数为0.697 3,在降解过程中,O_3初始浓度对反应速率的影响最大;反应活化能为E_a=27.59 kJ·mol~(-1)该反应活化能较低,说明此反应容易发生;经氧化降解后,PCN的抑菌结构被破坏,并且产物中可能含有羧酸类和胺类化合物。以上研究结果对解决水体中PCN污染问题具有参考价值。     

TS-1分子筛催化O_3/H_2O_2氧化乙酸

研究了酸性条件下TS-1分子筛催化O3/H2O2体系（O3/H2O2/TS-1）对降解水中乙酸效率的影响,优化了相关工艺参数,并对其作用机理进行了分析。结果表明,在pH为2.8时,TS-1的加入能显著提高臭氧化的降解效率。优化工艺参数表明,当过氧化氢投加量为3 g/L,TS-1投加量为5 g/L时,O3/H2O2/TS-1体系对乙酸具有较高的降解率,60 min后O3/H2 O2/TS-1体系对乙酸（初始浓度为100 mg/L）的去除率达到了58.7%。当pH为0.8时,O3/H2 O2/TS-1体系对乙酸的去除率仅为19.8%,降解效果较差。定量化计算表明,O3/H2O2和O3/H2O2/TS-1的Rct分别为1.62×10-8和8.67×10-7。通过测定乙酸降解过程水样中过氧化氢和液相臭氧的浓度变化,推测了具体反应机理。由于此体系在酸性条件下对乙酸有较好的降解效果,拓宽了现有O3/H2O2体系的应用范围。     

超声-浸渍法制备污泥负载型高效非均相Fenton催化剂及其催化性能

基于简易的超声-浸渍法将铁元素成功掺杂于污泥载体上,得到了一种高效稳定的非均相Fenton催化剂,并运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)和傅立叶变化红外光谱(FT-IR)等对合成催化剂的结构和性能等进行表征,探究了所制备催化剂对亚甲基蓝(MB)模拟废水的降解行为。结果表明,以脱水污泥为载体,可快速有效将铁元素掺杂于污泥中,并主要以Fe_2O_3的形式存在,且负载铁元素和载体形成了Fe—O、Fe—O—H和Si—O—Fe等化学键,保证催化剂的稳定性。对50mg/L MB的降解实验表明,在初始pH为4、催化剂用量为0.6g/L、H_2O_2投加量为5mL/L的最优实验条件下,反应120min后对MB的降解率可达99.8%,并且循环实验5次仍能保持较好的催化性能。同时阐明了非均相Fenton催化体系对MB可能的降解机理。     

Cu-CuO-MnO_2核壳催化剂的制备及其催化降解亚甲基蓝的性能

在Cu基底上制备Cu(OH)_2,水热条件下KMnO_4在Cu(OH)_2表面分解为MnO_2、煅烧得到Cu-CuO-MnO_2核壳催化剂。用XRD、SEM、Raman和TG对该催化剂进行了表征,并研究了其催化H2O2降解亚甲基蓝的性能。研究了催化剂制备过程中KMnO_4分解反应时间、煅烧温度及催化过程中H2O2的用量对其催化降解性能的影响。结果表明:KMn O4分解反应时间3 h、煅烧温度250℃、H_2O_2的用量6 m L时,该催化剂的使用可使亚甲基蓝降解率达到96.4%。催化剂的重复循环使用结果表明,循环5次使用降解率均高于94%。表明Cu-Cu O-Mn O2核壳催化剂具有较高的催化性能及稳定性,对染料废水的处理具有潜在应用价值。     

不同晶型MnOx催化还原NO活性研究

为研究低温烟气脱硝的高效选择性催化还原(SCR)催化剂的催化活性,采用湿式浸渍法制备了以γ-Al_2O_3为载体、以MnO_x为活性组分的系列MnO_x/γ-Al_2O_3催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、BET多分子层吸附模型等测试方法对催化剂进行表征,分析Mn负载量对MnO_x晶型、形貌及催化剂比表面积的影响,并进行催化还原NO实验,通过脱硝效率反映不同MnO_x晶型时催化剂的脱硝特性。结果表明,Mn负载量对MnO_x的晶型和形貌产生明显影响。Mn负载量低于0.4mmol/g时,无法形成明显晶核;Mn负载量为0.8mmol/g时,形成球状_β-MnO_2;Mn负载量为1.2mmol/g时,形成棒状α-MnO_2。球状_β-MnO_2提高了MnO_x/γ-Al_2O_3比表面积,含球状_β-MnO_2的MnO_x/γ-Al_2O_3催化剂具有最优的催化还原NO活性,175℃条件下达到84%左右的脱硝效率。H_2O(气态,下同)和SO~3 _2的存在对催化剂脱硝性能产生影响,分别持续通入600mg/mSO_2、6.000%(体积分数)H_2O 480min,脱硝效率分别下降约14百分点和10百分点。     

磁性纳米Fe_3O_4活化过硫酸盐降解水中磺胺甲恶唑

采用共沉淀法制备了具有较高催化活性的磁性纳米Fe_3O_4,并对其催化活化过硫酸盐(PS)降解磺胺甲恶唑(SMX)的性能进行了探究,考察了PS浓度、Fe_3O_4投加量、初始pH、共存阴离子(Cl~-、CO_3~(2-)、NO_3~-)以及腐殖酸(HA)对SMX降解效果的影响。SEM、EDS、FT-IR、XRD和BET表征结果表明,实验制备了较高纯度的Fe_3O_4纳米颗粒;重复性实验结果表明,Fe_3O_4具有良好的稳定性;催化降解SMX的实验结果表明,提高PS的浓度、增加Fe_3O_4的投加量均可提高SMX的降解率,且SMX的降解反应符合拟一级动力学。当PS浓度为0.5 mmol·L~(-1)、Fe_3O_4投加量为1.2 g·L~(-1)、初始pH=7.0时,Fe_3O_4活化PS降解SMX的效果最佳,在反应180 min后,SMX降解率达到93.3%。XPS光谱分析结果表明,反应过程中Fe~(2+)主要参与了活化PS降解SMX的过程。乙醇(EtOH)和叔丁醇(TBA)自由基淬灭实验结果证明,在Fe_3O_4/PS体系中同时存在SO_4~-·和·OH,SO_4~-·对SMX的降解发挥了主导作用。以上结果为含磺胺甲恶唑废水的处理提供了催化剂选择,也可为过硫酸盐高级氧化体系中阴离子和腐殖酸对反应的影响效果提供参考。     

ATP@Fe_3O_4复合材料催化过硫酸盐降解四环素

通过共沉淀法将四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米粒子负载于凹凸棒土(ATP)制备出兼具吸附与催化性能的非均相类芬顿催化剂ATP@Fe_3O_4。采用SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X射线衍射)、XPS(X射线光电子能谱)、VSM(振动磁强计)等对材料的结构进行了表征分析,并研究了其对催化过硫酸盐(PS)降解四环素(TC)的效果。结果表明,ATP@Fe_3O_4复合材料是活化过硫酸盐(PS)生成硫酸根自由基(SO_4~-)强有力的催化剂,可大幅提高PS对水溶液中四环素的降解能力。当PS浓度为10 mmol·L~(-1)、ATP@Fe_3O_4投加量为1.5 g·L~(-1),其对pH=3.9的80 mg·L~(-1)四环素溶液的降解率在90 min可达98.75%。负载于ATP表面的Fe_3O_4粒子和部分溶解于水中的Fe~(2+)共同催化PS生成SO_4~-,将TC氧化为CO_2、H_2O和中间体,是ATP@Fe_3O_4/PS体系去除四环素的主要机理。以上研究结果可为催化材料的应用提供参考。     

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。     

电解催化氧化法废水处理机制研究

采用电解催化氧化法(electrochemical enhanced catalytic oxidation reaction)处理某高浓度有机废水(COD约10 000mg·L~(-1)),该工艺主要包括电解反应、催化氧化反应以及催化氧化反应后废水内循环进行电解反应等过程。开展了不同因素对废水COD降解效率影响的研究,并对反应降解机制和反应动力学进行了探讨。结果显示,内循环设计结合H_2O_2溶液投加量逐步增加的方式,使得体系在420 min反应时间内均保持着不断削减COD的能力。当FeSO_4·7H_2O初始投加量为0.6 g·L~(-1)、回流比R为0.5时,COD减少量可达9 340 mg·L~(-1)。反应过程中工作电流I及氧化还原电势ORP监测值的不断波动表明反应体系中有机物不断被降解,氧化还原环境不断地变化。该工艺耦合电解氧化和Fenton技术,协同因子约为1.48,且可极大提高废水混凝性能,反应60 min后经废水混凝处理可使COD去除率由4.27%提高至26.21%。     

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。     

非均相催化臭氧化降解水中苯酚动力学

在常温常压下对MgO催化臭氧化降解苯酚的动力学进行了详细研究,考察了MgO加量、臭氧投加量、pH值、苯酚初始浓度和反应温度对催化臭氧化降解苯酚废水的反应速率常数k的影响,分析了多相催化臭氧化的反应活化能,构建了反应动力模型。结果表明,臭氧对苯酚的催化降解遵循表观拟一级反应动力学,且反应速率常数k随着MgO加量(20~80 mg·L~(-1))的增加而增大,在MgO加量为40 mg·L~(-1)时达到0.185 7 min~(-1);随着臭氧加量(0.54~5.5 mg·min~(-1))的增加,k从0.030 49 min~(-1)增大到0.217 77 min~(-1);随着溶液初始pH(1.7~10.15)的升高,k从0.087 75 min~(-1)增加到0.205 49 min~(-1);随着初始苯酚浓度(50~400 mg·L~(-1))的增加,k从0.253 68 min~(-1)降低到0.036 82 min~(-1);随着反应温度(10~50℃)的增加,k从0.120 62 min~(-1)增加到0.466 46 min~(-1)。证明了催化臭氧化降解苯酚的表观反应速率常数分别与催化剂加量、臭氧加量、pH和反应温度成正相关,与苯酚初始浓度则成负相关。反应活化能较低(Ea=2.616 7×104J·mol~(-1)),并且动力学模型计算数值与实际数据吻合良好(平均相对误差为8.9%)。     

Cu-Co双金属氢氧化物非均相类芬顿催化剂去除磺胺甲恶唑

作为一种广谱性抗生素,磺胺甲恶唑(SMX)在常规城市污水生物处理过程中去除率较低,仍需要发展高效的去除方法。为此,通过原位溶剂热生长法,在碳毡上合成Cu-Co双金属氢氧化物(CuCo-BH)非均相催化剂,且在此基础上开展了类芬顿催化剂催化降解SMX的研究。对催化剂的SEM、TEM、XPS和XRD表征结果表明,CuCo-BH在碳毡上异向生长并呈棒状结构,宽度为40～115 nm,最大长度可达650 nm。在生长温度为105℃、反应时间为5 h的条件下,制备得到性能较好的CuCo-BH催化剂,在pH=7、H_2O_2=50 mmol·L-1、反应时间60 min的条件下,对初始浓度为50 mg·L~(-1)的SMX去除率达到100%;在SMX=3 mg·L~(-1)、H_2O_2=15 mmol·L~(-1)、pH=7、反应时间为30 min的条件下,催化剂重复使用5次,SMX的去除率仍高于94%。·OH和O·_2~-的淬灭实验以及电子顺磁共振波谱仪(ESR)的测定分析结果表明,·OH对SMX的降解起到了关键的作用。以上研究结果可为SMX在污水深度处理中的高效去除提供一种新的方法。     

Mn/CdS光催化降解苯酚研究

以Cd(CH_3COO)_2·2H_2O、Mn(CH_3COO)_2·4H_2O、Na_2S·9H_2O为原料,采用共沉淀法制备Mn/CdS催化剂,并用X-射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对其进行表征。以苯酚为光催化降解对象,考察Mn/CdS的光催化活性。结果表明,Mn的质量分数对Mn/CdS的光催化活性有重要影响,当Mn的质量分数为0.50%时,Mn/CdS的光催化活性最高,其对苯酚的光催化降解率达44.9%。     

超声—紫外协同催化降解废水中■的研究

选择纳米TiO_2为催化剂,研究超声—紫外协同催化降解■的效果。考察了不同TiO_2类型、TiO_2投加量、H_2O_2投加量、超声频率、超声强度、溶液初始pH和■初始浓度等因素对■降解率的影响,并对协同催化降解的机制进行了探讨。结果表明,不同类型TiO_2对■的降解效果为P25型TiO_2锐钛矿型TiO_2金红石型TiO_2。在■初始质量浓度为5 mg/L、P25型TiO_2投加量为0.06g/L、H_2O_2投加量为60mmol/L、超声频率为80kHz、超声强度为0.300W/cm~2、溶液初始pH为3.0的条件下,反应10min时超声—紫外协同催化对■的降解率最高可达98.26%。超声和紫外光对■的降解具有协同促进效应,其协同因子为2.08。机制分析表明,超声—紫外协同催化降解■的机制是以·OH为主要自由基的高级氧化作用,1,3-二苯丙烷和对苯基苯酚为主要中间产物。     

V2O5-TiO2-AlF3/Al2O3催化臭氧化2,4-滴丙酸的氧化效能

为了提高有机物的臭氧化降解效率,工作中利用浸渍法制备了一种新型的三组分催化剂(记为V2O5-TiO2-AlF3/Al2O3)。催化臭氧化降解2,4-滴丙酸的实验结果表明,该催化剂能有效提高臭氧化的效率,体系可能遵循羟基自由基的作用机理。利用相对法计算结果表明,与单独臭氧化相比,V2O5-TiO2-AlF3/Al2O3催化臭氧化体系具有更大的Rct值。重复实验结果表明,该催化剂具有相对较好的稳定性。以上研究结果对推广催化臭氧化技术在实际废水处理中的应用具有重要的实际意义。