硅铝比和NiO对ZSM-5协同低温等离子体降解甲苯的影响

研究了不同硅铝比的ZSM-5与Ni/ZSM-5分子筛协同低温等离子体技术对甲苯降解性能的影响.以Ni O(Nickel Oxide)为活性组分,采用浸渍法对ZSM-5分子筛进行改性,利用氮气吸附脱附(BET)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)、Toluene程序升温脱附(Toluene-TPD)等技术表征样品的物理化学性质.考察了硅铝比对ZSM-5与Ni/ZSM-5分子筛体系中甲苯的吸附性能,研究了不同放电电压下硅铝比对甲苯降解率、碳平衡及二氧化碳选择性的影响,并采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析了催化剂表面的有机产物.结果表明:硅铝比不但影响分子筛本身的物理化学特性(比表面积、氧化还原性能、表面酸性、疏水性等),还会影响Ni的负载形态和方式,更高的硅铝比与Ni O的负载能促进甲苯深度氧化,减少副产物,提高碳平衡和二氧化碳选择性.     

混合吸附剂对吸附-间歇低温等离子体氧化甲苯的影响

常温常压下,以γ-Al_2O_3小球、13X分子筛或者两者的混合物为吸附剂,采用吸附-间歇等离子体氧化系统去除模拟干燥空气中的甲苯.结果表明,仅以γ-Al_2O_3小球为吸附剂,碳平衡较高,其中CO_2产率为50%,但吸附穿透时间短,且有甲苯解吸出来.仅以13X分子筛为吸附剂,吸附穿透时间较长,放电阶段无甲苯解吸,且副产物O_3和N_2O较少,但碳平衡较低,其中CO_2产率仅41%.不同比例混合的吸附剂中,13X和γ-Al_2O_3质量比为1/2时,碳平衡最高可达到96%,其中87.7%为CO_2.最后结合吸附剂的吸附性能和放电特征分析了混合吸附剂CO_x产率较高的原因.     

ZSM-5分子筛疏水改性及催化H_2O_2氧化苯酚的性能研究

以甲苯为溶剂、三甲基氯硅烷(TMCS)为表面改性剂,采用液相接枝的方法对ZSM-5分子筛进行疏水化改性,通过XRD、FTIR、N2吸附-脱附、TG、水静态吸附试验等手段对改性前后的ZSM-5分子筛进行了表征,并将其应用于苯酚的吸附及催化氧化研究。结果表明:改性后ZSM-5分子筛仍保持原有的孔道结构,-Si(CH3)3基团接枝到孔道表面,使比表面积和孔容、孔径均有下降;改性后ZSM-5分子筛水静态吸附率由3.82%降至1.12%,疏水性得到明显提高;改性后ZSM-5分子筛对苯酚的吸附机理符合Langmuir模型,吸附动力学符合准二级动力学模型,且对水中苯酚的饱和吸附量由30.7mg/g增加到36.9mg/g;疏水改性后的分子筛负载MnO2催化H2O2氧化降解苯酚的效率可达86.2%,且其吸附过程与催化氧化过程具有协同效应。     

分子筛脱硅对其结构与吸附氨氮性能的影响

为提高分子筛吸附氨氮的能力,采用碱蚀法对4种不同硅铝比ZSM5型分子筛进行脱硅处理,对比了脱硅前后吸附氨氮性能的差异;结合X射线衍射、扫描电镜等分析手段观察了其孔隙与晶体结构、表面形貌的变化,同时借助X射线荧光光谱、傅里叶红外光谱等表征手段分析了其内部元素组成与骨架基团的变化;考察了分子筛脱硅处理对改善其吸附氨氮性能的影响机制.结果表明,分子筛经脱硅后氨氮吸附量大幅提高,硅铝比越大吸附氨氮性能改善越显著,其中,硅铝比最小的ZSM5-27型分子筛脱硅后的氨氮平衡吸附量由5.81mg/g上升至10.44mg/g,上升幅度亦达79.7%;碱蚀脱硅处理有效降低了ZSM5型分子筛的硅铝比,分子筛硅铝比越大降低越显著.分子筛脱硅后,其介孔比表面积与比孔容增加、孔径分布变得宽泛;晶体结构仍保持完整、晶粒形态变得更加清晰规整;离子交换容量增加、硅/铝氧四面体结构单元作用增强.碱蚀法对ZSM5型分子筛具有骨架脱硅补铝、疏通孔道等多重作用,脱硅后分子筛活性位点增加、氨离子扩散阻力下降,吸附性能得到改善.     

孔径调变对MCM-41分子筛吸附VOCs性能的影响

采用3种不同碳链长度的季铵盐表面活性剂C_nTAB(n=8,12,16)为模板剂,分别合成8-MCM-41、12-MCM-41和16-MCM-41介孔分子筛,并以甲苯、邻二甲苯、均三甲苯为吸附对象,考察了介孔分子筛动态吸附VOCs的性能.结果表明,通过减少表面活性剂的碳链长度,可以成功地把MCM-41分子筛的孔径调变为4.1、3.2和2.4 nm.吸附实验结果表明,当MCM-41孔径减小时,其对低浓度甲苯、邻二甲苯的吸附量大幅上升,均三甲苯存在孔道扩散效应,其吸附量增加不明显.吸附等温线表明,在2.4 nm孔道内,3种芳烃分子均属于典型的Langmuir单分子层吸附;当孔径大于2.4 nm时,芳烃分子出现明显的多层吸附和毛细凝聚现象.     

分子筛负载CoO_x催化剂用于苯的催化氧化

采用等体积浸渍法合成了不同负载量的Co O_x/HZSM-5催化剂用于苯催化氧化反应,并采用XRD、低温氮气吸附、NH_3-TPD及H_2-TPR技术对催化剂的结构、孔性质、比表面积、酸性及氧化还原性能进行表征。催化反应结果发现,HZSM-5分子筛表面分散的Co Ox颗粒显著提高了HZSM-5的苯催化氧化活性,10%Co O_x/HZSM-5催化剂表现出最优的催化活性和良好的催化稳定性。材料表征结果表明分子筛表面丰富的酸中心以及Co O_x活性组分的低温可还原性是影响Co O_x/HZSM-5催化剂催化性能的关键因素。     

Cu-Mn-Ce/分子筛催化剂吸附甲苯后的微波原位再生及床层温度分布探究

实验考察了Cu-Mn-Ce/分子筛催化剂吸附甲苯后的微波原位再生效果,分析了固定床温度场分布及催化剂多次再生后的吸附穿透曲线,并对Cu-Mn-Ce/分子筛催化剂进行了比表面积和表面形貌的表征测试.研究表明,微波功率117 W、空气流速0.5 m3·h-1和催化剂用量800 g下,吸附催化剂的微波再生效果良好,脱附甲苯在催化剂表面被氧化降解并使催化剂恢复吸附能力.再生时床层温度水平截面上由内向外缓慢降低,垂直方向从下而上逐渐升高,并在床层中上部达到最高的250~350℃.6次吸附穿透曲线和催化剂表征证实,微波原位再生时催化剂表面存在烧结与团聚现象,催化剂的比表面积和微孔体积有所减少,从而缩短了催化剂的穿透时间;微波再生2次后,催化剂结构趋于稳定,吸附穿透时间维持在70 min左右.研究发现,催化剂表面形貌和孔径的变化与床层温度场的分布呈正相关关系.     

吸附存储-间歇放电法氧化甲苯的反应过程研究

以SBA-15为催化剂,对比连续降解法和吸附存储-间歇放电法净化低浓度甲苯的活性,结果表明吸附存储-间歇放电法下甲苯去除率、碳平衡和CO2选择性更高.运用GC-MS分析了2种降解方式催化剂表面中间产物随时间的变化,苯甲醛进一步氧化分解进而打开苯环,是等离子体催化降解甲苯的控制步骤.对比SBA-15、Mn/SBA-15、Ag/SBA-15、AgMn/SBA-15 4种催化剂在吸附存储-间歇放电法下降解甲苯的活性.结果显示Ag和Mn的引入加速了对2-庚烯醇的氧化催化,AgMn/SBA-15表现出最好的碳平衡、CO2选择性.     

疏水改性ZSM-5的优化制备及其在高湿度下的VOCs吸附性能研究

针对分子筛在高湿度条件下VOCs吸附容量急剧下降的问题,通过优化液相沉积法合成了疏水改性的ZSM-5分子筛.实验选用更加经济环保的乙醇替代甲苯作为改性溶剂,并对两种溶剂的改性效果进行比较,优选出最佳改性条件制备疏水改性ZSM-5,考察了该吸附剂对模拟高湿度有机废气的吸附性能,并采用了 SEM、XRD、FTIR、氮气吸脱...     

废水中甲苯的臭氧氧化动力学的研究

采用臭氧氧化降解含甲苯的废水,实验研究了在温度为298K时,不同pH值、反应物的初始浓度对甲苯降解反应过程及其动力学的影响,初步探讨了甲苯液相臭氧氧化降解过程机理。      

Hg removal from flue gas over different zeolites modified by FeCl3

The elemental mercury removal abilities of three different zeolites (NaA, NaX, HZSM-5) impregnated with iron(III) chloride were studied on a lab-scale fixed-bed reactor. X-ray diffraction, nitrogen adsorption porosimetry, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and temperature programmed desorption (TPD) analyses were used to investigate the physicochemical properties. Results indicated that the pore structure and active chloride species on the surface of the samples are the key factors for physisorption and oxidation of Hg⁰, respectively. Relatively high surface area and micropore volume are beneficial to efficient mercury adsorption. The active Cl species generated on the surface of the samples were effective oxidants able to convert elemental mercury (Hg⁰) into oxidized mercury (Hg^2 +). The crystallization of NaCl due to the ion exchange effect during the impregnation of NaA and NaX reduced the number of active Cl species on the surface, and restricted the physisorption of Hg⁰. Therefore, the Hg⁰ removal efficiencies of the samples were inhibited. The TPD analysis revealed that the species of mercury on the surface of FeCl₃–HZSM-5 was mainly in the form of mercuric chloride (HgCl₂), while on FeCl₃–NaX and FeCl₃–NaA it was mainly mercuric oxide (HgO).     

粒径对水合氧化镧除氟效果的影响

针对La2O3·nH2O的高效除氟作用,确定了La2O3·nH2O除氟的最佳pH,在此基础上研究了La2O3·nH2O的粒径对其除氟容量以及除氟动力学的影响,并与活性氧化铝除氟效果进行了对比.结果表明:La2O3·nH2O除氟的最佳pH为5.5～6.5;La2O3·nH2O对氟的吸附基本符合Langmuir单分子层吸附原理;随着粒径的减小,其最大吸附容量及吸附速率均有明显的提高.试验中粒径为0.038～0.050mm的La2O3·nH2O粒径为 > 0.500～0.710mm的La2O3·nH2O相比,前者的最大吸附容量是后者的3.32倍;当平衡ρ(氟)为1 mg,L时,前者计算所得的吸附容量是后者的10.13倍.与活性氧化铝相比,当平衡ρ(氟)为1mg/L时,相同粒径的La2O3·nH2O的吸附容量是活性氧化铝的2.55～13.88倍.     

中孔结构对活性炭吸附卷烟烟气中有机物的影响

卷烟烟气中复杂化合物对大气环境的污染已经引起了全世界的关注.因此,本文以颗粒活性炭为原料,通过硝酸钙、水蒸气调控得到比表面积、微孔容量丰富且含有较高中孔率的介孔活性炭,研究了孔结构对三醋酸甘油酯和挥发性有机物吸附的影响.结果表明:活性炭对三醋酸甘油酯的吸附主要受到比表面积和微孔的影响,中孔对其吸附性能没有太明显的作用;中孔结构对苯、甲苯、丙酮的吸附可以起到明显的通道效应,大大提高了活性炭对挥发性有机物的去除能力.     

活性炭催化过氧化氢去除荧光增白剂

研究了活性炭(activated carbon,AC)吸附、改性活性炭(activated carbon modified,ACM)吸附、过氧化氢(H2O2)氧化、AC催化H2O2等方法对水体中荧光增白剂VBL的处理效果,并通过自由基俘获剂叔丁醇、催化过程气体分析等探讨了AC催化H2O2分解VBL的机制.结果表明,经硝酸铁[Fe(NO3)3]改性过的ACM对VBL的吸附去除率高于未改性的AC.活性炭催化H2O2对VBL的去除效果明显,但未改性AC催化去除率高于ACM.60 min时,AC催化氧化去除率即可达到95%以上,而ACM仅为58%.叔丁醇的加入降低了AC和ACM催化氧化对VBL的去除率,表明AC催化H2O2氧化能促进H2O2形成羟基自由基(·OH)和原子氧参与反应.AC催化H2O2分解及释放气体分析表明,AC能催化H2O2形成氧气并放热,且ACM明显快于AC.结合催化H2O2去除VBL效率的结果分析,ACM催化反应时活性中间物(自由基和原子氧等)产生速率快于AC,活性中间物自身消耗形成氧气,而不是用于分解VBL.催化反应中活性中间产物的形成速率与反应物供给速率的不匹配可能是导致ACM催化效果弱于AC的重要原因.     

Hg0 removal from flue gas over different zeolites modified by FeCl3

The elemental mercury removal abilities of three different zeolites (NaA, NaX, HZSM-5) impregnated with iron (III) chloride were studied on alab-scale fixed-bed reactor. X-ray diffraction, nitrogen adsorption porosimetry, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and temperature programmed desorption (TPD) analy-ses were used to investigate the physicochemical properties. Results indicated that the pore structure and active chloride species on the surface of the samples are the key factors for physisorption and oxidation of Hg⁰, respectively. Relatively high surface area and micropore volume are beneficial to efficient mercury adsorption. The active Cl species generated on the surface of the samples were effective oxidants able to convert elemental mercury (Hg⁰) into oxidized mercury (Hg²⁺). The crystallization of NaCl due to the ion exchange effect during the impregnation of NaA and NaX reduced the number of active Cl species on the surface, and restricted the physisorption of Hg⁰. Therefore, the Hg⁰ removal efficiencies of the samples were inhibited. The TPD analysis revealed that the species of mercury on the surface of FeCl₃-HZSM-5 was mainly in the form of mercuric chloride(HgCl₂), while on FeCl₃-NaX and FeCl₃-NaA it was mainly mercuri coxide(HgO).     

废茶活性炭脱硫脱硝性能的应用研究

为探讨废茶活性炭对于SO2和NO脱除作用的制约因素,分别考察了材料孔径结构、石墨化程度及表面结构对其脱硫脱硝性能的影响,同时研究了其吸附机制及动力学过程.结果表明,较高的石墨化程度是影响材料脱硫性能的主要因素,微孔径较小且含氮碱性基团较高时有利于SO2的脱除;发达的中孔结构是制约NO脱除效率的关键因素,含氮碱性基团对NO的脱除具有一定的促进作用;烟气中SO2和NO共存时,材料的脱硫脱硝性能均有所降低,氧气和水蒸气的加入能够改善其脱硫脱硝效率;废茶活性炭在无水环境下对于SO2和NO的吸附作用均以物理吸附为主,水蒸气的存在促进了材料对SO2的化学吸附;通过动力学模型的拟合发现,Bangham吸附模型能够很好地描述材料脱硫脱硝的动力学过程,其R2均高于0.989,材料对于SO2和NO的吸附速率常数均随氧气和水蒸气的加入而减小.     

Pd/C气体扩散电极用于电生成H2O2降解苯酚的研究

采用自制的Pd/C气体扩散阴极和Ti/IrO2/RuO2阳极,在无隔膜电解槽中对苯酚模拟废水降解效果及机制进行了研究,采用电子自旋共振法(ESR)对电解体系中产生的羟自由基(·OH)进行了检测.结果表明,在Pd/C气体扩散体系中掺杂Pd催化剂可以促进H2 O2的生成(H2 O2的稳定浓度是7.5 mg/L),有利于·OH的产生.经电化学氧化处理120 min后,苯酚和COD的去除率分别达到97.2%和50%,表明在电催化氧化过程中苯酚被氧化生成了大量低分子量中间产物.废水的BOD5/COD值达到0.73是处理前的9.1倍,苯酚废水的可生化降解性通过电化学氧化处理后显著提高.在该电化学体系中苯酚的降解是在阳极直接、间接氧化及阴极产生的H2 O2、·OH的氧化共同作用下完成的.通过对紫外扫描光谱图的分析推断出苯酚在电解过程中有醌类物质生成;由GC-MS检测到了邻苯二酚、对苯二酚、苯醌等芳香族化合物和己二酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、丁二酸、丙二酸、乙二酸等短链羧酸,据此提出了苯酚降解的可能历程.     

O3-BAC深度处理石化废水厂尾水的特性及菌群结构分析

采用连续流O_3-BAC对华北某石化废水处理厂尾水进行了中试处理实验,研究了O_3氧化对COD及UV254处理效果的影响,同时对处理过程中有机物的变化特性及稳定运行30 d时BAC填料中的微生态环境进行了分析.结果表明,在O_3接触时间为40 min,O_3投加量为20 mg·L-1,BAC单元空床停留时间为1.5 h条件下,O_3-BAC工艺出水COD为24 mg·L-1,平均去除率为40.4%,相对于单独BAC工艺去除率提高10.0%,UV254的平均去除率为55.1%,且COD与UV254之间呈一定的相关性,相关系数R2为0.89;O_3氧化后相对分子质量1×103的比例由尾水中的69.0%提高到了87.0%,O_3-BAC工艺中NPOC的去除率为45.8%,较单独BAC工艺提高23.0%,且BAC单元去除的NPOC主要由相对分子质量1×103的组分所贡献;经GC-MS图谱及有机物统计分析,经O_3氧化后烷烃类、不饱和酯类及酚类等有机物得到明显的去除;O_3氧化后BAC单元的微生态环境得到明显改善,其中微生物种类(丰度在1.0%以上)由6种增加到了11种.O_3-BAC工艺可以有效应用于石化尾水的深度处理中.     

Co-adsorption of gaseous benzene, toluene, ethylbenzene, m-xylene (BTEX) and SO2 on recyclable Fe3O4 nanoparticles at 0-101% relative humidities

We herein used Fe3O4 nanoparticles(NPs) as an adsorption interface for the concurrent removal of gaseous benzene, toluene, ethylbenzene and m-xylene(BTEX) and sulfur dioxide(SO2), at different relative humidities(RH). X-ray diffraction, Brunauer–Emmett–Teller, and transmission electron microscopy were deployed for nanoparticle surface characterization.Mono-dispersed Fe3O4(Fe2O3·Fe O) NPs synthesized with oleic acid(OA) as surfactant, and uncoated poly-dispersed Fe3O4 NPs demonstrated comparable removal efficiencies.Adsorption experiments of BTEX on NPs were measured using gas chromatography equipped with flame ionization detection, which indicated high removal efficiencies(up to(95 ± 2)%) under dry conditions. The humidity effect and competitive adsorption were investigated using toluene as a model compound. It was observed that the removal efficiencies decreased as a function of the increase in RH, yet, under our experimental conditions, we observed(40 ± 4)% toluene removal at supersaturation for Fe3O4 NPs, and toluene removal of(83 ± 4)% to(59 ± 6)%, for OA-Fe3O4 NPs. In the presence of SO2, the toluene uptake was reduced under dry conditions to(89 ± 2)% and(75 ± 1)% for the uncoated and coated NPs, respectively, depicting competitive adsorption. At RH 100%,competitive adsorption reduced the removal efficiency to(27 ± 1)% for uncoated NPs whereas OA-Fe3O4 NPs exhibited moderate efficiency loss of(55 ± 2)% at supersaturation.Results point to heterogeneous water coverage on the NP surface. The magnetic property of magnetite facilitated the recovery of both types of NPs, without the loss in efficiency when recycled and reused.