三维粒子电极催化氧化活性艳红X-3B实验研究

采用浸渍焙烧法制备了Cu/γ-Al2O3、Cu-Co/γ-Al2O3粒子电极,TiO2/Ti为阳极、石墨为阴极,采用三维电极降解染料模拟废水活性艳红X-3B溶液,考察了粒子电极、槽电压、pH值、电解质浓度等因素对处理效果的影响。实验结果表明:该反应器能够有效的降解X-3B,粒子电极显示了较高的催化活性,双组分粒子电极Cu-Co/γ-Al2O3比单组分粒子电极Cu/γ-Al2O3有着更好的催化效果,降解机制主要是电致·OH的间接氧化和粒子电极表面的直接氧化的协同作用。     

石墨烯三维电极-电Fenton系统降解甲基橙

将三维电极和电Fenton系统结合电催化氧化降解甲基橙废水.制备了Fe₃O₄负载的氧化石墨烯粒子电极GO@Fe₃O₄（GF）和球形凝胶结构SA/GO@Fe₃O₄（SGF）粒子电极,对两种粒子电极进行了表征,探讨了三维电极-电Fenton（3D-EF）系统电催化氧化性能的影响因素,并进行了反应动力学分析,结合Box-Benhnken中心复合响应面设计建立响应面二次多元回归方程模型;采用紫外可见光谱和GC-MS技术研究甲基橙降解过程.结果表明,SGF粒子电极表面形成三维网络状褶皱结构.在初始pH=5,粒子电极投加量3.0g/L,反应时间90min,电流密度30mA/cm²,外加电压7V的反应条件下,SGF粒子电极体系的甲基橙色度和COD去除率分别是98.8%和87.5%,均高于GF粒子电极体系的甲基橙色度去除率87.2%和COD去除率71.2%.响应面模型预测的反应条件和甲基橙色度去除率和实验结果吻合.推测甲基橙降解过程分为3个阶段：断键氧化过程、开环过程和完全氧化过程.     

石墨烯三维电极-电Fenton系统降解甲基橙

将三维电极和电Fenton系统结合电催化氧化降解甲基橙废水.制备了Fe₃O₄负载的氧化石墨烯粒子电极GO@Fe₃O₄（GF）和球形凝胶结构SA/GO@Fe₃O₄（SGF）粒子电极,对两种粒子电极进行了表征,探讨了三维电极-电Fenton（3D-EF）系统电催化氧化性能的影响因素,并进行了反应动力学分析,结合Box-Benhnken中心复合响应面设计建立响应面二次多元回归方程模型;采用紫外可见光谱和GC-MS技术研究甲基橙降解过程.结果表明,SGF粒子电极表面形成三维网络状褶皱结构.在初始pH=5,粒子电极投加量3.0g/L,反应时间90min,电流密度30mA/cm²,外加电压7V的反应条件下,SGF粒子电极体系的甲基橙色度和COD去除率分别是98.8%和87.5%,均高于GF粒子电极体系的甲基橙色度去除率87.2%和COD去除率71.2%.响应面模型预测的反应条件和甲基橙色度去除率和实验结果吻合.推测甲基橙降解过程分为3个阶段：断键氧化过程、开环过程和完全氧化过程.     

稀土/Y分子筛多相催化电解氧化深度去除渗滤液中难降解有机物

采用浸渍和焙烧法制备了以Y分子筛为载体的几种稀土催化剂,并用玻璃纤维包埋催化剂形成反应床体,构建稀土多相催化电解氧化体系,探索这一体系对垃圾渗滤液中难降解有机物的去除效果.同时,以COD值为控制指标,考察了焙烧温度、浸渍液金属离子浓度、稀土元素种类对电催化活性的影响.最后,用SEM和XRD等手段对催化剂的微观结构、表面形貌进行了表征,并与稀土/γ-Al2O3催化剂的电催化活性和结构进行了比较.结果表明,Y分子筛中引入稀土元素后没有破坏Y分子筛的晶体结构,稀土/Y分子筛催化剂的表面并没有检测到稀土氧化物的物相,稀土/γ-Al2O3催化剂的表面形成了明显的稀土氧化物衍射峰;稀土/Y分子筛催化剂的最佳制备条件为焙烧温度400℃,浸渍液中金属离子质量分数1%～3%,负载金属为铈;所制备的稀土/Y分子筛催化剂具有良好的电催化活性和稳定性,其活性高于稀土/γ-Al2O3催化剂.     

Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3粒子电极体系降解AOⅡ的历程与机理

采用自制的Nd掺杂PbO_2阳极和Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3粒子,研究了二维电极、γ-Al_2O_3和Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3填充的三维电极体系对于酸性橙Ⅱ(AOⅡ)的降解性能,利用紫外可见光谱(UV-vis)、傅里叶红外光谱(FTIR)、气相色谱-质谱(GC-MS)对降解产物进行了分析.研究结果表明,Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3粒子电极体系对AOⅡ具有更优越的电催化氧化性能,TOC去除率相较于二维电极以及γ-Al_2O_3粒子电极分别提高了近1.95和1.70倍,能耗相应降低了41%和25%.根据对产物的分析,提出了Sn-Ce-Sb/γ-Al_2O_3粒子电极体系中AOⅡ可能的降解路径.结合实验结果,通过羟基自由基(·OH)的形成过程分析,进一步提出了该体系中可能存在的反应机理.     

改性Ti/SnO2-Sb电极催化降解1,4-二氯苯废水试验研究

采用聚合物前驱体法制备了未掺杂、掺杂Cu、掺杂Bi、掺杂Ni的4种Ti/Sn O2-Sb电极,运用SEM和XRD分析电极表面形貌及结构,通过线性极化扫描、循环伏安等测试考察其电化学性能,同时进行1,4二氯苯(p-DCB)降解实验进一步探究电极的电催化氧化特性.SEM和XRD结果表明,掺杂金属可改善电极表面形貌,增大其比表面积;电化学测试表明,Ti/Sn O2-Sb电极的析氧电位并未因金属掺杂而有明显改变,掺杂金属后,Ti/Sn O2-Sb电极具有更优的电催化活性和稳定性.p-DCB降解实验表明,改性Ti/Sn O2-Sb电极对p-DCB的降解效率明显提高,其中Ti/Sn O2-Sb-Cu电极的电催化处理效果最优,电解2 h后p-DCB的去除率即达到87.6%,且p-DCB的降解反应遵循一级反应动力学规律.     

紫外辐射H2O2与PMS氧化准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水

采用紫外（UV）活化双氧水（H₂O₂）和过一硫酸盐（PMS）产生活性氧物种降解准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中有机污染物.结果表明,紫外辐射双氧水（UV-H₂O₂）和紫外辐射过一硫酸盐（UV-PMS）体系对有机污染物的降解相比于单独体系效果显著.初始pH值和氧化剂投加量能够显著影响2种体系的降解效能,增加氧化剂投加量能够一定程度提高2种体系对渗滤液尾水中有机物的去除;2种体系均在酸性条件下效果较好,初始pH值的升高对2种体系过程有机物降解有抑制作用并且对UV-H₂O₂体系的抑制尤为显著.在最优条件下（初始pH值为3,氧化剂投量为0.084mol/L）,UV-H₂O₂与UV-PMS体系处理后出水COD去除率分别达到了72.09%和56.22%.另外,UV-H₂O₂体系中主要活性氧物种是羟基自由基,而UV-PMS体系中主要是由羟基自由基和硫酸根自由基的共同作用.紫外-可见光谱与三维荧光光谱表明两体系中均能降解渗滤液尾水中难降解芳香类有机物质,并且UV-PMS较UV-H₂O₂体系对腐殖质的反应速率更快,但是两种体系对渗滤液尾水中腐殖质的降解途径存在显著差异.研究结果可为光化学氧化处理垃圾渗滤液中难降解有机物提供参考.     

Ni掺杂Sb-SnO2瓷环粒子电极电催化氧化磺胺嘧啶

为发展废水中抗生素的处理技术、保护水环境安全,采用浸渍法制备Ni掺杂Sb-SnO₂微孔陶瓷环粒子电极,研究了电极对磺胺嘧啶（SDZ）的电催化氧化能力和动力学特征,初步分析了SDZ的降解途径.结果表明,粒子电极表面负载Ni和Sb-SnO₂晶体,有利于电子传递和吸附SDZ,提高了电催化氧化效率;在NaCl浓度为0.02 mol·L^-1、初始pH为8、电流密度为15 mA·cm^-2、粒子电极投加量为15 g时处理15 min,50 mg·L^-1的SDZ能够被完全去除;处理3 h时,反应液TOC去除率达到80.8%,比二维电极高17.6%;电催化氧化SDZ的动力学过程符合一级反应动力学模型,去除速率常数为0.329 min^-1.采用液相色谱-串联质谱分析法（LC-MS/MS）鉴定SDZ的降解产物,电催化降解SDZ可能包括磺酰胺基S—N键和嘧啶环上C—N键断裂、脱磺酸基、脱氨基和·OH氧化等途径.     

Cu/ZrO2/S2O2-8/γ-Al2O3固体酸催化剂制备与催化选择还原NO性能

以拟薄水铝石焙烧得到的γ-Al2O3为载体,分步浸渍负载（NH4）2S2O8、ZrOCl2和Cu（NO3）2,制成Cu/ZrO2/S2O28-/γ-Al2O3固体酸催化剂.考察了Cu/ZrO2/S2O8^2-/γ-Al2O3在富氧条件下对C3H6选择还原NO的催化性能,并借助SEM、XRD、Py-IR和TPR等表征方法研究了它的结构和性能的关系.性能的实验结果表明,Cu/ZrO2/S2O28-/γ-Al2O3在无水条件下能使NO的最大转化率达到82.9%,在有10%水蒸气存在条件下仍能使NO的最大转化率达到80.2%.表征测试的结果表明,S2O8^2-和ZrO2能够抑制γ-Al2O3颗粒之间的烧结及CuAl2O4尖晶石相的生成,同时促使催化剂表面新酸性中心（B酸）的形成及总酸量的增加,另外ZrO2还能提高Cu物种的还原性,从而有效地改善了催化剂的催化活性和水热稳定性.     

γ-Al2 O3 负载磷钨酸催化强化电化学法处理水中酸性大红3R的研究

采用浸渍法制备γ-Al2O3负载磷钨酸(HPW/γ-Al2O3)催化剂.运用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)对催化剂的微观结构、形貌进行表征.结果表明杂多阴离子保持Keggin结构.将HPW/γ-Al2O3负载型催化剂填充于电化学反应器中,考察催化剂强化电化学法降解酸性大红3R染料的效果.研究表明,HPW/γ-Al2O3催化剂对酸性大红3R溶液显示了良好的催化活性,催化剂负载量为4.6%时,在pH为3、槽电压25.0 V、空气流速0.04 m3.h-1、极板间距3.0 cm反应条件下,60 min后,色度去除率达到97.6%.催化剂重复使用10次后,体系脱色率仍可达到80%左右,但会出现部分活性组分的流失现象.采用可见-紫外光谱对反应中间产物进行定性分析显示,在脱色反应过程中,染料分子中的共轭体系已基本被破坏.     

渗滤液中有机化合物在电化学氧化和厌氧生物组合系统中的降解

根据GC-MS分析,垃圾渗滤液中有机组分大多是难生物降解的有机化合物,如酚类、杂环类、杂环芳烃、多环芳烃类化合物,约占渗滤液中有机组分的70%以上. 本文对渗滤液中典型有机化合物在电化学氧化和厌氧生物组合工艺系统中的降解特性进行了系统研究. 结果表明,在电化学处理系统中,杂酚类、酰胺类、苯并噻唑、苯醌、喹啉、萘等有机化合物降解速率高于外-2-羟基桉树脑和异喹啉等化合物,但前者在厌氧生物处理系统中去除率低;渗滤液原水经过电化学氧化处理后,挥发性脂肪酸(VFA)含量从原水中的0.68%增加到电化学出水中的16.18%;此组合工艺能够显著降低因渗滤液复杂组分间的增效协同作用和拮抗作用而引起的毒性,系统出水可生化性增强,为进一步研究垃圾渗滤液的处理技术和进行该组合处理系统的大规模开发提供参考.     

磁场协同交变脉冲电化学场处理垃圾渗滤液

以自行研制的交变脉冲电源为基础,在自制的磁场-电化学场一体化水处理反应器中,使用铝片为可溶性电极,并同时施加磁场和交变脉冲电解电流,对垃圾渗滤液进行处理.在磁感应强度为0.08 T,脉冲峰值电流密度为5 A/dm2,平均脉冲峰值电压为2.0 V,脉冲电流周期为3 s及处理时间为90 min的工艺条件下,相对于相同电化学条件的单一交变脉冲电絮凝处理,新鲜垃圾渗滤液的COD_Cr与NH₃-N的去除率分别提高了8.41%和6.56%;老龄垃圾渗滤液的COD_Cr与NH₃-N的去除率分别提高了16.01%和7.82%.表明磁场与电化学场的协同作用明显地提高了废水的处理效果.      

电-多相催化反应器处理苯胺废水的研究

提出一种基于复极性固定床反应器处理有机废水的新技术:电-多相催化技术,用于苯胺废水的处理。实验结果表明,该技术对苯胺具有较好的催化降解的效果。在外加电压30V、电解时间1h、支持电解浓度800mg/L、pH值中性的条件下,降解COD为800mg/L的苯胺废水,去除率可达36.53%,同时对不同因素的影响原因进行了分析。     

微波催化氧化法预处理垃圾渗滤液的研究

采用微波-活性炭-Fenton催化氧化预处理垃圾渗滤液,研究了不同因素对垃圾渗滤液处理效果的影响.结果表明,COD和氨氮去除率随活性炭用量、微波辐射时间和微波功率增加而增加;随Fe2+用量和H2O2用量增加,COD和氨氮去除率先增加而后下降;随pH值增加,氨氮去除率显著增加,COD去除率变化不明显.在微波功率为300W,pH值为8,活性炭9g/L,Fe2+用量为0.02mol/L,H2O2用量为7mL/L,辐射时间6min条件下,垃圾渗滤液中COD和氨氮去除率分别达到68.22%和78.08%,SS去除率达到78.55%,浑浊度去除率达到99.02%,颜色由黑褐色去除为接近无色,BOD5/COD由0.21提高到0.45;研究比较了不同处理对垃圾渗滤液的处理效果.结果显示,微波催化氧化对垃圾渗滤液中COD和氨氮去除率明显高于其他处理.     

垃圾渗滤液电化学催化氧化法深度处理研究

研究利用电化学催化氧化法深度处理经生物处理后的垃圾渗滤液时，电压、氧化时间、氯离子浓度及温度对有机物降解的影响。试验结果表明：在电压3．5V，电流密度为7．0mA／cm^2．氧化时间2．5h．氯离子的浓度2000mg／L的条件下，垃圾渗滤液的CODCr由464．0mg／L降低到200．0mg／L，NH3^-N的去除率大于95％。     

高级氧化技术在垃圾渗滤液处理中的应用

垃圾渗滤液是一种成分非常复杂的高浓度有机废水,生物法处理难以适应其水质的变化,文章介绍了光催化氧化、催化湿式氧化、Fenton氧化、电化学氧化及相应的催化氧化、化学氧化、等离子体技术、超声波技术等高级氧化技术的机理,总结了它们应用于垃圾渗滤液处理的影响因素和效果,高级氧化具有反应速度快、无二次污染、水质适用范围广、对垃圾渗滤液中有机污染物降解彻底等特点,但同时也受到水量和成本的限制,最后指出高级氧化技术之间的优化组合以及将其作为预处理单元与生化联合处理垃圾渗滤液应是今后的主要研究方向.     

pH对电化学氧化垃圾渗滤液的影响

主要研究了不同pH值对高氨氮垃圾渗滤液的电化学氧化的影响,重点考察了pH值在电解过程中的电解速率、电流效率、能耗以及三氯甲烷生成情况。结果表明:pH对电化学氧化垃圾渗滤液过程有重要的影响。在弱碱性条件下,电解垃圾渗滤液过程中氨氮及COD的降解速率、电流效率及能耗均要比在强酸、强碱条件下高,当pH为8.09时,经过6 h降解,氨氮的去除率达到100%,氨氮的降解速率为7 mg/(L.min),电流效率为45.23%,氨氮能耗为0.09kWh/g,COD的降解去除率达到50%,三氯甲烷产生的随着电解时间的增加而增加,电解6 h后三氯甲烷浓度从低于检测值升高至0.636 mg/L。     

铁促电解深度处理填埋场渗滤液的研究

采用箱式电化学反应器（具有氧化物涂层的钛基阳极）进行填埋场渗滤液的深度处理,考察了FeSO₄浓度、初始pH值、电压（电流）对污染物去除的影响,对比了铁促电解过程使用Fe²⁺和Fe³⁺的污染物去除效果.结果表明,与传统有机物电化学氧化相比,铁促电解显著提高了有机物的去除效率.FeSO₄浓度增大,有机物去除效果提高,当FeSO₄浓度大于1　250　mg·L^-1,有机物去除率提高幅度减小;污染物去除速率在30　min内较快,然后逐渐递减;合理的初始pH值范围为3～4;若有效去除COD和NH⁺₄-N,则电解电压须大于3.3 V,电流大于4.8 A;Fe³⁺促进电解去除有机物的效果略低于Fe²⁺;提出了铁盐循环利用和将酸洗废水应用于铁促电解过程的设想.     

γ-Al2O3催化臭氧氧化水中嗅味物质机理探讨

以γ-Al₂O₃粉末为催化剂,研究催化臭氧氧化去除水体中典型嗅味物质2-甲基异茨醇（MIB）的效能与机理.结果表明,γ-Al₂O₃能够明显促进臭氧氧化去除MIB,表现出很好的催化活性,叔丁醇对γ-Al₂O₃催化氧化去除MIB过程具有明显的抑制作用.在催化臭氧氧化去除MIB过程中,γ-Al₂O₃表面电荷状态及表面羟基的带电性质与溶液的pH值有关.当溶液pH值与γ-Al₂O₃ 的pH_zpc接近时,γ-Al₂O₃的催化作用最为明显.γ-Al₂O₃催化臭氧氧化过程中自由基的相对量值R_ct比单独臭氧氧化过程高出近1个数量级,这进一步表明γ-Al₂O₃能明显促进臭氧分解产生更多的羟基自由基.最后还考察了不同摩尔比例的臭氧分解促进剂与抑制剂对γ-Al₂O₃催化臭氧分解的影响.     

电解氧化法预处理垃圾渗滤液

采用连续式电解槽对垃圾渗滤液进行预处理研究.考察不同的电流密度、进水pH值、Cl-质量浓度等对电解效果的影响,从而确定了最佳操作条件.在最佳条件下,比较研究电解装置对3种不同来源的垃圾渗滤液各项指标的去除效果.结果表明,连续式电解法对中等COD质量浓度的垃圾渗滤液(COD质量浓度为2 000～10 000 mg/L)有较好的处理效果,可有效去除废水中的COD,氨氮和重金属,且对难降解的污染物(如苯胺、苯酚等)有良好的去除作用.该法提高了水质的可生化性,强化了后续生化处理,为中试及工业化工程设计应用提供了参考.