烧结金属催化材料净化印刷工艺中VOCs废气的试验研究

采用以烧结金属粉末微孔过滤材料为吸附材料和催化剂基体、CuMn／γ-Al2O3为催化剂的烧结金属催化净化装置,可实现对VOCs废气的有效去除。实验室试验表明：苯、甲苯和二甲苯的催化转化率均随温度的升高而增加。在250℃以上,甲苯和二甲苯的催化转化率高于99％;在280℃以上,苯的催化转化率高于99％。空速为2．0s^-1时催化荆的催化转化率要较空速为3．0s^-1时高。现场试验表明：在300℃左右,VOCs气体经过由烧结金属催化材料刺成的金属过滤器后,苯、甲苯、二甲苯的去除率均高于99％。经金属过滤器处理后,苯、甲苯、二甲苯的排放浓度可低于北京市《大气污染物综合排放标准》DB11／501—2007中的排放限值排放。     

Catalytic performance of copper and cerium oxides-based γ-Al_2O_3 on combustion of toluene

以γ-Al2O3为载体,以复合氧化物CuxCe1-xO2为活性组分,其中,x=0.1,0.2,0.4,0.6,0.8,通过浸渍法制备了一系列CuxCe1-xO2/γ-Al2O3催化剂.在固定床反应器中评价了催化剂对甲苯的催化活性,通过XRD、SEM对催化剂进行表征,并运用ICP-MS分析并计算Cu、Ce的摩尔比以及活性组分的负载量.结果表明,在CuxCe1-xO2/γ-Al2O3催化剂中Cu、Ce摩尔比的实际值与理论值相近,活性组分的负载量在19%以上,而且对甲苯都有较好的低温催化活性,其中当x=0.2时,即Cu0.2Ce0.8O2/γ-Al2O3催化剂对甲苯的催化活性最高,其中T10=160℃,T90=265℃;当甲苯的进口浓度在700～3000mg·m-3时,进口浓度对Cu0.2Ce0.8O2/γ-Al2O3催化剂的催化活性影响较小,且经过连续80h的稳定性操作后转化率仍然保持在90%以上.     

2008~2010年北京城区大气BTEX的浓度水平及其O3 生成潜势

苯、甲苯、乙苯及二甲苯是典型的人为排放有机物,不仅危害人体健康还参与对流层的光化学反应,生成O3和二次有机气溶胶.为认知北京大气中BTEX的浓度水平,评估其O3生成潜势,于2007年12月～2010年11月使用被动采样和化学分析相结合的方法对BTEX和O3浓度进行了连续3 a的同步观测.结果表明,北京城区大气BTEX中甲苯的浓度高达(8.7±3.1)μg·m-3,其次为苯、乙苯和间对二甲苯,浓度分别为(7.1±3.3)、(4.2±1.4)和(3.4±1.5)μg·m-3.BTEX总浓度在春、夏、秋和冬季的平均值分别为(16.8±1.4)、(24.7±2.8)、(25.9±4.9)和(26.8±12.1)μg·m-3,冬季苯的浓度全年最高,而夏季甲苯浓度高于冬季.采用最大增量反应活性方法计算了北京城区大气BTEX夏季O3生成潜势,发现间对二甲苯的贡献最大.北京2008、2009和2010年夏季BTEX的O3生成潜势分别为65.2、60.2和75.7μg·m-3,与O3实际浓度的年际变化趋势一致(同期浓度分别为80.5、65.0和101.9μg·m-3).机动车尾气和溶剂挥发是北京城区大气BTEX的主要来源,冬季苯的浓度可能受取暖燃煤的影响,夏季溶剂挥发对BTEX影响更大,并对O3的生成有一定贡献.     

新型CuMn/TiO2苯类催化燃烧催化剂的研制及活性实验

采用浸溃法制备了CuMn/TiO2新型甲苯燃烧催化剂,其活性明显优于传统CuMn/γ-Al2O3和Cu-Mn复合氧化物催化剂.研究发现,载体TiO2自身有一定催化活性,而γ-Al2O3则几乎没有活性;TiO2与Cu-Mn之间的协同作用更提高了新型催化剂的活性.XRD、LRS结果显示,CuMn/TiO2催化剂的主要活性相为铜锰尖晶石(CuMn2O4),它的存在是CuMn/TiO2催化活性优良的另一个主要原因.考察了Cu-Mn负载量、铜锰比和焙烧温度对催化剂活性的影响,CuMn/TiO2下对甲苯的去除率达95%以上时催化床层温度为215℃,比CuMn/γ-Al2O3和Cu-Mn复合氧化物对甲苯去除率达95%时分别下降了30℃、50℃左右.     

纳米Fe3O4/CeO2-H2O2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/Ce O2为催化剂,3,4-二氯三氟甲苯(3,4-DCBTE)为目标污染物,在Fe3O4/Ce O2-H2O2非均相类Fenton体系中对目标污染物的降解进行研究,考察催化剂的催化效果和温度、p H、H2O2投加量等因素对催化剂催化效果的影响.结果表明,以纳米Fe3O4/Ce 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/Ce O2的催化效果不断提高;在偏酸性环境中,p H越低催化效果越好,p H=2时反应去除效率可达96.67%;随着H2O2投加量的增加,3,4-二氯三氟甲苯的降解效率先提高后降低,投加量为15 mg·L-1时去除效果最好可达99.47%;随着催化剂投加量的增加,同样出现了处理效果先升高后降低的现象,投加量为0.5 g·L-1时催化效果最好可达99.64%.在以纳米Fe3O4/Ce O2为催化剂的非均相类Fenton体系中,3,4-二氯三氟甲苯的降解符合一级反应动力学,反应所需活化能较低只需30.26 k J·mol-1.     

树脂负载Fe3+/Cu2+多相类芬顿降解染料橙黄

制备了新型多相类Fenton催化剂(Fe3+cu2+)/R(Fe3+和cu2+同时负载于离子交换树脂),以橙黄Ⅳ为研究对象,探讨了初始过氧化氢浓度、橙黄Ⅳ浓度、催化剂量、初始pH值及温度等因素对催化反应速率的影响,并对该催化剂重复使用性能进行测试.研究结果表明,该催化剂(Fe3++Cu2+)/R与Fe3+/R相比表现出更好的催化过氧化氢分解的活性,使橙黄Ⅳ的降解率提高10%;催化过氧化氢氧化橙黄Ⅳ的反应遵循假一级反应动力学,反应活化能为10.71 kJ·mol-1;催化剂表现出良好的重复使用性能,Fe3+和cu2+在树脂表面负载比较牢固,具有较好的稳定性和耐用性.同时,电子顺磁共振(EPR)测试结果表明,cu2+的掺杂能有效地促进OH·的产生;X射线光电子能谱(XPS)测试结果表明,反应过程中存在高价态铁物种.因此,在该体系反应过程中产生的活性物种是OH·和高价态铁同时共存.     

纳米γ-Al2O3去除氟离子的机理及行为研究

研究了纳米γ-Al2O3吸附剂对氟离子的吸附行为,考查了吸附平衡时间、温度、溶液的pH等对吸附过程的影响.结果表明,在室温下,纳米γ-Al2O3对氟离子的吸附在3min基本达到平衡;在pH3～9范围内,吸附率达95%以上;吸附过程符合准二级反应动力学模型,其反应的表观活化能(Ea)为10.99kJ.mol-1;颗粒内扩散过程是吸附的主要控制步骤,而颗粒外扩散过程对吸附也有影响;吸附过程符合Langmuir、D-R等温模型,常温下,纳米γ-Al2O3对氟离子的平均吸附能为11.15kJ.mol-1.吸附反应的ΔGθ<0,ΔHθ>0,说明该吸附过程是自发的吸热反应.共存阴离子HCO3-和PO43-、阳离子Cu2+对氟离子的吸附影响较大.纳米γ-Al2O3在动态和静态吸附实验中的除氟效果相近.     

广州市交通主干道空气中苯系物的测量

为了研究广州市道边空气中苯系物的污染状况,利用差分吸收光谱(DOAS)系统于2010年11～12月广州亚运会期间对广州市荔湾区黄沙大道道边空气中的苯系物(苯、甲苯、二甲苯等)及常规污染物NO2、O3等进行了监测.结果表明,在整个测量期间,苯系物在夜间显示了较高的浓度值,苯的平均浓度为15.9μg·m-3、甲苯为61.3μg·m-3、对-二甲苯为6.5μg·m-3、间-二甲苯为16.9μg·m-3、苯酚为0.88μg·m-3.甲苯与苯的平均浓度与国内其他城市的平均水平较为接近,两者的比值变化范围在1.2～6.16.通过比对甲苯与苯的相关性,在整个测量期间内其相关系数为0.86,在浓度值较高时段,其相关系数达到0.985,表明在该区域苯与甲苯存在同源性;以甲苯为例,分析其与CO的相关性,相关系数为0.78,表明交通排放是苯、甲苯的一个主要来源.结合风速风向等气象数据的分析得出气象条件是影响苯系物污染物浓度水平的一个重要因子,并给出了可能的点污染源.     

低浓度苯系物在室温下的MnOx/Al2O3催化O3氧化

采用固定床连续流动反应器,研究在室温下MnOx/Al2O3催化剂催化臭氧(O3)氧化.结果表明,在室温下,MnOx/Al2O3催化剂具有良好的催化O3分解和催化臭氧氧化苯系物的性能,Mn的最佳负载量为5%.当入口O3和苯系物浓度分别为70,15 mg/m3时,苯、甲苯、对二甲苯和O3的转化率分别为75%,84%,88%,90%.随着入口O3浓度的升高,苯系物转化率先升高然后基本不变,而O3转化率略有下降;随着入口苯系物浓度的升高,苯系物转化率明显降低,O3转化率略有下降.苯系物及O3转化率皆随催化反应时间的延长而缓慢降低.苯系物催化氧化反应中生成的芳香醛、芳香酸和甲酸等中间产物在催化剂表面的堆积是导致催化剂活性降低的主要原因.     

SO2存在下NO在NiO/γ-Al2O3催化剂上的催化氧化

研究了SO2对NO在NiO/γ-Al2O3催化剂上氧化活性的影响，考察了不同反应温度和不同SO2浓度下的NO氧化脱除率和NO2生成浓度随时间的变化。并用XRD、IR、BET等方法测定了反应前后催化剂的物相结合。结果表明，在150℃时SO2的存在对一段反应时间内NO在催化剂表面上的氧化具有很大的促进作用。SO2在NiO/γ-Al2O3上的适量吸附有效地提高了NO催化氧化的活性，但随着SO2吸附量的增加，仙化剂的活会逐渐衰退，提高反应温度会使催化剂的失活速度加快。     

催化还原脱除地下水中硝酸盐的研究

采用浸渍法制备催化剂Pd-Cu/γ-Al2O3,用BET、ICP、XRD、TEM和EDX对该催化剂进行了表征.以甲酸钠作为还原剂,对催化还原硝酸盐进行了试验研究.结果表明,100 mg·L-1硝酸盐完全反应时总氮的脱除率可以达到87%.催化反应的活性和选择性受pH值、催化剂投加量、甲酸钠浓度和硝酸盐初始浓度等反应条件影响.甲酸钠作为还原剂时只需控制溶液初始pH值,初始pH值过高或过低都会降低催化剂活性;控制初始pH值为4.5,适当降低催化剂投加量和增加甲酸钠的浓度有利于提高催化活性,但选择性会显著降低.初始pH值为4.5时,不同初始浓度硝酸盐的催化还原反应为一级反应.     

催化湿式氧化法降解活性艳蓝的研究

以Fe2O3/γ-Al2O3为催化剂的非均相催化氧化体系处理活性艳蓝KN-R。考察了反应时间、反应温度、pH和Fe2O3/γ-Al2O3投加量等因素对降解效果的影响。结果表明,染料初始浓度为200mg/L时,在温度150℃、压力0.5MPa、H2O233mg/L、pH=6,反应时间1h,Fe2O3/γ-Al2O3投加量为8g/L的最佳条件下,活性艳蓝KN-R色度几乎完全去除,TOC和COD去除率分别为95.6%和82.5%。     

V-W/TiO_2/γ-Al_2O_3催化剂催化还原NO的研究

掺杂15%TiO2对γ-Al2O3改性制备了TiO2/γ-Al2O3复合氧化物载体,以此复合氧化物及TiO2、γ-Al2O3为载体用浸渍法负载钒钨制备了一系列催化剂,采用比表面积和孔结构分析、X射线衍射(XRD)、高分辨电镜(HRTEM)、原位红外(in situ FT-IR)等技术对载体和催化剂进行宏观-微观表征,同时在模拟氨气选择性催化还原NO(NH3-SCR)的反应条件下对催化剂的脱硝反应活性进行考察,比较研究TiO2掺杂对V2O5-WO3/TiO2和V2O5-WO3/γ-Al2O3催化剂的改性作用。结果发现,少量TiO2掺杂制得的TiO2/γ-Al2O3复合载体中,TiO2和γ-Al2O3之间的协同作用使得V2O5-WO3/TiO2/γ-Al2O3催化剂的选择性催化还原脱硝效率及活性窗口明显优于单一载体制备的催化剂,并表现出了良好的热稳定性;各种表征结果表明,TiO2/γ-Al2O3复合载体中TiO2高度分散在γ-Al2O3上,复合载体具有较大的比表面积,载体表面存在大量的Br?nsted酸位和较多的活性中间产物,这些可能是TiO2/γ-Al2O3复合载体催化剂具有较好SCR活性的原因。     

V2O5-WO3/TiO2催化剂与活性炭混合降解气相二噁英

基于二噁英稳定发生装置,研究在低温条件下(160℃)V2O5-WO3/Ti O2催化剂与2种活性炭(煤基活性炭及椰基活性炭)的物理混合物对气相二噁英(毒性当量质量浓度为9.80 ng·m-3)催化降解作用.结果表明,在加入活性炭后,二噁英的脱除效率及降解效率都有一定提高(20%左右).与椰基混合物相比,虽然煤基混合物对二噁英的脱除效果较弱,但其降解效果更好.调整混合物的比例会造成二噁英脱除效率及降解效率的改变,总的来说,在提高催化剂的比例后,二噁英脱除效率略有下降,但降解效率会有较为明显的提升.当反应气氛中的氧体积分数为0%时,将严重影响催化剂活性,导致绝大部分二噁英被吸附在混合物中而无法被催化氧化,随着氧体积分数的提高,二噁英的降解效率将大幅提高.为了提高二噁英的降解效率,向反应系统引入200 mg·m-3的臭氧,实验结果表明在一定条件下臭氧可以提高二噁英的催化氧化效果,但同时会与混合物中的活性炭发生反应,影响混合物的使用寿命.引入臭氧后,当煤基混合物配比为1∶1,反应温度为200℃时,二噁英的脱除及降解效率达到最高,分别达到98.0%和94.8%,尾气中的二噁英的毒性当量质量浓度仅为0.51 ng·m-3.     

Pd-W-Cu/γ-Al_2O_3催化氢还原脱硝的基本性能研究

采用浸渍法制备Pd-W-Cu/γ-Al2O3催化剂,用XRD和SEM方法对该催化剂进行了表征.以氢气作为还原剂,在间歇式反应器中对催化还原地下水中硝酸盐进行了实验研究,考察了催化剂制备方法对催化还原硝酸盐性能的影响.结果表明,W的添加改善了Pd的分散性,提高了催化剂的活性和选择性.金属Pd/W/Cu质量比、浸渍顺序和焙烧温度对催化性能有较大影响.Pd/W/Cu质量比为3∶1∶1,Pd、Cu和W3种金属组分同时浸渍,焙烧温度为400℃时,催化剂的活性和选择性最高.在NO3--N初始浓度为100mg·mL-1条件下,催化反应60min后水中NO3--N和NO2--N浓度均为0mg·mL-1,NH4+-N浓度为2.5mg·mL-1.     

CuO/γ-Al_2O_3脱硫动力学研究

研究了CuO/γ-Al2O3脱硫剂脱除烟气中SO2的反应动力学。采用浸渍法制备了CuO/(γ-Al2O3)为0.12g/g脱硫剂,X-射线衍射(XRD)表明CuO呈亚单层状态分布。0.12gCuO/g(γ-Al2O3)脱硫剂硫化反应的等压吸附表明,在100～300℃、300～550℃、550～800℃范围内,SO2的吸附性质分别为物理吸附、化学吸附、化学脱附。针对化学吸附过程,提出了Langmuir反应动力学模型。计算得到SO2的反应级数为1级,活化能Ea为19.98kJ/moL,指前因子K0为9.97×10-5s-1.Pa-1。模型检验显示Langmuir反应动力学模型可以很好地描述CuO/(γ-Al2O3)为0.12g/g脱硫剂硫化过程中CuO与SO2的反应。     

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.     

硝酸铁-过硫酸盐改性 GAC催化 H2 O2氧化橙黄Ⅳ

通过浸渍法在活性炭上负载硝酸铁、过硫酸盐对活性炭进行改性,以此为催化剂催化过氧化氢氧化去除有机废水橙黄Ⅳ.研究了体系pH值、催化剂投加量、反应温度、橙黄Ⅳ以及H2O2初始浓度等因素对橙黄Ⅳ去除率的影响,并对该催化剂重复使用性能进行测试.结果表明,硫的掺杂可以显著地提高硝酸铁改性活性炭的催化活性.目标物的初始浓度越低,反应速率越快,该反应遵循二级反应动力学,反应的活化能Ea为68.19 kJ.mol-1.在pH值2.4～9.1的范围内,催化剂均能有效地对橙黄Ⅳ进行催化降解.随着催化剂投量的增加,橙黄Ⅳ的去除效率明显提高,催化剂重复使用6次仍具有较好的催化活性,去除率仍可达到70%以上.自由基实验表明该氧化体系主要遵循自由基作用机制.     

磷钨酸铋微波固相合成及其光催化消除甲醇

报道了微波固相合成杂多酸盐催化剂 BiPW12O40的新方法,并通过红外、差热-热重、BET比表面、扫描电镜、X粉末衍射、荧光发射光谱等一系列手段对其进行了表征.在紫外光照射下,以有机污染物甲醇的气相光催化消除为模型反应,考察了催化剂的光催化活性.扫描电镜结果表明,通过该方法合成的 BiPW12O40催化剂粒径为 15～30 nm.在紫外光照射下,0.15 g 催化剂可将初始浓度为1.40 g·m-3、流速为3mL·min-1的甲醇气体完全消除.其光催化活性明显优于 H3PW12O40,对光催化降解有机气相污染物具有一定的应用前景.     

CuMnO_x/γ-Al_2O_3对含甲苯废气催化燃烧的性能研究

利用浸渍法制备催化剂CuO/γ-Al2O3、MnOx/γ-Al2O3、CuMnOx/γ-Al2O3,通过实验研究表明:CuMnOx/γ-Al2O3具有更高的催化活性,其T99比其他两种催化剂要低50℃以上。在焙烧温度300、400、500、600℃下制备CuMnOx/γ-Al2O3,比较其催化活性,发现在600℃制备的催化剂要比其他温度下制备的同等催化剂的催化活性高,证明了尖晶石结构在催化燃烧中起着很大的作用。