Cu/Al2O3低温催化氧化H2S研究

高效低成本的催化剂是低温催化氧化脱除硫化氢（H₂S）的研究重点,采用浸渍法研制了Cu/Al₂O₃催化剂,利用N₂物理吸附、XRD（X射线衍射分析）、XPS（光电子能谱）、FT-IR（傅里叶变换红外光谱）等表征手段了解催化剂的表面结构和物相结构,并开展不同温度、相对湿度、Cu负载量条件下的H₂S动态脱附以考察催化剂脱硫性能.结果表明:①催化剂是一种典型的介孔材料,且CuO和Cu₂O高度分散在催化剂表面.②FT-IR结果表明,催化剂在H₂S催化氧化过程中表面Cu_xO和表面结合水中的羟基均参与反应,且有SO₄2-的生成.③XRD、XPS结果表明,脱硫过程中有S单质和CuS的生成.④适宜的温度（50℃）和相对湿度（50%）会显著增强Cu基催化剂的脱硫性能.⑤负载量为3%的Cu基催化剂具有最佳的脱硫性能,穿透硫容量高达220.92 mg/g.研究显示,利用浸渍法可以合成低温催化氧化H₂S的高硫容Cu基催化剂.      

催化湿式氧化乐果农药废水及催化剂的研究

通过共沉淀法制备了用于湿式氧化乐果农药废水的Cu/Mn复合氧化物催化剂,研究了沉淀剂种类、沉淀温度、焙烧温度和活性组分配比等因素对Cu/Mn复合氧化物催化剂的活性及稳定性的影响,确定了最佳制备条件,利用BET比表面积测定和XRD对催化剂进行了表征。结果表明:优化条件制备的Cu/Mn复合氧化物催化剂催化湿式过氧化氢氧化处理乐果农药废水时,具有较高的催化活性和稳定性。催化剂用量以6 g/L,反应温度80℃,过氧化氢加入量为12.0 g/L,反应时间60 min,COD去除率为89.5%,活性组分溶出量较小。     

胶原纤维基多孔碳纤维用于电化学产双氧水——酸处理对产双氧水性能的影响

为获得通过电化学的氧还原反应（ORR）高效原位生成双氧水（H₂O₂）的新型碳材料,基于一类天然生物质-皮胶原纤维为基础材料制备出多孔碳纤维材料（PCFs-x）.利用皮胶原纤维分子中的-COOH、-NH₂等官能团与铁盐之间的较强的络合作用来吸附铁离子,碳化后经酸浸获得PCFs-x材料.XRD、SEM、BET等手段对不同浓度硝酸浸取后所获得的PCFs-x进行系统的结构表征,测试其电子转移数,考察了其氧还原反应活性及电化学还原氧气产H₂O₂的性能.结果表明,胶原纤维经过上述制备流程后可获得有序结构的PCFs-x,其中浓度为1mol/L时获得的材料具有最好的产H₂O₂效果和电流效率,氧还原反应2.5h后H₂O₂累积浓度达到148.81mg/L,电流效率72.33%.实验结果为基于胶原纤维制备新型高效的原位电化学产双氧水的碳材料提供了理论基础与可借鉴的思路.     

微电解和过氧化氢工艺处理对氯硝基苯废水

采用铁碳微电解法和过氧化氢组合工艺处理对氯硝基苯废水。考察了初始浓度、pH、过氧化氢的用量对对氯硝基苯废水去除率的影响,初步探讨了铁碳微电解法对对氯硝基苯去除效率的动力学规律。结果表明:组合技术可以对对氯硝基苯废水进行有效处理,反应遵循一级反应规律。在铁碳处理过的废水中加入0.1mL/L的H2 O2可以使对氯硝基苯的去除率达到100%。所以,本方法用于对氯硝基苯废水的预处理是切实可行的。     

H2O2预氧化对负载铁制备污泥炭基催化剂效能的影响

以城市污水厂二沉池污泥为原料,考察了不同H_2O_2投加量下污泥预氧化对铁负载污泥形成前驱体及其热解后制得炭基催化剂性能的影响,研究了污泥预氧化对强化铁负载制备均一分散型污泥炭基催化剂的机理.结果表明,污泥预氧化促进了污泥细胞破解,降低了絮体颗粒粒径和表面Zeta电位,使铁负载量增加、铁活性位点在污泥载体上的分散性明显增强,形成炭基催化剂保持着高催化活性,其稳定性显著增加.对模拟含铬黑T染料废水的多相芬顿降解试验说明,当污泥预氧化H_2O_2投加量为2.25%时制备的炭基催化剂,其反应120 min后铬黑T的降解率为91%,略低于未预氧化时污泥炭基催化剂的降解效率(96%);但未预氧化炭基催化剂其反应后溶液中铁离子的溶出量(18.9%)远高于预氧化后形成的催化剂(2.5%),且后者循环3次对铬黑T的降解率仍可达到86%,表现出较强的稳定性.     

低温等离子体-臭氧催化氧化降解硫化氢气体的耦合效果与调控方法研究

利用低温等离子体在降解污染过程中产生的副产物臭氧,开展了低温等离子体-臭氧催化氧化耦合工艺同时去除硫化氢和臭氧研究,考察了催化剂粒径、空床停留时间、催化反应温度、等离子体输入功率等工艺参数对硫化氢降解和副产物臭氧浓度的影响。研究发现:臭氧需求因子(Df)与催化床层出口的硫化氢与臭氧浓度之间有一定的对应关系,ln(Df)介于3~4时,尾气中硫化氢和臭氧的浓度可分别维持在5.0×10-6,3×10-6m3/m3以下;等离子体能量密度SIE/Cin与ln(Df)值成明显的正相关:ln(Df)=30.924SIE/Cin-3.5622。对于进气浓度(Cin)和气体流速(Q)皆已知的硫化氢废气,通过调控输入功率(P)来调控SIE使ln(Df)值在3~4,可使耦合工艺具有最佳的去除效果,实现硫化氢和臭氧最佳去除。     

锰钾矿氧化硫化物特性与动力学研究

锰钾矿是表生环境中常见的氧化锰矿物,影响土壤溶液中硫化物的迁移、转化和归趋,考察了无氧条件下锰钾矿氧化硫化钠溶液的反应过程,采用分光光度法、离子色谱法分析S^2-及其氧化产物的浓度和变化趋势,用XRD、SEM表征锰钾矿粉末反应前后的晶体结构和微观形貌,探讨了溶液温度、pH值、矿物用量以及锰钾矿锰氧化度（AOS）对S。初...     

一种可循环吸附SO2的复合氧化物

研究了一种从水滑石类材料制得的ＭｇＡｌＦｅ复合氧化物脱除低浓度ＳＯ２的性能，发现它对ＳＯ２具有有很高的吸附速率，吸附容量可达每克材料吸附ＳＯ２ １．４ｇ以上，是一种性能优良的ＳＯ２吸附剂。研究中发现这类材料饱和吸附ＳＯ２后可以用氢气还原再生。氢气的浓度在１５％－１００％范围内不影响再速率。     

含硫废水受控氧化及单质硫团聚过程研究

采用过氧化氢在常温常压下对模拟含硫废水进行受控氧化,探讨了受控氧化过程对单质硫收率的影响,并对氧化过程中固相产物的形态特性进行了研究.结果表明,在过氧化氢投加量为9 m L·L-1、初始p H为6、反应时间为10min条件下,将反应体系氧化还原电位(ORP)控制在(30±5)m V时能较好实现含硫废水的受控氧化,此时单质硫收率达76.35%,当体系ORP由(-50±5)m V升高至(50±5)m V时,副产物S2O2-3收率显著下降,由26.54%下降至5.32%.X射线衍射分析表明,氧化过程中的固相产物主要为正交晶系斜方硫;扫描电子显微镜分析表明,液相中的单质硫由多个极小的颗粒聚集而成,其粒径由纳米级逐渐增大至微米级.同时,通过向反应体系中加入分散剂证明了单质硫颗粒增大的主要原因是颗粒间发生了团聚.     

MnOx/a-Al2O3催化氧化燃煤烟气中Hg0的试验研究

在模拟烟气中研究了MnOx/a-Al2O3催化剂对烟气零价汞(Hg0)的催化氧化效果,以及反应条件对Hg0氧化率的影响.结果表明,300℃时催化剂的活性最大,模拟烟气含有20mL/m3 HCl时Hg0的氧化率达到91%.在8000~32000h-1空速范围内,Hg0氧化率保持在90%以上;空速提高到96000h-1时,氧化率开始下降,并与空速成反比.烟气中的SO2与HCl竞争催化剂上的活性位,对催化氧化反应有一定抑制,500mL/m3 SO2使零价汞的氧化率下降约20%.此外,还对MnOx催化氧化零价汞的反应机制进行了探讨.     

Selective oxidation of benzyl alcohols to benzoic acid catalyzed by eco-friendly cobalt thioporphyrazine catalyst supported on silica-coated magnetic nanospheres

A novel magnetically recoverable thioporphyrazine catalyst (CoPz(S-Bu)8/SiO2@Fe3O4) was prepared by immobilization of the cobalt octkis(butylthio) porphyrazine complex (CoPz(S-Bu)8) on silica-coated magnetic nanospheres (SiO2@Fe3O4). The composite CoPz(S-Bu)8/SiO2@Fe3O4 appeared to be an active catalyst in the oxidation of benzyl alcohol in aqueous solution using hydrogen peroxide (H2O2) as oxidant under Xe-lamp irradiation, with 36.4% conversion of benzyl alcohol, about 99% selectivity for benzoic acid and turnover number (TON) of 61.7 at ambient temperature. The biomimetic catalyst CoPz(S-Bu)8 was supported on the magnetic carrier SiO2@Fe3O4 so as to suspend it in aqueous solution to react with substrates, utilizing its lipophilicity. Meanwhile the CoPz(S-Bu)8 can use its unique advantages to control the selectivity of photocatalytic oxidation without the substrate being subjected to deep oxidation. The influence of various reaction parameters on the conversion rate of benzyl alcohol and selectivity of benzoic acid was investigated in detail. Moreover, photocatalytic oxidation of substituted benzyl alcohols was obtained with high conversion and excellent selectivity, specifically conversion close to 70%, selectivity close to 100% and TON of 113.6 for para-position electron-donating groups. The selectivity and eco-friendliness of the biomimetic photocatalyst give it great potential for practical applications.     

双氧化剂光催化降解水中邻苯二甲酸酯类污染物

采用过硫酸钠/双氧水双氧化体系光催化氧化降解水中邻苯二甲酸酯类有机污染物,考察了过硫酸钠/双氧水的投加比例、紫外光强、溶液pH以及邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的初始浓度等因素对降解率的影响,并在优化条件下对降解反应的动力学进行了考察。结果表明:室温下,过硫酸钠和双氧水浓度均为0.2mol/L且体积比为1:1,pH=7.0,光照距离为0.5cm,反应80min,DOP降解率达98%以上,反应动力学研究表明,过硫酸钠/双氧水双氧化体系光催化氧化降解水中DOP反应为表观一级。优于相同条件下两种氧化剂单独使用对DOP的降解效果。     

铜绿微囊藻生长与铁氧化物吸附解吸磷的相互作用机制研究

本文研究铜绿微囊藻生长与铁氧化物吸附解吸磷的相互作用机制,旨在为富营养化池塘、水库调控和治理提供理论指导。采用化学方法合成铁氧化物并对其进行表征,研究铁氧化物对磷的吸附特性和铜绿微囊藻生长与铁氧化物吸附解吸磷的相互作用。结果表明铁氧化物的物相组成与自然界土壤和底泥中铁氧化物存在形态相似;铁氧化物对磷的吸附属于专性吸附,吸附等温曲线符合Langmuir方程。在含铁氧化物的BG11培养基中培养铜绿微囊藻,铁氧化物对磷的吸附导致培养液中总磷（TP）和水溶性磷（SWP）浓度降低,抑制铜绿微囊藻的生长。铜绿微囊藻在含吸附磷的铁氧化物而无磷的BG11培养基（4.02 < pH < 10.05）中能够正常生长,藻生长导致溶液pH升高是诱导铁氧化物解吸磷的主要因素,铜绿微囊藻光合作用释放的氧气可以抑制三价铁向二价铁的转化。针对铜绿微囊藻诱导铁氧化物释放磷并被其吸收的机制,要控制富营养化水体蓝藻爆发,除控制外源磷输入外,应该抑制底泥中铁磷释放,或通过藻细胞的收集和移除来降低底泥中铁氧化物的磷负荷。     

O3/H2O2降解水中致嗅物质2-MIB的效能与机理

采用O3/H2O2工艺对水中致嗅物质二甲基异莰醇(2-methylisoborneol,2-MIB)的去除效能与机理进行了研究,探讨了H2O2与O2的投加方式、摩尔比以及溶液pH值和水质等因素对2-MIB降解的影响,并通过Gc-MS对2-MIB的氧化降解中间产物进行了分析.实验结果显示,H202能明显促进O3对水中2-MIB的氧化降解.单独臭氧氧化2Omin时2-MIB的降解率为38.7%;在同样体系中加入适量的H202后2.MIB的降解率最大能提高到89.2%,H202与O3最佳投加摩尔比为0.6左右.低浓度(0.5 mg·L-1)腐殖酸对O3/H2O2体系2.MIB的降解速率有比较明显的促进作用,高浓度的腐殖酸则会产生较明显的抑制作用;自由基捕获剂叔丁醇对O3/H2O2体系中2-MIB氧化降解具有明显的抑制作用.鉴定出2-MIB的氧化降解产物有4-羟基-1,7,7-三甲基双环[2,2,1]庚烷-2-酮、1,7,7-三甲基双环[2,2,1]庚烷-2,4-二酮、1,7,7-三甲基双环[2,2,1]庚烷-2-酮等,并对2-MIB氧化机制和降解的可能途径进行了推导.     

UV/H2O2/草酸铁处理垃圾渗滤液的研究

利用UV(125 W)/H₂O₂/草酸铁处理已经过生化处理的垃圾渗滤液(CODCr为450 mg/L)时,反应较佳条件是pH值为4.0及总药剂用量为14 mL/L.草酸铁的用量要适当,投加量过少,混凝效果较差,有效光子不能完全转化为化学能,处理效果不理想;投加量过多,溶液形成棕色混浊,使紫外光的吸收降低,造成光散射,降低反应速度.而H₂O₂的投加量过多,将使铁的络合物更加稳定,H₂O₂的分解速率受到限制,投加量过少,效果也会降低.当总药剂用量为14 mL/L(其中30%过氧化氢6 mL/L,0.1 mol/L草酸铁溶液8 mL/L)时,反应30 min后,CODCr去除率可达80%左右,脱色率可达90%以上.      

负载型TiO2固定相光催化氧化法降解水中呋码唑酮

以高压汞灯为光源、负载在海砂上的ＴｉＯ２为催化剂，采用敞口固定床型光催化反应器对水中难降解的呋码唑酮（ＦＴＤ）进行了固定相光催化氧化实验。结果表明，反应速率可用ＬａｎｇｍｕｉｒＨｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ方程描述，与光分解相比，光催化氧化的突出优点是矿化程度高，相同光辐射条件下反应１００ｍｉｎ，０．１０ｍｍｏｌ／Ｌ的ＦＴＤ水溶液经光催化氧化后ＴＯＣ的去除率为８９．１％，而经光分解后ＴＯＣ的去除率仅为２８．８％；在反应体系中投加少量臭氧或过氧化氢可以显著提高ＦＴＤ的氧化效率，说明光催化氧化可以兼容Ｏ３／ＵＶ、Ｈ２Ｏ２／ＵＶ等光激发氧化工艺。制得的负载型ＴｉＯ２具有较高的机械强度和化学稳定性，可重复利用。探讨了充氧、ＦＴＤ浓度及ｐＨ值等对光催化氧化过程的影响。     

Magnetically recoverable Fe3O4@polydopamine nanocomposite as an excellent co-catalyst for Fe3+ reduction in advanced oxidation processes

Advanced oxidation processes are widely applied to removal of persistent toxic substances from wastewater by hydroxyl radicals(·OH),which is generated from hydrogen peroxide(H_2O_2) decomposition.However,their practical applications have been hampered by many strict conditions,such as iron sludge,rigid pH condition,large doses of hydrogen peroxide and Fe~(2+),etc.Herein,a magnetically recyclable Fe_3O_4@polydopamine(Fe_3O_4@PDA) coreshell nanocomposite was fabricated.As an excellent reducing agent,it can convert Fe~(3+)to Fe~(2+).Combined with the coordination of polydopamine and ferric ions,the production of iron sludge is inhibited.The minimum concentration of hydrogen peroxide(0.2 mmol/L and Fe~(2+)(0.18 mmol/L)) is 150-fold and 100-fold lower than that of previous reports,respectively.It also exhibits excellent degradation performance over a wide pH range from 3.0 to 9.0.Even after the tenth recycling,it still achieves over 99% degradation efficiency with the total organic carbon degradation rate of 80%,which is environmentally benign and has a large economic advantage.This discovery paves a way for extensive practical application of advanced oxidation processes,especially in environmental remediation.     

钴氨溶液脱除NO研究

利用Co(NH₃)₆²⁺离子作主催化剂(由可溶性钴盐溶于氨水中形成),烟道气中的O₂作氧化剂,碘阴离子作助催化剂,在液相中实现NO的催化氧化和回收、SO₂的吸收和氧化.与过氧化氢和Fe-EDTA法相比该法具有持续时间长、效率高等优点,NO的脱除率可达80%以上;SO₂的脱除率可达100%,能实现高效率地同时脱硫脱硝.     

Toward cleaner production of hydrogen peroxide in China

Industrial production of hydrogen peroxide by anthraquinone (AO) process in China was briefly introduced. The pathways for cleaner production of hydrogen peroxide were discussed in detail from the viewpoint of process development and design, these included the replacement of Raney-Ni catalyst by highly active and highly selective Pd/Al₂O₃ catalyst, the reduction of raw materials, steam and power consumption, the usage of high boiling point, low water-soluble and low toxic solvents, the regeneration of degradations, the proper treatment of waste gas, water and solids. Because of these innovations and improvements, the AO process with Pd/Al₂O₃ catalyst for producing hydrogen peroxide was certified as a cleaner production technology by the Chinese government.     

不同Cu负载量Cu-ZSM-5催化剂上正丁胺的选择催化氧化性能

采用等体积浸渍法制备不同Cu负载量(1%、2%、5%和10%)的系列Cu-ZSM-5催化剂,并考察了Cu负载量对催化剂的正丁胺催化氧化性能的影响。通过XRD、N₂吸脱附、EPR、H₂-TPR、NH₃-TPD表征方法对催化剂的晶相结构和物化性质进行表征并研究构效关系。结果表明:Cu负载量为10%的催化剂催化活性最高,在300℃下实现了正丁胺的完全转化;而Cu负载量为5%的催化剂N₂选择性最佳,低温时N₂选择性明显高于其他催化剂。表征结果表明,催化剂的氧化还原性能主要影响正丁胺的转化率,Cu负载量影响催化材料的氧化还原性能,Cu负载量高的催化剂氧化还原性能优异。高N₂选择性主要归属于催化剂孤立态Cu2+物种和弱酸性位,催化剂的弱酸性位有利于正丁胺的吸附活化和深度氧化。