响应面法优化污泥炭催化湿式过氧化氢氧化降解间甲酚模拟废水

以污水处理厂剩余污泥为原料制备硝酸改性活性炭,用于催化湿式过氧化氢氧化(CWPO)处理间甲酚模拟废水,以实现剩余污泥的资源化利用.使用物理吸附、程序升温脱附(TPD)、X射线荧光光谱(XRF)等表征方法对污泥炭的物理化学性质进行测定.而后采用响应面法(RSM)优化污泥炭CWPO降解间甲酚的反应条件,选取反应温度、反应时间、初始pH值、过氧化氢(H_2O_2)投加量及催化剂投加量为影响因子,总有机碳(TOC)去除率为响应值,应用中心组合设计(CCD)建立响应值与各影响因子之间关系的二次多项式数学模型,采用后退回归法进行模型精简,并通过方差分析对模型进行可信程度检验.优化结果表明,在反应温度为60℃,反应时间为120 min,初始pH=3.00,H_2O_2投加量为2.03 g·L~(-1),催化剂投加量为0.78 g·L~(-1)的条件下,可达到最佳效果,此时预测模型的TOC去除率为44.6%,间甲酚转化率为100%.通过模型验证实验得到的TOC去除率为46.6%,仅与理论值相差2.0%,在95%的置信区间内,说明该模型具有可靠性.最后采用GC-MS对污泥炭CWPO降解间甲酚中间产物进行分析.     

催化臭氧氧化去除垃圾渗滤液中难降解有机物的研究

研究了Fe(Ⅱ),Mn(Ⅱ),Cu(Ⅱ)作用下,均相催化臭氧氧化去除垃圾渗滤液中高浓度的腐殖质.分析催化剂用量、溶液pH值对腐殖质催化臭氧氧化降解的影响.结果表明,与单纯臭氧氧化比较,催化臭氧氧化对UV254和色度去除率无明显改善,但可明显提高以TOC和CODCr表征的有机物去除率;当投加催化剂过量时,以TOC和CODCr表征的有机物去除率虽降低,但仍有促进作用.但Fe2 的过量投加将明显抑制UV254和色度的去除效果.在碱性条件下,催化臭氧氧化法具有更好的去除效果.三种催化剂催化效果为Cu(Ⅱ)＞Mn(Ⅱ)＞Fe(Ⅱ).采用Cu(Ⅱ)催化臭氧氧化处理实际渗滤液生化处理出水,对CODCr,色度和UV254都显示出较好的去除效果.     

铈负载SBA-15分子筛催化臭氧氧化水中环丙沙星

通过水热法合成纯硅介孔分子筛SBA-15,并采用等体积浸渍法制备Ce负载SBA-15分子筛催化剂(Ce/SBA-15),将其应用于催化臭氧氧化环丙沙星(CIP).小角X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)表征结果表明,Ce/SBA-15保持了纯硅SBA-15有序的介孔结构.Ce/SBA-15催化臭氧氧化环丙沙星(CIP)结果显示,催化剂有良好的活性,对环丙沙星的矿化率为63.3%,比单独臭氧氧化高出22.9%;随着铈负载量增加,催化剂活性呈现先增大后减小趋势,负载量为2%时催化效果最佳;TOC去除率随着反应温度增加而提高;溶液初始pH对反应有显著的影响,pH=5.01时TOC去除率最大.以水杨酸作为羟基自由基(·OH)捕获剂,用比色法测定·OH产量为0.0072 mmol·L~(-1).溶液中投加1 mmol·L~(-1)磷酸根时,催化臭氧氧化中TOC去除率降低了25.8%,催化效果受到明显抑制,表明·OH的生成发生在Ce/SBA-15表面.     

铁、铝催化过氧化氢氧化有机物特征

氧化作为水处理常用的方法,对水质和水处理过程影响深远,因而备受关注.运用三维荧光光谱和紫外差异分析等技术研究过氧化氢单独氧化、铝催化过氧化氢氧化、铁催化过氧化氢氧化对水体有机物的作用;并分析其对溶解性有机物(DOM)的结构和形成消毒副产物潜能的影响.结果表明,铁、铝明显催化过氧化氢对有机物的氧化过程,且铁催化能力明显强于铝.当催化剂投量均为0.018 mmol·L~(-1),过氧化氢投加量3.5 mg·L~(-1)时,UV254和TOC值的去除率分别是铁催化35.5%、36.4%和铝催化5.0%、29.3%,而单独氧化仅为14.0%、16.7%.利用三维荧光光谱和紫外差异吸收值去卷积分可以明显检测出上述3种氧化对有机物结构影响的差异.催化氧化不改变荧光峰位置,但不同程度地削弱了各荧光峰强度和区域荧光积分值.其中,铁催化对于类蛋白区、可见光区类富里酸和紫外区类富里酸降解程度较高.由紫外差异去卷积分得到,3种体系对水体有机物紫外结构破坏位点在272 nm处是一致的,但破坏程度不同.如3.5 mg·L~(-1)H2O2、0.018 mmol·L~(-1)催化剂投量时,紫外吸收差异值ΔA272/A272分别为单独氧化7.0%,铝催化8.3%,铁催化18.9%.催化氧化对有机物紫外结构铝催化特征位点为λ339 nm、λ364 nm;铁催化特征位点为λ319 nm、λ425 nm.铝、铁离子催化氧化均提高了三卤甲烷的去除率,铝催化去除率优于铁催化.     

ZnO-MgO/Al2O3吸附-臭氧催化氧化处理难降解有机废水

以活性氧化铝为载体,采用浸渍法制备催化剂,对甲基橙及草酸模拟废水进行处理.在中性条件下,臭氧催化氧化比单独臭氧氧化能提前30 min使得甲基橙溶液褪色,反应105 min时,臭氧催化氧化对TOC的去除率高达96.53%,比单独使用臭氧氧化对甲基橙TOC去除率提高了47.19%,在处理草酸废水时臭氧催化氧化对TOC去除率高达80.59%,比单独使用臭氧氧化对草酸TOC去除率提高了59.14%.在处理甲基橙及草酸的小试实验中催化剂对有机污染物的吸附作用起到了加快反应进行的作用.在对垃圾渗滤液超滤出水时,O₃与COD质量比为1:1时,臭氧催化氧化对COD去除率为49.09%,比单独使用臭氧氧化提高36.37%,臭氧催化氧化对TOC的去除率是单独使用臭氧氧化的2.54倍,在处理垃圾渗滤液纳滤浓水时,臭氧催化氧化对COD去除率高达88.72%,比单独使用臭氧氧化提高37.60%,并且臭氧催化氧化对TOC的去除率是单独臭氧氧化的1.6倍.臭氧催化氧化反应过程中产生的羟基自由基对有机物更快的反应速率.     

Fe-Mn/AC催化湿式过氧化氢氧化间甲酚

采用等体积浸渍法制备了一种新型Fe-Mn/AC催化剂,应用于催化湿式过氧化氢氧化(CWPO)间甲酚废水.通过SEM和XRF表征了其表面形态结构和元素组成,通过穆斯堡尔谱分析了催化剂中铁离子的存在形态,结果表明,新型Fe-Mn/AC催化剂中的铁以二价铁、三价铁以及四氧化三铁的形式存在.通过正交实验考察了CWPO降解间甲酚的影响因素,结果表明,各因素对间甲酚转化率影响的大小顺序依次为:底物初始p H值反应温度反应时间催化剂投加量.通过正交实验得到CWPO降解间甲酚的最佳反应条件.当间甲酚浓度为100 mg·L-1、反应温度为40℃、反应时间为40 min、催化剂投加量为0.6 g·L-1及底物初始p H值为3时,间甲酚转化率为99.8%,TOC去除率为28.3%.气相色谱/质谱联用没有检测到中间产物,气相色谱检测到CWPO降解间甲酚中间产物主要为乙酸和丙酸.     

一种席夫碱铜配合物催化过氧化氢氧化降解三氯生

利用溶液法,合成了5-硝基水杨醛缩N-苯基邻苯二胺席夫碱及其铜配合物,通过元素分析、紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱和X射线电子能谱等技术进行了结构表征和确认.考察了不同条件下该配合物催化过氧化氢氧化降解三氯生的反应,结果表明该配合物能迅速催化过氧化氢氧化降解三氯生.催化反应速度与配合物的用量、过氧化氢的用量和反应温度等因素有关,在起始三氯生浓度0.02 mmol·L~(-1),铜配合物0.05 mmol·L~(-1),过氧化氢1.0 mmol·L~(-1),pH=7.6,反应温度50℃,反应时间为30 min条件下,三氯生的去除率高达80.5%.通过反应过程中反应活性物质的测定,发现降解过程主要涉及羟基自由基的氧化机理.综上结果表明,席夫碱金属配合物可以作为催化剂催化过氧化氢在近中性条件下氧化降解水中三氯生.     

模拟日光-非均相Fenton光催化降解喹啉

以铝-分子筛(Al-MCM-41)为载体,采用加热回流法制备一种非均相芬顿催化剂还原氧化石墨烯-羟基铁/Al-MCM-41(r GO-Fe OOH/Al-MCM-41).以喹啉模拟有机废水,考察该催化剂在不同氧化体系、不同H_2O_2投加量、不同催化剂投加量和不同水质因素(喹啉初始浓度和p H值)条件下对喹啉降解效能的影响,同时考察了催化剂的重复使用性.结果表明,喹啉的光芬顿降解过程符合准一级反应动力学,降解过程中溶液中的NO-3浓度先升高后下降,表明喹啉的吡啶环被打开.对比芬顿反应,模拟日光芬顿反应中光的引入促进羟基自由基的产生,使得喹啉去除率由45%提高到了99%;喹啉降解速率随着催化剂和H_2O_2投加量的增加而升高,但投加量过多会消耗·OH自由基从而抑制喹啉降解,在光芬顿体系中,该催化剂在p H=3.6—9.6的范围内都表现出了很高的活性;当喹啉初始浓度为20 mg·L~(-1),催化剂投加量为0.5 g·L~(-1),H_2O_2投加量为20 mmol·L~(-1),p H=6.3时,该催化剂对喹啉有很好的矿化效果(TOC去除率为3%).催化剂重复使用性能稳定,重复使用5次喹啉去除率仍高达99%,但TOC去除率略有降低,铁溶出率为0.48%以下.     

光助Fe/BiOCl活化过硫酸盐降解橙黄Ⅱ

为研究Fe/BiOCl在光照下活化过硫酸盐(PS)产生硫酸根自由基(·SO_4~-)降解偶氮染料橙黄Ⅱ的催化效果,采用一步水热合成法制备铁掺杂BiOCl纳米催化剂,并用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线光电子能谱(XPS)对其形貌与组成成分进行表征.结果显示,铁元素成功掺杂进入BiOCl的结构中,呈现出纳米盘状形貌结构.在光照辐射下,考察Fe/BiOCl活化PS降解橙黄Ⅱ过程中初始pH、底物浓度、Fe/BiOCl催化剂投加量和PS投加量等影响因素对橙黄Ⅱ降解处理效果的影响.结果显示,橙黄Ⅱ降解效率随着pH值的降低而升高,Fe/BiOCl和PS投加量的增加对橙黄Ⅱ的去除率出现先增加后降低的趋势.Fe/BiOCl催化剂投加量为0.5 g·L~(-1),PS的投加量为1 mmol·L~(-1)的条件下时,溶液pH值为3.0,反应60 min后,橙黄Ⅱ降解的效果最佳,其降解速率符合拟一级反应动力学.通过对催化剂Fe/BiOCl稳定性研究,经5次连续循环使用后,脱色率仍然可以保持在79.6%,说明该催化剂具有良好的循环使用性能.通过投加叔丁醇(TBA),甲醇(MeOH),草酸铵(AO),对苯醌(BQ)等自由基猝灭剂,证明光助Fe/BiOCl/PS体系中具有光生空穴,硫酸根自由基,羟基自由基和超氧自由基,其中超氧自由基和光生空穴在反应体系中起重要作用.反应过程中橙黄Ⅱ的降解产物运用GC/MS进行检测,推导得出橙黄Ⅱ的降解路径.     

响应面法在催化湿式氧化降解异佛尔酮中的应用

以Ru/TiZrO2为催化剂,采用催化湿式氧化法降解异佛尔酮废水,选择反应温度、氧气分压、反应时间、催化剂用量、初始pH为影响因素,以TOC去除率为响应值,采用响应面法研究影响因素及其交互作用对响应值的影响,建立二次多项式回归方程模型,并采用后退回归法进行模型精简.结果表明,反应时间和反应温度及其交互作用对TOC去除率影响极显著(P≤0.01);反应时间的二次项对TOC去除率影响显著(P≤0.05).随着反应温度的升高和反应时间的延长,TOC去除率逐渐提高.最后对模型进行验证,实验值与预测值具有很好的一致性,说明模型具有可靠的预测性,将该模型应用到催化湿式氧化中合理可行.质谱和离子色谱检测到异佛尔酮的降解产物主要为有机酮与小分子羧酸,由此提出对反应机理和降解途径的假设.