Ce改性钒磷氧催化剂的制备及其脱硝性能研究

采用Ce调控负载型钒磷氧（VPO/TiO₂）催化剂的表面酸性并与之形成密切相关的微观结构,研究催化剂VPO-Ce/TiO₂的脱硝性能.结果表明,当P/V为1/3、Ce/V为1/4、活性组分负载量10%、催化剂焙烧温度为400℃时,催化剂的脱硝活性最好,反应温度250~350℃范围内的脱硝率高于96.0%.BET测试结果表明,催化剂0.1VP（0.33）O-Ce（0.25）/TiO₂的比表面积为10.74m²/g,较0.1VP（0.33）O/TiO₂提高了约58.6%.0.1VP（0.33）O/TiO₂表面化学吸附氧（O_α）和晶格氧（O_β）的比例O_α/O_β为72%,掺杂Ce后O_α/O_β升高至85%,Ce掺杂还能促进相邻V⁵⁺和V⁴⁺的形成,提高催化剂的氧化还原性能.Ce掺杂对催化剂的表面酸性影响较大,当Ce/V为1/4时催化剂表面Brønsted酸最强,这与活性测试相吻合.控制烟气中SO₂和水蒸气的体积浓度分别为200×10^-6和4vol.%,催化剂的脱硝活性在150~300℃温度范围内最高下降约15.8%,当温度高于300℃时催化剂的脱硝活性几乎不下降,且反应后的催化剂表面无硫酸根生成,催化剂呈现出较强的抗SO₂和水蒸汽的性能.     

聚烯丙基氯化铵调控的中空多孔磷酸八钙超结构及其对Pb(Ⅱ)的吸附特性

环境友好、价格低廉且易于批量化生产的矿物基吸附剂在环境污染物去除方面越来越显现出其优越性,但以往的研究多集中于晶相的矿物吸附剂,有关亚稳相的研究相对较少.因此,本文通过仿生矿化的方法,以聚烯丙基氯化铵（PAH）作为生长调节剂,在气相扩散过程中成功制备了由超薄纳米片构筑的中空、多孔磷酸八钙（Octacalcium Phosphate,OCP）微球.结果发现,制备的吸附剂具有较高的比表面积和孔隙率,且高分辨电镜图片显示其具有一定的非晶纳米区域,并对重金属离子Pb（II）表现出优越的吸附特性.吸附实验证明,OCP/PAH对Pb（Ⅱ）的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准二级吸附动力学模型,最高吸附量可达1644.74 mg·g^-1.该亚稳相矿物吸附剂出色的重金属吸附性能,为开发新型矿物吸附剂提供了新思路.     

负载型磷酸氧钒低温脱硝催化剂的制备及其抗硫抗水性能

针对目前低温脱硝催化剂抗硫抗水性较差的不足,以TiO_2为载体负载活性组分V_2O_5,利用磷酸调控表面酸性,制备了磷酸氧钒催化剂VPO/TiO_2,并实验研究了SO_2和水蒸气对其脱硝活性的影响。结果表明:控制P与V的摩尔比为1/5,活性组分(VPO)负载量为10%,焙烧温度为400℃时,催化剂脱硝性能最好,180～400℃温度范围内脱硝率高于98%;反应温度为200℃,烟气中SO_2体积分数为200×10~(-6)～800×10~(-6)和水蒸气体积分数为4%时,催化剂的活性无明显下降。添加磷酸能够促使催化剂表面生成VOPO_4、(VO)_2P_2O_7及V~(4+)/V~(5+)氧化还原电对,提高了催化剂的低温脱硝活性。磷酸可增强催化剂的表面酸性,减少了SO_2的表面吸附及其与活性组分的反应。另外,催化剂表面以介孔为主,可提高未被水分子占据的活性位点量,FT-IR图谱显示抗硫抗水测试后的VPO/TiO_2表面未发现有硫酸根生成,VPO/TiO_2表现出较强的抗SO_2和水蒸气毒化的性能。负载型磷酸氧钒催化剂具有较高的脱硝活性和较强的抗硫抗水性能。     

超疏水Ti-MOF涂覆PET复合滤料用于细颗粒物高效去除

为有效捕集工业烟气中的细颗粒物,克服滤袋在高湿环境下的结露和糊袋现象,实现烟气超低排放的目标,在室温下将氟化NH₂-MIL-125(Ti-MOF)喷涂在PET纤维表面快速牢固组装,在复合滤料纤维表面形成低表面能的微/纳粗糙结构,构筑了一种超疏水复合过滤材料(SH-T@PET),其水接触角(WCA)高达(152.5±1.8),水流失角(WSA)为(5.7±1.7),具有优异的疏水稳定性.此外,由于SH-T@PET纤维表面Ti-MOF活性单元的极性官能团(-NH₂)、高ζ电位和大空隙结构等多重作用,其对PM_0.3去除效率(RE为(96.53±0.65)%)得到很大程度的提升.在Ti-MOF低负载率(2.1%)下,SH-T@PET的微观孔隙结构几乎没有改变,过滤压降(ΔP,50Pa)没有急剧增加,品质因子(Q_F为0.0672Pa^-1)比原始PET滤料约有12.79%的提升.同时,SH-T@PET复合滤料还具有良好的热稳定性和机械稳定性.     

烧结烟气氨法脱硫副产物氧化系统的优化研究

柳钢1~#360 m~2烧结机氨法脱硫系统正四价硫氧化率低,易造成硫酸铵产率低及气溶胶二次污染等问题。在正四价硫氧化动力学研究的基础上,结合氨法脱硫工艺特点建立喷淋塔底部持液槽正四价硫氧化系统的数学模型。利用该模型对喷淋塔底部持液槽内正四价硫的氧化过程进行数值模拟,计算不同空气量、总硫浓度和pH值等工艺条件对正四价硫的影响规律。根据计算结果对柳钢1~#360 m~2烧结机氨法脱硫正四价硫氧化系统进行改造,通过空气鼓风实现正四价硫的强制氧化。系统改造后的运行结果表明,正四价硫的氧化率为94.3%～97.8%,氨法脱硫系统运行的稳定性和经济性得以提高。     

改性凹凸棒负载硫化亚铁的制备及其对水中Mo (Ⅵ)的吸附机制

以凹凸棒为载体,制备出一种热加酸改性凹凸棒负载硫化亚铁复合材料（MATP-FeS）,并对其除Mo （Ⅵ）性能进行了分析.结果表明在pH=4.0和7.0的反应条件下,铁土质量比为1 ∶2合成的MATP-FeS对Mo （Ⅵ）的去除率分别为76.96%和54.60%,而未改性FeS对Mo （Ⅵ）的去除率分别为23.79%和13.28%.MATP-FeS对Mo （Ⅵ）的吸附过程符合准二级动力学模型.Langmuir模型和Temkin模型能较好地描述吸附等温过程,且由Langmuir模型计算得到在318 K下MATP-FeS对Mo （Ⅵ）的饱和吸附容量为16.86 mg·g^-1.Mo （Ⅵ）去除率在pH为2.0~3.0时达到最大值（95.25%）;氮气、空气和纯氧条件下MATP-FeS对Mo （Ⅵ）的去除率分别为77.58%、83.97%和83.96%;MATP-FeS在老化60 d后对水中10 mg·L^-1的Mo （Ⅵ）仍有70.53%的去除率,远高于未改性的FeS （14.97%）.X射线光电子能谱（XPS）分析结果表明,反应后MATP-FeS表面Mo均以正六价形态存在,结合反应过程模型得出,Mo （Ⅵ）去除机制主要是表面吸附作用.     

冶金尘泥混合垃圾燃烧飞灰熔融重构固化重金属的研究

针对冶金固废组分复杂且难以高附加值利用的特性,结合当前垃圾燃烧飞灰重金属污染现状,通过将两者混合进行熔融固化及成分重组,研究了重金属固化及浸出毒性.结果表明:随着温度升高,固化渣出现明显结块,且燃烧过程中矿物发生重组,Zn、Cu、Pb和Cr取代硅酸盐中Ca~(2+)、Al~(3+)等离子而被固熔于网状基体中,生成了Cu_6Zn_4Al_2O_4、FeCr_2O_4、Cd_(0.75)Zn_(0.25)Fe_2O_4、Zn(AlO0.5Fe1.5)O4、MgCr0.4Fe1.6O4及Cu0.5Zn0.5Fe2O4等物质;且随着温度升高,Ca-Fe-Si-O体系形成一种耐热硅酸盐稳定相CaFe_3(SiO_4)2OH,由于其覆盖或包裹住含有重金属的晶体,从而延缓并阻止了灰渣分解及重金属的浸出,降低了重金属对环境的污染.     

K+、Na+、Ca2+共存离子对活性炭吸附Cr(Ⅵ)的影响

以含有重金属离子Cr(Ⅵ)以及共存轻金属离子K~+、Na~+、Ca~(2+)的模拟废水为研究对象,采用活性炭进行吸附处理,探讨了3种共存轻金属离子对活性炭吸附Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:(1)共存的K~+、Na~+、Ca~(2+)与Cr(Ⅵ)之间存在竞争吸附,其影响活性炭吸附Cr(Ⅵ)的大小顺序为Ca~(2+)Na~+K~+,其中Ca~(2+)导致Cr(Ⅵ)去除率下降44.16百分点。(2)吸附Cr(Ⅵ)的活性炭在2 170cm~(-1)处出现新的红外振动峰,表明Cr(Ⅵ)与活性炭之间的吸附属于化学吸附。在同时吸附Cr(Ⅵ)与共存离子的样品中,未出现新的红外振动峰,表明K~+、Na~+、Ca~(2+)与活性炭间的吸附属于物理吸附。(3)活性炭吸附Cr(Ⅵ)的过程符合Langmuir模型,属于单分子层化学吸附;其动力学曲线符合伪二级动力学模型。     

FeTiO3@TiO2/C纳米复合材料的合成及其PMS辅助光催化降解性能

以Fe(2-MI)@NH₂-MIL-125(Ti)为前驱物制备了三元FeTiO₃@TiO₂/C异质结构复合材料，发现其具有丰富的N掺杂的石墨烯缺陷，在可见光范围内显示出良好的光吸收能力.FeTiO₃和TiO₂在碳骨架上有效耦合，可显著提高催化活性.实验结果表明，制备的催化剂能有效活化PMS；在自然光/PMS体系中，30 min内降解罗丹明B的效率可达99%，优于已报到的同类催化剂；催化剂在pH为3～9范围内去除有机物的效率均达到90%以上，且矿化效率达到50%以上.EPR和自由基淬灭实验显示，空穴和^·OH对催化过程起到关键作用，空穴/光电子和活性金属中心Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)氧化还原对自由基和后期有机物降解也起到重要作用.