Ru/γ-Al_2O_3和Ru/AC催化剂的制备及其对氨氧化反应的催化性能

分别以γ-Al_2O_3和活性炭(AC)为载体,采用浸渍法制备了Ru质量分数均为2.0%的Ru/γ-Al_2O_3和Ru/AC催化剂,并用X射线衍射仪和透射电子显微镜等方法对催化剂结构进行了表征.实验结果表明:Ru/AC中Ru沉积在AC表面,分散度较低;而Ru/γ-Al_2O_3中Ru进入到γ-Al_2O_3内部,形成了一种高度分散体系.Ru/γ-Al_2O_3对氨的催化活性高于Ru/AC,氨在Ru/γ-Al_2O_3和Ru/AC上的起活温度分别为200 ℃和266 ℃,T_(90)(氨去除率达90%时的反应温度)分别为267℃和320 ℃.随混合气体空速增大,Ru/γ-Al_2O_3催化剂的T_(90)逐渐升高,气体空速分别为3 600,4 800,5 400 h~(-1)时,T_(90)分别为235,266,303 ℃.随反应前混合气体中氨质量分数增加,氨的去除率降低.     

SiO2掺杂对Ru-TiO2催化剂的结构及其对丁二酸湿式氧化活性的影响

在TiO2粉末中掺杂SiO2,制备0—20%的SiO2TiO2载体.利用浸渍法在载体上负载Ru,制备Ru/SiO2TiO2催化剂.结果表明,催化剂的晶相以锐钛矿为主,晶粒尺寸为30—50nm.掺杂的SiO2主要为无定型,以5—15nm分散于催化剂中,比表面积随SiO2掺杂量的增加显著增大,但对TiO2的晶体结构无明显影响,也未形成Si—O—Ti键.Ru因粒径细化及含量过低未产生衍射峰.在300ml间歇式反应釜中,反应温度210—270℃,初始氧分压085MPa条件下,对丁二酸(74g·l-1,COD=7000mg·l-1)的催化湿式氧化结果表明,SiO2掺杂量对COD的去除率有显著影响,掺杂10%SiO2的催化剂对COD的去除率最高.在连续十次运行中,COD的去除率保持在85%左右,活性未见降低.     

碳酸盐岩对Fe2+生物氧化及铁矿物合成的影响

利用从高硫煤矸石堆场浸出液中培养驯化获得的氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f）,通过静态实验,探讨添加不同量的碳酸盐岩对酸性硫酸盐体系中Fe²⁺生物氧化速率及次生铁矿物合成的影响.结果表明：添加10 g和30 g碳酸盐岩不会对体系中pH、氧化还原电位（ORP）和Fe²⁺生物氧化速率产生明显影响,但总铁（TFe）的去除率可从37%分别提高到55%和62%,矿物生成量也从8.17 g·L^-1分别增加到12.03 g·L^-1和13.69 g·L^-1;同时,体系中合成的次生铁矿物相与不加碳酸盐岩时无明显变化,主要为黄铁矾和施氏矿物的混合物.随着碳酸盐岩添加量增至50、70和90 g时,体系pH快速上升,Fe²⁺生物氧化速率受到抑制,并产生大量结晶程度较好的硫酸钙,形成的铁矿物主要为纤铁矿或针铁矿.而适量的碳酸盐岩添加可使体系中产生Ca²⁺和Mg²⁺,从而影响次生铁矿物的合成.因此,在以碳酸盐岩为反应介质的酸性矿山废水处理工艺设计中,可通过添加A.f菌并控制碳酸盐岩投加量,强化系统中Fe²⁺生物氧化及次生矿物的合成,从而进一步提高反应系统对TFe的去除效果.     

贵州某废弃煤矿酸性废水处理系统中细菌群落结构及功能分析

煤矿酸性废水引起的水环境污染问题在贵州日益突出.以贵州某废弃煤矿酸性废水处理系统（碳酸盐岩反应介质）为研究对象,采用高通量测序MiSeq技术,分析该系统中细菌群落结构的沿程变化特征及其功能.结果表明:①变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和蓝细菌门（Cyanobacteria）等广泛分布于反应系统,其中变形菌门和绿弯菌门为主要优势菌门,而蓝细菌门大多（90.95%）存在于反应池悬浮物中.②细菌群落结构受沉积物中重金属浓度影响,尤其Fe、Ni、As和Pb浓度的影响较为显著.细菌群落在系统前端（进水沟渠和反应池）和后端（沉淀池和人工湿地）存在明显差异,随反应系统处理进程,细菌α-多样性指数在沉积物中沿程增加.③废水中85%以上的Fe在多级复氧反应池中被去除,同时具备铁氧化能力的细菌〔披毛菌属（Gallionella）和Sideroxydans等〕和铁还原细菌〔地杆菌属（Geobacter）和红育菌属（Rhodoferax）等〕大多存在于多级复氧反应池沉积物中.④人工湿地对废水中Mn有很好的去除作用,湿地沉积物和植物根际土壤中铁锰氧化物富集生物土微菌属（Pedomicrobium）（8.38%±1.51%）和硝化螺旋菌属（Nitrospira）（14.75%±0.46%）丰度明显高于多级复氧反应池.研究显示,在以碳酸盐岩为主要反应介质的“多级复氧反应池+垂直流人工湿地”联合处理酸性矿山废水过程中,污染物去除机理除碳酸盐岩中和沉淀作用外,生物氧化和生物还原作用也值得关注.      

模拟废水丁二酸的催化湿式氧化处理

对催化湿式氧化专用的TiO₂载体及Ru-TiO₂催化剂的抗压强度、比表面积、孔体积、平均粒径、晶体结构等重要物性参数进行了表征.在间歇式反应釜上研究了Ru-TiO₂催化剂在处理模拟废水丁二酸(7.40g/L,COD=7000mg/L)中的催化活性、影响因素及金属溶出问题.研究表明:在Ru含量相同的情况下,载体的比表面积、孔体积越大,催化活性越高.经过表面处理的载体制备的催化剂活性显著提高(COD去除率增加约10%).反应受温度、pH值等因素的影响:在反应温度270℃,pH=11.00,起始压力2.3MPa,反应压力7.1MPa条件下,经30min反应,COD去除率为67.4%～95.4%.在间歇式反应釜中连续运行12次后,催化活性稳定,Ru流失甚微.在200L/d的小型工业化装置上一个月的运行,保持COD去除率大于99%,NH₃-N去除率约100%.     

两种DSA电极的制备及其对有机废水降解的电催化性能

采用热分解法,以优化比例的SnCl4·5H2O,Sb2O3,Ce(NO3)2·6H2O,RuCl3为前躯体,制备了Ce掺杂的Ti基RuO2电极(RuO2/Ti)和Ti基PbO2电极(β-PbO2/Ti),并对两种DSA电极的电催化性能进行测试.结果表明,两种DSA电极均显示出良好的稳定性和抗腐蚀性,β-PbO2/Ti电极比RuO2/Ti电极具有更高的有机物氧化降解活性,但若以NaCl类作支持电解质时,RuO2/Ti电极也是一种可选电极.     

酸性矿山废水与碳酸盐岩的作用过程及其被动治理技术研究进展

矿产开发利用过程中产生的酸性矿山废水（AMD）污染严重,极易导致周边生态环境破坏,而喀斯特地区天然材料碳酸盐岩（白云岩/石灰岩）及其中和反应产生的针铁矿、施威特曼石、水铁矿等次生矿物能通过氧化与还原、溶解与沉淀、配体交换、吸附络合等多种机制净化AMD。总结了碳酸盐岩中和AMD的反应机理、AMD溶蚀碳酸盐岩过程的物理化学行为,阐明了AMD-碳酸盐岩作用过程中形成的次生矿物种类、形成条件、生成顺序及其环境意义,并综述了国内外以碳酸盐岩为反应介质处理AMD技术的最新进展,以期为进一步提高碳酸盐岩处理不同类型酸性矿山排水的持续有效性、构建系统使用寿命预测模型以及优化处理系统工艺方法提供参考。     

易挥发有毒化合物催化燃烧试验

在富氧条件下以2.0% Ru/Al₂O₃和2.0% Ru/AC(AC为活性炭)为催化剂,在固定床反应装置上研究了甲醇、氨、甲苯的催化氧化活性及反应动力学. 结果表明,Ru/Al₂O₃对3种反应物的催化活性比Ru/AC高,3种反应物的反应活性顺序为甲醇>氨>甲苯,其去除率随反应物浓度的增加呈先增大后减小的趋势. 反应的活化能(Ea)测定结果为甲醇<氨<甲苯. 比表面积检测(BET)和透射电镜(TEM)结果显示,Ru/Al₂O₃与Ru/AC的孔体积(0.54 mL/g)近似相等,而其孔径分别为9.3和2.3 nm;在大孔径的氧化铝上Ru以极细的粒径(<3 nm)形成高度分散体系,在活性炭上Ru则以较大颗粒(4～10 nm)位于活性炭表面,Ru的粒径细化及形成高分散体系可能是Ru/Al₂O₃的催化活性高于Ru/AC的主要原因.