二氧化钛复合型催化剂制备及其微波辅助催化氧化甲苯性能

实验采用溶胶凝胶法和传统浸渍法制备了TiO2-分子筛复合载体及复合载体负载过渡金属与稀土元素催化剂,通过微波辅助催化氧化甲苯的性能实验考察其催化活性.结果表明,复合TiO2明显提高了载体结构的稳定性与耐温性,并使过渡金属铜(Cu)、锰(Mn)和稀土元素铈(Ce)等活性组分在催化剂表面的分散更均匀;在复合载体吸附、吸波性能与多相活性组分催化的共同作用下,Cu-Mn-Ce/TiO2-分子筛催化剂微波辅助催化氧化甲苯的完全燃烧温度仅为175℃,此时甲苯去除率可达99％;15 h的连续性实验表明,TiO2复合型催化剂具有良好的催化活性与稳定性.由催化剂表征分析结果可知,活性组分颗粒的均匀分布与铜、锰氧化物及铜锰尖晶石固溶物等活性相的存在促进了甲苯的催化氧化,锐钛矿型TiO2较高的电子迁移速率与催化剂孔径的增大均有助于甲苯的氧化降解.     

双组分VOCs的催化氧化及动力学分析

考察了微波加热与管式炉加热下挥发性有机化合物(VOCs)甲苯与氯苯的催化氧化性能,并对双组分VOCs的反应动力学进行了分析.结果表明,VOCs的竞争吸附使得双组分中甲苯和氯苯的转化率比单组分降低3%~12%;微波的"热点效应"与"非热效应"使得VOCs转化效率明显优于管式炉加热,尤其是氯苯的转化率提高了31%~38%;微波加热降低了氧化反应温度和处理能耗.动力学分析表明,微波加热下甲苯和氯苯的反应活化能比管式炉加热下减少了2146 J·mol-1和1450J·mol-1,微波加热下氯苯的化学反应速率常数是管式炉加热的35倍,甲苯的反应速率常数提高了6倍.     

不同加热方式下催化氧化甲苯的性能研究

研究考察了微波单模腔、多模腔与传统电炉三种不同加热方式下甲苯的催化氧化性能,分析不同加热方式下进出口气体温度和固定床反应温度的变化,并对实验前后的Cu-Mn-Ce/TiO2-分子筛催化剂进行了扫描电镜、X射线衍射和比表面积等表征测试.研究表明,相同工艺条件下电炉加热、微波多模腔与单模腔加热对甲苯的去除效率分别为77%、83%和94%,对应的床层反应温度为265℃、215℃和145℃,微波加热的选择性、"热点效应"和偶极极化作用提高了甲苯的降解效率并降低其氧化温度和工艺处理能耗,微波单模腔内高的能量密度显著提高了甲苯的氧化效率并降低反应温度.催化剂表征发现,微波加热对催化剂结构与活性组分的分布几乎没有影响,而电炉加热则导致催化剂表面烧结与活性组分团聚,微波加热下催化剂更大的比表面积有利于甲苯的吸附与氧化降解.     

微波催化燃烧气态甲苯特性及床层温度分布

采用浸渍法制备Cu-Mn-Ce/堇青石蜂窝催化剂,于微波催化燃烧装置中考察其对甲苯废气的催化活性与稳定性,并对固定床温度进行了测试分析.研究表明,微波加热下床层温度分布均匀,甲苯的最佳反应温度在230~270℃之间.当停留时间大于9.7s且床层温度高于270℃时,甲苯的降解率大于90%.铜锰铈单金属氧化物及其复合氧化物尖晶石是主要的活性组分,甲苯在其表面上进行准一级反应而被催化氧化.高温对催化剂结构有影响,但重复性试验证实了催化剂的高活性和良好的稳定性.本文为微波催化燃烧技术治理VOCs废气的中试研究及下一步的实际应用提供了理论支持.     

载体酸处理对CuMnCeOx/堇青石微波催化燃烧甲苯性能的影响

针对堇青石载体比表面积小、活性组分分散程度低等问题,本研究使用盐酸对蜂窝状堇青石载体进行酸蚀处理以增大其比表面积.在采用等体积浸渍法制备CuMnCeO_x/酸蚀堇青石催化剂的基础上,开展了微波催化燃烧甲苯试验以考察酸处理对催化剂活性的影响,同时对CuMnCeO_x/堇青石与CuMnCeO_x/酸蚀堇青石催化剂进行BET、SEM、PSDA和XRD等表征测试.结果表明,堇青石载体的比表面积由酸蚀前的0.153 m²·g^-1提高至酸蚀后的1.024m²·g^-1;酸蚀未改变堇青石载体的晶体结构,同时CuMnCeO_x/酸蚀堇青石活性组分的特征峰相较于CuMnCeO_x/堇青石催化剂有所增多.在处理气量为0.12m³·h^-1、甲苯初始浓度为1000 mg·m^-3和床层温度为160℃的反应条件下,CuMnCeO_x/酸蚀堇青石催...     

载体酸蚀预处理对CuMnCeOx/堇青石催化氧化甲苯性能的影响

为解决蜂窝堇青石载体比表面积小、活性组分难以负载等问题，采用硝酸酸蚀堇青石载体并负载金属氧化物，制备了Cu-Mn-Ce/堇青石催化剂.分析了不同酸蚀强度下催化剂对甲苯催化燃烧差异的原因，在40%wt硝酸溶液中、50℃下酸蚀4 h条件下得到的催化剂对甲苯的催化性能最佳，与其他催化剂相比，其表面平均孔径为38.31 nm并有更佳的孔隙率，且在12—14 nm处以及20—30 nm处有更佳的孔径分布，其上活性组分分布极为分散，具有更小的活性颗粒尺寸.在与未经酸蚀预处理催化剂的比较中发现，经酸蚀预处理的催化剂具有更大的比表面积和多样的氧化物晶体类型，更高的Cu/Mn比例(1.72∶1.26)，其中Mn⁴⁺(31.1%)、Ce³⁺(27.5%)及Osur(50.9%)在其占比均高于未经酸蚀预处理催化剂.     

间歇式生物反应器中PHACs的吸附降解性及动力学特性

利用间歇反应器考察了非那西丁(PNT)、吉非罗齐(GFZ)、咖啡因(CAF)、双氯芬酸(DCF)和胆固醇(CH)5种医药类污染物分别在厌氧、缺氧及好氧条件下的吸附与降解特性,并通过动力学拟合深入考察目标物的降解速率及所符合的反应级数.研究表明,PNT在4 h内就能得到100%的降解,GFZ与CH能通过吸附与降解得到部分或全部去除.好氧条件下目标物的泥水分配系数kp值与降解速率均高于缺氧与厌氧条件,好氧条件下CAF的去除率达到99%以上.5种目标物除PNT外都有不同程度的吸附,目标物的污泥吸附能力为CHDCFGFZCAF;动力学拟合结果表明,生物降解动力学一级反应速率PNTCAF,二级反应速率CHGFZ;DCF几乎不能被生物降解,但符合二级吸附动力学模型,其平衡吸附量最高可达总投加量的71%.     

微波催化燃烧技术处理印刷包装行业VOCs

微波催化燃烧技术将微波辐照与吸波型催化剂相结合,可用于对挥发性有机化合物(VOCs)进行催化燃烧处置.研制了 Pt/CuMnCeOx/堇青石和Pt/CuMnCeOx/纳米陶瓷整体式蜂窝状催化剂,并开发了微波催化燃烧VOCs的装置,将其应用于印刷包装行业的VOCs治理.通过操作条件的优化,考察了微波催化燃烧技术对VOCs...     

倒置A~2/O工艺参数变化对污水中医药类污染物去除的影响

通过实验室模拟的倒置A2/O工艺装置,改变水力停留时间(HRT)、pH、温度和进水浓度等参数来考察医药类污染物非那西丁(PNT)、咖啡因(CAF)、吉非罗齐(GFZ)、双氯芬酸(DCF)和胆固醇(CH)的缺氧、厌氧和好氧生物降解效果,从而了解城市污水中医药类污染物的生物去除规律。研究发现,PNT的生物降解性最好,长的HRT、较高温度和pH中性条件下可被完全降解;CAF在好氧、温度较高与中性条件下,其去除效率为99%;GFZ在中性条件和水温25℃时去除效率达95%;DCF部分吸附到污泥中得到降解,但在酸性条件下,77%的DCF可被污泥吸附而去除;CH在各工艺参数变化下去除效果没有明显的差异,其去除为污泥吸附与微生物降解共同作用。     

CoCuMnOx光催化氧化多组分VOCs特性及其动力学

实验采用共沉淀法制备太阳能吸收涂料Co Cu Mn O_x,探究可见光下甲苯、乙酸乙酯和丙酮混合3组分VOCs的光催化氧化性能,并从动力学角度分析各自的反应速率变化.结果表明,单组分VOCs初始浓度400 mg·m~(-3)、光照距离120 mm,350cm~2镜面载体负载1 g Co Cu Mn O_x下用100 W卤钨灯照射6 h后,甲苯转化率为57%、乙酸乙酯为62%、丙酮为58%;由于3组分VOCs之间相互竞争,甲苯、乙酸乙酯和丙酮的转化率较单组分下降了5%~26%.单组分与3组分VOCs的光催化均符合假一级反应动力学,单组分甲苯、乙酸乙酯和丙酮的反应速率分别为0.002、0.002 8和0.002 33 min~(-1);混合3组分中其反应速率为单组分的0.49~0.88倍.