贵金属催化剂活性组分分布对催化湿式氧化处理非达霉素提炼废水的影响

采用均匀型和蛋白型Ru/TiO_2催化剂为湿式氧化催化剂,应用于催化湿式氧化非达霉素提炼废水,以出水COD和TOC去除率作为指标来评价2种催化剂的催化活性差异;采用实验室连续评价装置对柱状颗粒催化剂在不同pH、不同废水流量和不同温度下处理非达霉素提炼废水进行了优化评价。结果表明:在265℃、pH=4.1、废水流量为10 mL·h~(-1)时,催化剂的催化活性最高,故确定此条件为该废水处理的最优条件;同时对比均匀型和蛋白型2种催化剂,蛋白型催化剂具有更高的催化效率;结合SEM及N_(2~-)物理吸附结果,推断蛋白型催化剂活性组分集中分布在催化剂颗粒的较浅层,有利于降低反应过程中的扩散阻力,提高贵金属活性组分的利用率,进而提高催化剂的催化活性。以上结果对开发高效湿式氧化催化剂,充分利用贵金属活性组分降低催化剂成本具有十分重要的意义。     

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.     

酸改性颗粒污泥炭催化降解左氧氟沙星机制

以厌氧颗粒污泥制备了颗粒污泥炭,并用酸进行改性,研究其在异相类芬顿体系中降解左氧氟沙星（LEVO）效能.无机酸改性颗粒污泥炭（GSC-H₃PO₄、GSC-H₂SO₄和GSC-HCl）和未改性颗粒污泥炭（GSC-0）的吸附作用均低于5%,而颗粒污泥（GS）和草酸改性颗粒污泥炭（GSC-H₂C₂O₄）的吸附去除率约为20%.待吸附平衡后,进行异相类芬顿反应,催化剂对LEVO和总有机碳（TOC）的去除率顺序为：GSC-H₃PO₄ > GSC-H₂SO₄ > GSC-HCl > GSC-H₂C₂O₄,远高于GSC-0、GS和未加催化剂的反应.GSC-H₃PO₄表面铁含量高达12.73%,能催化产生更多的·OH,有利于有机污染物的降解.GSC-H₃PO₄对LEVO和TOC的去除率分别高达98.5%和51.9%,重复使用5次后,催化剂上铁的溶出率低于0.8%,仍保持较高的催化效率.通过三维荧光光谱分析和中间产物检测,提出一种LEVO降解途径.此外,GSC-H₃PO₄催化剂还能有效处理医院废水.     

催化湿式氧化处理助剂废水工程及过程模拟

助剂废水是一种高浓度难降解有机废水,以催化湿式氧化(CWAO)为主体的CWAO-UASB-AOA-接触氧化-混凝沉淀工艺能够对其进行有效降解。在CWAO工业化装置设计中,床层温升(Tg)和换热器总传热系数(K)是换热器设计的2个重要参数。采用Aspen Plus对CWAO过程进行稳态模拟,Aspen Plus对Tg模拟结果同分布式控制系统(DCS)实测结果相对误差在±2.0%以内。根据计算结果可知,K为800 W·(m~2·℃)~(-1)。结合K和Tg可以用来估算换热面积,进而指导CWAO过程系统工程的工业化设计。     

人工智能助力臭氧催化剂SrFexZr1-xO3的开发

将人工智能应用于催化臭氧氧化催化剂SrFe_xZr_1-xO₃的开发过程,采用共沉淀法制备了50种不同配方的催化剂,考察聚乙二醇（PEG）投加量、煅烧时间、老化时间、氨水投加量和铁掺杂量对SrFe_xZr_1-xO₃催化剂催化臭氧降解间甲酚反应活性的影响.同时,利用人工神经网络（ANN）和响应面（RSM）对催化剂合成条件与TOC去除率和间甲酚转化率的关系进行拟合,训练集中ANN的R²值分别为0.91和0.97,高于RSM的R²值0.35和0.41;在4组测试集上ANN的均方误差（MSE）分别为9.87和17.67,远小于RSM的23.89和28.87.结果表明,ANN模型对催化剂制备过程的复杂体系具有更好的拟合和泛化能力.在ANN训练好的模型中通过枚举法寻找最优合成条件为：PEG投加量为19.00%,煅烧时间为1.25 h,老化时间为26.50 h,氨水投加量为6.21 mL,铁掺杂量为3.37%,所得催化剂为SrFe_0.13Zr_0.87O₃-B.最佳反应条件下,间甲酚转化率和TOC去除率分别达到98.52%和17.21%,优于空白组的73.46%和1.86%.     

Fe-MCM-41催化臭氧氧化间甲酚废水

首次应用Fe-MCM-41催化臭氧氧化间甲酚废水.研究了铁的掺杂质量分数、催化剂质量浓度和底物质量浓度对间甲酚转化率和TOC去除率的影响,并采用XRD、H2-TPR、穆斯堡尔谱、BET对催化剂的结构性质进行表征.结果表明,铁的掺杂质量分数对Fe-MCM-41在催化臭氧氧化间甲酚中的活性具有较大影响,最佳掺杂质量分数为4.4%.随着铁掺杂质量分数的提高,介孔分子筛的结晶度减弱,介孔结构晶面间距减小,比表面积、孔容、平均孔径整体上呈下降趋势,Fe在介孔分子筛表面仅以γ-Fe2O3形式存在,且催化剂具有良好的铁磁性和稳定性.臭氧在反应中既有直接氧化作用也有间接氧化作用,且二者比近似为1∶1.在模型废水原始p H值条件下,使用Fe掺杂质量分数为4.4%的催化剂,当间甲酚初始质量浓度为500mg·L-1,催化剂质量浓度为0.1 g·L-1时,30 min内间甲酚转化率为100%,TOC去除率为26.8%.     

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.     

五氯酚催化湿式氧化降解反应及动力学研究

以高温老化法制备了ZrO2载体,其比表面积为251.6 m.2g-1,采用等体积浸渍法制备了Ru/ZrO2催化剂,用于催化湿式氧化法处理五氯酚.研究了反应温度、氧气分压、PCP初始浓度及时间对PCP转化率的影响.研究结果表明,提高反应温度、增加氧气分压、减小PCP初始浓度及延长反应时间均可提高五氯酚的转化率.在C0PC...     

Fe-Mn/γ-Al2O3催化O3-H2O2协同氧化间甲酚

为提高臭氧氧化法对难降解有机污染物的降解效率,采用在催化臭氧氧化体系中引入H_2O_2的方法,建立催化O_3-H_2O_2联合氧化体系,使O_3与H_2O_2在体系中起协同作用。采用等体积浸渍法筛选制备了具有高催化性能的Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化剂,应用于O_3/Fe-Mn/γ-Al_2O_3/H_2O_2复合体系协同催化臭氧氧化处理间甲酚模型废水。通过扫描电子显微镜(SEM)、物理吸附、X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线光电子波谱(XPS)对催化剂的物理化学性质进行表征。考察了O_3投加量、H_2O_2投加量、初始pH、空速等因素对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚处理效果的影响,并采用GC-MS和LC-OCD,对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚的中间产物的类型及相对分子质量进行分析。结果表明,当以Fe-Mn/γ-Al_2O_3为催化剂时,协同催化氧化体系的最优处理参数为:间甲酚浓度100 mg·L~(-1),O_3投加量481 mg·L~(-1),反应时间10 min,空速6 h~(-1),H_2O_2投加量211 mg·L~(-1),进水pH 6.7。在此条件下,TOC去除率可达68.37%,间甲酚转化率可达100%。以上研究结果可为2种技术联用降解煤化工废水提供参考。     

湿式氧化再生饱和片状活性炭及机理研究

采用湿式氧化装置再生吸附间甲酚饱和片状活性炭,采用标准再吸附实验法测定饱和活性炭的再生效率,确定湿式氧化再生的最佳反应时间和温度.通过总有机碳测定仪和高效液相色谱测得再生过程中总有机碳和间甲酚浓度变化,其中间甲酚浓度由脱附过程和降解过程综合影响.通过高效液相色谱和气相色谱-质谱联用确定活性炭再生过程产物包括:间甲酚降解产物乙酸、丙烯酸以及部分稳定的大分子物质,其中乙酸浓度变化是导致总有机碳变化的主要因素.通过氮气吸附脱附测试可知,再生过程中活性炭表面有部分塌陷.通过程序升温脱附-质谱联用技术得出经过再生处理的活性炭表面氧化官能团的数量有显著增加,其中以羧酸酐类和内酯的增加最为显著,表明再生过程中活性炭表面部分被氧化.通过溶液分析以及表征结果,推测再生过程的反应机理.