几种金属氧化物催化臭氧氧化降解p-CBA

选择Al₂O₃,TiO₂,MnO₂,Fe₃O₄ 4种金属氧化物对溶液中的对氯苯甲酸（p-CBA）进行催化臭氧氧化降解。催化剂的表征结果显示：TiO₂具有最大的比表面积,为93.84 m²/g,Al₂O₃的比表面积最低,仅为10.28 m²/g;MnO₂和Fe₃O₄表面含有大量强酸性位,故其等电点较低,分别为1.45和1.82。4种催化剂对p-CBA的吸附能力与其比表面积相关,而催化臭氧氧化活性高低却与其等电点的高低顺序一致。Al₂O₃具有最高的等电点（6.92）,也表现出相对较强的催化臭氧氧化活性。在臭氧通量6 mg/min、p-CBA初始质量浓度40 mg/L、Al₂O₃投加量0.5 g/L、反应时间40 min的条件下,p-CBA去除率达到58.6%,远高于单独臭氧化和吸附过程的去除率。     

催化臭氧氧化法处理甲醛废水

用异丙醇钛盐表面改性法制备TiO2／SiO2催化剂，对甲醛废水进行催化臭氧氧化处理。通过比表面积的BET测定法、X射线衍射和拉曼光谱等分析方法对TiO2／SiO2催化剂进行了表征，考察了TiO2／SiO2催化剂加入量、臭氧流量及溶液pH等因素对甲醛催化臭氧氧化效果的影响。实验结果表明，在SiO2表面，TiO2微晶粒子以锐钛矿型高度分散；在甲醛质量浓度700mg／L、COD1000mg／L、TiO2／SiO2催化剂加入量2．0g、臭氧流量2．5mg／min、溶液pH8．5的条件下，催化臭氧氧化反应30min后，甲醛质量浓度由700mg／L降至39mg／L，COD去除率认到87．5％．     

纳米α-MnO2催化臭氧氧化降解水中双酚A

采用水热法制备了纳米α-MnO₂催化剂,并通过XRD和SEM技术对催化剂的成分和形貌进行了表征。采用纳米α-MnO₂催化剂催化臭氧氧化降解水中的双酚A（BPA）,考察了初始溶液pH、催化剂加入量和反应温度对BPA去除率的影响。实验结果表明,纳米α-MnO₂催化剂催化臭氧氧化降解BPA的最佳工艺条件为：催化剂加入量100 mg/L,初始溶液pH 8.5,反应温度18 ℃。在此最佳条件下处理质量浓度为10 μg/mL的BPA溶液120 min,BPA去除率为96.4%。回收洗涤后第二次使用的催化剂的BPA去除率为80.5%,第三次使用的催化剂的BPA去除率为74.1%,催化剂的活性随重复使用次数的增加而缓慢降低,活性较稳定。     

MnO_2陶粒臭氧氧化催化剂的制备及其性能

以凹凸棒土为载体、MnO_2为活性组分,制备了MnO_2陶粒臭氧氧化催化剂,并以草酸为模拟污染物,采用响应面法对催化剂的制备条件进行了优化。实验结果表明:各因素对草酸去除率影响的显著性顺序为MnO_2投加量盐酸溶液质量分数煅烧时间煅烧温度。催化剂的最佳制备条件为:MnO_2投加量200 mg/g,盐酸溶液质量分数20%,煅烧时间2 h,煅烧温度400℃。在初始草酸质量浓度150 mg/L、溶液pH 3.11、臭氧投加量8.10 mg/min、臭氧-氧气曝气量400 m L/min的条件下,最佳条件制备的催化剂在反应30 min时的草酸去除率达66.99%。催化剂具有良好的活性稳定性,且催化过程中Mn~(2+)溶出量低。催化剂具有较大的比表面积,负载的MnO_2类型为α-MnO_2和β-MnO_2。     

缺氧—好氧—催化臭氧氧化工艺处理石化厂含盐废水

采用缺氧—好氧—催化臭氧氧化工艺处理某石化厂的含盐废水。实验结果表明：在进水COD为200~350 mg/L的条件下,经生化处理后的出水COD稳定在50~60 mg/L,COD去除率稳定在75%左右;在臭氧投加量为4.5 g/L、V（催化剂Ⅱ）∶V（废水）=1.5∶1的条件下,进行连续催化臭氧氧化后出水COD稳定在20 mg/L以下,COD去除率大于70%,满足DB 61/224—2011《黄河流域（陕西段）污水综合排放标准》。表征结果显示,催化剂表面含有铜元素,比表面积为250.815 m²/g,吸水率为60.9%,经过滤可去除废水中残留的催化剂。     

磁性活性炭催化臭氧氧化降解水中甲基橙

通过浸渍法制备了钕铁硼磁性活性炭(Nd Fe B/AC),采用SEM和VSM技术对其进行了表征,并将其作为非均相催化剂用于臭氧氧化降解水中甲基橙(MO)。表征结果显示:Nd Fe B/AC具有硬磁特性;当m(Nd Fe B)∶m(AC)=1∶2时,其比饱和磁化强度和比剩余磁化强度分别为15.9 A·m2/kg和6.0 A·m2/kg,矫顽力可达104.5k A/m。实验结果表明:在Nd Fe B/AC投加量为3.0 g/L、初始溶液p H为5.0、初始MO质量浓度为20 mg/L、臭氧质量浓度为15.0 mg/L、室温的条件下反应40 min,MO降解率达93.9%,显著优于投加AC的64.4%;AC和Nd Fe B/AC催化臭氧氧化降解MO的反应过程均遵循一级动力学规律,且Nd Fe B/AC的反应速率常数为AC的近3倍。     

钴、氮、硼掺杂氧化石墨烯催化剂的制备及催化臭氧氧化性能

采用水热—高温煅烧法制备了不同钴负载量的钴、氮、硼掺杂氧化石墨烯催化剂,并以布洛芬、对氯苯甲酸和草酸作为模型污染物进行了催化臭氧氧化实验。实验结果表明：钴负载量8%、焙烧温度500 ℃条件下制备的催化剂活性最高;在反应温度为323 K、pH为6.8、催化剂加入量为0.25 g/L、布洛芬质量浓度为50 mg/L、反应时间为10 min的条件下,布洛芬去除率可达99%。该催化剂催化臭氧氧化降解布洛芬的过程符合表面自由基参与的准一级动力学模型,且催化臭氧体系的反应速率常数约为单独臭氧体系的5倍。经高温再生的催化剂第5次使用时,催化活性仍能达到初次使用的92.1%。     

ZnO/氧化石墨烯的制备及其对亚硝酸盐的光催化降解

利用沉淀法制备了ZnO光催化剂,并将其负载在氧化石墨烯上,制得ZnO/氧化石墨烯复合材料,研究了该复合材料对亚硝酸钠的光催化降解效果。采用XRD和SEM技术对光催化剂进行表征。考察了初始亚硝酸钠质量浓度、溶液pH、ZnO/氧化石墨烯加入量对亚硝酸钠降解效果的影响。表征结果显示：ZnO/氧化石墨烯晶体的晶型发育良好、结晶度高;新生成的混晶结构提高了催化剂的光催化活性。实验结果表明：在初始亚硝酸钠质量浓度246 mg/L、溶液pH 5、ZnO/氧化石墨烯加入量1.0 g/L的条件下,经过150 min的紫外光降解,亚硝酸钠的质量浓度降至70 mg/L,亚硝酸钠的降解率为71.38%;ZnO与氧化石墨烯的协同效应有效提高了光催化反应体系的效率,ZnO/氧化石墨烯对亚硝酸钠的降解能力远高于氧化石墨烯和ZnO。     

活性炭负载铈催化剂的制备及其催化性能

采用浸渍法以活性炭(AC)为载体负载CeO2制备了Ce/AC催化剂,考察了AC材质和Ce负载量(Ce与AC的质量比,下同)对Ce/AC催化剂催化臭氧氧化邻苯二甲酸二甲酯(DMP)效果的影响.实验结果表明,以椰壳AC为载体的催化剂催化性能好,Ce的最佳负载量为0.2%.Ce/AC催化剂催化臭氧氧化DMP 60 min后,DMP去除率达99%,TOC去除率达68%;Ce/AC催化剂催化臭氧氧化对氯苯甲酸(P-CBA)60 min后,P-CBA去除率达94%,TOC去除率达64%,均明显好于以AC为催化剂催化臭氧氧化和单独臭氧氧化效果.吸附动态实验结果表明,Ce/AC催化剂具有较好的稳定性,反应780 min后DMP去除率稳定在71%左右.     

SO_4~(2-)/SnO_2-Fe_2O_3-硅藻土固体酸催化剂的制备及其对染料废水的催化处理

以硅藻土为载体,采用溶胶-凝胶法引入金属氧化物SnO2和Fe2O3,制备了二元氧化物复合型SO42-/SnO2-Fe2O3-硅藻土固体酸催化剂。利用该催化剂与H2O2构成非均相类Fenton试剂氧化体系,催化H2O2产生氧化能力极强的·OH,用于处理实际翠蓝废水和模拟亚甲基蓝废水。催化剂的最佳制备条件为:H2SO4溶液的浓度3 mol/L,浸渍时间2.0 h,焙烧温度550℃,焙烧时间3.5 h,焙烧方式为随炉升降温。实验结果表明:采用在最佳工艺条件下制得的催化剂,处理实际翠蓝废水COD去除率可达79.5%、脱色率达99.6%;处理模拟亚甲基蓝废水COD去除率可达83.1%、脱色率达99.6%。     

CeO2/TiO2纳米管催化剂脱硝性能研究

利用废气中本身含有的CO催化还原烟气中的NO_x,可以实现以废治废。采用TiO₂纳米管负载CeO₂,制备CeO₂/TiO₂纳米管催化剂,并对其进行了SEM表征及影响因素实验。实验结果表明：在n（Ce）∶n（Ti）=3∶7、焙烧温度500 ℃、焙烧时间3 h时制备的CeO₂/TiO₂纳米管催化剂形貌较好,表面颗粒分布相对均匀;反应温度400~600 ℃时NO脱除率达98%;该催化剂具有一定的抗氧性能;当n（SO₂）∶n（NO）=（1∶2）~（2∶1）时,NO脱除率仍然在95%以上。     

γ-Al2O3负载多金属复合催化剂选择性催化还原烟气脱硝

以γ-Al₂O₃作为载体,先后负载CeO₂,MnC₂O₄,Fe（NO₃）₃,CrO₃,Ni（NO₃）₂,NH₄VO₃等多种金属组分制备γ-Al₂O₃负载多金属复合催化剂,并用于模拟烟气的选择性催化还原脱硝。通过SEM和XRD技术对催化剂进行了表征。表征结果显示：Fe,Mn,Cr的添加能增加催化剂的低温催化活性、提高催化剂的N₂选择性;γ-Al₂O₃对活性金属氧化物的负载效果良好。实验结果表明：各金属化合物的最佳加入量为 w（MnC₂O₄·2H₂O）=20%,w（Fe（NO₃）₃·9H₂O）=15%,w（CrO₃）=10%,w（Ni（NO₃）₂·6H₂O）=5%,w（NH₄VO₃）=10%,w（CeO₂）=5%,w（γ-Al₂O₃）=35%;以在最佳正交实验条件下制得的γ-Al₂O₃负载多金属复合物为催化剂,在脱硝反应温度为205 ℃的条件下,NO转化率为96.7%;γ-Al₂O₃负载多金属复合催化剂经5次重复使用,NO转化率仍可稳定在94%左右。     

磁性CuS/γ-Fe2O3复合材料光催化处理染料废水

以氯化铜、纳米γ-Fe₂O₃和硫脲为原材料,乙二醇为溶剂,采用溶剂热法制备了磁性CuS/γ-Fe₂O₃复合光催化剂。考察了该光催化剂对刚果红染料废水的处理效果。在m（CuS）:m（γ-Fe₂O₃）=2:1、刚果红初始质量浓度为10 mg/L、光催化剂投加量为0.6 g/L的最佳工艺条件下,刚果红去除率达96.51%。阴离子Cl^-、NO₃^- 及SO₄^2-对该光催化剂的催化活性具有促进作用,其中SO₄^2–的促进作用最显著。该光催化剂具有较好的活性稳定性,重复使用6次后刚果红去除率仍高达90.50 %。     

前驱体溶液pH对核壳型Cr/CeO2催化剂低温选择性催化氧化脱硝性能的影响

采用一步水热法合成了具有核壳结构的铬铈复合氧化物（Cr/CeO₂）,并将其用于选择性催化氧化（SCO）烟气脱硝,考察了前驱体溶液pH对催化剂低温催化活性的影响。实验结果表明,当前驱体溶液pH为2时制得的催化剂（CrCe2）具有较高的低温SCO活性,其在200 ℃下的NO转化率高达59%。XRD,SEM,BET,UV-Vis,TPD等表征结果显示：核壳结构的生成促进了Cr物种的高分散性,同时Cr的掺杂增大了催化剂的比表面积,从而提高了活性位点的总量;在该系列催化剂中,CrCe2催化剂具有最高的表面六价铬和化学吸附氧的占比,因此呈现出最高的低温SCO活性。     

应曲面法优化H2O2催化氧化烟气脱硝工艺

研究了H₂O₂催化氧化烟气脱硝工艺中H₂O₂质量分数、催化剂浓度和溶液pH对脱硝率的影响,采用 Box-Behnken响应曲面法优化了H₂O₂脱硝的工艺条件,得到了相应的数学模型,并进行了方差分析。结果表明,溶液pH、催化剂浓度、H₂O₂质量分数以及催化剂浓度和H₂O₂质量分数的一级交互作用对脱硝率的影响很显著,模型的决定系数为0.995 3,说明模型拟合效果很好。经模型优化分析的最优工艺条件为H₂O₂质量分数0.2%,催化剂浓度0.94 mmol/L,溶液pH 11.0,在此条件下处理进口流量3.5 L/min、 NO体积分数 2×10^-4、O₂体积分数10%、N₂体积分数90%的烟气,液气比为8 L/m³,脱硝率达97%。     

MCM-41分子筛负载铁铈催化降解甲基橙

采用等体积浸渍法制备了负载型有序介孔Fe-Ce/MCM-41催化剂。研究了该催化剂降解甲基橙的适宜工艺条件,并采用XPS,XRD,TEM技术对该催化剂进行了表征。实验结果表明,该催化剂Fenton氧化降解甲基橙的较适宜工艺条件为:溶液pH 5.0、甲基橙溶液初始质量浓度100 mg/L、催化剂加入量2.0 g/L、H_2O_2浓度20 mmol/L,在此适宜条件下反应120 min时,甲基橙去除率接近100%。表征结果显示:Fe-Ce/MCM-41催化剂主要由铁、铈、氧、碳4种元素组成;铁与铈的摩尔比接近3∶1;铁和铈主要以Fe_3O_4和CeO_2的形态存在于催化剂表面。     

二氧化钛/石墨烯气凝胶的制备及其可见光催化性能

以不同m（氧化石墨）∶V（钛酸四丁酯）的氧化石墨和钛酸四丁酯为原料,采用一步水热还原法制备4种TiO₂/石墨烯气凝胶。采用XRD谱图、FESEM照片、拉曼光谱谱图和能谱谱图对样品的结构、形貌、组成元素进行了表征分析。以溶液中罗丹明B的降解率作为评价指标,考察了4种TiO₂/石墨烯气凝胶的可见光催化性能。实验结果表明：随着氧化石墨含量的增加,石墨烯对TiO₂的包覆变好,石墨烯与TiO₂ 成功复合形成三维气凝胶;罗丹明B在TiO₂/石墨烯气凝胶体系中的光催化降解反应属于一级反应,4种TiO₂/石墨烯气凝胶对罗丹明B的最高降解率和反应速率分别是纯TiO₂体系的4.5倍和9.9倍,实现了TiO₂的可见光催化。     

稀土改性NaY型分子筛催化热解废轮胎

采用稀土氧化物改性NaY型分子筛（Ⅰ型催化剂）,100 gⅠ型催化剂中添加0.5 g CeO₂得到Ⅱ型催化剂,100 gⅠ型催化剂中添加0.5 g La₂O₃和0.5 g CeO₂得到Ⅲ型催化剂。分别采用Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型催化剂催化热解废轮胎（粒径0.2 mm）,Ⅱ型和Ⅲ型催化剂的产油起始温度和终止温度均低于Ⅰ型催化剂。在催化剂加入量为2.5 g、废轮胎加入量为100 g 的条件下,Ⅲ型催化剂催化热解反应的产油率和油气总产率均高于Ⅰ型和Ⅱ型催化剂。Ⅱ型和Ⅲ型催化剂催化热解主要产生轻组分气体,Ⅱ型催化剂C₄选择性最高,Ⅲ型催化剂C₃选择性最高。     

α-Fe2O3/AC催化剂的制备及光Fenton反应降解双酚A

采用温和的无模板溶液反应合成了α-Fe₂O₃/AC复合催化剂,作为光Fenton降解双酚A反应的催化剂。通过XRD、SEM、FTIR、DRS、BET、XPS等方法对催化剂的形貌和理化特性进行了分析。结果表明：该催化剂晶型良好,为介孔材料,能够有效吸收和利用紫外光和可见光;该催化剂具有较高的催化活性,稳定性良好;在初始双酚A质量浓度为30 mg/L、溶液pH为4、H₂O₂加入量为320 mg/L、反应温度为40 ℃、催化剂加入量为1.33 g/L的条件下,双酚A降解率可达91.4%。