硫化氢催化氧化技术的研究进展

随着经济的发展以及人们对环保的重视,国家层面对硫化氢(H₂S)的排放进行了严格的规定。因此,对H₂S的去除材料成为研发重点。催化氧化技术是去除H₂S的主要方法,目前研究较为深入的催化剂有炭基催化剂(包括无负载活性炭)、金属负载活性炭和金属氧化物催化剂(包括金属氧化物负载催化剂、金属氧化物催化剂和阴离子黏土负载催化剂)。详细介绍了2种催化剂的催化氧化原理、制备方法、去除效果和应用前景:炭材料由于其巨大的比表面积、高孔隙率和可以改性的表面活性位是催化剂或载体的热门选择,而炭基催化剂具有相对较低的操作温度和良好的稳定性,不需要遵循严格的O₂和H₂S化学计量比,但只能处理低浓度H₂S,且要求在较低的空速下进行,催化剂必须定期进行再生;金属氧化物催化剂可以处理高浓度H₂S,且在较高的温度(200~300 ℃)下有良好的催化性能,但由于其操作过程需要遵循严格的O₂和H₂S化学计量比和较高的温度,且再生性能差,因此成本较高;富氮多孔炭和负载碱金属的碱性毫米级中孔炭球(MCS)表现出优异的催化性能。在此基础上,对H₂S催化氧化技术的发展方向进行了展望。     

金属负载活性炭吸附去除单宁酸的试验研究

金属负载是活性炭表面改性的重要分支,在净水处理中具有广阔的应用前景.选择溶胶凝胶法制备了4种金属(Al3+,Zn2+,Ti4+,Fe3+)负载活性炭,并运用正交试验和配对比较试验考察了金属类型、碱化度(氢氧化钠与金属的摩尔配比)和中温焙烧(400℃,2 h)3个因素对活性炭吸附去除单宁酸性能的影响.结果表明:碱化度对活性炭吸附单宁酸性能的影响极为显著(P＜ 0.001),而金属类型却不显著,碱化度和金属类型间存在显著交互作用(P＜0.05);活性炭对单宁酸的吸附去除性能在碱化度为零时达到最高;中温焙烧可使单宁酸吸附去除率显著升高5.31％(P＜ 0.01);各因素对试验结果的影响顺序为:碱化度＞中温焙烧＞金属类型.在活性炭分子筛作用和金属活性点位专性吸附的协同作用下,活性炭对水中单宁酸的吸附去除性能显著提高17.28％ ～ 24.06％.     

金属负载活性炭的亚甲基蓝/单宁酸吸附性能

考察了亚甲基蓝和单宁酸在金属负载活性炭表面的吸附行为,并用Langmuir与Freundlich方程对等温吸附线进行拟合。结果表明,亚甲基蓝在活性炭表面倾向于多分子层吸附,而单宁酸则倾向于单分子层吸附;金属负载降低了活性炭对有机污染物的饱和吸附容量,但新建的金属氧化物活性中心可促进单宁酸在低浓度下的吸附。金属负载改性是饮用水深度处理中活性炭滤料改性的重要方向。     

以飞灰为载体的金属氧化物催化剂脱硝研究

以飞灰作为催化剂的载体 ,担载Fe、Cu、V、Ni等过渡金属作为活性成分制成脱硝催化剂 .对飞灰作为载体的催化剂进行了各种表征分析 ,考察了催化剂的制备条件对脱硝效率的影响 .利用固定床反应装置进行了催化脱硝实验研究 ,结果发现 ,飞灰作为脱硝催化剂的载体是可行的 ,其中担载Cu作为活性成分时脱硝效率最好 ,在温度为 2 70℃时NO的转化率达90 %以上 .最后 ,对活性炭和页岩灰作载体时的催化脱硝特性进行了对比研究 ,发现飞灰的催化活性仅次于活性炭 ,而页岩灰的活性最差 .     

多相催化臭氧氧化处理印染废水

针对印染废水高有机物、高色度、水质水量变化大的特点,研究开发处理效率高,适应性强的印染废水处理集成工艺,具有重要的现实意义 采用多相催化臭氧化工艺对印染废水进行试验研究.结果表明：采用浸渍法制备出的负载型铁锰氧化物催化剂FexOy＋MnOx/AC较单组分催化剂具有更好的活性及稳定性;经多相催化臭氧氧化处理后,印染废水COD、氨氮、总磷、色度去除率分别为81.7％、90.2％、93.4％、99.1％,达到较好的去除效果.     

环境科学一般问题

X-1200603202TiO2光催化氧化技术处理环境污染物的研究进展/齐建(中国船舶重工集团公司第七0四研究所)…∥水资源保护/河海大学环境水利研究会.-2006,22(1).-15~18,73环图X-121阐述了TiO2光催化氧化法的原理、TiO2催化剂的制备以及粉末型和负载型两种形态的TiO2在光催化氧化有机污染物方面的应用情况,指出粉末型TiO2主要应用于废水处理,负载型TiO2主要应用于废水处理、垃圾填埋场渗滤液处理和环境净化。粉末型TiO2的研究发展方向是通过改性以提高其活性和可应用性,如表面沉积贵金属、表面耦合、表面敏化、过渡金属掺杂等;负载型TiO2…     

Mo-TiO2/AC光催化剂的制备及可见光降解L-酸的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Mo⁶⁺掺杂TiO₂光催化剂,并将其负载于粒状活性炭上,以1-萘酚-5-磺酸(L-酸)为模型反应物,研究了对L-酸的光催化作用并讨论了不同光源以及负载次数对L-酸的去除率和溶液的总有机碳去除率的影响.结果表明, Mo⁶⁺掺杂扩大了TiO₂催化剂的光谱响应范围.负载于活性炭上的掺杂二氧化钛为锐钛矿相,粒径约为17.8　nm.负载次数增多,催化剂的活性下降.Mo⁶⁺的掺杂不影响负载催化剂的紫外光活性及对L-酸的吸附能力.100　mg·L^-1的L-酸溶液加0.4 g催化剂,在可见光下反应4 h,掺杂催化剂对L-酸和溶液总有机碳的去除率分别为57%和53%,而未掺杂的催化剂去除率分别为13%和10%.催化剂反复使用4次,催化活性没有变化.     

Ni改性对稀土尾矿NH3-SCR脱硝性能的影响

采用水热法制备不同比例Ni改性稀土尾矿催化剂,通过XRD、BET、H₂-TPR、NH₃-TPD和XPS等表征手段分析Ni改性对催化剂性能的影响.结果表明,Ni改性可明显提升稀土尾矿催化剂NO_x转化率,6%Ni/稀土尾矿催化剂的NO_x转化率在300℃时达到85%,N2选择性在250～300℃的温度范围内可达到76%以上.改性后催化剂中生成了分散性较好的Ni Fe₂O₄物质,比表面积增至75.12m²/g,催化剂的酸性位点增加,有利于催化剂表面吸附更多的氨气,Ni离子起到传递电子的作用,使得Fe²⁺转化为Fe³⁺,Fe元素化学价态升高,铁离子最外层电子的不稳定性增加,氧化能力增强,有助于催化剂表面氨吸附物种的活化,有利于脱硝反应的进行.     

催化分解法处理臭氧尾气的研究

以活性炭和γ -Al2 O3 为载体制备出负载锰和铜氧化物的用于臭氧尾气处理的催化剂 ,并采用固定床反应器进行分解臭氧尾气的实验研究。实验结果表明 ,活性炭负载锰和铜氧化物的催化剂的性能最好 ,1g催化剂在臭氧初始浓度为2 .5 g/m3 ,反应时间为 0 .0 36s条件下 ,其对臭氧的分解率可达 97.2 %。在相同臭氧初始浓度 ,反应时间为 0 .1s条件下 ,1g催化剂可以连续运转达 98h ,处理臭氧总量为 8.8g ,且湿度对其催化活性影响较大。     

金属泡沫镍负载纳米TiO2光催化降解空气中甲醛

研究金属泡沫镍表面负载改性TiO2光催化剂对室内空气主要污染物甲醛的降解。采用溶胶一凝胶法制备了掺杂金属离子的纳米TiO2光催化剂，将其负载于泡沫镍板上，以室内空气典型污染物甲醛为模型反应物，研究3种不同改性纳米TiO2对甲醛的光催化作用．并讨论金属镧离子的最佳掺杂比例以及环境因素对光催化效率的影响。同时考察催化剂的失活特征。结果表明，该负载型纳米光催化剂对甲醛气体具有较高的光催化活性。掺镧TiO2对甲醛的降解率最高。最佳掺杂比例为1．5％。该催化剂存在失活现象。但在清洁后能够恢复。     

Al2O3负载Cu2O-臭氧催化氧化芴酮生产废水

以Al2O3负载Cu2O为催化剂,研究芴酮废水在臭氧条件下的氧化降解反应,为芴酮废水的治理提供一种新的处理方法。研究表明,Al2O3负载Cu2O的催化剂加速了臭氧氧化反应,使芴酮废水的氧化降解加快。影响芴酮废水氧化降解的主要因素有臭氧流量、废水的pH值、催化剂用量以及反应器的高度等。加大臭氧流量及增加催化剂用量,均有利于芴酮废水的降解。处理3 L芴酮废水时适宜的反应条件：臭氧流量为25 mg/h,催化剂用量为20 g,反应器的高度H为1 600 mm,废水初始pH为11。在该条件下1.75 h,废水的脱色率为91.2%,COD去除率为90.5%。     

非均相类Fenton试剂的制备及其在焦化废水处理中的应用研究

利用浸渍法,将Fe3＋负载在经酸碱改性后的粉状活性炭上,当浸渍液浓度为2．5％,固化温度为270℃时,制成的催化剂催化活性较高。用自制的非均相类benton试剂降解焦化废水,通过正交试验和极差分析得出,影响因素的主次顺序为催化剂用量〉初始pH值〉反应时间〉H：0：投加量。结果表明,在100ml水样中。室温条件下,初始pH值为4．0,催化剂使用量为1．5g,H20：投加量为5ml（分两次投加）,反应时间为90min时,COD去除率可达99％。采用混凝＋化学沉淀＋非均相类Fenton试剂法处理焦化废水,各主要出水水质指标为：色度lO倍;COD浓度38．5mg／L;氨氮浓度8．4mg／L,达到国家一级排放标准。     

Fe2+激活过硫酸盐耦合活性炭深度处理焦化废水

采用Fe²⁺激活过硫酸盐（PS）耦合活性炭处理焦化废水生化出水.在原水TOC为86.4mg/L,色度338倍的条件下,研究PS和Fe²⁺投加量,初始pH值等因素对处理效果的影响.结果表明：PS和Fe²⁺投加量分别为1.5和4mmol/L,不调节pH值（8.0）,反应60min,色度和TOC去除率可达87.17%和68.16%.经Fe²⁺/PS体系处理的废水采用A,B两种活性炭进行吸附处理,结果表明：B炭的吸附效果较好,且可去除Fe²⁺/PS体系残留的PS.B炭15g/L,反应120min时,出水色度为14倍,TOC 11.86mg/L.Fe²⁺激活PS氧化法耦合活性炭吸附深度处理焦化废水时,总色度去除率95.86%,总TOC去除率86.27%.对生化出水,Fe²⁺/PS体系出水和活性炭吸附出水进行三维荧光光谱扫描分析,结果表明：Fe²⁺/PS体系能氧化分解废水中部分类腐植酸物质,而活性炭吸附则可进一步去除了废水中残留的类腐植酸物质.     

可溶态汞治理新方法的研究

采用自制的ＴＣ型钛系催化剂（ＴｉＯ２／ＣｏＯ）,对于含汞为５０ｍｇ／Ｌ的试液,经一次性处理,并控制试液ｐＨ＝７．５,搅拌２ｍｉｎ,可使试液中汞含量降至０．０００４４ｍｇ／Ｌ,汞去除率达９９．９９％以上。催化剂可重复使用,并可用ＨＣｌ溶液再生。方法简便、快速。对于５种工厂废水试验结果令人满意。     

三维固定床电极法降解焦化废水

采用三维电极固定床技术对焦化废水进行了深度处理的实验研究,并取得了相应的工艺参数。实验研究结果表明,三维电极技术能有效的处理焦化废水,在槽电压为12V,液体催化剂量为1500mg/L,反应时间为60min,pH为3,COD去除率可达62%。     

固体催化改良Fenton法处理苯酚废水的研究

针对目前常规Fenton法存在的H2O2耗量大的问题,提出了以活性炭作为催化剂载体的改良Fenton法。采用常规Fenton法以及改良Fenton法对苯酚废水的处理效果进行了对比实验研究,从H2O2投加量、接触反应时间和pH值影响因子出发分析比较了常规及改良Fenton法的COD及苯酚去除率。通过比较,改良Fenton法达到了优于常规Fenton法的处理效果,H2O2投加量20 mL/L,接触反应时间100 min,pH值为3是最佳的反应条件。降低了处理成本,提高了回收利用。     

强化内源反硝化脱氮及污泥减量化研究

为提高传统污水处理工艺内源反硝化脱氮效率,在系统内部实现污泥减量,设计了水解酸化/缺氧/好氧(H/A/O)生物脱氮及污泥减量化工艺.试验采用连续流处理装置,以实际生活污水为研究对象.结果表明,在进水COD(220～410 mg/L)、NH4 -N(36～58 mg/L)、总水力停留时间为11h、硝化液回流比为300%、无外加碳源和碱度条件下,COD、NH4 -N和TN的平均去除率分别超过90%、95%和75%.在缺氧段碳源充足的条件下,随着硝化液回流比的增加,系统TN平均去除率升高;当碳源不足时,随着硝化液回流比的增加,系统TN平均去除率降低.污水经水解酸化预处理后,反硝化速率大大升高.水解酸化段利用水解酸化作用对回流剩余污泥的减量达到56.2%,污水、污泥经过水解酸化处理,大大提高了系统脱氮效率.以水解酸化作为传统的城市污水及污泥处理工艺,既可有效地改善污水的可生化性,提高系统污染物平均去除率,增强污水处理系统运行的稳定性,又可实现污水、污泥一体化处理.     

微波辐射对偏二甲肼废水处理的研究

采用微波(MW)辐射技术,以颗粒活性炭为吸附催化剂,考察微波辐射功率、微波辐射时间及活性炭投放量对偏二甲肼废水处理效果的影响。结果表明,100 mL初始浓度400 mg/L的偏二甲肼废水,在微波功率462 W、活性炭投放量5.0 g、辐射时间15 min的条件下,废水中偏二甲肼去除率达到40%。初步探讨了作用机理及氧化反应程度,氧化过程基本符合一级反应动力学规律。