Mn的氧化价态对Mn／γ-Al2O3催化剂催化臭氧氧化气相低浓度甲苯的影响

采用共沉淀法,以Al2O3为载体制备Mn／γ-Al2O3和Mn—Ce／Mn／γ-Al2O3催化剂,并分别在N2气氛和O2气氛下焙烧。采用固定床连续流动反应器,研究所制备催化剂在室温条件下催化臭氧氧化甲苯的性能。通过XRD、XPS和FTIR等手段对催化剂的结构和组成进行表征。结果表明,Mn／Mn／γ-Al2O3催化剂具有良好的催化臭氧氧化甲苯和催化臭氧自身分解的性能,共沉淀法制备催化剂的最佳Mn负载量为20％。O2气氛焙烧和Ce的加入,可以有效提高催化剂的活性和寿命。原因是O2气氛焙烧和Ce的加入可以提高Mn的氧化价态。催化剂失活的主要原因是有机副产物在催化剂表面吸附堆积,失活催化剂在550℃、空气气氛下焙烧可恢复催化性能。     

γ-Al2O3负载Mn基催化剂低温催化臭氧氧化NO

利用等体积浸渍法制备γ-Al2O3负载Mn基催化剂,考察了掺杂元素种类,掺杂元素与Mn元素摩尔比以及煅烧温度对NO低温（100 ℃）催化氧化活性的影响,并对催化剂在有SO2或H2O的烟气中的稳定性进行了探究。结果表明,掺杂元素为Ce,Ce/Mn=0.4,煅烧温度为500 ℃条件下制备的催化剂NO催化活性最佳,在NO体积浓度为500×10-6,臭氧浓度为20.9 mg·L-1,n(O3)/n(NO)=0.2,反应温度为100 ℃,模拟烟气总流量为1.0 L·min-1,模拟烟气相对湿度为4%的条件下,NO的转化率最高可达70%。此外,还对催化剂在不同条件下的稳定性和活性恢复情况进行了探究。实验最终实现了在低O3浓度条件下达到较高NO转化率的目的,为烟气脱硝提供了一种具有应用潜力的新技术。     

Ag3PO4-MnO2/g-C3N4非均相臭氧催化对页岩气钻井废水的深度处理

采用热缩聚合成法、水热法制备Ag3PO4-MnO2/g-C3N4三元复合催化剂。利用XRD和SEM对其进行结构表征,并考察催化剂用量、废水pH、臭氧投加量等因素对页岩气钻井废水深度处理效果的影响。结果表明,Ag3PO4-MnO2/g-C3N4三元复合催化剂中,立方晶型Ag3PO4、纳米纤维状MnO2与经模板剂制得的管孔状g-C3N4成功复合,改变了其晶面的有序性并增大了比表面积。通过复合提高了Ag3PO4的稳定性及其与MnO2协同作用对臭氧的催化活性。在催化剂投加量为0.5 g·L-1,废水pH为11,臭氧投加量为3.2 mg·min-1,反应时间为40 min的条件下,对预处理后的页岩气钻井废水（COD含量为1 076 mg·L-1）COD的去除率为85.1%,该复合催化剂重复使用5次后仍保持良好的活性和稳定性。     

非均相催化臭氧氧化深度处理炼油废水

采用非均相催化剂催化臭氧氧化处理炼油废水,考察了催化剂负载率、pH、催化剂投加量和臭氧投加量及反应时间对处理效果的影响。结果表明,组合工艺最佳工艺条件为:催化剂负载率2.1%、pH 9、催化剂投量80 g/L、臭氧投量8.1 mg/L、反应时间60 min,COD、石油类、NH3-N、硫化物和SS去除率分别为91.3%、92.7%、80.5%、34.5%和59%。处理炼油废水过程中组合工艺存在明显协同效应,协同因子为1.47。中间臭氧氧化和催化臭氧氧化在最优工艺条件下对炼油废水COD的降解均符合准一级动力学规律。基于叔丁醇的实验结果,结合降解动力学可以推测,降解炼油废水过程中非均相催化剂催化臭氧产生高活性羟基自由基是降解效率提高的主导因素。     

煤化工高盐废水臭氧催化氧化脱除COD

针对煤化工高盐废水中有机物难降解问题,采用浸渍-煅烧法制备了负载有活性金属氧化物的活性氧化铝型催化剂,探索催化剂的制备工艺和反应操作条件对废水COD去除率的影响。结果表明：活性氧化铝载体催化性能优于陶粒,活性氧化铝负载Cu、Mn、Ni的催化活性较高,将2种活性组分进行组合制得的MnO_x-NiO_x/γ-Al₂O₃催化剂,在经过60 min的臭氧催化氧化后,COD的去除率可达51.3%;利用BET、SEM-EDS、XRD对催化剂进行了表征和分析,Mn、Ni成功负载到活性氧化铝表面和孔隙内,2种元素负载量摩尔比约为2∶1,且主要以氧化物形式存在;通过计算臭氧利用效率,发现MnO_x-NiO_x/γ-Al₂O₃臭氧催化氧化的η值低于单独的臭氧氧化,这意味着通过MnO_x-NiO_x/γ-Al₂O₃催化剂可以有效地将臭氧分解成活性氧;通过优化臭氧和催化剂投加量后发现,在臭氧为350 mg·(L·h)⁻¹、催化剂投加量为100 g·L⁻¹废水中,反应180 min后,COD去除率可达到72.3%;在连续进行4 h的臭氧催化氧化实验后,MnO_x-NiO_x/γ-Al₂O₃稳定性和重复利用性均较好,COD去除率能维持在约42%,锰、镍离子的溶出量均小于0.5 mg·L⁻¹。以上研究结果可为高效的臭氧催化体系在煤化工高盐废水处理领域的应用提供参考。     

Fe/Ga2O3-Al2O3催化甲烷还原NO的性能

以甲烷为还原剂的选择性催化脱硝技术(SCR-CH_4)是一种很有潜力的新的脱硝方法,但催化剂的催化活性比较低。为了提高催化剂的活性以及抗水能力,可使用Fe对Al_2O_3负载的Ga_2O_3催化剂进行改性。采用共沉淀法,制备了xFe/Ga_2O_3-Al_2O_3催化剂,在固定床反应器中测试其选择性催化CH_4还原NO的性能。使用XRD、N_2吸附脱附、XPS、H_2-TPR、Py-IR等方法进行表征。结果表明:经过Fe改性后的催化剂提高了中高温的催化活性,提高了催化剂的N_2选择性,并改善了催化剂的抗水特性;5Fe/Ga_2O_3-Al_2O_3催化剂在500℃、富氧条件下,达到76%的NO转化率和100%的N_2选择性;在5%水蒸气条件下,5Fe/Ga_2O_3-Al_2O_3在500℃仍保持60%以上的NO转化率。N_2吸附脱附结果显示,引入Fe后,催化剂保持了原有比表面积,并且大大增加了催化剂孔径,可提高催化剂抗水能力。XPS与UV-vis显示,5Fe/Ga_2O_3-Al_2O_3具有高含量的游离态Fe~(3+),可提高催化剂的中高温活性。H2-TPR结果显示,Fe的引入提高了催化剂氧化还原能力,增强了原有Ga_2O_3-Al_2O_3中高温的还原活性。Py-FT-IR结果显示,催化剂表面同时存在Lewis酸和Br?nsted酸,铁的引入增加了催化剂表面的Lewis酸量。因此,Fe修饰Ga_2O_3-Al_2O_3是提高Ga_2O_3-Al_2O_3催化剂的SCR-CH_4脱硝性能的有效方法。     

CuO-Y2O3/TS-1催化臭氧降解对苯二甲酸的机理

针对对苯二甲酸(TA)水污染问题,通过浸渍法制备CuO-Y_2O_3/TS-1催化剂,利用XRD、SEM、FT-IR、XRF等手段表征催化剂结构、形貌及骨架结构;构建非均相体系催化臭氧氧化降解对苯二甲酸(TA),考察催化剂的催化性能。结果表明:当Cu(NO_3)_2·3H_2O和Y(NO_3)_3·6H_2O浸渍液浓度均为0.5 mg·L~(-1)、臭氧通入量为6.3mg·min~(-1)、催化剂投加量为1.0 g和pH=9.0时,反应30 min后,TA降解率高达99.8%。经5次循环后,TA降解率仍稳定在98.2%。进一步研究表明,CuO-Y_2O_3/TS-1催化臭氧降解TA实验符合一级反应动力学方程。     

Mn-Fe-Ce/γ-Al2O3催化剂的制备及其在奶牛养殖废水处理中的臭氧催化氧化性能

不同地区的奶牛养殖废水水质具有地域性。在南方地区,常规处理工艺出水COD和色度普遍偏高,臭氧催化氧化是一种非常有潜力的技术。采用优化的浸渍焙烧的制备方法,以γ-Al_2O_3为载体,制备了Mn-FeCe/γ-Al_2O_3催化剂,并对其性状进行了表征。将该催化剂用于实际奶牛养殖废水一级好氧池出水的臭氧氧化中,结果表明:经含锰、铁和铈化合物的前驱体浸渍液浸渍并进行焙烧方法得到的Mn-Fe-Ce/γ-Al_2O_3催化剂对奶牛养殖废水有较好的催化性能;在臭氧投加量为12.5 mg·(L·min)~(-1),催化剂投加量为60 g,反应20 min的条件下,COD去除率由使用γ-Al_2O_3时的20.4%提高到48.9%,单独使用臭氧时仅为13.8%;色度去除率可达95%;BOD_5/COD达到0.54。臭氧催化氧化不仅可以去除COD和色度,而且有效改善了可生化性,为氧化出水继续使用生化法创造了条件。添加TBA作为HO·的淬灭剂实验结果表明,HO·在体系中起主要作用。研究结果可为奶牛养殖废水处理提供新的技术方法。     

臭氧/Mn2+催化降解水溶液中的2,4-二氯苯氧乙酸

以Mn2 为催化剂与臭氧联合降解除草剂2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D).考察了反应温度、pH、2,4-D初始浓度和臭氧气体流量等因素对2,4-D降解效果的影响.pH对2,4-D降解效果影响很大,当pH=2.0、反应5 min时,2,4-D的去除率达99.8%;当pH=10.1、反应20min时,2,4-D的去除率仅为50.0%.反应温度升高、臭氧气体流量增加、2,4-D初始浓度降低均有助于2,4-D降解速率的提高.单独臭氧氧化2,4-D的表观反应速率常数为0.170 min-1;催化臭氧氧化2,4-D的表观反应速率常数为0.295min-1,是单独臭氧氧化的1.74倍.2,4-D的Mn2 催化臭氧反应遵循拟一级反应动力学方程.     

石墨烯和氮化碳改性CuMn2O4催化臭氧氧化效能的对比

为了开发新型功能材料,使用石墨烯(rGO)和石墨相C3N4(g-C3N4)对CuMn2O4进行改性.采用X射线衍射仪、比表面积分析仪、X射线光电子能谱仪和电化学工作站等对改性前后的CuMn2O4进行了表征;比较了改性前后CuMn2O4对二苯甲酮-4(BP-4)的降解效果以及对溴酸盐的抑制效果;分析了2种复合催化剂的结构...     

Mn_3O_4催化臭氧化处理钻井废水

采用锰系氧化物对钻井废水进行催化臭氧化处理,考察了不同初始pH、催化剂投加量以及臭氧投加量等因素对COD去除率的影响,探讨了Mn3O4表面电荷情况、化学吸附特性及催化臭氧产生·OH机理。结果表明,在初始pH为12,催化剂投加量为5g/L,臭氧投加量为18 mg/min,反应时间为20 min时,Mn3O4较Mn O2和单独臭氧氧化去除COD的效果更明显;Mn3O4的表面带负电荷,发生了水合羟基化过程,且Mn3O4与钻井废水中的污染物产生了化学吸附;臭氧与锰原子形成σπ-键合吸附于Mn3O4表面,经π*轨道能级的下降而进入活化状态,最终导致吸附于Mn3O4表面的OH-与臭氧相互作用产生·OH。     

活性炭纤维上4-氯酚及焦化废水尾水的O3催化氧化降解实验研究

选择YT-1000型活性炭纤维（ACF）作为催化剂,考察ACF与O3协同作用催化降解水溶液中4-氯酚的最佳反应条件,并将该条件应用于焦化废水生物处理尾水中难降解有机污染物的催化氧化。ACF表面具有丰富的微孔结构,对4-氯酚有良好的吸附作用,在动力学上提高了其与O3反应的起始浓度,并且在ACF表面含氧、含氮等基团的催化作用下发生氧化反应,1 L浓度为100 mg/L的4-氯酚水样中投加2 g ACF反应6 min时,吸附作用对TOC的去除率为43.4%,而ACF协同O3作用时的TOC去除率提高到72.5%,协同增效作用为67.1%;在选定的反应条件下,ACF协同O3降解焦化废水生物处理尾水,60 min时的TOC与色度的去除率分别达到56.8%和96.3%。上述研究过程证明了吸附作用与催化作用的协同能有效降解生物过程不能降解的焦化废水中惰性有机污染物。     

活性炭纤维上4-氯酚及焦化废水尾水的O3催化氧化降解实验研究

选择YT-1000型活性炭纤维（ACF）作为催化剂,考察ACF与O₃协同作用催化降解水溶液中4-氯酚的最佳反应条件,并将该条件应用于焦化废水生物处理尾水中难降解有机污染物的催化氧化。ACF表面具有丰富的微孔结构,对4-氯酚有良好的吸附作用,在动力学上提高了其与O3反应的起始浓度,并且在ACF表面含氧、含氮等基团的催化作用下发生氧化反应,1 L浓度为100 mg/L的4-氯酚水样中投加2 g ACF反应6 min时,吸附作用对TOC的去除率为43.4%,而ACF协同O₃作用时的TOC去除率提高到72.5%,协同增效作用为67.1%;在选定的反应条件下,ACF协同O₃降解焦化废水生物处理尾水,60 min时的TOC与色度的去除率分别达到56.8%和96.3%。上述研究过程证明了吸附作用与催化作用的协同能有效降解生物过程不能降解的焦化废水中惰性有机污染物。     

微波辐射Bi2O3/沸石-H2O2体系降解废水中的硝基苯

研究了微波辐射下,以负载于沸石上的三氧化二铋为催化剂,以双氧水为氧化剂的催化氧化体系处理硝基苯工艺。通过单因素实验法,从反应催化剂负载量、pH、双氧水用量、微波功率、反应时间、催化剂用量等方面初步考察了硝基苯在该体系中的催化氧化效果。在氧化铋负载量3%（质量比）,pH=2,2 mL 30%双氧水,火力为中火,催化剂投加量为0.7 g,反应2 m in,对降解过程所得的中间产物和终产物进行了分析。结果表明,该体系对硝基苯的去除率能够达到99.2%,COD去除率为73.91%。     

O3、H2O2／O3及UV／O3在焦化废水深度处理中的应用

采用O3、H2O2／O3及UV／O3等高级氧化技术（AOPs）对某焦化公司的生化出水进行深度处理,考察了O3与废水的接触时间、溶液pH、反应温度等因素对废水COD去除率的影响,确定出O3氧化反应的最佳工艺参数为：接触时间40min,溶液pH8．5,反应温度25℃,此条件下废水COD及UV254的去除率最高可达47．14％和73．47％;H2O2／O3及UV／O3两种组合工艺对焦化废水COD及UV254的去除率均有一定程度的提高,但H2O2／O3系统的运行效果取决于H2O2的投加量。研究结论表明,单纯采用COD作为评价指标,并不能准确反映出O3系列AOPs对焦化废水中有机污染物的降解作用。     

Fe3O4/ZrO2-H2O2非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的降解

以浸渍法制备的新型纳米Fe3O4/ZrO2为催化剂,3,4-二氯三氟甲苯(3,4-DCBTE)为目标污染物,用Fe3O4/ZrO2-H2O2非均相类Fenton体系对目标污染物进行降解,考察催化剂的催化效果和温度、pH、H2O2投加量和掺杂比等因素对催化剂催化效果的影响。结果表明,以纳米Fe3O4/ZrO2作为催化剂的非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的处理效果极佳;随着温度的升高,纳米Fe3O4/ZrO2的催化效果不断提高;当pH降低时,催化剂的催化效果有明显提升,原始pH(pH=5.7)时反应去除效果最佳,去除率可达88.6%;催化剂用量的增加同样可以提高3,4-二氯三氟甲苯的降解效率;催化剂中Fe3O4:ZrO2的物质的量比为1:2时效果较其他掺杂比的催化剂效果更好,去除率最终可以达到96.82%;当H2O2投加量增加时,3,4-二氯三氟甲苯的降解效率先提高后降低,投加量为0.3 mL时去除效果最好,几乎可以完全去除目标有机物。以Fe3O4/ZrO2-H2O2非均相类Fenton体系处理3,4-二氯三氟甲苯时,目标污染物的降解符合一级反应动力学。     

铁氧化物复合氧化铝催化臭氧化过程中溴酸盐的生成控制

以市售活性炭、硅藻土和氧化铝小球为载体,考察了负载铁基活性组分对催化臭氧化过程中溴酸盐的控制情况,其中,铁基复合氧化铝小球体现出更好的溴酸盐还原特性和催化剂稳定性,证实催化剂中铁氧化物是溴酸盐得到有效控制的主要活性组分。进一步考察了铁基复合氧化铝小球催化臭氧化处理实际原水过程中对溴酸盐的生成控制,以及反应过程中溶解性有机碳（DOC）的去除情况。结果表明,与单独臭氧化相比,该催化剂既能有效去除水中的溶解性有机物,又能明显抑制溴酸盐的生成,反应50h,其活性并没有明显下降。催化剂失活主要归因于吸附位点数量的下降,可以通过负载铁氧化物来实现催化剂的再生。     

多相催化臭氧氧化技术处理染料废水生化出水

采用多相催化臭氧氧化技术对某染料废水一级好氧生化出水进行系统实验研究,考察该技术对废水COD、色度的去除能力,并探讨其提高废水可生化性的能力。结果表明：在最佳操作条件下,即臭氧投加量200 mg·L-1,接触时间20 min时,COD平均从647 mg·L-1降低到440 mg·L-1,臭氧化指数约等于1;进水色度2 000倍左右,色度去除率达95%以上;SOUR值平均提高至原水的4倍;毒性由65%左右降低至0%;GC-MS结果显示废水中苯胺类、挥发酚类和硝基苯类等有毒污染物几乎全部被去除。另外,对实验所用的自制催化剂（连续使用90 d）进行ICP、BET、SEM、EDS分析,其有效成分锰、铈基本无损耗,催化剂性能稳定。研究表明在废水处理一级生化阶段后增加多相催化臭氧技术,不仅能够进一步去除COD,还可以明显提高二级好氧生化脱氮能力,对于污水处理的升级改造具有重要意义。