复合催化剂对气相苯和甲苯的光催化降解研究

研究了在无催化剂、纯锐钛矿、纯金红石以及复合催化剂时苯和甲苯的光催化降解情况,考察了反应物初始浓度以及不同催化剂组成时苯和甲苯的光催化降解. 结果表明,使用锐钛矿催化剂,苯和甲苯降解效率都有很大提高,而使用金红石催化剂,苯和甲苯降解效率提高的幅度不大,这主要与锐钛矿和金红石的晶体结构有关. 在无催化剂和以金红石为催化剂时,甲苯比苯更容易降解;以锐钛矿为催化剂时苯比甲苯更容易降解. 初始浓度对苯和甲苯的光催化降解过程有一定的影响,在低浓度时降解速率较快,而在高浓度时降解速率较慢. 在锐钛矿催化剂中掺入一定量的金红石可提高催化剂的光催化活性. 对于苯,锐钛矿80%、金红石20%的复合催化剂光催化活性最高;而对于甲苯,锐钛矿90%、金红石10%的复合催化剂光催化活性最高.     

TiO2纳米粒子光催化氧化室内挥发性有机污染物甲苯的研究

利用溶胶凝胶法制备了粒径约为13nm、晶型为锐钛矿相和金红石相混晶的TiO2光催化剂,并且利用此催化剂对室内空气中主要的挥发性有机污染物甲苯进行了光催化降解研究.对不同的催化剂用量、光强、甲苯的初始浓度以及氧气的存在对光催化反应速率的影响进行了研究.结果表明,光催化降解甲苯的反应符合假一级动力学方程;光强与光催化降解甲苯的反应速率常数之间呈指数关系;随着初始浓度的增加,光催化反应速率常数降低,二者之间存在线性关系;氧气的存在加快了光催化降解甲苯的速率;对于光催化降解初始浓度为37.6μmol·L-1的甲苯而言,催化剂的最佳使用量为0.20～0.30g.     

负载型纳米TiO2光催化降解水中微量三氯乙烯

利用负载型纳米TiO_2作为光催化剂,对水中微量三氯乙烯进行紫外光催化降解处理。研究表明,三氯乙烯光催化降解过程符合表现一级反应动力学规律。不同的三氯乙烯初始浓度、光照强度和催化剂用量,对三氯乙烯的光催化降解具有不同的效果。在一定初始浓度范围内,随着初始浓度的增大,三氯乙烯光催化降解的反应速率常数逐渐减小;光强与反应速率常数呈正比例相关,显示出有一个最佳值;催化剂的用量与反应速率常数并非呈直线相关。此外,还讨论了三氯乙烯光催化降解的机理。     

非平衡等离子体联合技术降解甲苯气体

采用了自制的纳米钛酸钡基介电材料作为催化剂,以电工陶瓷拉西环作为载体,利用介质阻挡放电产生的非平衡态等离子体对常压下流动态含甲苯的空气进行处理,研究了电场强度、流速、初始浓度及不同填料情况下甲苯的降解及臭氧产生情况,初步探讨了等离子体催化降解甲苯的机理,并进行了产物分析.实验结果表明,电场强度小于13kV·cm-1时,甲苯降解率和臭氧产生浓度随电场强度的提高而上升,随气速和初始浓度的增加而降低;不同填料下降解率及臭氧浓度由大到小排序为有催化剂填料、普通填料、无填料,有催化剂存在时(电场强度为14kV·cm-1,流速为0.3 m3·h-1,甲苯浓度为600 mg·L-1),甲苯降解率最高可达95%.当电场强度>13kV·cm-1时,臭氧浓度因受到过量的高能电子攻击而发生分解.表现为臭氧浓度随电场强度的继续增加而降低.因此,电场强度为13kV·cm-1时,产生的臭氧浓度最高.     

真空紫外光解-活性炭吸附去除甲苯及副产物臭氧

研究了不同条件下产O3低压汞灯对气相中低浓度甲苯的光化学降解,以及活性炭纤维(ACF)对甲苯光解尾气中残余甲苯及光解副产物O3的脱除.结果表明,气流相对湿度(RH)越高、气体流量越大、甲苯的初始浓度越高,甲苯的真空紫外光解速率越高,最高达0.070mg/m3,所产生的O3浓度也越低.气流RH越低,ACF对甲苯和O3的吸附脱除性能越好.负载Mn、Cu氧化物的ACF对O3有更好的分解性能,同时能催化氧化甲苯.在400℃下焙烧的催化剂性能最好,RH8%时对O3的去除率稳定在35%,但当RH增至40%时,对O3的去除率下降为16.9%.     

负载型纳米Ti02光催化降解水中微量三氯乙烯

利用负载型纳米TiO2作为光催化剂，对水中微量三氯乙烯进行紫外光催化降解处理。研究表明，三氯乙烯光催化降解过程符合表现一级反应动力学规律。不同的三氯乙烯初始浓度。光照强度和催化剂用量，对三氯乙烯的光催化降解具有不同的效果。在一定初始浓度范围内，随着初始浓度的增大，三氯乙烯光催化降解的反应速率常数逐渐减小；光强与反应速率常数呈正比例相关，显示出有一个最佳值；催化剂的用量与反应速率常数并非呈直线相关。此外，还讨论了三氯乙烯光催化降解的机理。     

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.     

吸附存储-间歇放电法氧化甲苯的反应过程研究

以SBA-15为催化剂,对比连续降解法和吸附存储-间歇放电法净化低浓度甲苯的活性,结果表明吸附存储-间歇放电法下甲苯去除率、碳平衡和CO2选择性更高.运用GC-MS分析了2种降解方式催化剂表面中间产物随时间的变化,苯甲醛进一步氧化分解进而打开苯环,是等离子体催化降解甲苯的控制步骤.对比SBA-15、Mn/SBA-15、Ag/SBA-15、AgMn/SBA-15 4种催化剂在吸附存储-间歇放电法下降解甲苯的活性.结果显示Ag和Mn的引入加速了对2-庚烯醇的氧化催化,AgMn/SBA-15表现出最好的碳平衡、CO2选择性.     

负载化纳米TiO_2光催化降解气相甲苯

使用高比表面积的玻璃弹簧为载体,水热合成法制备了TiO2膜光催化剂,并在密闭循环式反应系统中进行甲苯的气相光催化降解实验。考察了气体流速、空气相对湿度、污染物初始浓度和催化剂用量对甲苯降解效率的影响,并采用GC/MS测定光催化降解过程中的气体组分及其含量,没有发现除甲苯以外的其它气相组分,最后测试了催化剂在高污染物浓度时的使用寿命。     

TiO_2纳米带制备及光催化降解气相甲苯研究

文章利用阳极氧化法制备Ti O2纳米带(Ti O2NBs),采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和能谱仪(EDX)对Ti O2NBs微观形貌和表面成分进行表征,并对其紫外可见漫反射光谱(UV-vis)和X射线衍射(XRD)进行了检测。以甲苯为目标污染物研究了Ti O2NBs对中低浓度(2.17~21.67 mg/L)甲苯气体的光催化降解,考察了甲苯初始浓度、催化剂用量、气体流速和光照条件4个因素对甲苯降解效果的影响,并考察了催化剂的稳定性。结果表明:甲苯降解率随着初始浓度的增大先增大后减小,当初始浓度为17.34mg/L时,降解时间为100 min时,降解率达到93.72%,为最佳降解效果;实验装置条件下,催化剂有效面积为32 cm2时为最佳;随着气体流速增大(0.5~3 L/min),甲苯降解效率呈现先上升后下降趋势,当流速为1.5 L/min时,甲苯的降解效率最高;紫外灯为光源时甲苯降解率显著高于可见光为光源时的降解率,前者比后者降解效率高50%。     

脉冲放电等离子体治理甲苯废气放大试验研究

应用脉冲放电等离子体技术,在线板式反应器内对低浓度甲苯废气的治理进行放大试验.采用闸流管开关脉冲电源,其最大输出功率1kW,最大脉冲电压峰值100kV. 试验规模4～16m³·h^-1. 试验考察了峰值电压、重复频率、进口浓度和处理气量对甲苯去除率的影响.结果表明:峰值电场强度在9～12kV·cm^-1范围内增加,甲苯去除率相应明显提高;当处理气量为4 m³·h^-1、脉冲电压峰值69kV、进口浓度1 180mg·m^-3、重复频率300pps时, 甲苯的去除率可达88%;反应器的能量利用率在16g·(kW·h)^-1左右;甲苯的降解产物主要是CO₂和H₂O,还有少量CO. 结合甲苯去除率与能量密度、甲苯进口浓度的关系,建立反应器动力学模型,获得甲苯的反应速率常数为0.00356 L·J^-1. 为进一步优化放大反应器设计及与电源匹配提供了基础数据.     

玉米秸秆发酵浸出液模拟废水发酵产氢的放大实验研究

在20 L的半连续流发酵罐中,以牛粪堆肥为产氢菌源,按照玉米秸秆发酵浸出液的主要成分配制模拟废水,考察和分析了几个关键环境因素对发酵产氢的影响.结果表明,HRT、C/N、Fe²⁺浓度和模拟废水浓度对发酵产氢均有不同程度的影响.在本实验条件下,秸秆模拟废水的氢产量、氢浓度和产氢速率分别为11.80 mol/kg、56%和8.81 L/(L·d),底物转化率大于90%,废水中COD去除率为39.40%.在整个发酵产氢过程,液相主要发酵副产物为丁酸、乙酸和丙酸以及少量的乙醇和丁醇.     

恶臭假单胞菌生物滴滤塔净化甲苯废气的研究

在接近于工业化应用的非稳态条件下,采用恶臭假单胞菌为菌源接种生物滴滤塔,处理含甲苯废气.研究了滤塔的挂膜启动情况与稳定运行阶段抗负荷变化能力,并对滤塔内生物膜微观结构进行了观察分析.在停留时间为54 s和43.2 s,进气甲苯浓度为544～1 044 mg·m-3,环境温度为17～26 ℃的操作条件下,滤塔气体出口检测不到甲苯,最大体积去除负荷为105.35g·(m3·h)-1.结果表明,在非稳定条件下,以未经甲苯驯化筛选的恶臭假单胞菌作为菌源降解甲苯废气是可行的;稳定运行阶段滤塔具有较强的抗负荷变化能力,进气浓度与停留时间的变化不会引起处理性能的下降;通过控制营养液添加间隔可以较好地控制生物膜的快速增长;滤塔内微生物菌落发生了变化,大量微孔结构的存在证明了微孔的吸附是生物膜降解甲苯的重要前提.     

新型介质阻挡放电反应器同时处理废气和废液研究

为了充分发挥介质阻挡放电处理污染物的能力.本研究依据介质阻挡放电降解废气和废液的原理,设计了一种介质阻挡放电同时处理废液和废气的反应器,并对模拟废气甲苯和染料废水进行处理.实验过程中对甲苯和染料废水分别单独处理和两者同时处理的效果进行了比较.结果表明,甲苯在单独处理和同染料废水同时处理时都可达到较高的降解效果,两者同时处理时甲苯的降解效率可达88.6%.并且在甲苯降解效率基本保持不变的情况下,本反应器可以实现对染料废水的同步降解,其中处理50 mg·L-1活性艳蓝60min时,降解率可达95.4%,每小时处理量为35.8 mg.通过同时处理甲苯和染料废水提高了反应器的能量利用效率.     

Toluene removal characteristics by a superimposed wire-plate dielectric barrier discharge plasma reactor

A superimposed wire-plate dielectric barrier discharge reactor was used to remove toluene in this study. The effects of oxygen content, gas flow rate, gas initial concentration and with/without catalyst on toluene decomposition were investigated. It was found that an optimal toluene removal was achieved when the oxygen content was about 5%. Under this condition, the highest toluene removal efficiency of 80.8% was achieved when the gas concentration was 80 mg/m^3. The toluene removal efficiency decreased with the increase of the gas flow rate and the initial concentration of toluene. In addition, the ozone concentration decreased with the increase of the initial concentration of toluene. It suggested that combining DBD （dielectric barrier discharge） with Co3O4/Al2O3/foam nickel catalyst in-situ could improve the toluene removal efficiency and suppress ozone formation. Products analysis showed that the main products were CO and CO2 when oxygen was more than 5%.     

生物滴滤塔中挥发性有机物降解模型及应用

选择拉西环为滤塔填料,甲苯为VOCs代表,运行生物滴滤塔,研究滴滤塔的甲苯降解性能,建立滴滤塔中VOCs的降解模型.试验表明,在实验工况和挂膜条件下,生物滴滤塔对甲苯有较强的降解能力,滤料体积降解速率可达240g甲苯/(m3滤料(h),降解效率均大于80%,生物滴滤法处理低浓度甲苯废气是可行的;所建模型可以较好地模拟生物滤塔处理含苯废气的实验结果,验证了模型的正确性.     

相对干燥条件下甲苯,苯和氯仿的光催化降解

研究了甲苯,苯和氯仿3种挥发性有机物在相对干燥条件下的动态气相光催化降解,考察了进口浓度,流量(停留时间),催化剂,光源等因素的影响.研究表明,在较低污染物浓度,流量小于0.2L/min(停留时间大于3.825min)时,甲苯,苯和氯仿的光催化去除率均大于90%,遵循一级反应动力学,甲苯和苯的半衰期分别在1.0～1.34min和0.65～1.1min;在研究的负荷范围内,甲苯和苯的去除量随负荷增加达到一个最大值,而氯仿则一直随之增大;催化剂的光催化性能与污染物种类有关,同样功率的杀菌灯效果好于黑光灯.     

电晕-吸收法治理甲苯废气实验研究

采用脉冲电晕法结合吸收装置处理模拟甲苯废气.电晕反应器为线-筒式,吸收装置接在电晕反应器后.研究结果表明,提高载气中氧气体积分数有利于甲苯的降解,反应后的废气经吸收处理后,甲苯的去除率提高了约15%,对浓度为1334 mg·m-3的甲苯去除率达到了75%以上.通过对吸收后产物分析,发现甲苯降解的主要有机产物为苯甲酸.     

污泥水富集硝化菌和强化城市污水低污泥龄硝化

采用西安市邓家村污水处理厂污泥水富集硝化菌(1号反应器内进行),对低污泥龄(6 d)下的模拟城市污水处理系统(2号反应器内进行)进行生物添加,比较了添加前后城市污水处理系统的硝化效果及其活性污泥特性,考察了利用污泥水富集硝化菌并进行生物添加强化硝化的可行性.结果表明,1号反应器的活性污泥的最大氨氧化速率可达81.4 mg/(L·h);添加进行后,2号反应器的出水氨氮浓度以0.992 mg/(L·d)(R2=0.903)的速度呈线性下降,添加稳定后的2号反应器内活性污泥的最大氨氧化速率为添加前的2.36倍;添加停止后,出水氨氮浓度以1.956 mg/(L·d)(R2=0.999)速率上升,但在添加停止34 d后因添加所引起的硝化能力并未完全消失;虽然在添加初期,2号反应器内的原生动物数量与种类以及SVI值都明显增加,但在添加稳定后,基本恢复至添加前的状态.