纳米Fe_3O_4/膨润土的制备、表征及光催化降解焦化废水

以铝柱撑膨润土负载纳米Fe_3O_4制备出性能良好的复合型催化剂。结合X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和比表面孔隙分析(BET)对催化剂的晶相、比表面积和粒度进行表征。负载的纳米Fe_3O_4粒径约为20～30nm,均匀分散到膨润土表面,未发生明显的团聚。在紫外光作用下用该催化剂对焦化厂二沉池出水进行深度处理。结果表明,在催化剂投加量为0.7 g/L,pH为2.5,温度40℃,H_2O_2初始浓度为17.6mmol/L的反应条件下,二沉池出水(化学需氧量COD=140mg/L,色度=400度)经催化氧化降解后,COD和色度可分别降低到54.44 mg/L和10度,达到国家工业再生用水水质标准GB/T 19923-2005(COD≤60 mg/L,色度≤30度)。催化剂重复使用4次时,废水COD和色度去除率保持稳定。     

二氧化铈纳米催化剂的制备及臭氧化应用

分别以Ce(NO3)3.6H2O和(NH4)2Ce(NO3)6作为铈源,通过简便的化学沉淀法,制备了二氧化铈纳米材料,考察了铈源对所得纳米结构、表面特征的影响。并将纳米材料应用于降解废水用臭氧化催化剂。结果表明,铈源的不同,导致纳米材料的表面态不同,从而引起二者的催化性能具有显著差异。其中,以Ce(NO3)3.6H2O为铈源获得的样品显示了较好的催化活性,以臭氧化反应60 min降解苯酚为例,苯酚降解效率提高了70%,开拓了纳米氧化铈作为臭氧化催化剂的新应用,为臭氧化水处理技术提供了新的选择。     

Fe/Mn-PAC催化剂的制备及其催化臭氧氧化降解活性艳蓝KN-R性能

为获得高效去除活性艳蓝的方法,采用浸渍煅烧法制备了Fe/Mn-PAC催化剂,对催化剂的表面形态和结构进行表征,研究了不同因素对KN-R降解效果的影响,以及催化剂的重复利用性和稳定性。结果表明：Fe/Mn-PAC催化剂表面粗糙,具有较多的微孔结构,催化剂表面的金属氧化物为致密的地衣状结构,有利于提升催化剂的催化性能。在催化剂投加量为400 mg/L,初始pH为7.5,Fe/Mn进料比为1∶1及负载量为4%时,Fe/Mn-PAC表现出最佳的催化KN-R降解的反应活性,45 min内KN-R去除率高达90%以上;经过5次回收利用,去除率仍可达到84.7%。研究结果证明了Fe/Mn-PAC催化剂具有优异的催化能力和出色的结构稳定性,为实现印染废水中活性艳蓝KN-R的有效去除提供了技术支持。     

改性膨润土处理酸性大红的实验研究

文章对膨润土分别进行了钠化、酸化和铁柱撑改性的研究,并利用改性后的膨润土处理酸性大红模拟废水,比较了不同改性后膨润土处理模拟废水的效果,确定较优的改性方法和最佳反应条件。实验结果表明,酸改性膨润土对酸性大红模拟废水的处理效果优于钠化改性膨润土和铁柱撑改性膨润土。对于50 mL酸性大红模拟废水,在酸改性膨润土的投加量为1.0 g、pH为3、反应时间为60 min时,COD去除率可达65%以上,色度去除率可达85%以上。     

粉煤灰基催化臭氧处理亚甲基蓝催化剂的制备

以粉煤灰作为载体,用等体积浸渍法负载NiO,CuO,Fe2O3等不同的活性组分,制备出不同单组分和双组分的催化剂,从中选择出最佳的催化剂为NiO/粉煤灰。通过正交试验确定制备NiO/粉煤灰催化剂的最佳条件为:负载量为1wt%,浸渍时间为15 h,煅烧温度为300℃,煅烧时间为2 h。将NiO/粉煤灰催化剂投加到臭氧氧化处理亚甲基蓝模拟废水体系中,处理效果有显著的提高,去除率由单独臭氧处理的88.04%提高到99.12%。     

负载型金属氧化物催化剂分解臭氧的研究

用浸渍法制备了活性炭、γ-氧化铝和分子筛负载的MnO2,CuO,Fe2O3催化剂,并考察了它们对臭氧分解的催化性能。结果表明,MnO2催化剂优于CuO,Fe2O3,催化剂,活性炭为载体的催化剂优于γ-氧化铝和分子筛为载体的催化剂。温度对臭氧催化分解影响很大,在90℃时,MnO2／AC催化剂对臭氧的去除率可达80％以上。当存在一定浓度的水蒸气时,湿度越大,催化性能越差。当臭氧初始质量浓度低于50mg／L时,随着臭氧初始浓度的增加,催化性能有一定的下降。     

活性炭分解臭氧机制研究

通过臭氧降解处理器尾气含量测定、温度测定和热量分析等研究了活性炭催化降解O3的效果和作用机制.结果表明,当O3的流量为12.89 mg.min-1,以充填2.0～2.5 mm煤质颗粒活性炭、直径18 mm玻璃柱为降解处理器,O3可以得到充分降解(分解效率始终维持100%),且效果可维持5 h以上.研究中发现活性炭催化降解处理器有升温现象,温度上升至65～69℃左右后,趋于平缓,期间CO2等氧化气体的释放量随温度稳定而减小.降解机制分为3部分:其一为活性炭发挥催化作用,活性炭的强烈吸附能力导致局部位置臭氧的富集和自身降解为氧气;其二为活性炭参与反应,臭氧破坏活性炭表面结构和基团,生成CO2和NOx等产物随尾气释放;其三为臭氧以上述2种机制降解形成氧气和各种氧化物时产热导致降解区域温度升高,进一步促进臭氧热降解.同时,还探讨了根据上述温度变化规律设计降解处理器的可能性.     

Fe3O4-CeOx/AC催化剂的制备及其催化臭氧氧化降解盐酸四环素

四环素是一种常见抗生素,近些年来在地表水中被频繁检出,严重威胁水体安全及人类健康.采用水热法及浸渍焙烧法制备了Fe₃O₄-CeO_x/AC催化剂,考察了利用该催化剂在臭氧氧化水中四环素中的性能,结果表明：在煅烧温度为600 ℃,煅烧时间为3 h,制备浸渍液中Fe₃O₄、Ce（NO₃）₃·6H₂O、活性炭质量比为2∶1∶2的条件下,该催化剂效果最好,且持续实验90 min后仍可保持催化活性和较低的金属浸出率.当四环素初始浓度为20 mg·L^-1,臭氧用量为4 mg·L^-1·min^-1,溶液初始pH为5,催化剂投加量为0.2 g·L^-1时,10 min内四环素去除率可达99%以上,90 min内TOC去除率达到38%.利用SEM、XPS等多种手段对该催化剂进行了表征,通过淬灭实验证实在体系中·OH起到了催化作用.     

V2O5-WO3/TiO2催化剂与活性炭混合降解气相二噁英

基于二噁英稳定发生装置,研究在低温条件下(160℃)V2O5-WO3/Ti O2催化剂与2种活性炭(煤基活性炭及椰基活性炭)的物理混合物对气相二噁英(毒性当量质量浓度为9.80 ng·m-3)催化降解作用.结果表明,在加入活性炭后,二噁英的脱除效率及降解效率都有一定提高(20%左右).与椰基混合物相比,虽然煤基混合物对二噁英的脱除效果较弱,但其降解效果更好.调整混合物的比例会造成二噁英脱除效率及降解效率的改变,总的来说,在提高催化剂的比例后,二噁英脱除效率略有下降,但降解效率会有较为明显的提升.当反应气氛中的氧体积分数为0%时,将严重影响催化剂活性,导致绝大部分二噁英被吸附在混合物中而无法被催化氧化,随着氧体积分数的提高,二噁英的降解效率将大幅提高.为了提高二噁英的降解效率,向反应系统引入200 mg·m-3的臭氧,实验结果表明在一定条件下臭氧可以提高二噁英的催化氧化效果,但同时会与混合物中的活性炭发生反应,影响混合物的使用寿命.引入臭氧后,当煤基混合物配比为1∶1,反应温度为200℃时,二噁英的脱除及降解效率达到最高,分别达到98.0%和94.8%,尾气中的二噁英的毒性当量质量浓度仅为0.51 ng·m-3.     

不同制备方法对铝基催化剂臭氧催化氧化的效果研究

为改善混合法制备催化剂催化效率低以及浸渍法制备过程中能耗大、耗时长、成本高的问题,以混合法为基础,研究不同活性组分负载方案,并在最佳的负载方案下探究了过量浸渍法、等体积浸渍法和混合法制备的催化剂催化臭氧氧化处理石化二级出水的效果,并分析了这3种方法制备催化剂的晶型结构、比表面积、孔径和孔体积. 结果表明:①混合法负载单活性组分的催化剂在催化臭氧氧化处理石化二级出水时,Mn/Al₂O₃催化剂表现出较高的催化活性,但出水不能满足《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571—2015)标准中规定的排放限值;负载双活性组分的催化剂中,Mn-Cu/Al₂O₃催化剂对石化二级出水催化臭氧氧化的去除效果较好,TOC、COD和UV₂₅₄去除率分别达34.54%、49.53%和56.81%,荧光类物质中类腐殖质的去除率也达到72.34%,出水满足GB 31571—2015标准限值. ②X-射线粉末衍射仪(XRD)和比表面积分析仪(BET)的结果表明,混合法、过量浸渍法和等体积浸渍法3种方法制备的同组分催化剂均具有γ-Al₂O₃的晶型结构,吸附等温线均属于Ⅳ型等温线,吸附量最大的为过量浸渍法,达到326.37 cm3/g. ③在催化臭氧氧化石化二级出水试验中,催化活性较高的是浸渍法,混合法稍次之,但处理后出水均可满足GB 31571—2015标准限值;3种方法制备的催化剂金属离子溶出量范围均为8.74~10.15 μg/L,远低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)标准中规定的排放限值. 研究显示,混合法制备催化剂在深度处理石化废水时,出水可达标排放,而混合法制备催化剂工艺简单,成本低于浸渍法. 因此,混合法在满足实际需求时,有望代替浸渍法制备臭氧催化剂.      

改性膨润土对对硝基苯胺的吸附研究

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)制备改性膨润土,重点研究了改性剂的用量、改性时间、改性温度对改性膨润土吸附对硝基苯胺的的影响。同时对膨润土改性前后的吸附性能进行了比较,结果表明,改性膨润土对对硝基苯胺的吸附量明显增加,且吸附等温线符合Langmuir方程。     

N-TiO_2/RGO催化剂的制备及其光催化性能的研究

以三乙胺为氮源,HF为形貌控制剂,采用水热法一步合成了N掺杂(001)面锐钛矿TiO_2纳米片/还原氧化石墨烯(N-Ti O2/RGO)复合催化剂,通过XRD、FTIR、SEM、TEM和Raman对样品的组成结构和形貌进行表征。以罗丹明B(Rh B)为模拟污染物,研究了不同掺N量和氧化石墨烯加入量下制备的复合材料的光催化性能。实验结果表明:当n(N)∶n(Ti)为0.5,氧化石墨烯加入量为15 m L时,N-TiO)2/RGO复合材料的光催化性能最好。在催化剂用量为0.5 g/L,罗丹明B溶液初始浓度为20 mg/L时,紫外光催化反应30 min后,罗丹明B的降解率可达94.02%。     

MOFs衍生CuO/ZnO催化剂的制备及其光催化性能的研究

利用Cu₃(BTC)₂为材料模板制备金属氧化物CuO,通过光沉积引入Zn2+煅烧合成双金属氧化物催化剂CuO/ZnO,研究了该催化剂在可见光条件下对罗丹明B的光催化降解性能,确定了罗丹明B在降解过程中的主要活性物种,并利用液相原位红外技术探究其降解机理。结果表明:MOFs衍生物CuO/ZnO催化剂具有优良的光催化降解能力,可见光响应150 min后,对10 mg/L罗丹明B的降解率最高达到67.56%以上,其中发挥主要作用的活性物种是超氧自由基·O₂-;经过5次循环实验后降解率仍在50%以上,证明该材料具有较好的可重复利用性。通过液相原位红外光谱检测,分析推断罗丹明B分子在降解过程中存在乙基、羧基和苯环芳香环结构的破坏以及氨基副产物的释放过程。该研究结果可为高效光催化体系的开发及污染物降解机理的研究提供参考。     

臭氧催化氧化VOCs和CO研究进展

臭氧催化氧化是处理污染物的有效方法,而国内对此技术的研究集中于水中污染物的处理,介绍了国内外臭氧催化氧化VOCs和CO的研究进展,主要包括催化剂研究和催化机理两方面。     

低温等离子体-臭氧催化氧化降解硫化氢气体的耦合效果与调控方法研究

利用低温等离子体在降解污染过程中产生的副产物臭氧,开展了低温等离子体-臭氧催化氧化耦合工艺同时去除硫化氢和臭氧研究,考察了催化剂粒径、空床停留时间、催化反应温度、等离子体输入功率等工艺参数对硫化氢降解和副产物臭氧浓度的影响。研究发现:臭氧需求因子(Df)与催化床层出口的硫化氢与臭氧浓度之间有一定的对应关系,ln(Df)介于3~4时,尾气中硫化氢和臭氧的浓度可分别维持在5.0×10-6,3×10-6m3/m3以下;等离子体能量密度SIE/Cin与ln(Df)值成明显的正相关:ln(Df)=30.924SIE/Cin-3.5622。对于进气浓度(Cin)和气体流速(Q)皆已知的硫化氢废气,通过调控输入功率(P)来调控SIE使ln(Df)值在3~4,可使耦合工艺具有最佳的去除效果,实现硫化氢和臭氧最佳去除。     

NO/SO_2臭氧协同氧化与吸收特性的实验研究

为研究燃煤烟气中NO/SO_2协同高效脱除方法,某热电厂通过现场实验研究了O3对烟气中NO、SO_2的选择性氧化规律以及脱硫浆液、半干法循环脱硫灰对氧化产物的吸收效能。结果表明:烟气中NO、SO_2同时存在时,烟气中的O3优先氧化NO,当O3过量30%时,SO_2氧化率可达到42%;实际湿法脱硫循环浆液对混合烟气中SO_2吸收率达到近100%,对NOx(x>1)最大吸收率仅为42%;含水量1)最大吸收率仅为30%,且吸收剂在218s后即丧失脱除效能;含水量为15%的半干法脱硫灰对混合烟气中SO_2吸收率达到100%,对NOx(x>1)最大吸收率为75%,吸收剂脱除效果良好且具备长时间稳定脱除效果。     

镍硅交联-有机柱撑改性膨润土的应用研究

制备了镍硅交联 有机柱撑改性膨润土 ,并应用于模拟废水、实验室废水 ,对水处理影响因素进行了优化 ,改性后膨润土对废水中CODCr、Cr6 + 、色度、浊度的去除率分别达到 4 8 8%、88 2 %、6 6 7%、85 9% ,处理效果显著。     

宝鸡市夏季臭氧及其前体物污染特征研究

采用宝鸡市2014年夏季臭氧相关监测数据对臭氧及其前体物污染特征进行研究。结果表明:多云导致的太阳辐射降低对臭氧浓度下降贡献40%,降水对臭氧浓度降低贡献55%。O3与NOx在辐射时段内呈一次负相关,相关系数为0.96,在无辐射时段无显著相关性。O3与CO在辐射时段呈二次线性负相关,相关系数为0.92,在无辐射时段呈二次线性正相关,相关系数为0.96。宝鸡市夏季CO/NOx比值为40.5。     

二冲程摩托车尾气净化催化剂的制备与评价

采用分步浸渍法制备了二冲程摩托车尾气净化催化剂Pt Co Cu/γ -Al2 O3。运用XRD、BTT法、气相色谱、分光光度法等手段进行结构表征及活性评价。结果表明 ,催化剂中的活性非贵金属的高分散金属态和周期性转化的氧化态是催化作用的活性中心 ,微量贵金属在催化剂中是必需的 ,并且该催化剂冷起性能好 ,对净化二冲程摩托车尾气有较显著的效果 ,能氧化绝大部分HC ,对CO也有一定的氧化作用 ,且能还原一定的NOx。