基于响应曲面法优化H_2O_2/Fe~(3+)脱除烧结烟气中的Hg~0

烧结烟气中重金属汞的含量较高,湿法氧化脱除零价汞(Hg~0)是当前最受关注的技术之一,但该氧化脱除技术的操作条件仍需优化。为此,以响应曲面法对H_2O_2/Fe~(3+)氧化脱除Hg~0进行了研究和优化。首先参照单因素实验结果,利用Box-Behnken设计(BBD)的3因素3水平实验研究了溶液温度、H_2O_2浓度和Fe~(3+)浓度3个条件的交互作用并进行分析和优化,发现以H_2O_2/Fe~(3+)氧化脱除Hg~0的最佳条件为溶液温度41.78℃、H_2O_2浓度0.55mol·L~(-1)和Fe~(3+)浓度0.007mol·L~(-1),在此最佳条件下Hg~0的脱除效率可高达87.28%。最后,在该条件下进行了验证研究,实验结果表明最优条件下Hg~0的脱除效率为87.93%±0.87%,与模型预测值基本吻合,表明基于响应曲面分析法所得出的最佳工艺参数准确可靠,对利用H_2O_2/Fe~(3+)脱除钢铁行业烧结烟气中Hg~0的条件优化具有较好的指导作用。     

不同晶型MnOx催化还原NO活性研究

为研究低温烟气脱硝的高效选择性催化还原(SCR)催化剂的催化活性,采用湿式浸渍法制备了以γ-Al_2O_3为载体、以MnO_x为活性组分的系列MnO_x/γ-Al_2O_3催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、BET多分子层吸附模型等测试方法对催化剂进行表征,分析Mn负载量对MnO_x晶型、形貌及催化剂比表面积的影响,并进行催化还原NO实验,通过脱硝效率反映不同MnO_x晶型时催化剂的脱硝特性。结果表明,Mn负载量对MnO_x的晶型和形貌产生明显影响。Mn负载量低于0.4mmol/g时,无法形成明显晶核;Mn负载量为0.8mmol/g时,形成球状_β-MnO_2;Mn负载量为1.2mmol/g时,形成棒状α-MnO_2。球状_β-MnO_2提高了MnO_x/γ-Al_2O_3比表面积,含球状_β-MnO_2的MnO_x/γ-Al_2O_3催化剂具有最优的催化还原NO活性,175℃条件下达到84%左右的脱硝效率。H_2O(气态,下同)和SO~3 _2的存在对催化剂脱硝性能产生影响,分别持续通入600mg/mSO_2、6.000%(体积分数)H_2O 480min,脱硝效率分别下降约14百分点和10百分点。     

磁性还原氧化石墨烯负载Fe~0对罗丹明B的类芬顿降解

合成了磁性还原氧化石墨烯负载零价纳米铁材料(Fe~0-MF-RGO),并在双氧水(H_2O_2)的作用下构成类芬顿试剂用于对罗丹明B(Rh B)的吸附-催化降解。通过正交实验研究了pH值、Fe~0-MF-RGO用量、Rh B初始浓度、温度和H_2O_2浓度5个影响因素。在15℃、pH值为7.0、Fe~0-MF-RGO投加量1.0 g·L~(-1)、Rh B初始浓度为50 mg·L~(-1)以及H_2O_2浓度为0.8 mmol·L~(-1)的条件下,150 min后模拟废水中Rh B的去除率达到98.17%,经5次循环使用后去除率为72.97%。     

γ-Al_2O_3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-Al_2O_3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SO_2或H_2O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(O_3)/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O_3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。     

废旧锂离子电池中钴的回收

采用高温煅烧-酸浸-化学沉淀工艺回收废旧锂离子电池中的钴,根据电极材料的热重性质确定煅烧温度,探究不同因素对钴的浸出和沉淀效果的影响,利用响应面技术优化酸浸过程,并对酸浸液进行回收处理。实验结果表明:煅烧温度为500℃时可充分去除黏结剂;优化实验得出H_2SO_4+H_2O_2体系浸出钴的最佳实验条件为液固比(m L:g)6.15,浸出温度96.34℃,浸出时间44.52 min,H_2SO_4浓度1.20 mol·L~(-1),浸出率97.51%;当浸出液pH为1.5,[C_2O_4~(2-)]/[Co~(2+)]比值为1.10,反应温度为70℃,沉淀时间为50 min时,钴的沉淀率为95.69%。回收得到的Co C2O4纯度高,晶体结构较好。     

NaClO_2/H_2O_2复合吸收剂同时脱硫脱硝实验研究

在喷淋塔中,对NaClO_2/H_2O_2复合吸收剂(简称复合吸收剂)同时去除烟气中的SO_2和NO进行了研究。考察了复合吸收剂摩尔浓度(H_2O_2与NaClO_2摩尔浓度之和)、H_2O_2和NaClO_2的摩尔比、pH、温度和液气比对SO_2和NO去除率的影响。结果表明:保持H_2O_2和NaClO_2的摩尔比为6,当复合吸收剂摩尔浓度小于7mmol/L时,SO_2和NO去除率随着复合吸收剂浓度的升高而增加,当复合吸收剂摩尔浓度大于7 mmol/L时,SO_2和NO去除率基本不再变化;保持复合吸收剂摩尔浓度为7 mmol/L,当H_2O_2和NaClO_2的摩尔比在6以下时,摩尔比越大,SO_2和NO的去除率越高,超过6以后,去除率不再增加;复合吸收剂的氧化性能在pH为5.5时最大;当温度在60℃以下时,随着温度的升高,NO的去除率增加,但当温度超过60℃后,NO的去除率反而降低。综合考虑成本和处理效果,最优化条件为H_2O_2和NaClO_2的摩尔比为6,复合吸收剂摩尔浓度为7 mmol/L,pH为6.0,温度为60℃,液气比为20.0L/m3。在最佳条件下,SO_2和NO去除率分别达到99.5%、84.3%。     

废旧锂电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中钴的回收

随着新能源汽车工业的快速发展,废旧三元动力锂电池的量在不断地增加。三元动力锂电池中含有丰富的Co、Mn、Li和Ni资源,回收三元动力锂电池是防止环境污染和回收贵重金属的理想选择。利用抗坏血酸(C6H8O6)的酸性和还原性对废旧三元锂电池正极材料进行浸出,KMnO_4的强氧化性回收浸出液中的Co制备β-CoC_2O_4·2H_2O,采用浓度为1.3 mol·L~(-1)的C_6H_8O_6,在60℃的条件下对正极材料浸出20 min,向浸出夜中加入1 mol·L-1的H_2SO_4反应20 min后加入KMnO_4继续反应1 h,制得β-CoC_2O_4·2H_2O。实验结果表明,Co的回收率达91%,Li的浸出率可达96.4%,Mn和Ni完全浸出,可实现简单环保地浸出有价金属并回收Co。     

紧凑型SCR催化剂在船舶柴油机上的脱硝性能

为了减小SCR系统在船舶上的占用空间,在YC6A220C型高速船舶柴油机实验平台上进行了紧凑型蜂窝状V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂在高空速下的脱硝实验研究,研究了不同氨氮比、空速、温度和NO浓度对脱硝性能的影响。实验结果表明:在氨氮比为1、空速35 000 h-1、温度250~360℃、NO浓度约205×10~(-6)~600×10~(-6)时,催化剂对柴油机尾气的脱硝效率都在80%以上,满足Tier-III对高速船舶柴油机的NOx排放标准;在氨氮比为1、空速35 000 h~(-1)、温度360℃时,催化剂对NO浓度达到1 300×10~(-6)和1 900×10~(-6)的脱硝效率都在80%以上,达到Tier-III对中、低速柴油机的NOx排放标准。     

废弃脱硝催化剂碱浸提取钒和钨的浸出动力学研究

针对不同NaOH浓度和浸出温度进行碱浸提取废弃脱硝催化剂中钒、钨的实验研究。在NaOH浓度为7.5 mol·L~(-1),碱浸温度为100℃的条件下,V_2O_5和WO_3的碱浸效率分别可达到92.94%和97.30%。基于液-固浸出过程中的核收缩模型研究了碱浸过程中钒、钨的浸出动力学,考察了NaOH浓度、碱浸温度对V_2O_5、WO_3浸出反应速率的影响,进而确定浸出过程中的控制步骤。结果显示,在100℃温度下,NaOH浓度在0.5~7.5 mol·L~(-1)范围内,V_2O_5、WO_3的浸出过程为固膜扩散控制过程,其表观反应级数分别为0.305、0.436。在7.5 mol·L~(-1)NaOH浓度下,V_2O_5、WO_3的浸出过程在30~100℃的反应温度范围内均为固膜扩散控制过程,浸出反应的表观活化能分别为17.74和37.88 k J·mol-1。     

催化芬顿氧化处理苯酚废水

通过在Fenton体系中加入新型催化剂OR-SON,研究其催化Fenton反应的效果并探究其催化Fenton技术的原理。研究不同pH条件下OR-SON的催化特性,得出不同条件下其催化H_2O_2分解和催化Fenton反应降解苯酚的效果。结果发现,当pH=3时,OR-SON对Fenton反应有较强的催化能力,使H_2O_2的分解率提高了60%。同样在酸性条件下,OR-SON催化Fenton反应对苯酚的去除比Fenton反应更快速,去除率达到95%。当pH=7时,苯酚去除率仅为14.8%。自由基抑制实验表明,·OH是OR-SON催化Fenton反应的主要活性产物。说明在酸性条件下OR-SON强化Fe2+和Fe3+的循环,使得Fe~(2+)能不断地催化H_2O_2产生·OH,提高了H_2O_2分解效率,同时提高了苯酚的去除率。     

Cu-CuO-MnO_2核壳催化剂的制备及其催化降解亚甲基蓝的性能

在Cu基底上制备Cu(OH)_2,水热条件下KMnO_4在Cu(OH)_2表面分解为MnO_2、煅烧得到Cu-CuO-MnO_2核壳催化剂。用XRD、SEM、Raman和TG对该催化剂进行了表征,并研究了其催化H2O2降解亚甲基蓝的性能。研究了催化剂制备过程中KMnO_4分解反应时间、煅烧温度及催化过程中H2O2的用量对其催化降解性能的影响。结果表明:KMn O4分解反应时间3 h、煅烧温度250℃、H_2O_2的用量6 m L时,该催化剂的使用可使亚甲基蓝降解率达到96.4%。催化剂的重复循环使用结果表明,循环5次使用降解率均高于94%。表明Cu-Cu O-Mn O2核壳催化剂具有较高的催化性能及稳定性,对染料废水的处理具有潜在应用价值。     

造纸污泥硫化氢释放量及控制研究

研究TCuSO_4、NaClO、KMnO_4、H_2O_2处理液及其浓度对造纸污泥硫化氢释放量的影响.结果表明.随各处理液浓度增大,硫化氢释放量有不同程度的减少;各种处理液均能明显降低造纸污泥硫化氢释放量,效果从好到差依次为CuSO_4、NaClO、KMnO_4、H_2O_2;CuSO_4的除臭机制是铜离子抑制细菌生长,同时与硫化氢反应生成不溶的CuS;而NaClO、KMnO_4、H_2O_2除臭机制是抑制细菌生长和氧化硫化氢产生单质硫;干污泥硫化氢释放量比湿污泥大.     

非沥青基煤质氧化活性炭的脱硝特性

采用固定床反应器、XPS、FTIR和BET等技术研究了脱硝过程中脱硝时间和温度与烟气中NH_3和O_2浓度对非沥青基煤质氧化活性炭(NPAC-WO)脱除NO的影响及其作用机理。结果表明:在脱硝反应初期生成新活性位或活性官能团促使脱硝率由15.94%增大为39.89%;烟气中O_2浓度增加有利于NO_x脱除;在30℃,NPAC-WO无氨条件下可直接吸附NO_x,V(NH3)/V(NO)大于0.8时,NH_3存在也可促进NO_x脱除;低温和高温均利于NO_x的脱除,在30℃和250℃时,脱硝率分别高达73.05%和99.20%。     

CH_4对于尿素选择性非催化还原脱硝的影响研究

在加热的石英反应器中研究CH_4对于模拟烟气尿素选择性非催化还原(SNCR)脱硝过程的影响。结果表明:添加CH_4可使脱硝曲线向低温方向移动,提高低温下的脱硝效率及脱硝温度窗口宽度,但最佳脱硝效率略有降低,当CH_4添加比由0增大到6.0时,尿素SNCR最佳脱硝效率减少了近14百分点,最佳脱硝温度降低了200℃,当CH_4添加比为2.0时脱硝温度窗口宽度最大,为296℃;添加CH_4可以缓解尿素SNCR体系的NH_3、HNCO逃逸,NH3、HNCO的近零排放温度均下降约150℃,为控制CH_4逃逸,喷入CH_4时应尽量保证喷入处温度不低于850℃;添加CH_4会提高低温下尿素SNCR的N_2O生成浓度,因此低温下N_2O的排放问题要引起足够重视;温度低于1 000℃时,提高氨氮比可以增强CH_4对脱硝效率的促进作用,但高于1 000℃时则起抑制作用。     

滩涂石油污染高级氧化修复技术

在模拟原沉积物弱碱性及含水率的条件下,分别研究了2种高级氧化反应体系:H_2O_2辅助加入催化剂Fe SO4或Fe2(SO4)3及Na2S2O8辅助加入催化剂Fe SO4或Ca O及热催化对污染滩涂沉积物中石油烃的去除效果及其影响因素。同时,还模拟研究了长江口潮汐作用对滩涂石油污染修复效果的影响。研究表明:H_2O_2与样品的质量投加比为0.05,FeSO4和Fe2(SO4)3与H_2O_2摩尔投加比均为0.1时,石油烃去除率分别达到48.9%和57.4%;Na2S2O8本身氧化能力较强,单一Na2S2O8与样品的质量比大于0.01时,石油烃去除率达到46%以上;而在Na2S2O8最佳投加比条件下,Fe SO4、Ca O与Na2S2O8摩尔比为0.05和0.9时,去除率分别达到60.4%和51.3%以上,同时最佳催化温度为50℃。潮汐作用对芬顿试剂氧化修复滩涂石油污染具有促进作用,而高浓度污染滩涂区域建议采用阻隔修复。     

利用旋转炉热解城市污泥的产物特性

采用旋转管式加热炉实验台在惰性条件下对城市污泥进行了热解实验,系统研究了不同热解温度对气态产物和固态产物成分的影响。结果表明:污泥经热解后的产物在600℃时,比表面积最大值为158.02 m2/g,孔容最高为109.58 mm3/g。随着热解温度的升高,气态产物和液态产物的产率增加,而固态产物则减少。在热解温度450~750℃,热解产物中的固态产物产率由53.65%降至31.69%;气体产率从11.23%升至24.74%,其中H_2、CO、CO_2、CH_4、C_2H_4、C_2H_6和C_2H_2占总气体的75%以上,H_2含量随着热解温度的升高而升高。热解气中小分子碳氢化合物含量较高,600℃时热解气体中含氢气体主要包括:H_2、CH_4、C_2H_4、C_3H_8、正丁烷(C_4H_(10))及C_2H_6等,其中H_2和CH_4含量分别为27.98%和23.63%。CH4、C3H8、C_4H_(10)等气体的含量随着热解温度的升高呈现先增后减趋势,且在600℃达到最大值,C_2H_2、C_2H_6在450℃时其浓度最高。随着热解温度的升高,N、C和H3种元素在热解固态产物中的质量分数呈明显下降的趋势。     

催化湿式氧化法处理垃圾渗滤液

以北京某垃圾转运站的垃圾渗滤液原液为研究对象,采用催化湿式氧化技术进行实验研究。实验以Fe~(2+)为催化剂,H_2O_2为氧化剂,在反应釜中高温高压处理转运站的渗滤液。同时,实验分别研究了反应温度、反应时间、催化剂种类和添加量等几种因素对渗滤液处理效果的影响。结果表明,当反应温度达到120℃,反应60 min时,在Fe~(2+)催化条件下,按初始COD和Fe~(2+)质量比为6投加催化剂,初始COD和H_2O_2当量比为1投加氧化剂,反应出水的COD去除率达到91%。     

快速Fenton反应器处理乳化液废水

采用快速Fenton反应器对乳化液废水处理效果进行研究。分别考察反应温度、H_2O_2和Fe SO_4投加量、反应时间、初始p H值等因素对COD去除率的影响,实验结果表明,在反应温度30℃,初始p H值4,反应时间20 min,H2O2浓度为116 mmol·L~(-1),Fe2+浓度为10 mmol·L~(-1)条件下,COD平均去除率可达到60%。H2O2和Fe SO4的用量是传统Fenton工艺的65%和10%,反应时间少于传统Fenton工艺的1/7。     

芬顿试剂氧化-PAC吸附工艺处理电厂排污水

开发了芬顿试剂预氧化-粉末活性炭(PAC)吸附组合工艺处理电厂循环冷却排污水。首先分别研究了芬顿试剂氧化法和粉末活性炭吸附法对有机物的去除效果,发现2种工艺在最佳处理条件时仍存在处理效果较差、药剂费用高等问题。因此,开发了芬顿试剂预氧化-PAC吸附组合工艺,研究了该工艺的影响因素,并进行小试实验。结果表明,该组合工艺在不改变原水的初始pH、H_2O_2与Fe~(2+)的摩尔比为1以及H_2O_2的投加浓度为25 mg·L~(-1)时得到最佳的预处理条件。在最佳预氧化条件下投加0.15 g·L~(-1)的PAC进行了4级逆流吸附小试实验,结果表明:该工艺处理效果稳定、药剂费用低,出水满足排放要求。     

强化电化学原位产过氧化氢因素分析

针对活性碳纤维(ACF)阴极电还原氧气产过氧化氢(H_2O_2)效率较低的问题,将形稳电极Ru02/Ti、环氧树脂网格以及ACF组合作为复合阳极与电源的正极相连接,单独ACF作为阴极与电源的负极相连接,建立了高效产H_2O_2的电化学系统。通过有无外通氧气对H_2O_2产量对比实验发现,此体系无需外加氧气。详细研究了电流密度、初始pH、转速和电解质浓度等因素对系统产H_2O_2的影响。H_2O_2产量随电流密度的增大而增大,但电流密度达到20.82 m A·cm-2后,继续增大电流密度H_2O_2产量反而降低;酸性条件有利于H_2O_2生成;H_2O_2产量随转速的增大而增加,但转速达到500 r·min-1时,继续增大转速,H_2O_2生成量反而降低;H_2O_2产量随电解质浓度增大逐渐增大,但电解质浓度较高时,H_2O_2产量无明显变化;此电化学系统经8次重复使用后,H_2O_2的生成量基本维持稳定,表明此电化学体系可高效稳定产生H_2O_2。