催化剂Ru/ZrO2-CeO2催化湿式氧化苯酚

催化剂Ru/ZrO₂-CeO₂催化湿式氧化苯酚的过程表明,Ru/ZrO₂-CeO₂可以显著提高COD和苯酚去除效果,当反应温度为170℃,压力为3 MPa,反应120 min后,COD和苯酚的去除率分别达到了99％和100％.试验还考察了不同反应条件对苯酚溶液COD去除的影响,并获得了最优的反应条件：温度为170℃,压力为3 MPa,催化剂的投加量为5　g/Ｌ,搅拌速度为500 r/min.通过对中间产物的分析,本研究提出了催化湿式氧化苯酚的简单路径图,认为苯酚首先被氧化成小分子有机酸,接着小分子有机酸被氧化成二氧化碳和水.前一个过程是快速反应,后一个过程中的乙酸氧化是慢速过程,需要在高温下才能完成.乙酸的氧化主要是自由基攻击α碳上的C—H键,先生成甲酸,并最终生成二氧化碳和水.     

MnO2强化厌氧氨氧化工艺启动及其微生物机理研究

通过对照试验考察了添加MnO₂对厌氧氨氧化污泥驯化和培养的影响,并采用16S rRNA基因高通量测序技术和定量PCR分析其机理.结果表明,添加MnO₂粉末能够显著提高容积氮负荷及运行性能,其脱氮速率高达848.04 mg·L^-1·d^-1,几乎是对照组反应器的2倍.16S rRNA基因高通量测序技术和定量PCR结果表明,添加MnO₂粉末促进了典型厌氧氨氧化菌Candidate Brocadia的富集,厌氧氨氧化菌16S rRNA基因和功能基因hzsB的丰度显著提高.     

壳-核结构Fe3O4/MnO2磁性吸附剂的制备、表征及铅吸附去除研究

采用共沉淀法制备了具有壳-核结构的磁性吸附剂Fe₃O₄/MnO₂,对其性质进行了系统表征,并对其铅吸附行为进行了初步研究.透射电镜(TEM)结果表明,Fe₃O₄/MnO₂为大小不规则的纳米级细小颗粒.X-射线衍射仪(XRD)表征结果表明,Fe₃O₄/MnO₂具有尖晶石的结构.振动样品磁强计(VSM)测得比饱和磁化强度为54.7 A·m²·kg^-1, 吸附剂磁性较强,易于磁分离;BET比表面积为76.5 m²·g^-1.吸附试验结果表明,Fe₃O₄/MnO₂对铅具有良好的去除效果(特别是在低平衡浓度情况下),最大吸附量为142.0 mg·g^-1(pH=5.0);Langmuir等温线能更好地拟合Fe₃O₄/MnO₂对溶液中铅的吸附(R²=0.852);吸附速率较快,在初始30 min内可达到平衡吸附量的80%,准二级动力学模型(R²=0.959)能较好地描述吸附过程;溶液pH对Fe₃O₄/MnO₂吸附铅的影响较为明显,随pH升高,吸附量增大,但离子强度变化对吸附影响不大.     

EXAFS研究Zn在δ-MnO2上的吸附-解吸机理

用延展X-ray吸收精细结构光谱(EXAFS)研究了重金属Zn(Ⅱ)在δ-MnO₂上吸附产物的微观结构及其吸附机制.在pH 5.50,0.1mol/L NaNO₃介质中,吸附在δ-MnO₂表面上Zn(Ⅱ)以六配位的水合离子八面体形式存在.水合锌离子八面体从δ-MnO₂层状结构的空位上下方,与δ-MnO₂的结构单元MnO₆八面体通过共用O原子结合,形成角-角结合的弱吸附,Zn-O平均原子间距为(2.071±0.007)A(n=3),Zn-Mn平均原子间距为(3.528±0.006)A(n=3).在同一条等温线上随着吸附量增加,以角-角结合的弱吸附形式基本上没有变化.宏观的吸附-解吸实验结果显示Zn(Ⅱ)在δ-MnO₂上的吸附可逆性很高,解吸等温线和吸附等温线几乎重合在一起EXAFS结果从分子水平表明,Zn(Ⅱ)在δ-MnO₂上的高吸附可逆性是由角-角形式弱吸附所导致的.     

SO2对MnOx/PG催化剂低温脱硝的影响机理研究

采用等体积浸渍法制备了锰氧化物负载凹凸棒石(MnO_x/PG)低温SCR催化剂,通过SO₂暂态响应、程序升温表面反应(TPSR)等实验技术研究了烟气中SO₂对催化剂SCR脱硝活性的影响行为.采用程序升温脱附(TPD)、BET比表面及孔径分布测定、XPS等表征技术对催化剂硫中毒的机理及化学本质进行了深入分析.结果表明,低温下烟气中SO₂对MnO_x/PG催化剂的SCR脱硝活性存在显著的抑制作用,催化剂中毒主要由烟气中SO₂的催化氧化引起.一方面SO₂氧化为SO₃后与NH₃及H₂O竞争反应形成复杂的硫酸铵盐堵塞催化剂孔道,另一方面与活性组分MnO₂结合形成MnSO₄使得部分活性组分形态发生变迁.其中硫酸铵盐的形成可通过适当的热处理得以去除,而MnSO₄则不可恢复,但催化剂SCR活性却显著增加,表明MnSO₄的形成不是催化剂失活的主要因素.吸附态的硫可显著增加催化剂表面酸性,因此对SCR活性有促进作用.催化剂失活主要机理为:由气相SO₂的连续氧化并与NH₃相结合形成硫酸铵盐,并且在低温下难以分解,以致堵塞催化剂活性中心.     

纳米TiO2吸附HgCl2水溶液中Hg(Ⅱ)

通过室内模拟实验研究了3种不同粒径TiO_2添加量、溶液pH、吸附时间及初始Hg~(2+)浓度等因素对模拟废水中Hg(Ⅱ)吸附效果的影响.由单因素研究可知最优条件为:5 nm TiO_2和100 nm TiO_2添加量分别为7.5 g·L~(-1)和2.0 g·L~(-1),其它条件相同,溶液pH为8.0,初始Hg~(2+)浓度均为15 mg·L~(-1),吸附5 min,汞的去除率分别为99.5%和99.3%;25 nm TiO_2添加量为10 g·L~(-1),溶液pH为8.0,初始Hg~(2+)浓度为15 mg·L~(-1),吸附60 min时,汞的去除率为62.8%.3种粒径TiO_2吸附Hg(Ⅱ)强弱顺序为:100 nm TiO_25 nm TiO_225 nm TiO_2.分两次量吸附结果表明,5nm TiO_2分量吸附效果明显优于单独吸附效果;100 nm TiO_2的分量吸附与单独吸附差异不大.正交试验结果表明,影响Hg(Ⅱ)去除率的因素排序为:溶液pH初始Hg~(2+)浓度吸附时间TiO_2添加量.最优实验方案为:溶液pH=8.0,100 nm TiO_2添加量为2.0 g·L~(-1),初始Hg~(2+)浓度为25 mg·L~(-1),吸附10 min.在此实验条件下,Hg(Ⅱ)去除率为99.9%,吸附后溶液中Hg(Ⅱ)平衡浓度为0.033 mg·L~(-1)0.05mg·L~(-1),低于目前企业规定的水污染物中汞的排放限值,Hg(Ⅱ)的最大吸附量为26.95 mg·g~(-1).吸附等温线符合Langmuir等温方程,说明100 nm TiO_2对Hg(Ⅱ)的吸附是典型的单分子层吸附.     

粉煤灰催化H2O2氧化水中对硝基酚研究

采用粉煤灰做催化剂,研究了在常温常压下对H₂O₂氧化对硝基酚（PNP）的催化性能.在分析粉煤灰理化性质的基础上,考察了粉煤灰种类,不同预处理方法以及粉煤灰投加量、pH、反应时间、H₂O₂浓度等因素对PNP去除率的影响.结果表明,比表面积大,未燃炭含量高的粉煤灰催化效果好;经过350℃预处理可以有效提高其催化性能;在pH=2,反应时间为60 min, H₂O₂起始浓度为200 mg/L, 粉煤灰投加量为60 g/L的条件下,热处理粉煤灰对PNP的去除率为62.38%.其中,粉煤灰的比表面积、未燃炭以及活性金属氧化物均是影响其催化活性的重要因素.在催化氧化对硝基苯酚过程中,吸附占有重要作用,为总去除率的65.97%.粉煤灰可以重复使用,随使用次数增加,粉煤灰催化性能提高.第2次、第3次对PNP的去除率分别为82.47%和98.72%,之后的9次实验中去除率均保持在99%左右,在使用12次后催化性能降低.     

O3/H2O2法灭活水中剑水蚤类浮游动物

为解决水源水中孳生的水蚤类浮游动物难以被常规的水处理工艺有效地去除,困扰水厂正常生产运行的问题,进行了O₃氧化、H₂O₂氧化和O₃/H₂O₂高级氧化对水体中剑水蚤类浮游动物灭活效果的试验研究.发现3种方法中,O₃/H₂O₂联合时除蚤效果最佳,在蒸馏水中投量为O31.0mg/L、H₂O₂4mg/L时,接触30min达到100%的灭蚤率;单独O₃氧化效果也较好,投加1.0mg/L的灭蚤率为80%;H₂O₂氧化效果不理想,投加4mg/L几乎无灭蚤效果.进而考察确定了O₃/H₂O₂灭活剑水蚤的最佳工艺条件为:先加O₃后加H₂O₂,投加间隔时间30～60s为宜;并探讨了H₂O₂投量、水体pH值以及有机物含量对O₃/H₂O₂系统灭活剑水蚤效果的影响.试验中发现H₂O₂投量在4～10mg/L之间效果无较大变化,有机物含量对灭蚤影响较大,pH值的影响则较小.最后对O₃/H₂O₂预氧化与水处理混凝沉淀工艺的协同除蚤效能进行了考察.结果表明,O₃/H₂O₂预氧化与水处理混凝沉淀工艺的协同作用将会进一步提高除蚤的效果.     

N/S/SnO2-TiO2的制备及对染料的光降解活性研究

以尿素、硫脲分别作为N、S源,氯化锡作为Sn源,利用水热法合成了N/S/Sn O_2-Ti O_2产品.同时,采用XRD、SEM、XPS等技术对不同煅烧温度处理后的产品进行了表征.最后,以质量浓度为0.02 g·L~(-1)的甲基橙水溶液为模拟污染物,采用UV-vis光谱及BET分析研究了产品的光催化活性效果.实验结果表明,当煅烧温度为550℃时,水热合成出的产品结晶度较高,粒径较小,约20 nm左右.S以+6价形式进入Ti O_2晶格形成Ti—O—S键,N通过取代晶格中的O形成O—Ti—N键,Sn以Sn O_2的形式分散在Ti O_2产品中.Sn Cl4的加入不仅与C16H36O4Ti竞争水源,缓解C16H36O4Ti的水解,而且对产品有一定的分散效果.光催化活性实验结果表明,当紫外灯照射时间达到1 h时,N/S/Sn O_2-Ti O_2降解甲基橙溶液基本完成,脱色率达到95%以上.     

O3/TiO2催化氧化工艺对饮用水中AOC的影响

以陶粒、硅胶和沸石为载体,分别负载二氧化钛（TiO₂）进行臭氧催化氧化去除硝基苯的实验,并对饮用水中生物可同化有机碳（AOC）所代表的小分子有机物(酮、醛、醇和羧酸类物质)的生成情况进行了研究.发现臭氧催化氧化比单纯的臭氧氧化能更彻底地将部分大分子有机物氧化成小分子中间产物,陶粒、硅胶和沸石负载TiO₂ 3种催化剂分别将AOC从大约300　μg·L^-1增加到 674.1　μg·L^-1、847.2　μg·L^-1和882.1　μg·L^-1,并且分别使AOC/TOC从原水的4.68%升高到30.5%、33.21%和46.04%,大大地提高了水中有机物的可生物降解性.如果增加臭氧投量,催化氧化可使小分子有机物部分被氧化,致使水样AOC又略有回降.在这一过程中,AOC-NOX所代表的羧酸类物质急剧增加,达到总AOC的90％以上,取代AOC-P17成为了AOC的主体组成部分.     

二氧化锰氧化降解金霉素的动力学研究

研究了金霉素(CTC)在二氧化锰(MnO2)作用下的氧化降解过程,并讨论了初始MnO2浓度、体系pH及温度对降解反应的影响.无MnO2存在时,CTC没有发生降解.但是当体系中存在MnO2时,CTC浓度开始迅速下降,反应后期降解速率逐渐变慢;同时体系中二价锰离子(Mn2+)浓度逐渐升高,表明MnO2可以降解CTC,该过程是一个氧化还原反应.采用草酸溶解MnO2和过滤2种不同的方法终止反应,对比2种方法所得的结果,可以发现该反应过程中,开始阶段降解作用占主导地位,在反应达到平衡后吸附作用才明显.CTC的降解速率随着MnO2初始浓度的增加和体系温度的升高均显著加快.反应体系的pH能强烈影响CTC的氧化降解,降解速率随着pH的升高而明显降低.这是由于CTC随体系pH由3.77升高到7.41时,分别以阳离子、中性形态和阴离子的形式存在;而-δMnO2(pHzpc=2.25)表面在pH3.77的整个范围内均呈现为负电性.因此随pH升高,阴离子形态的CTC逐渐增多,导致其在MnO2表面的吸附作用减弱,从而使降解速率变缓.     

水合二氧化锰对模拟染料的脱色作用研究

通过二氧化锰对罗丹明B、萘酚绿B、酸性络兰K等染料在不同pH值、温度、吸附时间、药品投加量等单因素条件下的脱色效果,设计正交试验,得出染料废水脱色的最佳工艺条件以及各种因素对脱色率的影响程度,结果显示影响脱色率的主次因素次序为pH值〉药剂投加量〉吸附时间〉吸附温度。同时通过对紫外光谱的研究．分析出二氧化锰对染料废水的基本脱色机理。印染废水是一类针对于生物降解的特殊有机废水,处理量大,治理困难,且多数染料为三致物质。对于控制废水的污染,保护人类健康具有重要的现实意义,同时对开发和研究新型废水处理药剂具有一定的实际价值。     

MnO_2催化KMnO_4氧化降解酚类化合物

研究了MnO2强化KMnO4氧化降解酚类化合物的效能与机制.在假一级动力学实验条件下(KMnO4初始浓度是目标有机物初始浓度的10倍),考察了KMnO4对酚类化合物(2-氯酚和4-氯酚)的氧化降解规律.发现在KMnO4氧化降解酚类化合物过程中存在着明显的自催化现象,即原位产生的胶体MnO2可以促进KMnO4对有机物的氧化降解.实验进一步考察了MnO2浓度、粒径大小和溶液pH对MnO2催化KMnO4氧化降解酚类化合物的影响.结果表明,外加胶体MnO2和颗粒MnO2都可以催化KMnO4氧化降解酚类化合物,而且假一级动力学常数(K)随着MnO2浓度(30～180μmol·L-1)的增加呈线性增加;与胶体MnO2相比,颗粒MnO2的催化能力较弱;随着溶液pH的增加,MnO2催化能力逐渐减弱.实验中还发现外加MnO2能够催化KMnO4氧化降解2-硝基酚(单独MnO2和KMnO4均不能将其氧化),但对于二甲基亚砜(其不具有与金属离子络合配位的能力)则没有催化作用.由此推测MnO2催化KMnO4氧化降解有机物的作用机制可能为表面吸附络合催化,即吸附在MnO2表面形成的络合物比存在于溶液中的有机物本身更易被KMnO4氧化.     

原子力显微观测新生态水合二氧化锰与天然有机物的微观吸附形貌

采用云母片吸附的方式,较好地捕捉到了新生态水合二氧化锰的微观结构,并采用轻敲模式下的原子力显微成像技术,对其吸附天然有机物(NOM)前后的微观形貌进行了观测.与陈化2 h后的水合二氧化锰相比,新生态水合二氧化锰呈现出不定形的穿孔层状结构(厚度仅为0～1.75 nm)和球形颗粒结构,具有大的比表面积和附着能力.当向NOM中加入1 mmol/L新生态水合二氧化锰后,NOM分子的吸附形貌由松散分布的扁平粒状结构(吸附高度为5～8.5 nm)转变为密集分布、水平尺寸均匀的球形结构,表明了NOM分子容易以水合二氧化锰为吸附中心包裹在其表面.从直观上进一步证实了新生态水合二氧化锰的除污染效能,为高锰酸盐的预氧化助凝机理提供了有力的依据.     

二氧化锰氧化降解五氯酚

以二氧化锰为氧化剂,研究了pH 4.12的水溶液中五氯酚氧化降解的反应动力学,并讨论了反应溶液的pH对反应动力学的影响.结果表明,五氯酚对二氧化锰的氧化作用具有较强的反应感受性.在pH一定和二氧化锰充分过量的条件下,随着反应的进行,五氯酚的降解速度变慢,遵循的不是简单的准一级反应动力学而是复合的反应动力学.此外,随溶液pH由3.5升高6.6,五氯酚的降解速度发生显著地下降.运用溶剂萃取和气质联用仪的分析方法,检测到2个主产物和1个次产物.其中,次产物是由四氯-1,4-氢醌与四氯儿茶酚组成的混合物;2个主产物是由五氯酚氧自由基偶合而成的二聚体,且是同分异构体.在观测到的表面反应动力学和降解产物的基础上,提出了五氯酚被二氧化锰氧化降解的反应流程图.     

二氧化锰氧化降解五氯酚

以二氧化锰为氧化剂,研究了pH 4.12的水溶液中五氯酚氧化降解的反应动力学,并讨论了反应溶液的pH对反应动力学的影响.结果表明,五氯酚对二氧化锰的氧化作用具有较强的反应感受性.在pH一定和二氧化锰充分过量的条件下,随着反应的进行,五氯酚的降解速度变慢,遵循的不是简单的准一级反应动力学而是复合的反应动力学.此外,随溶液pH由3.5升高6.6,五氯酚的降解速度发生显著地下降.运用溶剂萃取和气质联用仪的分析方法,检测到2个主产物和1个次产物.其中,次产物是由四氯-1,4-氢醌与四氯儿茶酚组成的混合物;2个主产物是由五氯酚氧自由基偶合而成的二聚体,且是同分异构体.在观测到的表面反应动力学和降解产物的基础上,提出了五氯酚被二氧化锰氧化降解的反应流程图.     

新生态MnO2强化混凝去除苯酚的影响因素研究

以苯酚为目标物,考察钙离子、单宁酸、高岭土投量、新生态二氧化锰投量、pH等条件对新生态二氧化锰强化氯化铝混凝去除苯酚的影响.结果表明,钙离子能够促进新生态二氧化锰强化混凝对苯酚的去除,在钙离子投加范围内（0～1.0mmol.L-1）,苯酚的去除率能提高10%左右;单宁酸与苯酚共存时,能显著促进苯酚的去除,当单宁酸投加1...     

二氧化锰氧化降解五氯酚的动力学模拟研究

研究了五氯酚(PCP)在二氧化锰(MnO2)氧化作用下的降解反应动力学,并讨论了无机离子和有机组分对PCP降解动力学的影响.采用n级反应速率模型对PCP降解动力学进行非线性拟合,结果显示n＞0.999,这表明一级反应速率模型适用于模拟PCP降解反应.在保证95%置信区间的条件下,采用准一级反应速率模型对0.5 h内的PCP降解动力学进行了非线性拟合,得到的离心法和维生素C破坏法下PcP降解表观速率常数kobs分别是2.86和2.14 h-1.二价金属离子的加入能降低PCP的kobs;当超过MnO2初始浓度2%以上的Mn2 存在时,Mn2 能对PCP的kobs产生显著影响,而其它不同类型和浓度的离子对kobs不产生显著影响.8种酚酸中的咖啡酸、丁香酸和五倍子酸对kobs的抑制作用达到了显著性水平;而肉桂酸、香豆酸、阿魏酸和邻(对)羟基苯甲酸的影响不明显.研究表明,降低PCP降解速率的主要原因是由于导致PCP在MnO2表面的吸附作用减弱或在MnO2表面与PCP发生竞争反应造成的.     

超临界水氧化法降解苯酚的研究

对苯酚在超临界水中氧化降解的条件进行了初步的实验研究。结果表明:超临界氧化法可以有效地降解水中的苯酚,去除率最高可达99.6%。超临界氧化法适合于处理难生化、高浓度的有机废水。      

PW_(12)/SiO_2光催化降解水中苯酚

采用溶胶-凝胶法制备了二氧化硅负载H3PW12O40催化剂,并采用红外光谱、XRD及BET对其进行了表征。研究了其对水中苯酚的光催化降解性。讨论了负载催化剂用量、光照时间对苯酚和TOC去除率的影响。结果表明:PW12/SiO2负载型催化剂用量为3g/L,光照6h,10mg/L苯酚水溶液中苯酚去除率为93.06%,TOC去除率为73.20%。PW12/SiO2多相光催化10mg/L苯酚水溶液降解反应和苯酚水溶液直接光解反应均为一级动力学反应。