金属负载活性炭催化剂的稳定性研究

通过预处理、浸渍处理、改性液后处理等方式,研究开发出具有电化学反应性能的系列金属负载活性炭催化剂.分别将未改性和改性后的系列金属负载活性炭用于不同pH值下多种高浓度有机废水处理.试验结果表明,改性后的载铜及载铁活性炭催化剂经催化氧化反应后,处理出水中Cu2+离子和Fe2+离子的溶出量均可减少90％以上,苯胺及苯酚废水中COD的去除率可达50％～95％.大大提高了金属负载活性炭催化剂的稳定性,提高了催化剂的使用寿命,降低了废水处理成本.     

Influence of moderate pre-oxidation treatment on the physical, chemical and phosphate adsorption properties of iron-containing activated carbon

A novel adsorbent based on iron oxide dispersed over activated carbon(AC) were prepared, and used for phosphate removal from aqueous solutions. The influence of pre-oxidation treatment on the physical, chemical and phosphate adsorption properties of iron-containing AC were determined. Two series of ACs, non-oxidized and oxidized carbon modified by iron(denoted as AC-Fe and AC/OFe), resulted in a maximum impregnated iron of 4.03% and 7.56%, respectively. AC/O-Fe showed 34.0%–46.6% higher phosphate removal efficiency than the AC-Fe did. This was first attributed to the moderate pre-oxidation of raw AC by nitric acid, achieved by dosing Fe(II) after a pre-oxidation, to obtain higher iron loading, which is favorable for phosphate adsorption. Additionally, the in-situ formed active site on the surface of carbon, which was derived from the oxidation of Fe(II) by nitric acid dominated the remarkably high efficiency with respect to the removal of phosphate. The activation energy for adsorption was calculated to be 10.53 and 18.88 kJ/mol for AC-Fe and AC/OFe, respectively. The results showed that the surface mass transfer and intra-particle diffusion were simultaneously occurring during the process and contribute to the adsorption mechanism.     

黄铁矿催化类Fenton反应处理阳离子红X-GRL废水

基于对天然矿物黄铁矿进行SEM、EDS表征的基础上,以黄铁矿为非均相类Fenton催化剂,以偶氮染料阳离子红X-GRL为目标污染物,考察了催化剂双氧水用量、溶液初始pH值、阳离子红X-GRL初始浓度、反应时间等因素对染料脱色效果的影响.结果表明,在H2O2浓度为26.6mg/L、矿用量1g/L、溶液初始pH值6.4左右的条件下,反应2min后,染料脱色率达95%左右.进行了黄铁矿在水溶液中的酸性氧化实验并且考察了Fe2+、SO42-浓度及溶液pH随矿重复利用次数的变化规律.初次使用的黄铁矿具有很强的酸性氧化特性,反应过程中伴随着大量Fe2+、SO42-及H+的溶出.染料的快速脱色主要是均相Fenton反应作用的结果.黄铁矿作为一种新的催化剂大大提高了类Fenton反应的催化活性,而且该新型类Fenton反应能克服传统Fenton反应适用pH范围小的局限性,拓展了Fenton反应在废水处理中的应用.     

Removal of phosphate from wastewater using alkaline residue

Alkaline residue(AR) was found to be an efficient adsorbent for phosphate removal from wastewater. The kinetic and equilibrium of phosphate removal were investigated to evaluate the performance of modified alkaline residue. After treatment by NaOH(AR-NaOH), removal performance was significantly improved, while removal performance was almost completely lost after treatment by HCl(AR-HCl). The kinetics of the removal process by all adsorbents was well characterized by the pseudo second-order model. The Langmuir model exhibited the best correlation for AR-HCl, while AR was effectively described by Freundlich model. Both models were well fitted to AR-NaOH. The maximum adsorption capacities calculated from Langmuir equation were in following manner: AR-NaOH AR AR-HCl. Phosphate removal by alkaline residue was pH dependent process. Mechanisms for phosphate removal mainly involved adsorption and precipitation, varied with equilibrium pH of solution. For AR-HCl, the acid equilibrium pH( 6.0) was unfavorable for the formation of Ca-P precipitate, with adsorption as the key mechanism for phosphate removal. In contrast, for AR and ARNaOH, precipitation was the dominant mechanism for phosphate removal, due to the incrase on pH( 8.0) after phosphate removal. The results of both XRD and SEM analysis confirmed CaHPO4·2H2O formation after phosphate removal by AR and AR-NaOH.     

Effect of phosphate on heterogeneous Fenton oxidation of catechol by nano-Fe3O4: Inhibitor or stabilizer?

The effect of phosphate on adsorption and oxidation of catechol, 1,2-dihydroxybenzene, in a heterogeneous Fenton system was investigated. In situ attenuated total reflectance infrared spectroscopy (ATR-FTIR) was used to monitor the surface speciation at the nano-Fe₃O₄ catalyst surface. The presence of phosphate decreased the removal rate of catechol and the abatement of dissolved organic compounds, as well as the decomposition of H₂O₂. This effect of phosphate was mainly due to its strong reaction with surface sites on the iron oxide catalyst. At neutral and acid pH, phosphate could displace the adsorbed catechol from the surface of catalyst and also could compete for surface sites with H₂O₂. In situ IR spectra indicated the formation of iron phosphate precipitation at the catalyst surface. The iron phosphate surface species may affect the amount of iron atoms taking part in the catalytic decomposition of H₂O₂ and formation of hydroxyl radicals, and inhibit the catalytic ability of Fe₃O₄ catalyst. Therefore, phosphate ions worked as stabilizer and inhibitor in a heterogeneous Fenton reaction at the same time, in effect leading to an increase in oxidation efficiency in this study. However, before use of phosphate as pH buffer or H₂O₂ stabilizer in a heterogeneous Fenton system, the possible inhibitory effect of phosphate on the actual removal of organic pollutants should be fully considered.     

FeY催化剂光助Fenton法降解亚甲基蓝染料废水

文章以NaY分子筛为载体,通过离子交换法制备FeY催化剂,并对其在非均相光-Fenton体系中催化降解亚甲基蓝染料废水进行了研究,考察其催化降解性能、重复性和再生性。结果表明,在反应温度为25℃、FeY催化剂投加量为1 g/L、H2O2浓度为4 mmol/L、pH为4、UV光照射60 min时,非均相体系对染料废水的脱色率和COD去除率分别达到97%和84%。通过比较发现,相对于黑暗条件,太阳光和UV光都能显著提高降解效率,并且两种光源效果相当。FeY催化剂比均相催化剂具有更高的催化活性,并且脱附率低,重复性较好,经500℃焙烧2 h的再生催化剂对染料废水的脱色率和COD去除率均可达原来的90%以上。     

焙烧再生废旧臭氧催化剂处理石化废水生化出水

为了解决臭氧催化氧化技术中废旧催化剂处理困难的问题,对用于某石化废水生化出水处理长达5年的废旧臭氧催化剂进行了焙烧再生研究.通过焙烧能够有效燃烧去除催化剂表面及孔隙中的有机物质,增大催化剂孔径和孔隙率,从而恢复废旧催化剂的部分活性.单因素试验对催化剂焙烧温度和焙烧时间优化结果表明：(1)随着焙烧温度从200℃提高到500℃,再生催化剂用于臭氧催化对石化废水生化出水TOC(总有机碳)的去除效果逐渐提升,500℃时TOC去除率可达44.30%,进一步提高焙烧温度去除效果提升不明显.(2)焙烧时间为2、3、4和5 h时,再生催化剂处理石化废水效能随焙烧时间增加先升高再降低,4 h时TOC去除效果最好.(3)在相同运行条件下,优化焙烧条件(500℃、4 h)下得到的再生催化剂对石化废水生化出水的TOC去除率可达新催化剂的77.46%,相较于新催化剂,再生催化剂的颗粒尺寸和平均孔径减小,而比表面积有所增大.(4)通过皮尔逊相关性分析,探索了废水中有机物和三维荧光测试结果的相关性,认为荧光区域积分体积可以间接反映石化废水中的有机物含量,也可间接反映臭氧再生催化剂的催化性能.研究显示,直接焙烧可以作...     

粉煤灰改性及其在废水处理中的应用现状研究

粉煤灰是煤高温燃烧后的产物,在形成过程中形成了一定的多孔结构和较大的比表面积,具有一定的吸附能力,可以作为水处理材料。但由于原性粉煤灰吸附性能有限,对水中污染物的去除率较低,不能满足水处理的实际要求。因此,研究热点集中在对粉煤灰进行改性处理,增加粉煤灰中的活性组分,增大粉煤灰的比表面积,提高其性能,从而增强其对废水处理的效果。粉煤灰在废水处理领域的应用,增加了粉煤灰的综合利用途径,同时以废治废,符合节能环保政策。笔者对粉煤灰的改性方法及其在废水处理中的应用现状进行了总结,以期对粉煤灰的在废水处理中的综合利用提供参考。     

O_3催化氧化深度处理兰炭废水的试验研究

采用O3催化氧化法深度处理兰炭废水,提出了兰炭废水达标排放的新处理方法。以铜为活性组分,氧化铝为载体采用浸渍法制备CuO/γ-Al2O3催化剂,并采用XRD对其进行表征,利用催化剂结合O3催化氧化法去除兰炭废水中经生化处理后残留的污染物。设计了催化氧化试验装置,考察了催化剂投加量、反应时间、O3用量以及pH等因素对处理效果的影响。实验结果表明,pH在酸性条件下有利于COD去除率的提高,O3用量提高有助于COD去除率的提高,将催化剂用量和反应时间控制在一定范围内有利于污染物的去除;最佳条件下催化剂投加量300 g,反应时间1 h,O3用量0.08 m3/h,pH为7左右时COD去除率可达到95%左右。另外,催化剂在20次反应过程中表现出较高的催化活性及较强的稳定性。     

超声强化下多相催化臭氧体系处理印染尾水

随着我国对水环境质量要求逐步提高,对于纺织印染废水处理提出了更为严格的排放要求.臭氧(O₃)工艺已常用于纺织印染废水深度处理,但存在臭氧利用率低、氧化不彻底等问题.该研究通过自制陶粒催化剂,构建多相催化臭氧氧化体系,以期改善接触条件,提高处理效率,同时在此基础上引入超声波进一步强化体系处理效率.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)表征了陶粒催化剂,考察了催化剂投加量、超声波频率对印染尾水的COD_Cr去除率,并通过三维荧光光谱、GC/MS等分析了反应前后尾水中有机物的变化特征.结果表明:①自制陶粒催化剂表面较为粗糙,晶面尺寸在36~50 nm之间,投入后可提高臭氧(O₃)体系对印染尾水的COD_Cr去除率(提高了10%~15%),具有较好的催化效率.②引入超声波可进一步提升体系的氧化效率,当超声频率为200 kHz时,出水ρ(COD_Cr)可达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类要求.③自制陶粒催化剂与超声波的引入主要促进了芳香性蛋白和溶解性微生物代谢产物的氧化分解,且有效地破坏了长链烷烃、环状烷烃、复杂苯系物等有机物,从而实现印染尾水中ρ(COD_Cr)的进一步降解.研究显示,自制陶粒催化剂协同超声波可提高O₃体系对印染尾水的矿化效率且绿色环保,可为我国水环境敏感区域内纺织印染企业或园区废水深度处理工艺的选择提供参考依据.      

Ti/SnO_2-Sb阳极-空气阴极电催化降解染料废水

为解决电化学法处理高盐染料废水存在的能耗大、成本高等问题,分别采用溶胶-凝胶法和辊压法制备Ti/SnO_2-Sb阳极和空气阴极,构建了Ti/SnO_2-Sb阳极-空气阴极双极体系(TSSA-ADC)。甲基橙(MO)作为高盐染料废水的典型污染物,考察了电流强度、MO浓度、电解液浓度和初始p H对TSSA-ADC体系和TSSA单阳极体系降解MO的影响。结果表明:与TSSA单阳极体系相比,TSSA-ADC体系具有更好的抗有机负荷冲击、抗盐分冲击、抗酸碱波动能力,能够维护酸碱平衡防止硬度离子结垢。最佳反应条件为电流强度为0.030 A,电解液浓度为3%,MO浓度为100 mg/L,初始pH=6。以MO去除率达到98%为基准,TSSA-ADC体系比TSSA体系可节能74.26%。     

磁性氧化石墨电催化活性及净化印染废水效能

采用高铁酸钾作为铁前驱体和氧化剂氧化石墨矿物,原位合成磁性氧化石墨(MGO)催化剂.磁性氧化石墨与碳黑(CB)混合在碳纤维布基底上制备阴极(MGO/CB),将溶解氧还原生成活性氧(ROS)氧化处理含活性红X-3B染料的模拟废水,并采用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、X-射线光电子能谱、电化学手段表征磁性氧化石墨催化剂的...     

α-Fe2O3催化臭氧氧化处理苯酚废水的效果及机理

催化臭氧氧化工艺是处理难降解废水的有效手段,但仍存在臭氧利用率较差、催化效率低、催化剂活性组分流失等问题. 本文以α-Fe₂O₃作为臭氧催化剂,通过SEM、N₂吸附/脱附等方法表征了α-Fe₂O₃的结构,构建了α-Fe₂O₃催化臭氧氧化处理苯酚废水体系,优化催化条件,提高处理效率,并对催化机理和催化剂稳定性进行了深入讨论. 结果表明:①α-Fe₂O₃表现为团聚的不规则球状,且比表面积较大,达83.38 m2/g,具有良好的臭氧催化潜力. ②臭氧投加量和pH对催化体系的影响明显,但α-Fe₂O₃投加量的变化对降解效果的控制并不显著,在优化的条件下反应30 min时COD的去除率可达97.67%,较单独臭氧提高了41.33%. ③在催化臭氧氧化中投加TBA和Na₃PO₄分别屏蔽·OH和路易斯酸性位点后,COD的去除率分别降低了17.01%和20.92%,这表明在α-Fe₂O₃表面的路易斯酸性位点产生的·OH是COD去除率高的主要原因. ④α-Fe₂O₃在重复试验中保持了较高的催化活性和稳定性,6次重复后对COD的去除率仍可达到93.07%,流失率为1.05%. 研究显示,α-Fe₂O₃表现了优异的臭氧分解协同作用,具有良好的苯酚持续去除能力和结构稳定性,可为高效去除含酚废水或难降解废水提供技术参考.      

以淀粉为模板多孔纳米氧化铈的制备及其催化性能研究

为获得多孔纳米CeO₂（氧化铈）,以淀粉为生物模板,以Ce（NO₃）₃·6H₂O为铈源,在温和条件下制备出海绵状的多孔纳米CeO₂,同时考察了焙烧温度、碱液、铈源投加量对样品形貌的影响.利用XRD（X射线衍射光谱）、SEM（扫描电镜）、N₂吸附-脱附等表征手段对合成的多孔纳米CeO₂进行物相组成、微观形貌及孔径大小分布的分析.通过湿式催化过氧化试验,探究其对腈纶废水中有机物COD_Cr的催化降解性能.结果表明:①所制备的多孔纳米CeO₂具有多孔结构,孔径分布范围为2~4 nm,孔容为0.225 cm3/g,BET比表面积为256.426 m2/g;②多孔纳米CeO₂的最佳制备条件为1 g淀粉溶解于20 mL水中,加入0.02 mol Ce（NO₃）₃·6H₂O,以5%的氨水调节前驱体混合液pH,以1℃/min升至400℃,焙烧4 h,得到海绵状的多孔纳米CeO₂.③以不同形貌的CeO₂作为湿式催化反应中的催化剂,催化降解腈纶废水中有机物,其中以制备的多孔纳米CeO₂催化性能最佳,COD_Cr去除率可达82.5%.研究显示,焙烧温度、碱液、铈源投加量均可影响样品的形貌,在湿式催化过氧化处理腈纶废水试验中,多孔纳米CeO₂能显著提高废水COD_Cr的去除率.      

天津滨海某化工园区废水预处理去毒技术研究

化工产业是天津滨海新区重要的支柱产业,该行业废水因污染种类复杂,具有高盐、高毒、难降解等特点,是滨海新区污染物控制的主要威胁。通过对滨海某化工区实际废水进行几种主流预处理技术及其组合工艺的研究,明晰了其在实验条件下各自的特点,验证了其实际处理效果,进一步掌握了其反应过程中的特性,为研究后续的示范工程应用及大规模推广打下基础。实验表明,制药废水经内电解处理后毒性削减率最高可达到46%,对化学合成废水有较好的去毒效果,该技术可有效地提高制药废水的可生化性;光催化氧化对苯胺和氯苯的最佳降解条件分别是15 g/L TiO(23 h)及17.5 g/L TiO2;负载型纳米铁和纳米四氧化三铁催化剂分别适合极酸和中性、偏碱性条件,催化效率高,COD去除效果好。     

微介复合固体酸β分子筛催化芳烃硝化合成研究

研究了多级孔道β分子筛催化剂对芳烃(氯苯)的硝化反应,显示具有优异的催化作用。在以硝酸为硝化剂,氯苯∶催化剂=3∶1,60℃反应2 h条件下,对比传统β分子筛,自制多级孔道β分子筛的催化活性较高,且氯苯的对位选择性均有所提高,对位/邻位比分别从0.5提高到1.2。多级孔道β分子筛催化剂重复使用5次,催化活性保持稳定,且随着孔道比表面积增加,催化剂稳定性更好。     

城市生活污泥低温催化热解实验研究

文章研究了在固体残留物催化作用下,不同热解温度下污泥热解产物的产率及特性。结果表明,与无催化剂相比,污泥低温热解所得的液体产率、油品产率、气体产率和固体减少率明显增加。油品最大产率所需温度从440℃降低至400℃,油品最大产率从20.5%增加到24.5%,油品的品质有一定的提高。     

羟基铝蒙脱石去除染料弱酸性深蓝GR的研究

在[OH^-]/[A1³⁺]=2.4的反应条件下,利用A1³⁺与碱液反应制备出Keggin离子,并由此制备出羟基铝蒙脱石.XRD-衍射数据表明:羟基铝蒙脱石的层间距由原来的12.58A(d₀₀₁)增加到18.63A.研究了染料弱酸性深蓝GR在7种改性蒙脱石上的吸附.结果表明:酸性条件下,羟基铝蒙脱石处理有机污染物的去除率高,用0.0200g处理25ml弱酸性深蓝GR溶液,去除率可高达95%以上.由等温吸附线可知:弱酸性深蓝GR在不同改性蒙脱石上的吸附机理主要为表面吸附、离子交换和分配作用.     

响应面法优化厌氧上清液除磷的研究

在用铁盐对厌氧段富磷上清液进行化学磷沉淀以实现磷的回收和达标排放的SBR系统中,为了减少铁盐化学除磷残余物可能对生物处理系统的影响,采用Box-Benhnken中心组合试验原理和响应面分析法,选择Fe:P、混凝搅拌强度、絮凝搅拌强度、搅拌时间等为自变量,残余铁离子为响应值,研究自变量之间的交互作用,以期优化化学除磷条件.通过Design-Expert 8.0软件得到1个二次响应曲面模型. 得出最佳除磷条件: Fe:P比为1.40:1,搅拌强度为275r/min,快速搅拌时间为30s,絮凝搅拌强度为60r/min,絮凝时间为18min,沉淀时间为20min.在此条件下,化学混凝后残余铁离子浓度为0.37mg/L,化学除磷率大于97.66%.     

纳米Fe/Co催化降解土霉素效果及影响因素研究

为探究液相还原法制备的纳米Fe/Co催化剂的类芬顿催化效果,以单因素分析法研究了pH、OTC（土霉素）初始质量浓度、H₂O₂摩尔浓度和催化剂用量对纳米Fe/Co催化剂催化性能的影响,并通过SEM（扫描电子显微镜）和BET（比表面积测试仪）对纳米Fe/Co催化剂进行表征,进一步研究了纳米Fe/Co催化剂对OTC模拟废水的催化降解效果.结果表明:①纳米Fe/Co催化剂可以有效地改善催化体系的pH使用范围,在pH为3.0~11.0范围内,纳米Fe/Co催化剂对浓度为100 mg/L OTC的去除率（94.0%）高于纳米Fe催化剂（85.0%）;低浓度OTC有利于提高污染物的去除率,而高浓度的OTC有利于提高反应速率;H₂O₂摩尔浓度为200 mmol/L时,纳米Fe/Co催化剂对OTC的去除率最高（93.8%）;纳米Fe/Co催化剂用量为6 g/L时,其对OTC的去除率最高（92.8%）.②纳米Fe/Co催化剂粒径为20~30 nm,比表面积较高,为121.3 m2/g.③纳米Fe/Co催化剂在重复利用13次后OTC去除率仍在50.0%以上,其重复利用性能良好.研究显示,纳米Fe/Co催化剂对OTC废水具有较好的催化性能、重复利用性能以及较宽的pH使用范围,可为含抗生素废水处理提供理论支撑.