一般性问题

环境研究中心一么力2,23(6)一17一21X701么X)301535气相中甲苯的臭氧一光催化降解/梁夫艳…(清华大学环境科学与工程系)//环境科学/中科院生态 环图X一5 初步研究了气相中中低浓度(10一801119/衬)甲苯的臭氧一光催化联合降解,考察甲苯初始浓度、气体流量和湿度对降解效率及去除负荷的影响,并与单一光催化降解进行了比较。结果表明,臭氧一光催化对甲苯的降解效率大大高于光催化的降解效率,在较高浓度时效果更为显著;甲苯浓度在10一40111酬时范围时,臭氧一光催化降解效率高达oo%以上,但随甲苯初始浓度升高而缓慢地线性下降;湿度对甲苯的臭氧…     

水中本底成分对催化臭氧化分解微量硝基苯的影响

考察了水中本底成分对催化臭氧化分解水中微量硝基苯的影响规律.对比试验结果表明,单独臭氧氧化、臭氧/蜂窝陶瓷催化氧化和臭氧/改性蜂窝陶瓷催化氧化工艺在自来水中比蒸馏水中对硝基苯的去除率分别增加了4.90%、2.47%和5.12%.单独臭氧氧化对硝基苯的分解效率随着镁离子浓度的升高(0～8 mg.L^-1)而增加了6.25%,在相同实验条件下,臭氧/蜂窝陶瓷催化氧化和臭氧/改性蜂窝陶瓷催化氧化对硝基苯的降解效率随着镁离子浓度的升高却降低了11.41%和17.64%;单独臭氧氧化、臭氧/蜂窝陶瓷催化氧化和臭氧/改性蜂窝陶瓷催化氧化在氯离子浓度增加(0～40 mg.L^-1)的情况下对硝基苯的去除率分别下降了4.42%、9.38%和12.24%;低浓度的腐殖酸促进了硝基苯的降解,高浓度的腐殖酸抑制了硝基苯的降解.实验还研究了臭氧投加量和硝基苯初始浓度对硝基苯降解效率的影响.     

生物质燃烧对东南亚及中国南方对流层臭氧含量影响的模拟研究

利用区域气候和大气化学模式系统,对2000年春季生物质燃烧排放影响东南亚及中国南部地区对流层臭氧含量进行模拟研究.结果表明,春季东南亚和南亚的生物质燃烧不仅影响源区对流层臭氧含量,而且对处于环流下游的中国南部地区也有显著作用;燃烧源区主要影响对流层低层,下游地区则影响对流层中低层.在源区引起的对流层臭氧总浓度增加达2.1×10^-1g/m²,对下游的中国南部地区增加量为9.0～12.0×10^-2g/m²;源区大气低层1000～900hPa的臭氧含量可增加36×10^-9m³/m³ 以上,而在中国南部750～700hPa高度上空的增加达15×10^-9m³/m³.     

无机离子对催化臭氧化降解水中痕量硝基苯效果的影响

考察了天然水体中常见的无机离子对单独臭氧氧化、臭氧/蜂窝陶瓷和臭氧/改性蜂窝陶瓷3种氧化工艺分解水中痕量硝基苯的影响.单独臭氧氧化和臭氧/改性蜂窝陶瓷对硝基苯的分解效率随着钙离子浓度的升高(0～4 mg·L^-1)分别增加了5.0%和8.6%,在相同实验条件下,臭氧/蜂窝陶瓷对硝基苯的降解效率在钙离子浓度为0.5 mg·L^-1时达到最大值;单独臭氧氧化、臭氧/蜂窝陶瓷和臭氧/改性蜂窝陶瓷在锰离子浓度增加(0～4 mg·L^-1)的情况下对硝基苯的去除率分别增加了10.9%、11.6%和9.6%,随着重碳酸根离子浓度的增加(0～200 mg·L^-1)分别降低了8.6%、11.5%和8.9%;硝酸根和硫酸根离子浓度对单独臭氧氧化降解水中硝基苯无明显影响,另2种氧化工艺对硝基苯的分解效率随着硝酸根和硫酸根离子浓度的增加而降低.     

列车车厢内醛酮化合物的污染状况

建立了室内及公共场所空气中10种醛酮(甲醛、乙醛、丙烯醛、丙酮、丙醛、丁烯醛、丁醛、苯甲醛、环己酮、戊醛)的采集、前处理及分析方法,采样效率为92%～100%,回收率为91%～104%,检测限为0.26 ng/m³～0.82 ng/m³.调查评价了6辆列车车厢空气中醛酮的污染状况.结果表明,列车车厢空气中醛酮的总浓度为0.1591 mg/m³～0.2828 mg/m³,平均浓度为0.2330 mg/m³,其中甲醛、乙醛、丙酮的平均浓度分别为0.0922 mg/m³、0.0499 mg/m³、0.0580 mg/m³,占总平均浓度的42.6%、21.4%、24.9%.初步确定列车车厢空气中的醛酮化合物来自木制品和抽烟的混合源.乘客的醛酮吸入量约为0.043 mg/h～0.076 mg/h.     

TiO2/多孔硅胶对乙烯光催化降解的研究

在可见光或紫外光照的非循环体系中,进行了氧化钛基的催化剂光催化降解乙烯的研究.考察了不同的乙烯初始浓度、不同温度、不同光源和负载贵金属对光降解效率的影响.结果表明,乙烯浓度在38～188 mg/m³范围时,光降解效率随乙烯初始浓度升高而缓慢地线性下降;温度升高有利于光降解;负载的贵金属不仅抑制电子空穴对复合,而且扩大了氧化钛对可见光的吸收,几十倍地提高了氧化钛在可见光的光催化效率.     

TiO2多孔性薄膜光催化降解低浓度甲醛

采用不锈钢丝网负载TiO₂多孔性薄膜光催化剂,在间歇式循环光催化反应系统中研究了气相中低浓度甲醛的光催化降解,考察了催化剂载体、催化剂镀膜次数、甲醛初始浓度和光源等因素的影响,并对光催化剂的稳定性进行了研究.结果表明,甲醛降解率随着丝网目数的增加而增大;丝网使用数量的增多会提高甲醛降解率,但其影响随着丝网数量的增多而逐渐减弱;催化剂镀膜次数从1次增加到6次时,光催化剂的活性先上升后下降;当甲醛初始浓度在1.34～10.72mg/m³范围内增加时,甲醛的浓度变化值相应明显增大,但甲醛降解率先升高继而下降;光源采用杀菌灯时甲醛降解率比黑光灯时约高出19.0%,增大光强度使甲醛降解率提高了20.5%;光催化剂连续使用4次后,仍保持较高的催化活性.     

TiO2柱撑膨润土光催化气相甲苯的活性研究：湿度对活性的影响与催化剂结构的关系

采用溶胶法合成TiO₂柱撑膨润土复合光催化剂. N₂吸附-脱附（BET）结果表明, 573、 673、 773 K热处理后的催化剂,比表面积分别为140.15、 110.13、 88.38 m²/g. 在气相光催化甲苯的连续系统中,研究湿度对催化剂活性的影响.结果表明,在研究范围内,水分子与甲苯在催化剂表面发生竞争吸附,导致光催化活性随着湿度的增加而降低. 光催化反应符合L-H模型. 573、 673、 773 K热处理后的催化剂,对水蒸气的吸附常数分别为2.8×10^-5、 4.1×10^-5、 1.8×10^-4 m³·mg^-1. 573 K热处理后的催化剂,在较低湿度条件下其催化活性不及673 K、 773 K热处理后的催化剂,在高湿度下其活性却最佳,即它抗湿度影响的能力最强.采用热解析法测得了催化剂对甲苯的吸附性,当相对湿度从25%增至75%时, 573、 673、 773 K热处理后的催化剂对甲苯的吸附量分别从184.8、 130.5、 77.6 μg/g降到3.25、 1.92、 1.65 μg/g.随着比表面积的增加,催化剂对污染物的吸附性能增加,因而相应的表观水蒸气吸附常数减少,抗湿度影响的能力增强. 实验结果表明在TiO₂柱撑膨润土光催化气态污染物的实际应用过程中,要考虑环境湿度和催化剂结构,选择环境湿度下催化性能最佳的催化剂.     

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.     

蜂窝陶瓷催化臭氧化降解水中微量硝基苯的动力学研究

实验表明单独臭氧氧化和臭氧/蜂窝陶瓷氧化在温度20℃、初始pH值6.87条件下对硝基苯的降解均遵循一级反应动力学模型,该条件下单独臭氧氧化和臭氧/蜂窝陶瓷氧化工艺对硝基苯的降解主要来源于高活性羟基自由基的氧化作用,同时证明了不同体系温度（10～40℃）和溶液初始pH值（3.00～10.96）下硝基苯的降解同样符合一级反应动力学.2种工艺对硝基苯的降解反应速率都随着温度的升高而增加,单独臭氧氧化的反应速率常数由0.37×10^-3 s^-1升高到1.49×10^-3 s^-1,臭氧/蜂窝陶瓷氧化的反应速率常数由0.56×10^-3 s^-1升高到2.46×10^-3 s^-1,温度越高反应速率提高的幅度却越小.随着pH的升高,单独臭氧氧化对硝基苯降解的反应速率常数从0.15×10^-3 s^-1增加到2.69×10^-3 s^-1,在pH值3.00～9.23范围内,臭氧/蜂窝陶瓷氧化工艺反应速率常数从0.17×10^-3 s^-1增加到1.90×10^-3 s^-1,在pH为10.96时反应速率常数下降到1.64×10^-3 s^-1.     

UV254nm+185nm光照降解气态甲苯的实验研究

研究了波长为254nm+185nm紫外光照射下,甲苯初始浓度、停留时间、相对湿度、O2浓度等因素对甲苯光降解效率的影响.通过定量UV254nm+185nm光照下体系中O3的产生浓度变化,以及降解过程中中间产物苯和苯甲醛的变化趋势,讨论了甲苯在UV254nm+185nm照射下降解机理.结果表明,甲苯去除率随着O2含量、停留时间的增加而升高;随着初始浓度的增加而降低.与湿度的关系为先急剧升高然后缓慢增加,而后降低,最佳相对湿度在40%~50%.当甲苯初始浓度为16.1mg/m3,O2含量为20%,相对湿度为40%时,体系对甲苯的降解效率为82.2%,降解速率为0.44mg/(m3·s),产生的O3浓度为131.13mg/m3,中间产物苯和苯甲醛的浓度分别为0.086,0.135mg/m3.在反应体系中,甲苯可吸收185nm波长紫外光直接降解,但主要被体系中产生的自由基氧化降解.     

低温等离子体降解污染土壤热脱附尾气中DDTs

为优化低温等离子体技术对污染土壤热脱附尾气的处理效果,采用脉冲电晕放电等离子体处理含DDTs（滴滴涕）的热脱附尾气,控制进气中的ρ（DDTs）为2.873 mg/m3,考察了载气φ（O₂）、等离子体温度、载气湿度和脉冲电压对DDTs降解效果的影响,分析了O₃在降解过程中的作用.结果表明:①当氮气/氧气混合载气中φ（O₂）分别为0、3%、6%、10%、21%和100%时,DDTs降解率分别为80.1%、76.5%、78.4%、81.1%、88.8%和94.6%,ρ（O₃）分别为0、0.20、0.25、0.40、0.99和1.93 mg/L.随着φ（O₂）的增加,ρ（O₃）逐渐增大,除氮气气氛外,DDTs降解率均逐渐增大,当φ（O₂）超过10%时,DDTs降解率较氮气气氛下更高.p,p'-DDD降解率均为100%,p,p'-DDE和o,p'-DDT的降解率随φ（O₂）的增加而增大.氮气气氛下p,p'-DDT降解率高于低浓度氧气气氛,除氮气气氛外,p,p'-DDT降解率随φ（O₂）的增加而增大.②当等离子体温度分别为80、100和150 ℃时,DDTs降解率分别为88.8%、83.2%和56.3%,ρ（O₃）分别为0.99、0.65和0.35 mg/L.当载气湿度为0、1.0、2.7和20.5 g/m3时,DDTs降解率分别为88.8%、81.6%、68.6%和30.0%,ρ（O₃）分别为0.99、0.73、0.56和0.32 mg/L.随着等离子体温度升高、载气湿度增大,反应器内ρ（O₃）逐渐减小,DDTs降解率也随之降低.③DDTs降解率随脉冲电压的升高而增大,当脉冲电压为24 kV、脉冲频率为50 Hz、等离子体温度为80 ℃、气体在反应器中的停留时间为10 s时,DDTs降解率达86.9%.研究显示,脉冲电晕放电等离子体能够快速、有效地去除热脱附尾气中的DDTs.      

Formaldehyde degradation by UV/TiO2/O3process using continuous flow mode

The degradation of formaldehyde gas was studied using UV/TiO2/O3 process under the condition of continuous flow mode. The effects of humidity, initial formaldehyde concentration, residence time and ozone adding amount on degradation of formaldehyde gas were investigated. The experimental results indicated that the combination of ozonation with photocatalytic oxidation on the degradation of formaldehyde showed a synergetic action, e.g,, it could considerably increase decomposing of formaldehyde. The degradation efficiency of formaldehyde was between 73.6% and 79.4% while the initial concentration in the range of 1.84--24 mg/m^3 by O3/TiO2flJV process. The optimal humidity was about 50% in UV/TiO2/O3 processs and degradation of formaldehyde increases from 39.0% to 94.1% when the ozone content increased from 0 to 141 mg/m^3. Furthermore, the kinetics of formaldehyde degradation reaction could be described by Langmuir-Hinshelwood model. The rate constant k of 46.72 mg/（m^3.min） and Langmuir adsorption coefficient K of 0.0268 m^3/mg were obtained.     

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%.     

生物滴滤塔中两种优势菌种对高浓度甲苯废气净化对比实验

以陶粒为填料,用分别负载2种单一降解甲苯的优势菌种S1、S2的生物滴滤塔净化高浓度甲苯废气的性能进行对比实验研究,实验结果表明:虽然2种优势菌种同为芽孢杆菌,但是菌种S1在降解能力以及停用后恢复等各项指标中均明显高于菌种S2。当甲苯进口浓度低于5.81 mg/L时,S1菌种的去除率始终保持在90%以上,最高的进口浓度达到10.00 mg/L时,甲苯的去除率也可以达到59.78%。对于S2菌种而言,当最高进口浓度达到5.72 mg/L,甲苯的降解率仅可以达到65.65%。两个滴滤塔在停用后恢复运行时,菌种S1可以在极短的时间内恢复,菌种S2则是规律性的在恢复初期出现降解率最低点,且甲苯降解效率只能恢复到70%~80%。     

紫外光降解高浓度氯苯气体的研究

为评价紫外光降解作为高浓度挥发性有机物生物预处理的可行性,系统考察了其对高浓度氯苯气体的去除性能及其影响因素.所考察的影响因素包括紫外光波长、进口ρ(氯苯)、空塔停留时间和气体相对湿度等.结果表明:复合254和185 nm波长紫外光照射对氯苯的去除效果优于单一254 nm波长;紫外光降解反应器的进口ρ(氯苯)在2 300～2600 mg/m3,空塔停留时间为27 s时,对氯苯气体的去除率可达40%,继续延长空塔停留时间对氯苯去除率的提高作用有限;进口ρ(氯苯)在150～3 000 mg/m3时,氯苯去除速率随进口浓度单调增加,当高于3 000 mg/m3时,氯苯去除速率基本保持不变;增加气体相对湿度可以提高紫外光降解反应器对氯苯的去除效果.      

低浓度苯系物在室温下的MnOx/Al2O3催化O3氧化

采用固定床连续流动反应器,研究在室温下MnOx/Al2O3催化剂催化臭氧(O3)氧化.结果表明,在室温下,MnOx/Al2O3催化剂具有良好的催化O3分解和催化臭氧氧化苯系物的性能,Mn的最佳负载量为5%.当入口O3和苯系物浓度分别为70,15 mg/m3时,苯、甲苯、对二甲苯和O3的转化率分别为75%,84%,88%,90%.随着入口O3浓度的升高,苯系物转化率先升高然后基本不变,而O3转化率略有下降;随着入口苯系物浓度的升高,苯系物转化率明显降低,O3转化率略有下降.苯系物及O3转化率皆随催化反应时间的延长而缓慢降低.苯系物催化氧化反应中生成的芳香醛、芳香酸和甲酸等中间产物在催化剂表面的堆积是导致催化剂活性降低的主要原因.     

低浓度甲苯的气相光催化降解研究

研究了较低浓度的甲苯在较短停留时间时(17s～83s)的光催化降解,考察了甲苯初始浓度、停留时间、湿度、光源和催化剂载体等因素的影响,并分析了光催化处理降解能力随甲苯负荷的变化.研究表明,在较短停留时间时,甲苯降解率随进口浓度的增大而下降,且停留时间越短,随进口浓度增大而下降的越快;在某一停留时间范围内,甲苯的降解近似遵循一级反应动力学,动力学常数随浓度的增大而增大;低浓度时甲苯的光催化降解受湿度影响较小;低压汞灯为光源时甲苯的光催化降解率显著高于黑光灯为光源时的降解率;涂覆在不锈钢网状上的光催化剂性能随载体目数的增加而提高,但不及涂覆在铝板上的光催化剂.     

气相正己烷的光催化及臭氧/光催化降解动力学

初步研究了气相中低浓度的正己烷在较大流量(5L/min～17L/min)臭氧/紫外(O₃/UV),光催化(TiO₂/UV)及臭氧/光催化(O₃/TiO₂/UV)3种方法的降解的动力学,考察了正己烷的初始浓度、流量、水蒸气浓度、臭氧投加量等因素的影响.研究表明:正己O₃/TiO₂/UV降解效率远高于O₃/UV的降解效率,明显高于TiO₂/UV降解效率;相对于初始浓度,正己烷的TiO₂/UV及O₃/TiO₂/UV反应符合L-H模型,对于O₃/UV过程用L-H模型不能得到较好的拟合;随着流量的增加正己烷在TiO₂/UV与O₃/TiO₂/UV降解过程中的反应速率先增加后保持不变,但是在O₃/UV过程中其反应速率变化不大;湿度对正己烷的降解有一定的影响;随着臭氧投加量的增加,正己烷O₃/UV和O₃/TiO₂/UV的降解速率呈直线增加,在O₃/UV过程中正己烷的反应速率增加更快.