负载顺序对浸渍法制备Mn-Ce/TiO2催化剂性能的影响

为了探究负载顺序对Mn-Ce/TiO₂催化剂氨选择性催化还原NO的影响,文章采用浸渍法制备了Mn-Ce/TiO₂低温SCR催化剂,并通过BET、SEM、XRD、FT-IR、H₂-TPR和NH₃-TPD对不同负载顺序的催化剂样品进行了表征,分析影响SCR活性的原因。结果表明,同时负载锰铈的催化剂脱硝活性最高,在反应温度为150 ℃的条件下,Mn-Ce/TiO₂催化剂的脱硝效率达到100%。BET和SEM结果表明,Mn、Ce同时负载催化剂的比表面积最大,且催化剂表面更加平整光滑,有利于催化活性;XRD结果表明,与同时负载锰铈的催化剂相比,锰铈分步负载时,其锰氧化物不够分散,都会影响催化剂中活性组分的晶体结构,从而影响催化剂性能。从H₂-TPR、NH₃-TPD分析可知,与锰铈同时负载比较,锰铈分步负载时,催化剂还原峰向高温方向发生了偏移,且催化剂表面酸性位点变弱,抑制了对NH₃的吸附能力,不利于NO_x     

复合催化剂CuO-MnO_2-CeO_2/13X对烟气多环芳烃催化氧化性能研究

采用浸渍法制备复合催化剂Cu O-Mn O_2-Ce O_2/13X,并用全自动气体吸附仪、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对其结构组成进行表征;同时在固定床中考察了Cu O-Mn O_2-Ce O_2/13X催化剂对燃煤烟气PAHs的催化降解性能。结果表明:Cu O-Mn O_2-Ce O_2/13X催化剂对烟气PAHs的总去除率为69%~75%,当Cu O、Mn O_2和Ce O_2的负载率分别为4%、7%和4%时对PAHs的去除效果最好。复合催化剂Cu O-Mn O_2-Ce O_2/13X对高环(5环、6环)PAHs的去除率比中低环的要高,对PAHs毒性当量有较好的去除效果,最高达到94%。催化剂中活性组分铜和锰的质量分数对PAHs的催化氧化性能影响较大,当铜锰比从1∶1变为4∶7时,PAHs去除率从69%提高到73%,加入助剂Ce O_2后PAHs去除率进一步增加到75%。     

Fe-Ce/GAC催化臭氧降解高浓度腐殖酸废水

采用浸渍焙烧法制备了Fe-Ce/GAC催化剂,并用于催化臭氧降解模拟高浓度腐殖酸废水.以废水COD、腐殖酸浓度为考察指标,研究了Fe-Ce/GAC催化剂的前驱体无机铁盐种类、焙烧温度、铁盐浓度、助剂稀土元素种类及浓度、分散剂硝酸钾浓度等不同制备条件对催化臭氧降解腐殖酸的效果.试验表明,在腐殖酸浓度为3.00 g·L~(-1)、pH值约8.0、温度为25℃、臭氧投量为1.24 g·h~(-1),反应40 min后COD、腐殖酸去除率仅为17.1%、43.0%;添加以2.0%硝酸铁、1.5%硝酸铈、1.0%硝酸钾溶液浸渍,经350℃焙烧3 h后制备的Fe-Ce/GAC催化剂,可使COD、腐殖酸去除率分别提高40.3%、31.8%.且Fe-Ce/GAC催化剂具有较好的稳定性,重复使用5次后,COD、腐殖酸去除率仅小幅降低了4.2%、9.1%.SEM图象显示活性炭经改性后,比表面积明显增大,有利于活性物质的负载;EDS分析表明催化剂负载了大量的Fe、Ce等金属物质;XRD图谱显示催化剂含有Fe_2O_3、CeO_2等多种活性物质.Fe-Ce/GAC催化臭氧的机理可解释为:活性成分氧化铁在催化过程中生成的羟基氧化铁会促进羟基自由基的生成,而铈元素在催化过程中不仅会提高催化剂的活性,而且生成的化学吸附氧可促进对有机物的吸附及氧化.     

整体式分子筛基催化剂制备及其微波催化燃烧VOCs

以整体式蜂窝状分子筛为载体,制备铜锰铈负载型催化剂,研究其微波辐照下对VOCs （甲苯、丙酮、乙酸乙酯）的催化活性及其稳定性,探究影响催化剂活性的因素,并通过测试床层温度分布进行分析.研究表明,微波功率1.3kW、催化剂体积300mm×300mm×300mm,固定床温度>300℃条件下,催化剂对初始浓度200~2000mg/m³的5m³/h VOCs气体的降解效率为80%~92%.温度是VOCs氧化降解的条件,但当床层温度超过了300℃（VOCs完全燃烧温度）之后,升温对VOCs降解效率的影响不再明显.表征可知,尖晶石态铜锰铈单金属氧化物及其复合氧化物是主要的催化活性组分.VOCs在催化剂表面进行准一级反应而被催化氧化;高温对催化剂结构有一定影响,但重复性试验证实了催化剂的高活性和良好的稳定性.     

整体式分子筛基催化剂制备及其微波催化燃烧VOCs

以整体式蜂窝状分子筛为载体,制备铜锰铈负载型催化剂,研究其微波辐照下对VOCs （甲苯、丙酮、乙酸乙酯）的催化活性及其稳定性,探究影响催化剂活性的因素,并通过测试床层温度分布进行分析.研究表明,微波功率1.3kW、催化剂体积300mm×300mm×300mm,固定床温度>300℃条件下,催化剂对初始浓度200~2000mg/m³的5m³/h VOCs气体的降解效率为80%~92%.温度是VOCs氧化降解的条件,但当床层温度超过了300℃（VOCs完全燃烧温度）之后,升温对VOCs降解效率的影响不再明显.表征可知,尖晶石态铜锰铈单金属氧化物及其复合氧化物是主要的催化活性组分.VOCs在催化剂表面进行准一级反应而被催化氧化;高温对催化剂结构有一定影响,但重复性试验证实了催化剂的高活性和良好的稳定性.     

Fe_2O_3-TiO_2-MnO_2/Al_2O_3催化臭氧化催化剂的制备及表征

以Al_2O_3为载体,采用浸渍-焙烧法制备了Fe_2O_3-TiO_2-MnO_2/Al_2O_3催化剂,使用SEM、EDX、BET和XRD方法对其进行了表征.以化工园区污水处理厂二级出水为目标降解物,考察了该催化剂在臭氧催化氧化过程中的催化活性.结果表明,浸渍液中Ti~(4+)、Mn~(2+)、Fe~(3+)的摩尔比为2:2:1、焙烧时间为4h和焙烧温度为500℃下制备出的催化剂对化工园区废水有较好的催化性能,在臭氧投加量为50mg/L,催化剂填充率为50%的条件下,反应60min后废水COD的去除率达到52.2%.三维荧光谱图显示,废水经臭氧催化氧化后,水中可见腐殖质类和UV腐殖质类物质可完全降解,同时有少量类富里酸生成.     

基于新型陶粒催化剂的H_2O_2/O_3多相催化氧化体系降解刚果红的研究

用自制陶粒催化剂与臭氧(O_3)、双氧水(H_2O_2)构建多相催化氧化体系降解水中的刚果红。采用电镜扫描、能谱分析与红外光谱等表征了陶粒催化剂,考察了反应时间、O_3浓度、H_2O_2投加量等因素下多相催化氧化体系对刚果红色度和COD去除率。结果表明:自制的陶粒催化剂表面较为粗糙,比表面积较大,反应后的陶粒催化剂表面较为平滑,比表面积较反应前减少;自制陶粒催化剂对H_2O_2催化能力差,但对O_3、H_2O_2/O_3具有较好的催化效果。当O_3浓度在1.2~3.8 mg/L时,陶粒/H_2O_2/O_3体系较O_3、H_2O_2/O_3对刚果红(100 mg/L)的脱色率分别平均提高了11.72%、15.32%,COD去除率分别提高了16.37%、24.29%,将陶粒引入O_3、H_2O_2/O_3体系中可减少O_3和H_2O_2的用量,提高体系的氧化性能,降低运行成本。     

新型Fe_3O_4@GO@TiO_2光-芬顿催化剂降解刚果红

采用水热法制备了Fe_3O_4@GO@TiO_2三元复合光-芬顿催化剂,应用于刚果红的降解。用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)对催化剂结构进行了表征;采用单因素实验考查了刚果红溶液初始p H、底物初始质量浓度、H_2O_2添加量、降解温度对刚果红降解效果的影响,建立了理想的催化降解条件;通过多次循环使用评价了催化剂的使用稳定性。结果表明,Fe_3O_4@GO@TiO_2三元复合光-芬顿催化剂为近球形颗粒,直径约为2μm;XRD图谱证明催化剂为三元结构;当催化剂用量为500 mg/L时,催化降解刚果红的理想条件为溶液初始p H=3.0~5.0,底物初始质量浓度30 mg/L,H_2O_2添加量为1.5%,降解温度50℃;催化反应200 min时脱色率达到90%以上;循环使用5次后,铁离子溶出量低于0.17 mg/L,磁性Fe_3O_4回收率高,脱色率始终在90%以上,催化前后X射线衍射图谱几乎没有变化,说明催化剂具有良好的使用稳定性。     

Ce-Mn/Al2O3-H2O2催化氧化皮革废水的研究

以浸渍法制备了Ce-Mn/Al_2O_3催化剂,研究该催化剂在H_2O_2非均相类Fenton体系中对皮革废水污染物的催化降解性能.在单因素试验的基础上,以COD去除率为响应值,采用Box-Behnken响应曲面法考察了催化剂投加量、H_2O_2投加量、初始pH、反应时间等4个因素之间的单独作用及交互作用,实验数据用Design-Expert 8.0.6软件进行处理,得到二次响应曲面模型.结果表明,4个独立变量对响应值的影响顺序如下:初始pHH_2O_2投加量催化剂投加量反应时间,数学模型拟合度高(R_(adj)~2=0.9349),利用该模型预测的最大COD去除率为78.86%,最佳反应条件为:催化剂投加量56.63 g·L~(-1),H_2O_2投加量315.15 mg·L~(-1),初始pH3.51,反应时间2 h,经实验验证COD去除率为80.94%,与模型预测值偏差2.08%.     

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。     

金属氧化物降解六氯苯的活性比较及催化机理研究

以氧化铝(α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3)、氧化钙(CaO)、过渡金属氧化物(Mn O_2、α-Fe_2O_3、γ-Fe_2O_3、Ni_2O_3、CuO)为催化剂,考察了催化剂种类、添加比例等因素对六氯苯(Hexachlorobenzene,HCB)降解效果和产物组分的影响.结果表明,催化效果随催化剂添加比例的提高显著增加.在反应温度为350℃,反应时间1 h,金属氧化物添加比例为100∶1的条件下,碱土金属氧化物CaO及过渡金属氧化物中的α-Fe_2O_3和Ni_2O_3降解活性较好,这3种氧化物对HCB的降解率分别达到65.5%、100.0%和100.0%,脱氯率D_1分别为54.4%、81.9%和77.5%.HCB降解有机产物分析结果显示,8种金属氧化物与HCB样品反应产物中均存在低氯代苯,在α-Fe_2O_3和Ni_2O_3的催化作用下有2~4氯代低氯苯检出,说明在降解过程中存在明显的逐级脱氯/加氢反应;与CaO反应后的产物中低氯代苯较少,经拉曼光谱定性分析,有无序碳的检出,说明除了脱氯/加氢还存在脱氯缩合反应.     

纳米Fe_3O_4负载聚苯胺对染料的协同催化降解

通过Hemin催化聚合苯胺工艺在纳米Fe_3O_4上负载导电聚合物聚苯胺(PANI),制备得到了具有高效催化活性的异相类Fenton反应用的催化剂PANI@Fe_3O_4.研究了PANI@Fe_3O_4/H_2O_2体系中罗丹明B(RhB)浓度、H_2O_2浓度、PANI@Fe_3O_4投加量、pH值以及·OH捕获剂对RhB降解的影响.结果表明,对于400mg/L的RhB溶液,当催化剂投加量为0.5g/L,H_2O_2浓度为0.04mol/L时,PANI@Fe_3O_4/H_2O_2可在pH3.75~12.0间达到98%以上的去除率,H_2O_2的利用率达到80%.将该体系对于初始COD为1715mg/L模拟混合染料废水,可去除70%的C0D,PANI@Fe_3O_4/H_2O_2体系适用pH值范围广,催化活性高,H_2O_2利用率高且水相中残留铁离子少.机理分析表明,在PANI@Fe_3O_4中PANI和纳米Fe_3O_4存在明显的协同效应,纳米Fe_3O_4部分溶解释放出Fe~(2+),并通过Fe~(3+)和Fe~(2+)间的快速电子转移补充催化所需Fe~(2+).PANI提供反应所需H~+,并通过与铁离子形成配位键而减少了铁离子释放到水相中.     

超声强化非均相Fenton法处理甲基橙的研究

采用硅藻土负载Fe3+制备了非均相催化剂,并通过TiO2来提高催化剂的稳定性.研究了采用该催化剂的US/Fenton体系对甲基橙的降解效果.通过正交试验考察了pH值、H2O2浓度、催化剂投加量对处理效果影响的大小,分别为pH值＞H2O2＞催化剂.并通过单因素实验确定在最佳条件下:pH值=3,H2O2浓度为2 mmol/L催化剂投加量为2g/L,反应120min后,脱色率可以达到98%以上,COD的去除率也能够达到87.18%.此外Fe3+溶出实验表明TiO2可以提高催化剂的稳定性.     

复合负载型γ-Al2O3-Bi-(Sn/Sb)粒子电极电催化降解四环素废水

以模拟废水中的四环素(TC)和TOC(总有机碳)去除率为研究指标,探讨粒子电极的不同体系对降解四环素废水的影响。同时以浸渍法优化制备不同负载型γ-Al_2O_3粒子电极,并研究了其电催化性能和降解能耗,考察浸渍法和后浸渍法制备粒子电极的优劣。结果表明:三维电解体系对TC的降解效果达到40.1%,明显优于二维体系的29.1%;不同负载型粒子电极对TC的降解效果依次为Bi>Sn/Sb>Ti>Co>Cu>Fe>Mn,其中γ-Al_2O_3-Bi粒子电极对TC和TOC的去除效果最佳,分别为63.8%、36.3%;γ-Al_2O_3-Bi和γ-Al_2O_3-Sn/Sb粒子电极的能耗分别为85.9,90.7 (kW·h)/kg,远低于二维降解体系(205.5 (kW·h)/kg);浸渍法制得的γ-Al_2O_3-Bi-(Sn/Sb)对TC的电解效率明显优于后浸渍法制得的粒子电极,其中前者为78.9%,高出后者约10百分点。     

稀土/Y分子筛多相催化电解氧化深度去除渗滤液中难降解有机物

采用浸渍和焙烧法制备了以Y分子筛为载体的几种稀土催化剂,并用玻璃纤维包埋催化剂形成反应床体,构建稀土多相催化电解氧化体系,探索这一体系对垃圾渗滤液中难降解有机物的去除效果.同时,以COD值为控制指标,考察了焙烧温度、浸渍液金属离子浓度、稀土元素种类对电催化活性的影响.最后,用SEM和XRD等手段对催化剂的微观结构、表面形貌进行了表征,并与稀土/γ-Al2O3催化剂的电催化活性和结构进行了比较.结果表明,Y分子筛中引入稀土元素后没有破坏Y分子筛的晶体结构,稀土/Y分子筛催化剂的表面并没有检测到稀土氧化物的物相,稀土/γ-Al2O3催化剂的表面形成了明显的稀土氧化物衍射峰;稀土/Y分子筛催化剂的最佳制备条件为焙烧温度400℃,浸渍液中金属离子质量分数1%～3%,负载金属为铈;所制备的稀土/Y分子筛催化剂具有良好的电催化活性和稳定性,其活性高于稀土/γ-Al2O3催化剂.     

非均相膨润土@Fe3O4活化过硫酸盐降解罗丹明B

该文采用共沉淀法成功制备了非均相催化剂膨润土@Fe_3O_4,用于活化过硫酸盐(PS)降解罗丹明B(RhB)染料废水。使用扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线单晶衍射仪、X射线光电子能谱对该催化剂进行了表征。对比了不同体系下对RhB的降解效果,结果表明,膨润土@Fe_3O_4/PS体系具有最好的处理效果。探究了膨润土@Fe_3O_4投加量、PS浓度、初始pH对RhB降解的影响,得到了最佳反应条件为:初始pH为3.3,膨润土@Fe_3O_4的投加量为1.5 g/L,PS的浓度为1 g/L。在该最佳反应条件下反应60 min后RhB的去除率为85.11%,总有机碳去除率达77.67%。最后,对反应过程进行了综合分析,提出了膨润土@Fe_3O_4活化PS降解RhB的可能机理。     

无机催化剂对O3-BAC工艺出水降解效果研究

针对O₃工艺降解效率低下、出水可生化性低的问题,在连续流O₃-BAC组合工艺中投加无机催化剂,对某工业园区污水处理厂MBR出水进行降解试验,研究了无机催化剂对O₃段废水COD、UV₂₅₄和TOC的降解效果提升影响,以及其出水对BAC段COD的降解效果提升影响。结果表明,在相同的反应条件下,无机催化剂对组合工艺O₃段和BAC段处理效果都有较大提升,最优条件下O₃段的COD、UV₂₅₄、TOC的降解率分别为23.5%、41%和43.2%,BAC段COD降解率为39.3%;BAC段微生物Shannon指数、聚类单元数和Chao指数分别上升了1.9、87、40.7。Ca、Al复合催化剂降解效果要优于分别以Ca和Al为单组分的催化剂。结果表明无机催化剂可明显提升O₃-BAC组合工艺处理效果。     

活性炭负载型TiO_2光催化降解采油废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备了活性炭负载型的TiO2复合光催化剂,通过SEM和XRD对其进行表征,并利用采油废水的COD去除率来考察自制TiO2/AC复合催化剂对采油废水的处理效果。结果表明:活性炭表面负载了均匀的纯锐钛矿型TiO2薄膜,其晶粒尺寸为24.0 nm;TiO2/AC复合催化剂对采油废水中大多数有机物有不同程度的光催化降解;处理后采油废水COD去除率可达65.3%。     

利用废旧三元锂离子电池制备锰催化剂及其催化性能研究

以废旧锂离子电池的正极材料为原料,利用氧化沉淀法制备锰催化剂,考察反应温度、pH、反应时间以及过硫酸铵用量对产物的影响,并分析制备的锰催化剂催化H_2O_2降解亚甲基蓝(MB,methylene blue)溶液的效果。结果表明:pH对锰催化剂晶型影响明显,在pH=1时,所制得锰催化剂属于γ-Mn O2,10 min即可完全降解MB;而在pH=4的条件下,所制得锰催化剂属于δ-MnO_2,1 h后MB去除率可达82%;pH=2或3条件下,所得锰催化剂为混合晶型,MB降解率分别为93%和77%(1 h)。因此,通过过硫酸铵氧化沉淀法能成功从锂离子电池中制备出具有良好催化性能的锰催化剂,实现了"以废治废",也为废旧三元锂离子电池资源化提供了新的思路。     

Pd/Al2O3粒子电极电催化还原BrO3-的研究

针对常规方法难以去除水中Br_3~-的问题,采用浸渍煅烧法制备了负载型纳米Pd/Al_2O_3粒子电极,研究了该电极电催化还原Br O-3的效果.催化剂的结构表征表明该反应实现了Pd纳米晶的均匀负载,纳米Pd/Al_2O_3具有较高的电催化活性和较低的能耗,其最佳反应条件为3%Pd负载量,0.9 m A·cm-2电流密度和1 g·L催化剂投量,酸性条件可促进Br O-3的直接或间接还原.ESR检测证实了Pd的负载增强了反应体系活性物种[H]的生成,进而促进了Br O-3的间接电催化还原.