ZSM-5分子筛疏水改性及催化H_2O_2氧化苯酚的性能研究

以甲苯为溶剂、三甲基氯硅烷(TMCS)为表面改性剂,采用液相接枝的方法对ZSM-5分子筛进行疏水化改性,通过XRD、FTIR、N2吸附-脱附、TG、水静态吸附试验等手段对改性前后的ZSM-5分子筛进行了表征,并将其应用于苯酚的吸附及催化氧化研究。结果表明:改性后ZSM-5分子筛仍保持原有的孔道结构,-Si(CH3)3基团接枝到孔道表面,使比表面积和孔容、孔径均有下降;改性后ZSM-5分子筛水静态吸附率由3.82%降至1.12%,疏水性得到明显提高;改性后ZSM-5分子筛对苯酚的吸附机理符合Langmuir模型,吸附动力学符合准二级动力学模型,且对水中苯酚的饱和吸附量由30.7mg/g增加到36.9mg/g;疏水改性后的分子筛负载MnO2催化H2O2氧化降解苯酚的效率可达86.2%,且其吸附过程与催化氧化过程具有协同效应。     

微波催化氧化苯酚研究综述

根据国内外最近几年的研究情况,从微波催化氧化苯酚的机理、效能、动力学等方面详细介绍了应用微波技术降解苯酚的研究情况。各类研究指出,微波辐照对于提高反应体系的效能是极其有效的,适宜催化剂也表现出较高的催化效能。但在微波催化氧化苯酚的机理、研究规模、反应动力学等方面仍需要完善。     

苯酚及苯酚类催化氧化的色谱电化学法测定及研究

研究了１：１２磷钼杂多酸（ＰＭｏ１２）修饰电极对苯酚及苯二酚类（对苯二酚、间苯二酚）的催化氧化作用，以及苯酚和苯酚类在涂敷十二烷基磺酸钠（ＳＤＳ）的Ｃ１８键合固定相上的分离方法，采用修饰电极色谱电化学法对其进行分离检测。对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚及苯酚的线性范围依次为４．０×１０＾１１ｍｏ１／１－２．０×１０＾－８ｍｏ１／１，４．０×１０＾１１ｍｏ１／１－２．０×１０＾－８ｍｏ１／１，８．０×１     

氧化锰八面体分子筛的合成及其对苯催化氧化性能

采用回流的方法,制备了氧化锰八面体分子筛（OMS-2）纳米棒.利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、氮气吸附-脱附、程序升温还原（H2-TPR）分别对产物进行晶型、形貌、孔径和H2还原性能进行分析,并考察不同煅烧温度下的催化剂对苯的催化氧化性能及300℃煅烧催化剂的稳定性.结果表明,煅烧温度对氧化锰八面体分子筛（OMS-2）的表面特征有显著的影响,煅烧温度越高,比表面积和孔容越小,平均孔径越大.同时随着煅烧温度的增加,催化剂对苯的催化氧化性能降低.经300℃煅烧的催化剂对苯的催化活性最佳,反应温度为200℃时,苯的转化率达到了50%;当反应温度为250℃时,苯的转化率达到90%.经300℃煅烧的催化剂在260℃下70 h内,对苯的催化氧化性能降低了5%,具有良好的稳定性.     

碳纳米管催化湿式氧化苯酚和苯胺的研究

以多壁碳纳米管(MWNTs)作为催化剂,在间歇反应装置中开展了催化湿式氧化苯酚和苯胺的活性和稳定性研究,并采用SEM和TEM对MWNTs的结构进行表征.结果表明.MWNTs-B在湿式氧化反应中是高活性、稳定性的催化剂.在160℃,2.5MPa,苯酚和苯胺的浓度分别为1 000 mg/L和12 000 mg/L,催化剂投加量为1.6 g/L条件下,MWNTs-B催化湿式氧化苯酚试验中,反应120 min,苯酚和COD去除率分别为100%和86%;相同条件下,湿式氧化苯胺试验中,反应120 min,苯胺和COD的去除率分别为83%和68%.MWNTs表面的官能团是MWNTs具有高催化活性的重要原因.     

滴流床催化湿式氧化苯酚的动力学

通过自行设计制作的滴流床反应器,研究了苯酚在以CuO/γ-Al₂O₃为催化剂的催化湿式氧化反应.结果表明,在相对温和的操作条件(温度180 ℃,压力3 MPa,液相流量1.668 L·h^-1,气相流量160 L·h^-1)下,苯酚的去除率均达到90%以上.苯酚的降解曲线与自催化反应的S型曲线类似,符合自由基链反应机理.所建立的活塞流拟均相反应器模型能很好地拟合苯酚催化湿式氧化反应过程.还研究了苯酚初始浓度、苯酚水溶液流量及反应温度对反应结果的影响.     

碳化硅协同分子筛负载型催化剂微波辅助催化氧化甲苯性能

实验采用浸渍法制备分子筛负载型催化剂,微波场中利用吸波材料碳化硅和催化剂催化氧化甲苯废气.考察了碳化硅与分子筛负载铜-钒催化剂混合比及混合方式等条件变化对甲苯降解的影响,并通过电镜扫描、比表面积测试和X射线衍射分析等手段对催化剂进行了表征.研究表明,在固定床反应器底部装填质量比20%的碳化硅时,反应器兼有蓄热性能和低温催化氧化的优点,可有效提高微波能的利用和甲苯的催化氧化效率;微波功率75 W和47 W作用下,分子筛负载铜-钒催化剂和负载铜-钒-铈催化剂对甲苯的完全燃烧温度分别为325℃和160℃.表征发现,稀土元素铈的掺杂提高了活性组分在催化剂表面的分散度,催化剂的微孔结构保证了其对甲苯的高吸附性能,而非晶相型铜、钒氧化物的存在则提高了催化剂的催化活性.     

MgO催化臭氧氧化降解苯酚机理研究

对氧化镁(MgO)催化臭氧氧化降解苯酚的机理进行了探讨,并验证其与现有的3种催化臭氧氧化机理的吻合性.同时,研究了羟基自由基(·OH)抑制剂对苯酚去除效果的影响,·OH的产生量,以及臭氧在该体系中的存在位置及苯酚在该体系中的作用.结果表明,O_3和MgO/O_3两种反应体系中都存在·OH,MgO/O_3体系中的·OH是O_3体系中的2.14倍.O_3和MgO/O_3体系中的·OH与臭氧浓度的比值分别为1.47×10~(-9)和3.15×10~(-9).苯酚在MgO催化臭氧氧化体系中起到了促进臭氧吸附在MgO表面的作用,臭氧吸附到MgO表面后,分解产生·OH,一部分释放在溶液中降解苯酚,一部分则留在其表面增加表面羟基密度.     

NO在分子筛ZSM-5催化剂上催化氧化动力学研究

研究了常温下NO在疏水型高硅分子筛ZSM-5上的氧化反应. 结果发现,NO在分子筛ZSM-5表面氧化的同时,伴随着明显的吸附过程,待吸附饱和后释放出NO2.相比于活性炭,高硅分子筛ZSM-5上NO氧化受水汽影响较小,303K饱和湿气下,NO稳态转化率只比干气下降低6%.在排除内、外扩散影响的条件下,于等温积分反应器中研究了稳定阶段NO氧化的本征动力学,根据不同温度下X~W/FA0及NO分压数据,计算了反应速率,建立简化的动力学模型并获得了反应速率方程,结果表明其拟合复相关系数较高.     

Fe-NaA分子筛膜的制备及催化湿式H2O2氧化甲基橙溶液

采用湿法造纸、二次生长和湿法浸渍法合成了一种新型微纤复合Fe-NaA分子筛膜催化剂,并将其用于催化湿式H_2O_2氧化甲基橙溶液.首先通过湿法造纸和烧结工艺制备纸状烧结不锈钢微纤(PSSF)载体,然后采用二次生长法在PSSF上合成NaA分子筛膜,最后以九水硝酸铁(Fe(NO_3)_3·9H_2O)和微纤复合NaA分子筛膜为原料,利用湿法浸渍法制备微纤复合Fe-NaA分子筛膜催化剂.考察了连续固定床反应器中温度、床层高度、进料液流量和甲基橙入口浓度对甲基橙降解性能的影响,并测定了催化剂重复使用3次后的稳定性.结果表明,随温度及床层高度增加,甲基橙转化率先增加然后趋于稳定;随进料液流量增加,甲基橙转化率均大于95%,但COD脱除率略有降低,当流量分别为2、3和4 mL·min~(-1),固定床连续运转5 h时COD脱除率分别为81.9%、76.4%和69.8%;随甲基橙入口浓度增加,其转化率变化幅度很小.在pH=2、催化剂床层高度2.0 cm、温度70℃、进料液流量4 mL·min~(-1)、甲基橙浓度50～200 mg·L~(-1)、固定床连续运转5 h的条件下,甲基橙转化率超过96%,COD转化率大于67%,铁浸出浓度低于4 mg·L~(-1).催化剂被重复使用3次后,甲基橙转化率基本保持不变.     

Kinetics study on catalytic wet air oxidation of phenol by several metal oxide catalysts

Four metal oxide catalysts composed of copper (Cu), stannum (Sn), copper-stannum (Cu-Sn) and copper-cerium(Cu-Ce) respectively were prepared by the co-impregnation method, and γ-alumina(γ-Al2O3 ) is selected as support. A first-order kinetics model was established to study the catalytic wet air oxidation of phenol at different temperature when these catalysts were used. The model simulations are good agreement with present experimental data. Results showed that the reaction rate constants can be significantly increased when catalysts were used, and the catalyst of 6% Cu-10% Ce/γ-Al2 O3 showed the best catalytic activity. This is consistent witht he result of catalytic wet air oxidation of phenol and the COD removal can be arrived at 98.2% at temperature 210℃, oxygen partial pressure 3 MPa and reaction time 30 rain. The activation energies of each reaction with different catalysts are nearly equal, which is found to be about 42 kJ/mol and the reaction in this study is proved to be kinetics control.     

Cu-ZSM-5对燃气烟气中NO的吸附特性

由于燃气烟气中水含量高,从预处理条件、H₂O含量和O₂含量方面考察Cu-ZSM-5分子筛吸附NO的影响.实验结果表明：在5%O₂,无水条件下,Cu-ZSM-5（Si/Al=25）吸附效果最好,穿透吸附量为0.8371mmol/g;通过FT-IR验证NTP预处理能够有效去除Cu-ZSM-5分子筛中H₂O,并保留-OH吸附位;H₂O的存在能够明显抑制Cu-ZSM-5的吸附能力,在烟气含8%H₂O的条件下,Cu-ZSM-5穿透吸附量下降至0.09566mmol/g,相比之下,混合吸附剂CMS/La-Cu-ZSM-5=1/9穿透吸附量可达0.1889mmol/g;O₂的存在可以有效促进NO吸附,但在10% O₂时出现了氧抑制现象;通过TPD和FT-IR分析,Cu-ZSM-5吸附物种以NO₂,NO,-NO₃为主,而在8% H₂O条件下,-NO₃含量较少.     

滴流床反应器中苯酚催化湿式氧化集总反应动力学研究

在自行研制的滴流床反应器中,以苯酚配水溶液作为研究对象,采用负载型CuO/γ-Al2O3作为催化剂,于连续流工况下实验研究了苯酚催化湿式氧化(CWO)过程,建立了滴流床反应器拟均相一维活塞流模型,并结合集总动力学反应模型对实验数据进行拟合.该模型计算值均能较好的预测实验结果;模型引入了集总动力学概念,较深入地解释了催化湿式氧化反应过程.由模型计算所得的动力学参数表明,在所使用的催化剂上苯酚较易氧化为中间产物,但苯酚和中间产物的深度氧化不易进行.     

疏水型H-ZSM-5分子筛上NO氧化反应的研究

针对NO低温氧化催化剂的抗水汽性差的问题,以疏水型高硅H-ZSM-5分子筛为NO氧化催化剂,在温度为10~90℃、NO进口浓度为0.05%~0.08%,及相对湿度为0~100%条件下,考察了NO的氧化反应.结果表明,H-ZSM-5分子筛的硅铝比由50提高至300时,湿气条件(水汽含量1.18%)下,NO氧化率由20%升高至56%;干气下,低温有利于NO氧化;湿气下(水汽含量1.18%),NO氧化率随着温度的升高先增加后减少,最佳反应温度为20℃,与NOx工业废气的排放温度相近.200h的稳定性试验结果显示,在30℃、NO进口浓度0.08%、空时0.5s、保持相对湿度为50%或100%时,NO氧化率可维持在60%和50%,催化剂具有良好的稳定性.     

超声协同非均相类Fenton反应氧化去除苯酚

用CuO-Ce/Al₂O₃为催化剂超声协同非均相类Fenton催化氧化去除苯酚,考察了H₂O₂浓度,催化剂用量,pH值,超声功率,不同工艺条件对苯酚去除率的影响,及催化剂使用过程中铜的溶出情况.通过XPS（X射线光电子能谱）、SEM（扫描电镜）、BET（Brunauer-Emmett-Teller）表征了催化剂使用过程有无超声的表面状态变化.结果表明,在pH值6.0,H₂O₂浓度1650mg/L,催化剂用量3.5g/L,功率500W的条件下,苯酚模拟废水去除率为99.65%,不同工艺去除苯酚的能力顺序为US/H₂O₂/CuO-Ce/Al₂O₃,H₂O₂/CuO-Ce/Al₂O₃,US/CuO-Ce/Al₂O₃,US/H₂O₂,US.催化剂比表面积、孔径孔容、活性组分表面含量是影响催化剂活性性能的重要原因,超声作用能够加速活性组分的溶出,但同时延缓比表面积、碳沉积、孔体积的恶化过程.     

石墨烯掺杂分子筛负载氧化铁芬顿催化降解苯酚影响因素的研究

通过水热晶化法制备了石墨烯掺杂介孔分子筛MCM-41复合载体,利用该载体浸渍负载氧化铁制备了非均相芬顿催化剂gh-MCM-41-Fe.以苯酚为模拟有机废水,考察了催化剂和H2O2投加量、水质因素(苯酚初始浓度、反应温度和水中腐殖酸和草酸)等对gh-MCM-41-Fe芬顿催化降解苯酚效能的影响.结果表明,当苯酚初始浓度为100 mg·L-1,催化剂在60 min催化降解苯酚去除率高达97.6%,COD去除率为65.9%,反应符合准一级反应动力学模型;苯酚降解速率随着催化剂和H2O2投加量的增加而增加,但投加过多会消耗·OH自由基从而不利苯酚降解过程;苯酚初始浓度从10 mg·L-1增至100 mg·L-1,苯酚降解速率相应降低,但体系中H2O2及·OH自由基的有效利用率反而增加;反应温度对于苯酚废水降解率和COD去除率影响不大,反应表观频率因子为105.68 min-1,表观活化能为18.43 k J·mol-1;腐殖酸和草酸对苯酚废水降解和COD去除均有抑制作用.     

粉煤灰非均相催化H2O2氧化S2-的研究

研究了利用电厂粉煤灰作为过氧化氢催化氧化S^2-的非均相催化剂，试验了各种因素对S^2-去除率的影响。结果表明粉煤灰具有良好的催化活性；常温下，当硫化钠和过氧化氢的起始浓度分别为0．26和0．23mol/L时，粉煤灰的用量仅为4％（质量分数，％）就可使S^2-的去除率提高40％左右；与新灰相比，旧灰的活性下降了约20％。     

SBA-15介孔分子筛负载金属酞菁催化氧化甲醛

采用浸渍法将钴或铁酞菁组装进有序介孔材料SBA-15中,通过XRD和N₂吸附方法对组装体进行了表征,研究了常温常压下,该组装体催化氧化甲醛的活性.结果表明,组装体具有优良的处理甲醛性能.钴酞菁比铁酞菁组装体的催化氧化活性高;钴和铁酞菁的协同作用使组装体具有更强的催化氧化活性,当二者摩尔比为1:1时,催化氧化活性最高;并借鉴金属酞菁处理有机巯醇的原理探讨了金属酞菁催化氧化甲醛的原理.