腐植酸臭氧氧化和过氧化氢催化氧化处理特性比较

以TOC和UV254为指标,比较了不同条件下腐植酸的臭氧氧化和过氧化氢催化氧化效果,运用HPLC和热裂解-GC-MS分析考察了氧化前后有机物分子量分布和官能团构造的变化情况．研究结果表明：过氧化氢和臭氧单独作为氧化剂对水中TOC基本上没有去除作用,但均能导致水中UV254浓度的降低;在几种催化剂的作用下,过氧化氢对TOC和UV254的去除效果明显提高,其中以O3作为催化剂的效果最好,Fe^2＋次之,而Mn^2＋和Cu^2＋的催化效果较差;过氧化氢催化氧化和臭氧化均导致有机物分子量分布向小分子的方向转移,氧化后水中以羧酸、醇、胺、酯、醚、烷烃为代表的含氧基团和饱和构造基团明显增多;过氧化氢催化氧化和臭氧氧化均有助于改善混凝处理和活性炭吸附处理的效果．关键词腐植酸,臭氧,过氧化氢,催化氧化．     

Fe-Mn/AC催化湿式过氧化氢氧化间甲酚

采用等体积浸渍法制备了一种新型Fe-Mn/AC催化剂,应用于催化湿式过氧化氢氧化(CWPO)间甲酚废水.通过SEM和XRF表征了其表面形态结构和元素组成,通过穆斯堡尔谱分析了催化剂中铁离子的存在形态,结果表明,新型Fe-Mn/AC催化剂中的铁以二价铁、三价铁以及四氧化三铁的形式存在.通过正交实验考察了CWPO降解间甲酚的影响因素,结果表明,各因素对间甲酚转化率影响的大小顺序依次为:底物初始p H值反应温度反应时间催化剂投加量.通过正交实验得到CWPO降解间甲酚的最佳反应条件.当间甲酚浓度为100 mg·L-1、反应温度为40℃、反应时间为40 min、催化剂投加量为0.6 g·L-1及底物初始p H值为3时,间甲酚转化率为99.8%,TOC去除率为28.3%.气相色谱/质谱联用没有检测到中间产物,气相色谱检测到CWPO降解间甲酚中间产物主要为乙酸和丙酸.     

一种席夫碱铜配合物催化过氧化氢氧化降解三氯生

利用溶液法,合成了5-硝基水杨醛缩N-苯基邻苯二胺席夫碱及其铜配合物,通过元素分析、紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱和X射线电子能谱等技术进行了结构表征和确认.考察了不同条件下该配合物催化过氧化氢氧化降解三氯生的反应,结果表明该配合物能迅速催化过氧化氢氧化降解三氯生.催化反应速度与配合物的用量、过氧化氢的用量和反应温度等因素有关,在起始三氯生浓度0.02 mmol·L~(-1),铜配合物0.05 mmol·L~(-1),过氧化氢1.0 mmol·L~(-1),pH=7.6,反应温度50℃,反应时间为30 min条件下,三氯生的去除率高达80.5%.通过反应过程中反应活性物质的测定,发现降解过程主要涉及羟基自由基的氧化机理.综上结果表明,席夫碱金属配合物可以作为催化剂催化过氧化氢在近中性条件下氧化降解水中三氯生.     

铝、铁聚合机理初探

向聚合氯化铁预聚体中缓慢加入Al3+离子和碱化剂制备铝、铁共聚物(CPAF);红外图谱和27Al核磁共振图谱解析、XRD相结构分析说明、Al3+、Fe3+离子进行了有效的共聚;聚集态形貌特征表明所制备的CPAF集中了聚合氯化铝(PAC)和聚合氯化铁(PFC)的优势形态,即聚集体细长,规整,尺寸较大且均匀;单分子分布形态的粒径测定结果表明,聚合度的大小顺序为:PAC>CPAF>PFC.     

催化湿式氧化/过氧化法处理难降解有机物的研究进展

常规的水处理工艺成熟,运行成本低,但其对难降解有机物的处理效果差,难以满足日益严格的排放标准.本文将催化湿式氧化法(CWAO)与催化湿式过氧化氢氧化法(CWPO)合称为催化湿式氧化/过氧化法,两者都具有效率高、占地少的显著特征,可以直接把难降解有机物分解为二氧化碳和水,已成为新的研究热点.本文综述了催化湿式氧化/过氧化法降解有机物的原理和进展,分析了催化剂对常规湿式氧化/过氧化反应过程的加速和降解效率的影响,讨论了催化湿式氧化/过氧化技术存在的主要制约瓶颈,提出了有机物的定向调控转化和资源化是今后减污降碳的主要方向.     

催化臭氧氧化去除垃圾渗滤液中难降解有机物的研究

研究了Fe(Ⅱ),Mn(Ⅱ),Cu(Ⅱ)作用下,均相催化臭氧氧化去除垃圾渗滤液中高浓度的腐殖质.分析催化剂用量、溶液pH值对腐殖质催化臭氧氧化降解的影响.结果表明,与单纯臭氧氧化比较,催化臭氧氧化对UV254和色度去除率无明显改善,但可明显提高以TOC和CODCr表征的有机物去除率;当投加催化剂过量时,以TOC和CODCr表征的有机物去除率虽降低,但仍有促进作用.但Fe2 的过量投加将明显抑制UV254和色度的去除效果.在碱性条件下,催化臭氧氧化法具有更好的去除效果.三种催化剂催化效果为Cu(Ⅱ)＞Mn(Ⅱ)＞Fe(Ⅱ).采用Cu(Ⅱ)催化臭氧氧化处理实际渗滤液生化处理出水,对CODCr,色度和UV254都显示出较好的去除效果.     

催化湿式过氧化氢氧化农药废水Cu-Ni-Ce/SiO2催化剂的研究

研究了Cu-Ni-Ce/SiO2催化剂的载体粒度、负载量、焙烧温度和Ce添加量等因素对催化剂活性及稳定性的影响,其最佳制备条件为:80-100目SiO2载体、4%负载量,700℃焙烧温度,0.16?添加量.利用BET比表面积、XRD和金属溶出量对催化剂进行了表征.结果表明:Cu-Ni-Ce/SiO2催化剂催化湿式过氧化氢氧化降解处理吡虫啉农药废水,在催化剂用量10g·l-1,反应温度110℃,双氧水用量为理论需用量,进水pH值为9.0,反应60min的条件下,COD去除率为88.7%,活性组分溶出量较小.     

响应面法优化污泥炭催化湿式过氧化氢氧化降解间甲酚模拟废水

以污水处理厂剩余污泥为原料制备硝酸改性活性炭,用于催化湿式过氧化氢氧化(CWPO)处理间甲酚模拟废水,以实现剩余污泥的资源化利用.使用物理吸附、程序升温脱附(TPD)、X射线荧光光谱(XRF)等表征方法对污泥炭的物理化学性质进行测定.而后采用响应面法(RSM)优化污泥炭CWPO降解间甲酚的反应条件,选取反应温度、反应时间、初始pH值、过氧化氢(H_2O_2)投加量及催化剂投加量为影响因子,总有机碳(TOC)去除率为响应值,应用中心组合设计(CCD)建立响应值与各影响因子之间关系的二次多项式数学模型,采用后退回归法进行模型精简,并通过方差分析对模型进行可信程度检验.优化结果表明,在反应温度为60℃,反应时间为120 min,初始pH=3.00,H_2O_2投加量为2.03 g·L~(-1),催化剂投加量为0.78 g·L~(-1)的条件下,可达到最佳效果,此时预测模型的TOC去除率为44.6%,间甲酚转化率为100%.通过模型验证实验得到的TOC去除率为46.6%,仅与理论值相差2.0%,在95%的置信区间内,说明该模型具有可靠性.最后采用GC-MS对污泥炭CWPO降解间甲酚中间产物进行分析.     

铁、铝氧化物和土壤对苄嘧磺隆的吸附

用平衡吸附法研究了苄嘧磺隆在两种土壤(广州赤红壤、湖南红壤)和两种人工合成氧化物(针铁矿、铝氧化物)中的吸附,以及pH对吸附的影响.结果表明:(1)用Langmuir,Freundlich和Temkin等温方程描述供试样品对苄嘧磺隆的吸附,其中Freundlich吸附等温方程拟合的结果较佳.在苄嘧磺隆的实验浓度范围内和一定的pH条件下,吸附苄嘧磺隆的量随其浓度的升高而增加,其顺序为:铝氧化物＞湖南红壤＞针铁矿＞广州赤红壤.(2)苄嘧磺隆在供试样品中的吸附量随溶液pH值的升高而减小.     

紫外强化湿式催化过氧化氢氧化降解活性艳红X-3B的实验及机理分析

比较湿式催化过氧化氢氧化(CWPO)和光催化联合湿式催化过氧化氢氧化(UV-CWPO)对活性艳红X-3B的处理效果,结果发现后者具有较大的优势,反应150 min后,染料脱色率分别为84.10%和99.28%.动力学实验表明,两者均符合一级反应动力学方程,且相同反应温度下,UV-CWPO工艺表观动力学系数为CWPO工艺的1.64—2.75倍;两者表观活化能Ea分别为40.24 kJ·mol-1和32.79 kJ·mol-1,UV-CWPO工艺具有更低的反应活化能,意味着该工艺下染料分子更容易氧化为各种中间体,进而引起染料脱色.比较CWPO工艺和UV-CWPO工艺反应机理,发现两者在链的引发期不同,并通过叔丁醇作为羟基自由基捕获剂证实前者羟基自由基(·OH)产生量较后者更少.利用GC-MS检测分析CWPO工艺和UV-CWPO工艺降解活性艳红X-3B过程中产生的中间产物,结果表明两者产生了相同的中间产物,但是前者产生量明显更少,这说明UVCWPO工艺对活性艳红X-3B降解更充分.     

酶催化荧光法测定大气水相中过氧化氢

本文报道的酶催化荧光技术测定大气水相中H_2O_2,可以在野外采集样品,经简单前处理后带回中心实验室测定。方法的最低检测限为2×10~(-8)M,在1×10~(-7)M至2×10~(-5)MH_2O_2浓度范围内工作曲线呈线性,在2 × 10~(-6)M和1×10~(-5)M时的变异系数小于3.0％.若用流动注射方式工作,样品量小于1ml,2—3min 可以测定一个样品.     

室内空气污染物催化氧化研究

人一生中约90%的时间在室内度过,因此室内空气质量状况与人体健康息息相关。近年来,随着经济的快速发展,我国室内空气质量污染状况越来越严重,已成为影响人们健康的一大杀手,成为建设稳定和谐社会的制约因素.我国现阶段室内环境中主要的气态污染物是甲醛、苯系物和氨气,对人体健康带来极大危害.本研究针对上述污染物的有效去除,进行了新型高效、低成本催化净化材料和相关技术的研制和开发.一方面,研制了一种室温催化氧化甲醛的Pt基催化剂,并实现了相关技术的产业化应用;第二方面,研制出了针对室内苯系物净化的低温吸附-原位升温催化净化材料和方法;第三方面,研制了系列性能优异的室温光催化氧化氨气催化材料,并探讨了其高活性机制.本研究结果对于有效解决我国室内空气污染,改善工作环境,保护人体健康具有重要的的社会和环境意义.     

催化超临界水氧化偏二甲肼

采用CuO/γ-Al_2O_3和MnO_2/γ-Al_2O_3为催化剂,H_2O_2为氧化剂,在固定床反应器中进行催化超临界水氧化偏二甲肼实验.结果表明,CuO和MnO_2对偏二甲肼的氧化降解具有显著的促进作用.偏二甲肼的去除率随反应温度和压力的升高、停留时间的延长而提高.在24—26MPa、400—450℃条件下,数秒钟内COD去除率可达到99%以上.显示出催化超临界水氧化技术的高效性.催化剂CuO/γ-Al_2O_3的催化效果优于MnO_2/γ-Al_2O_3.进一步研究表明,偏二甲肼催化超临界水氧化为·OH引发的自由基反应,最终氧化产物为CO_2,N_2和H_2O.     

水中天然有机物的臭氧氧化处理特性

通过小型实验和液相色谱分析，研究了水中天然有机物的臭氧氧化反应的特性和反应前后有机物分子量的变化情况。结果表明，臭氧氧化的主要功效不在于降低以TOC为代表的水中有机物总量，而是改变了有机物的性质和结构。通过臭氧氧化处理，水中大分子有机物分解氧化为小分子有机物分解氧化为小分子有机物，且具有饱和构造的有机物成分明显增加。     

石蜡氧化尾气中有机物燃烧热的测定

石蜡氧化尾气组成十分复杂,目前尚无可用于计算燃烧热的分析数据。本文根据固定床催化燃烧反应器的热平衡关系,提出了一种测量燃烧热的方法。用此法测定了乙醇燃烧热,结果比文献值高6.1％,讨论了产生误差的原因。测得石蜡氧化尾气燃烧热为148千卡/克分子CO_2。     

黑锰矿催化氧化Fe(Ⅱ)生成铁氧化物过程及影响因素

自然界中的锰氧化物常与铁氧化物交结伴生,其形成和转化过程相互影响. Mn(Ⅳ)氧化物与Fe(Ⅱ)反应过程已有较多研究,然而有氧环境中低价锰氧化物氧化Fe(Ⅱ)生成铁氧化物的过程尚缺乏系统研究.本工作以黑锰矿为例,研究了开放体系中Fe(Ⅱ)在低价氧化锰矿物表面的氧化行为,分析了Fe(Ⅱ)浓度、溶解氧以及pH对Fe(Ⅲ)氧化物形成的影响.结果表明,黑锰矿在氧化Fe(Ⅱ)形成针铁矿和纤铁矿的同时,自身被部分还原释放Mn(Ⅱ).当反应体系pH值为3.0时,溶解氧氧化Fe(Ⅱ)作用弱,主要为黑锰矿氧化Fe(Ⅱ)并在其表面生成针铁矿.当反应体系pH值升高至5.0,黑锰矿催化加速了溶解氧对低浓度(<5.0 mmol·L^-1)Fe(Ⅱ)的氧化并生成水铁矿,随后转化成纤铁矿和针铁矿;Fe(Ⅱ)浓度升高(>5.0 mmol·L^-1),反应初期Fe(Ⅱ)直接被黑锰矿氧化,形成了以针铁矿和少量纤铁矿组成的包覆层,并导致氧化速率减弱,而溶解氧在Fe(Ⅱ)后期氧化过程中发挥了主导作用.这些结果丰富了表生环境铁锰氧化物的形成与共生机理,为土壤矿物形成演化提供了...     

Fe(Mn)OOH催化臭氧氧化水中扑米酮和溶解性有机物(DOMs)

使用碱式共沉淀法成功制备Fe(Mn)OOH催化剂,并且证实Fe(Mn)OOH可以高效催化臭氧降解水中扑米酮(PMD)和溶解性有机物(DOMs).表征分析表明,Fe(Mn)OOH表现出α-FeOOH和MnFe_2O_4两相的特征晶相结构.在相同条件下,Fe(Mn)OOH催化臭氧体系比单独臭氧、MnFe_2O_4和FeOOH催化臭氧体系表现出更好的扑米酮降解效能.在20 min时,Fe(Mn)OOH催化臭氧体系可以降解去离子水中97.5%的扑米酮,并且在快速和慢速反应阶段的反应速率常数分别可达0.46044 min~(-1)和0.10723 min~(-1).结果还表明,初始扑米酮和臭氧浓度以及催化剂投量之间的配比关系可能对扑米酮的降解有重要影响.Fe(Mn)OOH催化体系遵循羟基自由基的反应机制,可能是通过促进臭氧快速分解产生大量的羟基自由基,进而提高了水中有机物的降解效能.此外,Fe(Mn)OOH还具有结构稳定,可重复利用性好的优势.     

天然有机物对水中氧化石墨烯凝聚的影响

在比较不同片径氧化石墨烯(graphene oxide, GO)稳定性的基础上,研究了3种典型天然有机物对水中GO凝聚的影响.结果表明,不同片径的GO在水中均呈现较强的电负性,小片径GO可更为稳定的分散.电解质加入可降低GO表面电位,诱发纳米颗粒间碰撞凝聚.水中GO的凝聚过程符合胶体稳定性(DLVO)理论,可分为扩散控制凝聚和反应控制凝聚两个不同阶段.Ca~(2+)可通过吸附电中和机制进一步降低GO表面电位,具有更强的促凝聚作用.天然有机物的存在可抑制GO的凝聚;与海藻酸钠相比,富里酸和腐殖酸易被GO吸附,抑制凝聚的能力更强.Ca~(2+)与腐殖酸间可发生配位桥连作用,形成尺寸较大的产物,强化GO凝聚的快速进行.不同天然有机物与GO和电解质间存在着复杂的相互作用关系,对水中GO凝聚的影响存在着较大的差异.     

铁催化聚丙烯腈脱氮的研究

应用热天平研究了载铁聚丙烯腈的脱氮碳化行为，负载铁对ＰＡＮ的稳定化和脱氮碳化均具有显著的催化作用，并在５８０－７６０℃范围内明显增加了Ｎ２形成速率。ＸＰＳ和ＸＲＤ对碳化过程中铁和氮化学形态变化的研究结果表明，铁催化反应机理可能是负载铁与吡啶氮作用形成中间体铁氮化物，后者进而分解释放出Ｎ２。     

大环多胺镍配合物催化过氧化氢降解碱性品红催化性能与机理

以大环多胺镍配合物[NiL](ClO_4)_2为催化剂(L=1,8-二甲基-1,3,6,8,10,13六氮杂十四烷),H2O2为氧化剂,碱性品红为底物,研究了催化剂用量、氧化剂投入量、底物浓度、反应溶液pH值、反应温度、常见阴离子和天然有机物对催化反应效率的影响.结果表明,反应体系p H=6,催化剂浓度200μmol·L~(-1),碱性品红浓度15 mg·L~(-1),氧化剂投入量0.12 mol·L~(-1),在50℃下反应催化速率达最大值,10 min内碱性品红脱色率96.7%.通过自由基淬灭实验和电子顺磁共振测试发现[NiL](ClO_4)_2-H_2O_2反应体系中主要起氧化降解作用的自由基是O_2~-·,并推测反应机理为:过氧化氢与大环多胺镍配位化合物的中心离子镍配位,形成一个五配位的配位化合物,配位化合物在溶液中分解能给出超氧离子,超氧离子降解碱性品红.