Mnx/SEP(海泡石)催化剂低温NH_3-SCR脱硝性能

以Mn(CH_3COO)_2和KMnO_4为前驱体,采用原位生长法在海泡石(SEP)载体表面负载锰氧化物,制备Mnx/SEP催化剂应用于低温SCR脱硝反应.分别考察了制备工艺及反应条件等因素对Mnx/SEP催化剂低温NH_3-SCR脱硝活性的影响.采用BET、XRD、SEM、XPS等表征手段对催化剂的结构和形貌进行表征分析.结果表明,在锰负载量为8 wt%、n(Mn(CH_3COO)_2)/n(KMnO_4)为3∶2时所制备的催化剂具有较佳的NH_3-SCR低温脱硝活性.当空速为10000 h~(-1)、反应温度在100—250℃区间时,转化率为100%,表明该催化剂具有高空速适应性.锰氧化物活性组分在海泡石表面的均匀分布和高的分散性使催化剂具有较大的有效比表面积,有利于催化剂NH_3-SCR反应;此外n(Mn(AC)_2)/n(KMnO_4)对催化剂表面活性物种形态特别是表面Mn~(4+)/Mn~(3+)比具有显著影响,进而与催化剂的低温SCR脱硝活性紧密相关.     

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...     

混合轻稀土燃烧催化剂的研究及其应用

本文研究了稀土氧化物,特别是混合轻稀土氧化物对排气净化催化剂活性的影响。稀土元素氧化物Sm_2O_3添加于Pd/γ-Al_2O_3催化剂中,使催化剂对一氧化碳的氧化活性明显提高,转化温度T_(50％)和T_(90％)分别下降50℃和80℃,并提高了钯催化剂的热稳定性。当混合轻稀土氧化物添加于钯或贱金属氧化物催化剂中,催化剂活性也有所提高。其结果为:添加于钯催化剂中,对一氧化碳的转化温度T_(50％)和T_(100％)分别下降9℃和11℃;添加于贱金属氧化物中,T_(50％)和T_(100％)下降20℃和14℃;添加于钯-贱金属氧化物复合催化剂中,T_(50％)和T_(100％)分别下降14℃和12℃。在此基础上,研制出一种活性高、耐水汽、热稳定性好的混合轻稀土排气净化催化剂,并已用于固定污染源有机废气与汽车尾气的净化。     

高温焚烧氧化沥青尾气中的苯并(a)芘

氧化沥青尾气,是石油工业中重要的污染物质之一。氧化沥青的生产过程一般是渣油在260°—280℃下与空气中的氧反应形成胶质、沥青质的过程。所以在氧化沥青生产时产生了具有窒息性恶臭烃类镏出油及挥发性组份,和通入氧化釜中的空气、工艺注水产生水蒸汽构成氧化沥青污油、污水和尾气,从氧化釜顶排出尾气弥漫于大气中。这种气体除恶臭难闻使人恶心外,它还含有世界公认的强致癌物一苯并(a)芘。以年产10万吨的     

蜂窝状Ti_(0.14)Mn_(0.86)O_x/CH催化剂的制备及其低温NH_3-SCR脱硝性能

采用自蔓延高温合成法(SHS)以堇青石蜂窝陶瓷(CH)为基体制备了一系列Ti_(1-y)MnyO_x/CH整体式催化剂,应用于柴油车尾气氮氧化物净化.考察了制备参数(钛锰比、涂覆次数、点燃温度)和工况条件(空速,水蒸气)对催化剂低温SCR(选择性催化还原)脱硝活性的影响,采用X射线荧光光谱仪(XRF)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积(BET)等表征手段对催化剂的结构和形貌进行表征.结果表明,在Ti∶Mn=1∶6(物质的量之比),一次涂覆,点燃温度为350℃条件下所制备的催化剂具有最佳的NH_3-SCR脱硝活性,Ti_(0.14)Mn_(0.86)O_x/CH催化剂在空速为30000 h~(-1),氧气含量为3 vol%反应温度为150—250℃时反应条件为最优,催化剂在150℃以上具有良好的耐水性.Ti元素的添加提高了催化剂表面Mn~(4+)/Mn~(3+)比例,并使MnO_x呈无定形态均匀分散在Ti_(0.14)Mn_(0.86)O_x/CH催化剂表面,提高催化剂的低温SCR活性.     

温度和砷酸根对砖红壤中Cd(Ⅱ)吸附动力学的影响

土壤中砷和镉同时存在的现象普遍存在,但目前对砷酸根与Cd(Ⅱ)在可变电荷土壤表面协同作用的机制还了解不多.用一次平衡法研究了288 K和308 K温度条件下Cd(Ⅱ)在昆明砖红壤表面的吸附动力学,比较了加入砷酸根对Cd(Ⅱ)吸附动力学的影响.结果显示,加As(V)和升高温度均不仅增加Cd(Ⅱ)的吸附量,而且提高了吸附反应的速率.Cd(Ⅱ)在砖红壤表面的吸附反应进行的特别快,几乎在30 min内达到准平衡,假二级动力学方程能很好拟合30 min内的吸附动力学数据(r2》0.9995).从反应速率常数计算得到的活化能的结果表明,加As(V)显著降低了Cd(Ⅱ)吸附反应的活化能,这是As(V)促进可变电荷土壤吸附Cd(Ⅱ)的根本原因.     

慈姑(Sagittaria trifolia)根系泌氧特征

借助高精度溶解氧微电极,研究了自然沉积物中慈姑(Sagittaria trifolia)根不同部位的泌氧能力差异以及光照对根系泌氧能力的影响。结果表明,慈姑根系不同部位的泌氧能力存在差异,光照和黑暗条件下根区氧气扩散层厚度由大到小依次为1/2根长(0.98、0.72 mm)、3/4根长(0.68、0.28 mm)、根尖(0.58、0.44 mm)和1/4根长(0.42、0.32 mm);光照条件下不同根长部位根表面溶解氧含量由大到小依次为1/2根长〔64.56%(以%空气饱和度计)〕、3/4根长(52.73%)、根尖(38.55%)和1/4根长(20.55%),这与根部泌氧屏障、通气组织发育程度和根组织呼吸代谢有关。无论有无光照,慈姑根均有泌氧产生,光照条件下根表面溶解氧含量和根区氧气扩散层厚度均高于黑暗条件;在光照和黑暗条件下1/2根长处根表面溶解氧含量均显著高于其他测定点(P<0.05);除1/2根长处以外的其他测定点,在光照条件下的根表面溶解氧含量差异显著(P<0.05),但在黑暗条件下趋于相同(P>0.05)。     

蜂窝状Mnx/PG-CC催化剂中低温CH_4-SCR脱硝性能

采用悬浮浆液法将凹凸棒石(PG)涂覆于堇菁石(CC)表面,制备PG-CC载体.将PG-CC载体以过饱和浸渍法经Mn(NO_3)_2前驱体溶液处理后依次干燥、煅烧制得Mnx/PG-CC整体式催化剂,应用于柴油车尾气净化处理.考察了制备参数(锰负载量、煅烧温度)和工况条件(氧气含量,CH_4/NO)对Mnx/PG-CC催化剂在CH_4-SCR反应中脱硝活性的影响.采用BET、FE-SEM、XRD、XPS和NO吸脱附等表征手段对催化剂的结构和形貌进行表征.结果表明,在锰负载量为11%、煅烧温度为300℃下所制得的催化剂具有较佳的CH_4-SCR脱硝活性,O_2含量为5%、CH_4/NO为1,反应温度为300℃时反应条件最优.锰氧化物活性组分在催化剂表面的高度分散和均匀分布有利于催化剂的CH_4-SCR脱硝活性提高,且有助于NO吸附在载体表面并形成硝酸盐中间体参与催化反应.     

Cd(Ⅱ)与As(Ⅴ)在土壤铁氧化物和细菌表面上的共吸附研究

中国南方土壤常常受到镉砷复合污染,镉砷的化学特性截然不同,因此在土壤不同组分表面的化学行为存在显著区别.在南方偏酸性土壤中铁氧化物占固相比例很大,基于此,选取两种典型土壤组分,即铁氧化物(针铁矿)和微生物(蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus),通过批吸附实验结合X-射线光电子能谱探究Cd(II)与As(V)的共...     

硫化氢净化强酸性高砷废液

本研究采用硫化氢为除砷药剂,向强酸性废液中通入硫化氢气体,实现砷在强酸性条件下直接去除.实验优化了反应压力、反应温度、硫酸浓度等反应条件,对沉淀絮体以及反应沉渣进行了表征,研究结果表明,在反应压力为0.22 MPa、反应温度低于55℃条件下,硫酸浓度在2%—20%范围内的含砷废液均可达良好除砷效果,废液中砷浓度可由500 mg·L~(-1)降到0.5 mg·L~(-1);废液酸度升高有利于形成密实絮体颗粒;反应产物主要为硫化砷.     

土壤对SO_4~(2-)的吸附-解吸特征

研究区两类主要农业土壤在实验温度和吸附平衡液浓度相同时,酸性淋溶土(红壤、黄红壤)SO_4~(2-)吸附量均高于近中性水成土 (水稻土、潮土),与土壤游离Fe,Al含最呈显著正相关,吸附过程均符合Freundlich和Ternkin方程描述规律:低温(10℃)时吸附量均高于常温 (25℃),表明吸附系放热反应,有利于冬,春酸雨频仍季节土壤对SO_4~(2-)的固定,研究表明土壤吸附过程由快速反应(0—4h)和慢速反应(4—48h)两部份组成,且符合反映吸附机制较复杂的多级动力学反应规律,0.01mol/l Ca(NO_3)_2和1.0mol/l NaCl对土壤吸附态SO_4~(2-)的解吸率较高,表明SO_4~(2-)主要被土壤吸附于带正电荷的氧化物胶体表面,离子交换可逆吸附机制似占较大优势。     

σ-AgFeO2晶相对银铁复合氧化催化剂表面氧性能的影响

采用共沉淀法制备了一系列不同摩尔比的银铁复合氧化物催化剂。采用ＸＲＤ,ＴＰＤ－ＭＳ,ＴＰＲ等技术以及ＣＯ氧化反应考察银了铁复合氧化物催化剂的结构和表面氧性质。     

Ce(x)Mn/TiO2-y催化剂低温NH3-SCR脱硝性能

以锐钛矿TiO₂(P25)为载体采用原位生长法负载锰氧化物制备了Mn/TiO₂催化剂,再以等体积浸渍-煅烧法对该催化剂掺杂氧化铈制备Ce(x)Mn/TiO₂-y催化剂用以烟气低温SCR脱硝.在固定锰负载量(质量分数为8%)的基础上,考察了铈掺杂量(铈锰摩尔比)、煅烧温度对催化剂SCR脱硝性能的影响.采用TEM、BET、XRD和XPS等手段表征了催化剂的理化结构特性.结果发现,当Ce/Mn的摩尔比例为1.0,煅烧温度为300℃时,Ce(1.0)Mn/TiO₂-300催化剂在150—300℃温度范围内、10500—27000 h^-1的空速范围内,能够保持90%以上的NO转化率.理化性能分析结果表明,煅烧温度对催化剂的微观形貌影响显著,随着煅烧温度的升高,Ce(1.0)Mn/TiO₂-500催化剂活性物种颗粒集聚明显、比表面积降低,且锰氧化物价态分布偏向于低价态;铈的掺杂有助于Ce(1.0)Mn/TiO₂-300催化剂活性物种在载体表面的均匀分散,可以促进产生更多的Mn4+物种和更多的吸附氧,有利于催化剂低温SCR脱硝性能的提升.     

制备钙钛矿催化剂LaNiO3用于染料废水的降解脱色

为改善普通石墨电极的电催化性能,将以溶胶-凝胶法合成的钙钛矿氧化物LaNiO3混合其它原料做成气体扩散电极,用于电化学降解活性艳红X-3B,以脱色率来考核催化剂的氧还原活性.采用星点设计-效应面曲线法对催化剂制备工艺进行了优化,得出最佳工艺参数为:柠檬酸含量为金属离子物质的量的1.54倍,pH值为9.94,焙烧温度为824.39℃.采用X射线衍射(XRD)、动电位扫描等检测分析方法对所制备的催化剂进行表征和分析.结果表明,制备的催化剂晶相纯净、晶型完整、衍射峰强度较高,是较完整的钙钛矿结构;相比于普通石墨电极,掺杂催化剂的气体扩散电极极化阻力高,氧还原性能良好,有利于有机物的降解.     

壳聚糖交联螺旋藻小球对Cr(Ⅵ)的吸附作用研究

以壳聚糖和螺旋藻粉为原料,采用滴加成球的方法制备一种新型的重金属吸附剂——壳聚糖交联螺旋藻小球。通过反应温度、搅拌速度、提取时间和交联剂的加入量的条件控制研究壳聚糖交联螺旋藻小球的成球效果;通过正交试验设计研究壳聚糖交联螺旋藻小球对Cr(Ⅵ)的最佳吸附条件;通过SEM分析其表面和局部结构;通过吸附动力学实验研究其对Cr(Ⅵ)吸附过程。实验结果表明,(1)制备壳聚糖交联螺旋藻小球的成球效果受反应温度、搅拌速度、提取时间和交联剂的加入量的影响。交联剂戊二醛的最佳质量分数为50%,反应温度应控制在65℃左右。(2)各个因素对壳聚糖交联螺旋藻小球吸附Cr(Ⅵ)的影响强弱顺序为:Cr(Ⅵ)溶液的初始质量浓度壳聚糖与螺旋藻配比搅拌时间初始p H值。理论上壳聚糖交联螺旋藻小球吸附Cr(Ⅵ)溶液的最佳条件组合为:壳聚糖与螺旋藻配比为1∶1,Cr(Ⅵ)溶液初始质量浓度为120 mg·L~(-1),初始p H值为6,搅拌时间为2.5 h。利用此组合对Cr(Ⅵ)进行吸附研究,得出壳聚糖交联螺旋藻小球的吸附量达到24.795 mg·g~(-1),比正交试验中最大吸附量高出13.80 mg·g~(-1)。(3)壳聚糖交联螺旋藻小球的电镜扫描结果显示小球表面粗糙,具有疏松多孔网状结构。(4)吸附过程符合准二级动力学模型,基本符合准一级动力学模型。     

氧化锌表面的Fe(Ⅱ)对三氯乙烯的还原脱氯研究

通过批量实验研究了在氧化锌-Fe(Ⅱ)混合体系中,束缚在氧化锌表面的Fe(Ⅱ)对三氯乙烯的还原脱氯作用。结果表明,这种束缚在氧化锌表面的Fe(Ⅱ)对三氯乙烯有一定的还原脱氯作用,且脱氯反应符合准一级反应动力学方程。与均质溶液中的Fe(Ⅱ)相比,束缚在氧化锌表面的Fe(Ⅱ)对三氯乙烯有更强的还原脱氯作用。实验还发现三氯乙烯在氧化锌-Fe(Ⅱ)混合体系中的还原脱氯速率受pH值和Fe(Ⅱ)浓度的影响。Fe(Ⅱ)浓度为1mmol·L-1,在pH值5.0～9.0范围内,还原脱氯反应速率常数kobs及三氯乙烯去除率随着pH值的升高而增大。维持pH值7.0不变,在Fe(Ⅱ)浓度1～4mmol·L-1范围内,kobs及三氯乙烯去除率随Fe(Ⅱ)浓度的增大而增大,但是Fe(Ⅱ)浓度进一步升高,kobs及三氯乙烯去除率反而降低。当Fe(Ⅱ)初始浓度为4mmol·L-1、pH=7.0时,三氯乙烯在氧化锌-Fe(Ⅱ)混合体系中的kobs及三氯乙烯去除率均达到最大值,分别为0.260h-1、71.7%。     

沉淀陈化对Ce0.7Mn0.3Ox催化净化柴油车尾气碳颗粒的影响

采用沉淀陈化法制备了Ce∶Mn摩尔比为7∶3的CeO_2-MnO_x复合氧化物(Ce_(0.7)Mn_(0.3)O_x-PR),并使用X射线多晶粉末衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率透射电子显微镜(TEM)、N_2吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)对所制备复合氧化物催化剂进行表征.结果表明,沉淀陈化过程可有效促进Ce_(0.7)Mn_(0.3)O_x-PR催化剂晶粒的生长,稳定催化剂的织构性质,且明显有利于Mn离子进入CeO_2晶格,减少MnO_x物种在催化剂表面的聚集.Mn离子进入CeO_2晶格可有效增加Ce_(0.7)Mn_(0.3)O_x-PR催化剂的晶格氧和氧空位,从而有助于其表现出更优异的碳颗粒催化氧化性能.所制备的Ce_(0.7)Mn_(0.3)O_x-PR催化剂对碳颗粒催化氧化的起燃温度(T_(50))为362℃、完全转化温度(T_(90))为419℃,该性能明显优于传统共沉淀法所制备的Ce_(0.7)Mn_(0.3)O_x-CP催化剂的性能(T_(50)、T_(90)分别为376℃、457℃).     

氟里昂12(CCl2F2)燃烧分解催化剂性能的研究

本文对贵金属、氧化物和复合氧化物体系催化剂上氟里昂_(12)(F_(12))燃烧分解反应进行了活性评价和稳定性研究.结果表明:TiO_2,ZrO_2/TiO_2催化剂对氟里昂_(12)燃烧分解反应具有良好的低温催化活性和较好的稳定性,ZrO_2/TiO_2催化剂具有一定的臭氧-催化氧化活性     

Ce0.7Zr0.3O2纳米棒的制备及其对柴油车尾气碳颗粒的催化净化性能

本研究以硝酸铈、硝酸锆为原料使用溶剂热合成法,制备了CeO₂-ZrO₂纳米棒催化剂(Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)),并用于柴油车尾气碳颗粒催化净化.催化活性检测证实:Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)纳米棒催化剂可有效净化柴油车尾气碳烟颗粒.在Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)存在下,碳颗粒净化率为10%、50%和90%时,所需温度分别仅为375℃、414℃和455℃,比商用Ce_0.7Zr_0.3O₂和Ce0.3Zr0.7O2催化剂性能更优.采用氮吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、H2程序升温还原(H₂-TPR)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等技术对催化剂进行表征.XRD和Raman结果证实,Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)主要由立方相CeO₂构成,并掺杂了少量四方相氧化锆.SEM和TEM结果则显示,Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)催化剂颗粒明显由纳米棒堆积而成,特定的纳米形貌会影响其对碳颗粒的催化氧化活性.XPS结果证明Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)催化剂主要具有晶格氧、化学氧和表面吸附氧等氧物种;晶格氧是碳颗粒氧化的活性氧物种,其溢流到催化剂表面可与碳颗粒接触从而提高反应活性;化学氧和表面吸附氧均为表面氧物种,极易与表面固体碳颗粒直接接触,从而可在较低温度下促进碳颗粒的净化.H₂-TPR结果进一步证实了XPS结果,Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)催化剂的低温还原温度比商用Ce_0.7Zr_0.3O₂催化剂更低,且含有更多的易还原氧物种,这些低温易还原氧物种可以在较低温度下参与催化反应,促进柴油车尾气颗粒物的低温催化净化.     

气团来源对沿海城市PM_(2.5)中二次水溶性无机离子形成特征的影响研究

大气细颗粒物(PM_(2.5))与雾霾天气密切相关,PM_(2.5)吸附的有毒有害物质,可能给人体健康带来危害。二次水溶性无机离子(SNA,包括SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+)是PM_(2.5)的重要组分,研究PM_(2.5)中SNA污染特征及形成和演化的影响因素,对认识雾霾污染的生消机制,提升人们的生活质量具有重要意义。利用在线气体及气溶胶成分监测系统(MARGA)观测了宁波市滨海地区春季、夏季和秋季大气PM_(2.5)中的SNA和气态污染物的变化趋势,并利用后向轨迹分析研究了不同气团影响下污染物的日变化规律。结果表明,观测期间,SNA在PM_(2.5)中的平均占比约为70.7%,NO_3~-是导致PM_(2.5)污染加重的主导离子。NO_3~-和SO_4~(2-)受气团传输影响较大,来自陆地气团的质量浓度普遍高于海洋气团,来自西北内陆方向的污染物输送是导致宁波空气质量下降的主要原因。宁波大气中的硫氧化率(SOR)较高,SO_4~(2-)主要由SO_2发生二次氧化反应生成;SO_4~(2-)的形成与相对湿度(RH)密切相关,SOR随着RH的增加而显著增大,当RH85%时,大气中的硫氧化物绝大部分以SO_4~(2-)形式存在,SOR接近1;而温度变化对SOR无明显影响;来自西南与东部受海洋显著影响的气团SOR高于来自陆地气团的相应值。夏季RH普遍较高,西南方向气团影响下高浓度的气态污染物(NO_2、O_3、NH_3)可明显促进SO_4~(2-)的生成,一定程度上控制人为气态污染物的排放能有效减少SO_4~(2-)生成。与SOR比较而言,氮氧化率(NOR)和NO_3~-与温度、RH、气态污染物浓度等环境因素的关系比较复杂,暗示多种反应机理共同作用影响氮氧化物的转化。