蜂窝陶瓷催化臭氧化降解水中草酸的研究

实验比较了单独臭氧氧化、蜂窝陶瓷催化臭氧化和蜂窝陶瓷催化剂吸附3种工艺去除水中草酸的降解效果.结果表明,蜂窝陶瓷催化臭氧化、单独臭氧氧化和蜂窝陶瓷催化剂吸附对水中草酸的去除率分别为37 .6%、2 .2%和0 .4%,蜂窝陶瓷催化剂的存在显著提高了臭氧氧化降解水中草酸的去除效果.添加叔丁醇的浓度为5、10和15 mg·L^-1时,催化臭氧化对草酸的去除率分别降低了24 .1%、29 .0%和30 .1%,证明蜂窝陶瓷催化臭氧化降解水中草酸遵循·OH氧化机理,即非均相的催化剂表面强化了·OH的引发.TOC测试结果显示,蜂窝陶瓷催化臭氧化工艺可以将草酸彻底矿化,无中间产物生成.反应温度与草酸的去除效果成正相关性,当水体温度为10、20、30和40℃时,蜂窝陶瓷催化臭氧化降解水中草酸的去除率分别为16 .4%、37 .6%、61 .3%和68 .2%.     

一种新型的水处理高级氧化技术——金属催化臭氧化

介绍了均相和非均相金属催化剂能增强臭氧氧化能力,进而提高废水中有机物的去除效率。阐述了金属催化臭氧化技术降解有机污水的机理、工艺流程及在水处理中的应用进展。提出了金属催化臭氧化技术应加强对高效催化剂、新型反应器的研制及催化过程中反应机理、影响因素的研究等。     

电凝聚臭氧化耦合工艺的二级出水处理特性与机理研究

构建电凝聚臭氧化耦合工艺对城市污水处理厂二级出水进行深度处理,研究了不同初始pH值、臭氧投加量和电流密度对二级出水处理效果的影响.结果表明,当初始pH值为5、臭氧投加量为1.5 mg·mg^-1、电流密度为15 mA·cm^-2时,该工艺处理效果达到最佳,二级出水中溶解性有机物的去除率可达到58.6%.与单独电絮凝和臭氧氧化工艺相比,耦合工艺对有机物有更好的去除效果.由于金属盐水解产物可以作为臭氧化的催化剂,为了甄别其活性点位,将磷酸盐引入体系中,结果表明磷酸盐占据了混凝剂水解产物表面的羟基,从而阻碍了臭氧与水解铝盐混凝剂之间的反应,使得有机物的去除率降低,傅立叶红外（FT-IR）分析的结果进一步证明表面羟基是产生的铝盐混凝剂催化臭氧化的活性点位.为了进一步明确该耦合工艺去除溶解性有机物的机理,选择对氯苯甲酸（pCBA）探针法间接证明和电子顺磁共振（EPR）实验直接证明体系中羟基自由基（·OH）的存在,结果表明,电凝聚臭氧化耦合工艺较单独臭氧氧化工艺产生了更多的·OH,说明电絮凝产生的铝盐混凝剂水解产物可以作为催化剂催化臭氧产生·OH,提升体系对有机物的去除效率.     

Fe-Al/Al2O3催化臭氧化去除水中有机污染物2,4-D过程中溴酸盐的生成控制研究

采用浸渍、强化水解和后续水浴加热的方法制得催化剂Fe-Al/Al2O3,并通过XRD和XPS等表征手段对其结构性能进行了研究.结果表明,催化剂中铁是以二价和三价存在,且以三价铁为主;铝则以Al2O3和AlOOH形态存在.与单独臭氧化相比,Fe-Al/Al2 O3既能高效矿化水中的难降解有机物2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),又能明显抑制溴酸盐的生成,体现出很好的循环使用稳定性.进一步探讨了臭氧投加量和溴离子初始浓度对催化臭氧化效率和溴酸盐生成的影响.研究表明,在Fe-Al/Al2O3催化臭氧化过程中,水中溴酸盐浓度受臭氧投加量和溴离子初始浓度的影响较小,均可明显抑制溴酸盐的生成,且有机物的矿化效率随着臭氧投加量的增加而显著提高.     

陶粒负载纳米TiO2催化臭氧化降解水中微量硝基苯

制备了以陶粒为载体的纳米二氧化钛催化剂,并以硝基苯为稳定性有机污染物的目标降解物,研究了其对臭氧化的催化性能,对影响催化效果因素及降解机理进行了探讨.实验对不同温度条件下烧结的催化剂催化臭氧化有机物能力进行了比较,使用SEM进行表征,确定最佳烧结温度.通过改变催化剂投量、硝基苯初始浓度、pH值、添加不同浓度自由基抑制剂和催化剂重复使用实验等,表明在700℃温度下烧结的催化剂具有最大催化活性;硝基苯臭氧化反应中主要氧化剂为羟基自由基,其降解反应为一级反应;硝基苯的去除率随催化剂投量增加而增大;在pH为10时催化剂具有最好的催化效果,对硝基苯的去除率为46.5%;催化剂连续3次重复使用性能良好.     

陶粒负载纳米TiＯ2催化臭氧化降解水中微量硝基苯

制备了以陶粒为载体的纳米二氧化钛催化剂,并以硝基苯为稳定性有机污染物的目标降解物,研究了其对臭氧化的催化性能,对影响催化效果因素及降解机理进行了探讨.实验对不同温度条件下烧结的催化剂催化臭氧化有机物能力进行了比较,使用SEM进行表征,确定最佳烧结温度.通过改变催化剂投量、硝基苯初始浓度、pH值、添加不同浓度自由基抑制剂和催化剂重复使用实验等,表明在700℃温度下烧结的催化剂具有最大催化活性;硝基苯臭氧化反应中主要氧化剂为羟基自由基,其降解反应为一级反应;硝基苯的去除率随催化剂投量增加而增大;在pH为10时催化剂具有最好的催化效果,对硝基苯的去除率为46.5%;催化剂连续3次重复使用性能良好.     

催化臭氧化降解技术中的两个问题

探讨了有机物特性及中间产物H2O2在催化臭氧化中的作用。结果表明,有机物在自由基链反应过程中的特性直接影响催化臭氧化的降解效率。当目标有机物是对链反应具有促进作用的甲酸时,自由基引发反应可以明显提高甲酸的臭氧化效率。当目标有机物是对自由基链反应具有抑制剂作用的乙酸时,O3和Fe^2＋/O3对乙酸有着相似的降解效率。以上结果表明,自由基引发反应并不是臭氧化降解效率提高的充分条件。另外,当臭氧化过程有H2O2产生时,必须考虑类Fenton反应对臭氧化效率的影响。     

臭氧氧化工艺对污水处理厂二级出水的处理特性

城镇污水处理厂深度处理单元采用臭氧氧化和臭氧催化氧化工艺可对溶解性难降解有机物进行强化去除。针对臭氧氧化的选择性和臭氧催化氧化去除COD的稳定性,以污水处理厂二级出水为研究对象进行臭氧氧化小试和中试试验,考察不同进水水质情况下臭氧氧化的效果,臭氧氧化后污水可生化性和NH₃-N的变化情况以及臭氧催化氧化去除COD的稳定性。研究结果表明:臭氧氧化对不同水质进水COD的去除效果差异较大,对含有较多饱和有机酸的污水处理效果有限,且臭氧氧化处理后污水BOD₅和NH₃-N均未升高。臭氧催化氧化去除COD的效果与催化剂的吸附饱和程度相关。因此,建议设计城镇污水处理厂臭氧氧化和臭氧催化氧化工艺前需进行小试实验明确对COD的去除效果,臭氧催化氧化小试实验需进行90 d以上或试验至臭氧催化剂达到吸附饱和,不建议在臭氧氧化工艺后增设生物滤池和曝气生物滤池。     

纳米二氧化锰/还原态氧化石墨烯复合材料催化臭氧降解苯酚的研究

制备以还原态氧化石墨烯为载体的纳米二氧化锰催化剂,并以苯酚为目标降解物,研究了其催化臭氧化性能,对影响催化臭氧化效果因素及降解机理进行了初步探讨。使用SEM、TEM和XPS对材料进行表征;纳米二氧化锰/还原态氧化石墨烯催化臭氧降解苯酚反应为准一级反应;催化剂的最佳使用量为0.2 g/L;当p H=3时,苯酚催化臭氧化去除率相对于单独臭氧提高了119.0%;催化剂连续使用4次性能良好。     

载Pt石墨催化臭氧化降解水中草酸的研究

以石墨为催化剂载体,以H₂PtCl₆·6H₂O为贵金属活性组分前驱物,采用等体积浸渍法制备了Pt/石墨催化剂.对Pt/石墨催化臭氧化、石墨催化臭氧化以及单独臭氧氧化降解草酸的效果进行了研究.结果表明,在本实验条件下,单独臭氧氧化、石墨催化臭氧化和Pt/石墨催化臭氧化草酸的去除率分别为3.0%、47.6%和99.3%.Pt的负载可以显著地提高石墨催化臭氧化的效果.以草酸的去除效率为催化活性指标对Pt/石墨催化剂的制备条件进行了优化.结果表明,石墨载体的预处理没有提高Pt/石墨催化剂的活性.Pt/石墨催化剂最佳制备条件为：以水为溶剂,浸渍时间24　h,活性组分Pt的负载量为1.0%,氢还原温度为350℃.所制备催化剂经重复使用5次,草酸去除率仍超过90％.     

臭氧/纳米TiO2催化氧化去除水中微量硝基苯的研究

在悬浮颗粒搅拌混合反应器中,研究了臭氧/纳米TiO₂催化氧化去除水中微量硝基苯的性能,结果表明,纳米TiO₂催化臭氧化去除硝基苯较单独臭氧氧化有明显的提高,反应20min硝基苯的去除率提高了44%.实验中分别考察了纳米TiO₂热处理温度、催化剂投量、臭氧投量、硝基苯初始浓度、pH值对臭氧/纳米TiO₂催化氧化去除硝基苯的影响.发现550℃烧结得到的纳米TiO₂表现出最好的催化臭氧化活性,在较低的臭氧投量与催化剂用量条件下,硝基苯的去除率可达到56.57%;增大臭氧或者硝基苯的初始浓度,硝基苯的去除率随之提高;但是改变催化剂投量,硝基苯的去除效果几乎不受影响;中性或碱性pH环境利于纳米TiO₂催化臭氧化反应的进行.通过研究叔丁醇对纳米TiO₂催化臭氧化反应的影响,证明反应遵循羟基自由基(·OH)反应机理.     

γ-Al2Ｏ3催化臭氧氧化水中嗅味物质MIB效能研究

以γ- Al₂Ｏ₃粉末为催化剂,研究了催化臭氧氧化去除水体中典型嗅味物质2-甲基异茨醇（MIB）的效能及相关影响因素.研究表明,γ- Al₂Ｏ₃在蒸馏水和自来水本底中,均表现出显著的催化活性.在蒸馏水本底条件下,催化氧化可提高MIB去除率47个百分点;而在自来水本底条件下,可提高MIB去除率40个百分点以上.臭氧浓度、催化剂投加量和MIB的初始浓度对催化氧化过程具有明显的影响作用.水的硬度对γ- Al₂Ｏ₃催化臭氧氧化MIB影响不大,但水中无机阴离子对催化效果影响显著.天然水体中的重碳酸盐/碳酸盐碱度可以抑制催化臭氧氧化过程中产生的羟基自由基,对γ- Al₂Ｏ₃催化臭氧氧化MIB起到了抑制作用.低浓度的腐殖酸能够促进催化氧化过程,而高浓度时则有抑制作用.通过pH值对催化氧化MIB的影响和叔丁醇对催化氧化的抑制作用,间接地证明γ- Al₂Ｏ₃催化氧化MIB的作用机理是以羟基自由基为主的间接氧化过程.     

催化臭氧氧化预处理垃圾渗滤液

采用浸渍法制备载铜活性炭催化剂,系统地研究了催化氧化法对垃圾渗滤液中的COD和氨氮去除效果,对臭氧氧化和催化臭氧氧化效率进行了对比。在该方法下制备的催化剂中,活性组分金属铜的含量为2.89%。结果表明:在投加催化剂的情况下,COD的去除效率可得到显著提高。实验结果表明:处理COD为4980mg/L,氨氮为2100mg/L的垃圾渗滤液废水,在室温、pH为3、反应时间为120min、催化剂投加量为150g/L、臭氧的流量为5.2mg/min的条件下,废水中的COD及氨氮的去除率分别达到达81.9%和99.04%。     

臭氧催化氧化控制溴酸盐生成效能与机理

比较了单独臭氧氧化和金属氧化物存在下臭氧催化氧化过程中溴酸盐的生成规律,探讨了催化剂投量、溴离子浓度、水的pH值、反应温度等对臭氧催化氧化控制溴酸盐生成的影响规律及在催化剂存在下控制溴酸盐生成的机理.结果表明,催化剂投量从0 mg/L增加到250 mg/L,能减少溴酸盐生成量85.1%;当溴离子浓度为0.5、1.0、2.0 mg/L时,臭氧催化氧化分别能减少溴酸盐生成量69.2%、83.5%和15.2%,溴离子浓度变化对催化作用的影响无明显规律;pH值升高会降低催化作用的效果;反应温度在5～25℃之间时,臭氧催化氧化能降低43%～59%的溴酸根生成量(溴离子浓度1.5 mg/L),反应温度变化不影响催化效果.催化剂通过抑制臭氧对次溴酸的氧化减少了溴酸根的生成量.催化剂表面的某些基团与硫酸根络合会削弱臭氧催化氧化控制溴酸根生成的能力,因此,利用催化剂控制溴酸盐的机理与催化剂表面性质密切相关.     

铈掺杂Ru/Al2O3催化臭氧氧化降解邻苯二甲酸二甲酯

考察了铈(Ce)的掺杂对Ru/Al2O3催化臭氧氧化邻苯二甲酸二甲酯(DMP)溶液过程的影响.结果表明,Ce的掺杂可以显著提高臭氧氧化的效果,反应100min后,TOC的去除率可以由原催化剂的61.3%提高到75.1%,而单独臭氧氧化仅有14.0%.在实验范围内,Ru和Ce同时浸渍催化效果较好,且活性组分的溶出最少,Ce的最佳掺杂量为1.0%.通过催化剂吸附试验、单独臭氧氧化试验、Ce的均相催化试验及Ru-Se/Al2O3催化剂的非均相催化实验,证明Ru-Ce/Al2O3催化剂对DMP溶液臭氧氧化体系TOC的去除率达到50%,这是基于Ru-Ce/A12O3催化剂的非均相催化作用.     

Enhanced ozonation of dichloroacetic acid in aqueous solution using nanometer ZnO powders

Nanometer zinc oxide (ZnO) powders were used as a catalyst to enhance the ozonation for the degradation of dichloroacetic acid (DCAA) in aqueous solution. The batch experiments were carried out to investigate the e ects of key factors such as catalyst dosage, ozone dosage, solution pH and tert-butyl alcohol (t-BuOH) on the degradation e ciency of DCAA. Density functional theory (DFT) was adopted to explore the mechanism of generating hydroxyl radical (.OH) on the ZnO surface. The results showed that adsorption and ozonation processes were not e ective for DCAA removal, and the addition of ZnO catalyst improved the degradation e ciency of DCAA during ozonation, which caused an increase of 22.8% for DCAA decomposition compared to the case of ozonation alone after 25 min. Under the same experimental conditions, the DCAA decomposition was enhanced by increasing catalyst dosage from 100 to 500 mg/L and ozone dosage from 0.83 to 3.2 mg/L. The catalytic ozonation process is more pronounced than the ozonation process alone at pH 3.93, 6.88, and 10. With increasing the concentration of t-BuOH from 10 to 200 mg/L, the degradation of DCAA was significantly inhibited in the process of catalytic ozonation, indicating that ZnO catalytic ozonation followed .OH reaction mechanism. Based on the experimental results and DFT analysis, it is deduced that the generation of .OH on the ZnO surface is ascribed to the adsorption of molecule ozone followed by the interaction of adsorbed ozone with active sites of the catalyst surface. It is also concluded that ZnO may be an e ective catalyst for DCAA removal, which could promote the formation of .OH derived from the catalytic decomposition of ozone.     

水中羟基氧化铁催化臭氧分解和氧化痕量硝基苯的机理探讨

测定了木质颗粒活性炭(GAC)和负载在GAC上的羟基氧化铁(FeOOH)催化水中臭氧分解的速率常数并探讨了催化臭氧分解的途径.以水中几种氧化物表面羟基密度和表面零电荷pH值(pH_zpc)为表征氧化物表面性质的参数,考察了2个参数对催化臭氧氧化水中硝基苯的影响.GAC和负载在GAC上的FeOOH使水中臭氧一级分解速率常数分别提高了68%和108%,用叔丁醇捕获掉生成的羟基自由基后,前者的分解速率常数降低了9%,后者降低了20%.GAC在催化臭氧分解时主要起到吸附剂和还原剂的作用,FeOOH催化臭氧分解过程中促进了羟基自由基生成.氧化物表面羟基密度和催化臭氧氧化水中硝基苯的效果之间没有直接的关系,由氧化物的pH_zpc决定的表面电荷状态与催化氧化效果有关,表面接近电中性时对催化氧化硝基苯有利.高密度的表面羟基会使表面羟基之间形成较强的氢键,使催化作用减弱.     

酸活化赤泥催化臭氧氧化降解水中硝基苯的效能研究

以铝工业废物赤泥为原料,采用酸化的方法活化赤泥,提高其在多相催化臭氧氧化除污染体系中的催化活性,并对其催化臭氧除污染效能及机制进行探讨.研究发现,和赤泥原矿相比,酸化赤泥表现出十分显著的催化能力;酸化赤泥(RM6.0)催化臭氧氧化硝基苯的去除率随臭氧浓度的增加而增加;当臭氧浓度由0.4 mg.L-1增加至1.7 mg.L-1时,硝基苯的去除率由45%提高到92%.溶液pH对RM6.0催化体系利用臭氧能力的影响与其催化臭氧氧化降解NB的影响表现出一致的结果.初始pH变化所带来的RM6.0催化活性的变化,主要是由于体系中氢氧根浓度的变化,导致臭氧分解形成羟基自由基所致;过高pH值导致的羟基自由基的猝灭显促使RM6.0催化臭氧氧化NB活性的降低.通过RM6.0对臭氧的利用能力及羟基自由基抑制实验结果发现,RM6.0催化臭氧降解NB的主要作用机制是催化剂表面吸附臭氧,实现臭氧在催化剂表面的富集,进而实现对NB有机污染物的氧化降解.在这个过程中羟基自由基是存在的,主要是在臭氧与硝基苯在界面氧化过程中分解而成,并进一步氧化NB.     

TiO2/AC催化臭氧氧化处理水中的苯酚

研究了单独臭氧氧化及以活性炭(AC)和负载二氧化钛的活性碳(TiO2/AC)为催化剂催化臭氧氧化处理水中苯酚的效果。考察了AC、TiO2/AC对苯酚的吸附特性及三种方法对苯酚的转化率及矿化率效果及其臭氧利用效率,并对氧化过程进行了动力学分析。实验结果表明:AC、TiO2/AC对苯酚的吸附均较好地符合Freundlich方程;催化臭氧氧化转化苯酚的效果高于单独臭氧氧化;TiO2/AC作催化剂有利于苯酚的最终矿化,同时提高了臭氧的利用效率;3种氧化反应均较好的符合二级动力学方程,TiO2/AC催化臭氧氧化苯酚的二级动力学常数为0.0001L/(mg.min),高于单独臭氧氧化0.00004L/(mg.min)和AC催化臭氧氧化0.00006L/(mg.min)。     

CoOx-TiO2催化臭氧氧化草酸的研究

采用溶胶凝胶的方法制备CoOx-TiO2催化剂,对臭氧流量、催化剂投量、反应温度、草酸初始浓度、pH值等影响草酸去除率的因素进行了研究,并探讨了催化机理.实验结果表明,溶液初始pH值对草酸的去除率有显著的影响,溶液初始pH值为3时,草酸具有去95.7%的最高去除率.催化氧化过程中草酸被彻底矿化为CO2和H2O.通过叔丁醇实验和电子顺磁共振波谱仪(ESR)证明,在催化过程中有羟基自由基的生成,但羟基自由基并不是主要的氧化剂.草酸可能首先在催化剂表面发生吸附或者络合,然后被羟基自由基或者臭氧分子直接氧化.