二噁英降解酶的研究进展

二噁英是一类广泛分布于环境中的持久性有机污染物,它们能够在食物链中逐级积累,并可引发多种细胞毒性,严重影响生态系统和人类健康。在众多二噁英降解方法中,生物降解法以环境友好和低成本等优点一直受到国内外学者的青睐,而二噁英降解酶是生物降解法中的关键物质。简要综述了近年来二噁英典型降解酶的降解机制、效果和编码基因等方面研究进展,并对二噁英降解酶未来的研究和应用方向进行了展望。     

钒基催化剂降解氯苯的原位红外分析

V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂被广泛应用于脱硝,且由于V₂O₅抗氯中毒能力强,对于氯代挥发性有机物(CVOCs)的催化降解也具有较好效果。通过浸渍法制备了不同V₂O₅和WO₃含量的负载型催化剂,采用氯苯作为CVOCs的模型化合物,对催化剂进行了活性评价和原位红外实验研究,在分子层面明确V₂O₅和WO₃在氯苯催化氧化过程中的作用。结果表明：增加V₂O₅含量是提高催化剂活性和稳定性的关键;氯苯在不同活性组分上的降解途径类似,均为苯环逐渐氧化开环及后续中间产物的氧化过程;V₂O₅对氯苯具有较强的氧化能力,在100 ℃即可观察到大量中间产物,且随着温度的升高,中间产物可迅速被氧化分解。相对而言,WO₃的氧化性能很差,仅在温度达到300 ℃才可明显观察到中间产物,但V₂O₅和WO₃之间存在协同作用。以上分子层面的反应机制研究,有助于明确催化剂各组分的具体作用,进一步指导开发性能更好的钒基催化剂,用于CVOCs的催化氧化。     

中国火化机烟气中二噁英类物质污染特征研究

为研究火化机尾气中二噁英类物质的排放特征,在国内选取了20座火化机作为研究对象,其中10座配备了不同的尾气净化装置(APCD)。结果表明:20座火化机尾气中二噁英类物质为0.02～11.75ng I-TEQ/m~3,平均为3.57ng I-TEQ/m~3,装有APCD的火化机二噁英类物质浓度比没有APCD的大约低52.58%;不同APCD对二噁英类物质的去除效果不一样,干燥洗气塔最好;在相同APCD下,平板火化机排放量总体低于台车火化机。     

钢渣催化剂处理难降解有机废水

采用武钢钢渣粉作为催化剂,过氧化氢作为氧化剂对武钢焦化废水进行降解处理。研究表明,钢渣粉用量为15 g/L,过氧化氢浓度为80 mmol/L,在室温下反应15 min,COD去除率达到90%,达到污水排放Ⅰ级标准。随着钢渣粉用量和过氧化氢浓度的增加,催化体系对焦化废水的降解效果均呈先上升后下降的变化规律。升温有利于对焦化废水的催化降解,催化体系在不同的pH值下都比较稳定。     

催化剂在选择性催化还原法烟气脱硝技术的选择研究

介绍了SCR、SNCR等脱硝技术,着重介绍了SCR烟气脱硝技术中催化剂的基本知识及常用的催化剂种类,阐述了燃煤电厂应用SCR技术对催化剂的要求,并分析了影响催化剂钝化的主要因素。     

氧化镁基催化剂及脱硝性能研究

为控制燃烧烟气中NOx的污染,对共混合方法制备的氧化镁基催化剂进行烟气直接催化分解法脱硝实验研究,分析模拟烟气脱硝塔内温度及床层高度及氧气浓度、NO浓度和空速对脱硝效率的影响.研究表明:氧化镁基催化剂可以采用直接催化分解法对烟气脱硝,脱硝率85%～95%,氧化镁基催化吸附剂组成为氧化镁、固化剂、添加剂;脱硝的床层高度4～5 cm,脱硝反应温度130～170℃,烟气空速2 500～3 000 h-1;研究推测出氧化镁基催化剂存在活性缺陷,并对脱硝机理进行了初步分析.     

改进钒基SCR脱硝催化剂的抗碱金属中毒性能

以锐钛矿型二氧化钛和钛钨粉(5%WO3-TiO2)为载体,制备了系列钒和钨负载量不同的钒钛催化剂,考察碱金属和碱土金属(钾、钠和钙)对催化剂在氨选择性催化还原(NH3-SCR)氮氧化物反应中催化活性的影响。钾、钠和钙对钒钛催化剂的中毒影响大小顺序为钾钠钙。提高钒钛催化剂中钒的含量可显著提高催化剂的SCR活性和抗碱金属中毒性能,但高钒负载量(4.5%V2O5)造成催化剂氮气选择性明显下降,氧化亚氮生成显著增加。钨的添加有利于提高钒钛催化剂的低温活性和抗碱金属中毒性能,对氮气选择性无明显影响。     

Cr-Ce/Al2O3催化剂对挥发性有机物的催化降解

采用共沉淀法制备了一系列不同铬铈负载量和铬铈负载比例的Cr-Ce/Al2O3催化剂,采用XRD、BET、NH3-TPD以及H2-TPR对所制得的催化剂进行表征。在空速为15 000 h-1、挥发性有机物体积分数为1 500 μL·L-1的条件下,于固定床反应器上考察了催化剂在三氯乙烯(TCE)催化氧化降解反应中的催化活性。实验结果表明,Cr-Ce/Al2O3(5%,10%)系列催化剂具有较好的低温催化降解三氯乙烯活性,其中Cr-Ce/Al2O3(5%,10%)活性最高,在271.3 ℃时可将尾气中90%的三氯乙烯降解。催化剂反应800 min后活性仅有轻微下降,说明该催化剂具有较好的稳定性。此外,将该催化剂用于其他VOCs催化降解反应中同样具有较好的活性,在350 ℃时可以将尾气中VOCs完全降解。     

选择性催化还原催化剂氧化脱除烟气中单质汞

以运用超声辅助浸渍法制备的V2O5-WO3/TiO2系列催化剂样品作为研究参考,在150 ～ 400℃,分别考察了某燃煤电厂新鲜的及已运行长达26 000 h的商用SCR脱硝催化剂对模拟烟气中单质汞(Hg0)的氧化性能,并利用SEM、BET、XRD等手段对样品的理化性质进行了表征.结果表明,电厂商用SCR催化剂对于燃煤烟气中的Hg0具有一定的催化氧化作用,但在250℃最佳反应温度时,最大汞氧化效率在50％以下,相同实验条件下,自制的1％V205-9％ WO3/TiO2(V1W9Ti)能够获得68.18％的最大汞氧化效率;通过考察NO、NH3、SO2和水蒸气对汞的氧化的影响发现,在低浓度NO以及5％02存在时,NO能够促进汞的氧化;SO2对汞的氧化有明显的抑制作用,而且其毒害作用具有一定的不可逆性;NH3在催化剂表面能够与Hg0发生竞争吸附,从而抑制了汞的氧化;水蒸气的存在容易导致催化剂的失活.此外,对催化剂氧化Hg0的机理进行了探讨.     

Cu/Al催化剂的制备及其在环丙沙星降解反应中的应用

为解决传统Fenton法在水体通常的酸碱(pH＞6.0)条件下活性低的问题,采用水热合成法制备了掺杂Al的非均相铜基类芬顿催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)及比表面与孔隙度分析(BET)等技术对其结构和形貌进行了表征;以20 mg·L⁻¹的环丙沙星(CIP)为目标污染物,研究了不同催化剂的非均相铜基类芬顿反应体系对CIP的降解效果及H₂O₂消耗量和·OH产生量的影响;探讨了Cu/Al-180催化剂投加量、H₂O₂投加量、初始pH 3个因素对Cu/Al-180催化剂的非均相类芬顿催化降解性能的影响;考察了催化剂的循环使用活性及稳定性。结果表明：不同温度下合成的Cu/Al催化剂主要组分是以CuO和少量Al₂O₃组成的介孔材料;Cu/Al-180催化剂具有较好的结晶度及均匀的颗粒状表面形貌,且对CIP具有最高的催化活性;在Cu/Al-180催化剂投加量为3.0 g·L⁻¹、H₂O₂投加量为149.55 mmol·L⁻¹、pH为5.0条件下,反应时间120 min时CIP降解率为93.3%;Cu/Al-180催化剂催化H₂O₂的pH范围明显拓展,在弱酸性和中性条件下表现出优良的催化性能;合成的Cu/Al-180催化剂经过5次连续循环使用后对CIP降解率可达64.2%,表明该催化剂具有较高的催化活性,且金属离子溶出量较少。     

三种钙基脱硫剂在CFBA烧结烟气脱硫中的对比试验研究

在一台处理能力5000m^3／h的循环流化床(CFBA)半工业性试验装置上,通过三种钢铁工业生产原料和废料构成的钙基脱硫剂的交叉对比试验研究,选择适于烧结烟气脱硫的脱硫剂。结果表明,以生石灰和烧结机头灰配制的脱硫剂各项技术指标较好,表现出良好的工业化运行效果。     

微波催化剂CuO/AC微波催化氧化降解废水中的苯酚

通过浸渍法制备了CuO/AC作为微波催化剂,并采用XRD、FT-IR进行表征分析。考察了CuO担载量,微波催化剂用量、微波功率、辐照时间、pH值等因素对苯酚废水去除率的影响。结果表明,在微波功率600 W条件下,使用3 g CuO担载量0.5%的CuO/AC催化剂处理100 mL初始浓度为500 mg/L的苯酚模拟废水,反应18 min,去除率可达99.42%,相应TOC去除率为90.4%。通过添加不同氧化基团清除剂的实验发现,反应过程中产生了羟基自由基(·OH)。而添加大量H2O2或持续鼓入O2并不能有效提高苯酚的去除率。同时,还对微波催化氧化降解苯酚废水进行了动力学分析,发现其符合一级动力学方程模型,并得出表观速度常数随微波功率密度增加而增大的关系。     

二氧化氯催化氧化处理难降解废水技术的研究

研究了二氧化氯化学氧化体系和二氧化氯催化氧化体系。实验结果表明 :单用二氧化氯化学氧化处理COD为 35 0 0mg/L的酸性大红染料配制废水时 ,最佳反应pH值为 6— 8,氧化剂经济用量为 10 0 0mgClO2 /L废水 ,反应时间为 6 0min ,COD去除率可达 5 0 %左右 ,氧化指数 (COD削减量∶ClO2 投加量 ) =2 .3。当二氧化氯与自制催化剂所组成的催化氧化体系用于对酸性大红染料配制废水的处理时 ,最佳反应pH值为 2左右 ,氧化剂经济用量为 80 0mgClO2 /L废水 ,反应时间为4 5— 6 0min ,COD去除率可达 80 %以上 ,氧化指数 =3.5 ,去除每kgCOD氧化剂费用为 3.7元人民币 ,并且废水的可生化性有很大的提高 ,效果明显优于二氧化氯化学氧化。经济技术评估表明 ,二氧化氯催化氧化法是一种新型高效的处理难降解废水的技术 ,有着广阔的应用前景     

烟气脱硫过程锰催化氧化亚硫酸钙的研究

利用直径280 mm、高320 mm的间歇式搅拌槽,在MnSO4加入浓度为0～0.05 mol/L的情况下,对亚硫酸钙悬浮液进行了催化氧化实验研究.实验结果表明,锰离子的加入会改变亚硫酸钙的氧化机理及氧化过程,表现为终点氧化率和氧化速率的变化.当Mn2 浓度为0.05 mol/L时,亚硫酸钙的终点氧化率比未加入Mn2 时高30%;此外,与非催化反应过程相比,Mn2 的加入能使亚硫酸钙在一个更宽的浓度范围内(0.02～0.073 mol/L)和一个更宽的时间范围内(20～100 min)均保持较高的氧化速率水平.     

商业SCR烟气脱硝催化剂钙中毒研究

使用2种不同浓度的前驱体溶液(Ca(NO3)2和Ca(CH3COO)2溶液)浸渍新鲜商业SCR(selective catalytic reduction)烟气脱硝催化剂,并对浸渍中毒后催化剂的性能进行了研究。实验结果表明,物理中毒在本研究中占主导位置,化学中毒并不明显。采用离子色谱、氮气吸附-脱附分析、红外光谱分析、X射线衍射分析、扫面电镜分析等多种表征技术对中毒后催化剂进行了表征。结果表明,中毒后催化剂孔结构性质发生了变化,特别是Ca(CH3COO)2溶液浸渍催化剂,内部孔道堵塞较为严重。X射线衍射分析和扫描电镜分析也从另一方面说明了CaCO3的出现及积累导致催化剂脱硝效率降低。此外,催化剂红外光谱分析从表面活性位的角度说明了本研究催化剂化学中毒现象并不明显。     

湿法烟气脱硫反应过程的实验研究

在石灰石/石膏湿法烟气脱硫中试台上,系统开展了浆液pH值、飞灰浓度、液气比、入口SO2浓度、烟气速度和氧化方式等对脱硫反应过程影响的实验研究。实验表明,脱硫效率随着石膏浆液pH值、液气比的升高而增加,且入口SO2浓度越高,液气比越低,影响效应越明显;脱硫效率随着烟气速度、烟气温度和入口SO2浓度的增加而下降;石膏浆液中飞灰含量对系统脱硫效率具有一定的促进作用:pH值>5.6,飞灰浸出液中Fe3+含量相对较低,Fe3+对脱硫反应过渡态催化氧化影响程度较轻,不同工况脱硫效率差别不大。pH值<5.6,飞灰浸出液中Fe3+含量随pH值降低而增大,增效效果逐渐显著;氧化方式对脱硫反应过程有明显的影响,强制氧化工艺的脱硫效率比自然氧化的高5%左右。     

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Fe²⁺/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。     

脉冲放电等离子体-催化耦合降解室内甲醛的研究

利用脉冲放电等离子体-催化耦合技术,进行模拟室内空气循环降解甲醛的实验,对比了3种净化方式(紫外光催化、等离子体单独作用与等离子体-催化耦合)的甲醛降解效果,并考察了中心电极的极性、催化剂活性炭板与中心电极的距离对甲醛降解效果的影响.结果表明,相对单独的紫外光催化和等离子体作用而言,等离子体-催化耦合多重功效结合的甲醛降解效果更好,降解速率也更快;中心电极为正极的电场的甲醛降解效果优于中心电极为负极的电场;随着催化剂活性炭板与中心电极距离的不断扩大,直至板移动至电场外部的过程中,甲醛的降解率表现为先上升后下降的趋势,催化剂活性炭板与中心电极的距离存在一个最佳值,本研究的最佳距离为15mm.     

低温非钒基NH3选择性催化还原催化剂的技术需求和研究进展

低温脱硝技术对于氮氧化物(NOx)的脱除意义深远,而NH3选择性催化还原(NH3-SCR) NO技术不仅在燃煤工厂里有应用,也在移动源的NOx的脱除上有应用的潜能.在低温NH3-SCR技术领域,很多非钒基的催化剂材料因其优异的催化性能受到重视.简述了低温SCR技术在能源、水泥、冶金行业的技术需求,并着重介绍了各种催化剂的SCR活性、不同催化剂的催化机制和抗SO2、H2O性能.并由此得出未来工业脱硝对催化剂的高SCR催化活性、高的N2选择性以及良好的抗SO2和H2O性能的要求.