复合纳米Fe2O3/TiO2可见光催化降解邻甲酚溶液的研究

以复合纳米Fe2O3／TiO2作为催化剂,日光色镝灯为光源,研究了邻甲酚溶液的可见光降解。考察了催化剂制备方法、催化剂使用量、溶液pH、催化剂重复使用等条件对可见光降解的影响。实验结果表明,1％Fe2O3／TiO2（n）对邻甲酚溶液的可见光降解效果最优,比Ti02（p25）的降解率提高了2．6倍。在实验条件下,可见光降解3h,邻甲酚溶液的浓度去除率达95．4％,TOC去除率为72．3％。在较宽的浓度范围内,邻甲酚的反应服从一级动力学反应方程,随着浓度的增大,反应速率常数不断降低。     

臭氧催化氧化降解苯胺的机理

对臭氧单独氧化和臭氧催化氧化下的苯胺降解效率进行了比较,并通过液质联机分析了氧化过程中产物变化情况。实验结果表明,催化剂MnO2-CuO-CeO2/沸石的添加能有效地提高臭氧氧化苯胺的降解率,当苯胺初始浓度为200mg/L,反应20 min后,苯胺的去除率由原来的75%提高到89%;通过LC-MS分析,臭氧催化氧化苯胺降解过程中代谢产物依次为对亚胺醌、对苯醌、马来酸和草酸,并由此推断出了臭氧催化氧化降解苯胺的途径。     

施氏矿物/H2O2体系对废水中甲基橙的降解性能及机理

为了考察施氏矿物/H2O2体系对废水中甲基橙的氧化降解性能,通过化学法合成施氏矿物,分析了溶液初始pH、施氏矿物和H2O2投加量、共存阴离子等因素对甲基橙降解的影响,并对降解机理进行了初步探讨。结果表明：当溶液初始pH为3.0~5.0、甲基橙浓度为10 mg·L-1、施氏矿物和H2O2投加量分别为1.0 g·L-1和800 mg·L-1时,经过12 h反应后,废水中甲基橙降解率可达97.0%;而当初始溶液pH=6.0时,甲基橙的降解被抑制,降解率仅为52.4%。无机阴离子对甲基橙降解率的影响微弱,在Cl-、NO3-、SO42-共存条件下,12 h反应后,甲基橙降解率仍可达90.0%以上。施氏矿物重复利用性能良好,在经6个反应周期后,甲基橙的降解率仍可达93.4%。施氏矿物/H2O2体系可有效拓宽传统Fenton反应的pH范围,该体系对甲基橙具有良好的降解性能,降解过程遵循羟基自由基机理。     

Fe2O3/TiO2/γ-Al2O3催化剂同时脱硫脱硝性能

以溶胶凝胶法制备的15%TiO2/γ-Al2O3为载体,通过浸渍法制备12%Fe2O3/15%TiO2/γ-Al2O3催化剂,采用XRD和TPR对催化剂结构和性质进行表征,并考察不同焙烧温度、焙烧时间和载体对催化剂脱硫脱硝性能的影响。结果显示,最佳焙烧条件为500℃下焙烧3 h,12%Fe2O3/15%TiO2/γ-Al2O3催化剂达到的最高脱硝脱硫率分别为98.2%和95.4%。     

微波辐射Bi2O3/沸石-H2O2体系降解废水中的硝基苯

研究了微波辐射下,以负载于沸石上的三氧化二铋为催化剂,以双氧水为氧化剂的催化氧化体系处理硝基苯工艺。通过单因素实验法,从反应催化剂负载量、pH、双氧水用量、微波功率、反应时间、催化剂用量等方面初步考察了硝基苯在该体系中的催化氧化效果。在氧化铋负载量3%（质量比）,pH=2,2 mL 30%双氧水,火力为中火,催化剂投加量为0.7 g,反应2 m in,对降解过程所得的中间产物和终产物进行了分析。结果表明,该体系对硝基苯的去除率能够达到99.2%,COD去除率为73.91%。     

Mn2O3/γ-Al2O3在超临界水氧化中催化活性的研究

采用浸渍法制备了Mn2O3/γ-Al2O3催化剂,在超临界水中催化氧化降解1,5-萘二磺酸,探索了催化剂Mn2O3活性组分负载量、催化剂空速和反应溶液pH对Mn2O3/γ-Al2O3催化剂活性的影响。结果表明：Mn2O3/γ-Al2O3的催化活性在一定范围内随Mn2O3活性组分负载量的增加而提高;在一定范围内,Mn2O3/γ-Al2O3空速越小,模拟废水的COD去除率越高;Mn2O3/γ-Al2O3催化活性在反应溶液呈酸性情况下比碱性时高。     

Fe-Mn/γ-Al2O3催化O3-H2O2协同氧化间甲酚

为提高臭氧氧化法对难降解有机污染物的降解效率,采用在催化臭氧氧化体系中引入H_2O_2的方法,建立催化O_3-H_2O_2联合氧化体系,使O_3与H_2O_2在体系中起协同作用。采用等体积浸渍法筛选制备了具有高催化性能的Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化剂,应用于O_3/Fe-Mn/γ-Al_2O_3/H_2O_2复合体系协同催化臭氧氧化处理间甲酚模型废水。通过扫描电子显微镜(SEM)、物理吸附、X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线光电子波谱(XPS)对催化剂的物理化学性质进行表征。考察了O_3投加量、H_2O_2投加量、初始pH、空速等因素对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚处理效果的影响,并采用GC-MS和LC-OCD,对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚的中间产物的类型及相对分子质量进行分析。结果表明,当以Fe-Mn/γ-Al_2O_3为催化剂时,协同催化氧化体系的最优处理参数为:间甲酚浓度100 mg·L~(-1),O_3投加量481 mg·L~(-1),反应时间10 min,空速6 h~(-1),H_2O_2投加量211 mg·L~(-1),进水pH 6.7。在此条件下,TOC去除率可达68.37%,间甲酚转化率可达100%。以上研究结果可为2种技术联用降解煤化工废水提供参考。     

Fe/Ga2O3-Al2O3催化甲烷还原NO的性能

以甲烷为还原剂的选择性催化脱硝技术(SCR-CH_4)是一种很有潜力的新的脱硝方法,但催化剂的催化活性比较低。为了提高催化剂的活性以及抗水能力,可使用Fe对Al_2O_3负载的Ga_2O_3催化剂进行改性。采用共沉淀法,制备了xFe/Ga_2O_3-Al_2O_3催化剂,在固定床反应器中测试其选择性催化CH_4还原NO的性能。使用XRD、N_2吸附脱附、XPS、H_2-TPR、Py-IR等方法进行表征。结果表明:经过Fe改性后的催化剂提高了中高温的催化活性,提高了催化剂的N_2选择性,并改善了催化剂的抗水特性;5Fe/Ga_2O_3-Al_2O_3催化剂在500℃、富氧条件下,达到76%的NO转化率和100%的N_2选择性;在5%水蒸气条件下,5Fe/Ga_2O_3-Al_2O_3在500℃仍保持60%以上的NO转化率。N_2吸附脱附结果显示,引入Fe后,催化剂保持了原有比表面积,并且大大增加了催化剂孔径,可提高催化剂抗水能力。XPS与UV-vis显示,5Fe/Ga_2O_3-Al_2O_3具有高含量的游离态Fe~(3+),可提高催化剂的中高温活性。H2-TPR结果显示,Fe的引入提高了催化剂氧化还原能力,增强了原有Ga_2O_3-Al_2O_3中高温的还原活性。Py-FT-IR结果显示,催化剂表面同时存在Lewis酸和Br?nsted酸,铁的引入增加了催化剂表面的Lewis酸量。因此,Fe修饰Ga_2O_3-Al_2O_3是提高Ga_2O_3-Al_2O_3催化剂的SCR-CH_4脱硝性能的有效方法。     

Mn3O4催化臭氧化钻井废水的作用机理

通过静态实验,探讨了Mn3O4对钻井废水臭氧化过程的催化作用机理,考察了Mn3O4及Cl-对臭氧分解、水体湍动程度、羟基自由基抑制剂碳酸氢根和叔丁醇的加入对COD去除率的影响,分析了反应过程中TOC和pH的变化。结果表明,催化剂加量为100 mg/L时,臭氧分解率由单独臭氧时的38.2%增加到81.4%,Mn3O4对钻井废水中有机物的吸附去除率仅为2%,O3/活性炭体系对COD去除率与单独臭氧效果接近,说明臭氧在催化剂表面存在吸附作用,促进臭氧分解;水体不搅拌与搅拌速度增加为900 r/min时,COD去除率由52%增加到58%,搅拌程度对钻井废水COD去除效果影响不大;HCO3-浓度为100 mg/L时,COD去除率降低到41.2%,说明了体系中有羟基自由基产生;氯离子浓度为1 000 mg/L,臭氧的分解率降低了9.2%,证明了臭氧在催化剂表面的吸附作用;羟基自由基抑制剂叔丁醇的加入,使得COD去除率由54.3%降低为40.8%,证实了反应体系中存在羟基自由基。同时在反应过程中,体系的TOC 由191.9 mg/L降低至37.6 mg/L;pH由原来的11.2降低到6.3。实验现象说明,臭氧吸附在Mn3O4催化剂表面,分解产生羟基自由基,进而氧化去除钻井废水中有机物,这在某种程度上证明了Mn3O4催化臭氧化对有机物的降解遵循羟基自由基机理。     

用Nano-TiO2/O3和Nano-TiO2/UV/O3去除腐殖酸并控制臭氧副产物的生成

采用Nano-TiO2/O3和Nano-TiO2/UV/O3进行小试实验。通过对DOC、UV254、BrO3-和甲醛进行检测分析,研究了不同体系去除腐殖酸（HA）并控制臭氧副产物生成的效果。结果表明,当HA浓度为10 mg·L-1时,Nano-TiO2/O3体系对DOC的去除主要在反应进行20 min内完成,去除率仅达12.0%左右,对UV254的去除主要发生在2 min内,去除率仅达14.5%左右;而Nano-TiO2/UV/O3体系DOC和UV254的去除率分别达32.8%和53.3%。HA的存在显著减少了Nano-TiO2/O3体系BrO3-的生成量,出水BrO3-浓度为29.00 μg·L-1,而Nano-TiO2/UV/O3体系出水BrO3-浓度为5.00 μg·L-1。研究表明,相比Nano-TiO2/O3体系,Nano-TiO2/UV/O3体系能更好地控制BrO3-生成,同时能提高对HA的去除效果,且无甲醛生成的风险。     

微气泡催化臭氧化酸性大红3R的性能及机理

以活性炭为催化剂,采用微气泡催化臭氧化处理酸性大红3R,考察其处理性能和机理,并与微气泡以及传统气泡臭氧化处理性能进行了比较。结果表明：微气泡催化臭氧化可加速液相臭氧分解,其分解系数为0.093 min⁻¹;同时氧化能力明显增强,其脱色速率和TOC去除速率常数分别为0.342 min⁻¹和0.024 2 min⁻¹,均显著高于微气泡和传统气泡臭氧化。微气泡催化臭氧化处理中,臭氧微气泡收缩破裂和活性炭催化的协同效应可强化·OH氧化反应,其对TOC去除的贡献率可达到75%。·OH捕获剂的存在使得微气泡催化臭氧化TOC去除率下降,其中Na₂CO₃的抑制作用最为显著。微气泡催化臭氧化中,臭氧利用效率和反应效率亦得到强化,平均臭氧利用率为98.3%,累积TOC去除量和臭氧消耗量比值R可达0.128 mg·mg⁻¹。GC-MS分析结果表明,微气泡催化臭氧化酸性大红3R降解途径包括偶氮键断裂、萘环/苯环开环、小分子有机酸矿化等过程。     

微波催化反应中Fe2O3/γ-Al2O3的制备及催化性能研究

以γ-Al2O3为载体,通过等体积浸渍法制备一种载铁催化剂。以微波非均相Fenton反应对甲基橙的脱色效果作为判断催化剂活性的依据,分别考察浸渍液(Fe(NO3)3.9H2O溶液)浓度、焙烧温度、焙烧升温速率、焙烧时间对催化性能的影响,并对复杂协同体系中的反应机制进行初步探讨。结果表明,在浸渍液浓度为8%(质量分数)、焙烧温度为300℃、焙烧升温速率为10℃/min、焙烧时间为2h时催化剂Fe2O3/γ-Al2O3活性最优;复杂协同体系作用机制表现为微波非热效应降低甲基橙分子化学键强度,热效应促使催化剂表面产生"热点",3者(微波、H2O2、催化剂)协同强化催化氧化反应。然而,在微波催化过程中,催化剂孔道坍塌可能影响催化剂活性。     

O3/H2O2工艺降解1,2,4-三氯苯的优化设计

考察用不同的氧化剂降解1,2,4-三氯苯（TCB）,3种不同方法对TCB的去除效果存在较大差别,其处理效果依次为：H2O2〈O3〈O3/H2O2。采用响应面法优化O3/H2O2工艺降解TCB的条件。结果表明,TCB初始浓度和H2O2投加量对TCB去除效果影响较大。TCB的降解符合准一级反应动力学规律,最佳降解条件为TCB初始浓度0.3 mg/L,pH=8.13,H2O2投加量0.40 mmol/L,O3转化率75%。在此条件下,TCB的平均去除率为91.5%,与预测值93.1%吻合度较高。     

六氯苯的O3及UV/O3高级氧化降解试验研究

采用O3、UV/O3高级氧化法对水中六氯苯（HCB）的降解效果及机理进行了研究,并对结果进行了比较,结果表明,UV本身对HCB的去除率贡献不大,HCB可被O3、UV/O3快速降解,即UV＜O3＜UV/O3;O3、UV/O3作用时,提高体系的初始pH值不利于HCB的降解,在pH＝3,HCB=0.2 mg/L,反应40 min时,HCB的去除可达50%左右,酸性条件下有利于降解反应的进行;无论是O3单独作用还是UV/O3联合作用,HCB的降解基本上满足准一级反应动力学规律,如果体系的pH值基本保持恒定,这种规律就更为明显。根据离子色谱(IC)、GC对六氯苯降解中间产物进行了测定,探讨了O3、UV/O3降解六氯苯的途径和机理。     

UV/H2O2工艺降解典型消炎药布洛芬影响因素和降解机理

布洛芬是一种典型药物和个人护理用品（PPCPs）,大量生产和广泛使用给环境带来了一定危害。基于响应面方法,采用UV/H2O2工艺降解布洛芬（IB）,对降解过程中的影响因素（光强、H2O2投加量、初始IB浓度）进行了探讨,构建响应面模型。优化的最佳反应条件为：H2O2投加量0.10 mol·L-1、初始IB浓度5.00 mg·L-1、UV光强1 400 μW·cm-2,预测和实验IB以及反应动力学速率常数接近,说明响应面模型能够有效描述UV/H2O2降解反应过程。同时用离子阱质谱仪鉴定出IB羟基加成物、4-乙基苯酚、对异丁基苯甲酸等降解中间产物,其中IB羟基加成物的细胞毒性大于IB本身,最后提出降解机理。本研究为UV/H2O2工艺降解典型消炎药类污染物提供技术参考。     

金属改性Pd/Al2O3对煤矿乏风催化氧化性能的影响

以堇青石蜂窝陶瓷为基体的Pd/Al2O3催化剂,通过负载不同金属(M:Ce、Ni、Ba、Mg、Fe、La和Mn)氧化物进行改性,研究煤矿乏风中甲烷的催化氧化反应机理。结果表明,不同金属氧化物负载下M-Pd/Al2O3晶相存在明显差异,Ni和Mg的负载阻止了Al2O3高温下向稳定的α-Al2O3相态转变,Ni和Mg添加与Al2O3形成NiAl2O4和MgAl2O4能有效地提高催化剂的低温催化活性和高温热稳定性;PdO2比PdO催化活性更高,Ni和Mg的负载能维持PdO2相态存在,减弱PdO2烧结发生和促进Pd的均匀分布;Ni、Mg氧化物改性Pd/Al2O3催化剂催化氧化煤矿乏风,具有良好的应用前景。     

UV/H2O2降解水中磺胺嘧啶影响因素及机理

利用UV/H2O2光氧化反应器降解水中的磺胺嘧啶,考察了H2O2投量、pH值、紫外功率等因素对去除效果的影响,同时对反应动力学及降解产物进行了分析。结果表明,在紫外辐照与H2O2氧化共同作用下,UV/H2O2降解水中磺胺嘧啶效果显著,去除率达90%以上,其降解过程符合一级反应动力学模型（R2=0.991 2）。H2O2投量与磺胺嘧啶降解速率常数具有良好的线性关系,H2O2投量由0.03增大至1.50 mmol·L-1,反应速率常数由0.048 2增大至0.359 9 min-1;同时,随着紫外灯功率由5增大至15 W,反应速率常数由0.066 2增大至0.163 1 min-1;随着初始磺胺嘧啶浓度由0.02增加至0.08 mmol·L-1,反应速率常数由0.251 7逐渐降低至0.046 8 min-1;pH由3.0升高至7.0,反应速率常数由0.070 2增大至0.102 3 min-1,当pH继续增大时,反应速率常数反而降低。根据液相色谱/质谱（LC/MS）对中间产物分析,UV/H2O2降解磺胺嘧啶生成质荷比（m/z）为173、186和200的对氨基苯磺酸等中间产物,推测S-N键和C-N键被打开,这些中间产物可进一步被降解,但TOC去除率仅为7%,表明磺胺嘧啶仅部分被矿化。UV/H2O2工艺处理磺胺嘧啶的电能效率（EEO）采用每一对数减少级电能输入进行评价,优化条件下电能效率为0.078 kWh·m-3,可为实际工程应用提供参考。     

Mn-Fe-Ce/γ-Al2O3催化剂的制备及其在奶牛养殖废水处理中的臭氧催化氧化性能

不同地区的奶牛养殖废水水质具有地域性。在南方地区,常规处理工艺出水COD和色度普遍偏高,臭氧催化氧化是一种非常有潜力的技术。采用优化的浸渍焙烧的制备方法,以γ-Al_2O_3为载体,制备了Mn-FeCe/γ-Al_2O_3催化剂,并对其性状进行了表征。将该催化剂用于实际奶牛养殖废水一级好氧池出水的臭氧氧化中,结果表明:经含锰、铁和铈化合物的前驱体浸渍液浸渍并进行焙烧方法得到的Mn-Fe-Ce/γ-Al_2O_3催化剂对奶牛养殖废水有较好的催化性能;在臭氧投加量为12.5 mg·(L·min)~(-1),催化剂投加量为60 g,反应20 min的条件下,COD去除率由使用γ-Al_2O_3时的20.4%提高到48.9%,单独使用臭氧时仅为13.8%;色度去除率可达95%;BOD_5/COD达到0.54。臭氧催化氧化不仅可以去除COD和色度,而且有效改善了可生化性,为氧化出水继续使用生化法创造了条件。添加TBA作为HO·的淬灭剂实验结果表明,HO·在体系中起主要作用。研究结果可为奶牛养殖废水处理提供新的技术方法。     

CuO/γ-Al_2O_3的制备及其湿式催化氧化性能研究

针对常温常压的废水双氧水催化氧化,采用浸渍法制备CuO/γ-Al2O3催化剂,利用比表面积、XRD手段表征了制备工艺对催化剂的影响,以模拟苯酚废水为研究对象考察催化剂的催化性能.研究表明,焙烧温度和活性组分含量等显著影响催化剂的性能,催化剂对双氧水催化氧化苯酚溶液具有较高的催化活性.     

CuO／y-Al2O3的制备及其湿式催化氧化性能研究

针对常温常压的废水双氧水催化氧化，采用浸渍法制备CuO／y-Al2O3催化剂，利用比表面积、XRD手段表征了制备工艺对催化剂的影响，以模拟苯酚废水为研究对象考察催化剂的催化性能。研究表明，焙烧温度和活性组分含量等显著影响催化剂的性能，催化剂对双氧水催化氧化苯酚溶液具有较高的催化活性。