Nb掺杂对CeO2-SnO2催化剂NH3-SCR活性的促进作用

NH₃选择性催化还原 (NH₃-SCR) 是柴油车尾气NO_x净化的主流技术。将Nb引入CeO₂-SnO₂得到了一种新型的CeSnNbO_x金属氧化物催化剂,考察了Nb掺杂对催化剂结构、元素价态、活性位点、氧化还原性能、表面酸性和吸附性能的影响,并结合BET、XRD、XPS、H₂-TPR、NH₃-TPD和in situ DRIFTS等多种表征手段明确了Nb对该催化剂活性的促进作用。结果表明,Ce₁Sn₂Nb₁O_x催化剂表现出最佳活性,在温度为250~500 ℃时,达到接近100%的NO_x转化率。Nb掺杂改善了催化剂的比表面积和总孔体积,合理调控了催化剂表面酸性和氧化还原性能。此外,催化剂表面高度分散的Nb物种可能与Ce物种耦合形成新的Ce-O-Nb活性位点,有助于催化剂NH₃-SCR性能的提升。本研究可为开发高效Ce基氧化物催化剂提供参考。     

Ce-TiO2催化剂在含SO2气氛下的NH3-SCR中毒机理及其Co3O4改性性能

通过对Ce-TiO₂催化剂在含硫气氛下、不同温度的NH₃-SCR活性演变,结合含硫组分的定量分析、原位红外分析,研究了Ce-TiO₂催化剂在不同温度的SO₂中毒机理。结果表明,在180 ℃下,Ce-TiO₂脱硝活性对硫酸铈的生成极为敏感,0.1 mmol·g⁻¹的硫酸铈生成导致脱硝活性从50.7%降至18.5%,随后硫酸铈持续沉积,低温脱硝活性缓慢下降;在240 ℃下,Ce-TiO₂脱硝活性对硫酸铈的生成敏感性较低,脱硝活性随时间缓慢下降,0.18 mmol·g⁻¹的硫酸铈生成导致脱硝活性从100%降至53.8%,随后硫酸铈持续生成。Co改性活性结果表明：在180 ℃时,脱硝活性从50.7%提升至94.2%,且180 ℃和240 ℃抗硫性能均有所提升。进一步的表征测试表明：Co的掺杂能提升Ce-TiO₂催化剂的氧化还原性能,并抑制SO₂在催化剂表面的吸附,提升催化剂的抗硫性能。原位红外测试结果表明：硫酸化后的Ce-Co-TiO₂催化剂仍能维持了E-R、L-H脱硝反应路径的进行,保证了一定的低温脱硝活性。本研究探索了SCR催化剂的中毒机制,可为其改性与活性提升提供参考。     

单原子钯铜改性毛竹炭电催化高效还原水中硝酸盐

针对地下水中硝酸盐氮去除难的问题,通过氮掺杂+煅烧还原法制备获得了单原子钯铜改性毛竹炭(palladium-copper single-atom catalysts supported on nitrogen-doped bamboo biochar, SAC-Pd/Cu@NBC),以其为三维粒子电极,考察了初始硝氮质量浓度、粒子电极投加量、电流强度对SAC-Pd/Cu@NBC电催化高效还原硝酸盐氮的机理。结果表明：在电催化反应90 min时,SAC-Pd/Cu@NBC显著提高了硝酸盐氮的去除率,较纳米钯铜改性毛竹炭、二维电催化还原体系分别提升了2.52倍和17.16倍;在粒子电极投加量为0.100 g、初始硝氮质量浓度为100 mg·L⁻¹、电流强度为220 mA和反应时间为180 min的条件下,SAC-Pd/Cu@NBC对硝酸盐氮去除率可达99.62%,质量催化活性为0.689 4 mg·(g·min)⁻¹;粒子电极经过3次循环使用后,对硝酸盐氮的去除率仍达89.72%;HAADF-STEM等表征结果表明单原子Pd、Cu的成功负载,其可高效还原硝酸盐氮的机理主要为单原子Pd位点与Cu位点的协同催化。因此,SAC-Pd/Cu@NBC具备良好的电催化还原水中硝酸盐应用前景。     

机械球磨强化铁/四氧化三铁对Cr(Ⅵ)的还原性能

Fe/Fe₃O₄作为机械球磨助磨剂可高效去除含卤污染物,但也面临着助磨剂尾料资源化利用的难题。机械球磨后的Fe/Fe₃O₄尾料具有良好的Cr(Ⅵ)还原性能。本研究基于尾料资源化利用和高性能材料开发的双重考虑,通过球磨模拟制备具有高Cr(Ⅵ)还原性能的Fe/Fe₃O₄材料。结果表明,机械球磨强化了Fe/Fe₃O₄材料的Cr(Ⅵ)还原性能,Cr(Ⅵ)去除率由26.1%提升至91.3%。机械球磨主要是通过促进Fe(Ⅱ)的生成和Fe释放电子的传递强化Cr(Ⅵ)还原。采用球磨Fe/Fe₃O₄还原Cr(Ⅵ)时,Fe(Ⅱ)的高生成量说明机械球磨促进了Fe(Ⅱ)的生成,而Fe(Ⅲ) 的高生成量和pH的大幅上升说明Fe(Ⅱ)转化为Fe(Ⅲ)。利用邻菲啰啉淬灭Fe(Ⅱ),使得球磨Fe/Fe₃O₄材料对Cr(Ⅵ) 的去除率降至41.8%,这表明Fe(Ⅱ)对Cr(Ⅵ) 还原起主要作用。过量的氧气和过长的球磨时间可削弱球磨Fe/Fe₃O₄的Cr(Ⅵ)还原性能,最佳球磨条件为氮气氛围、球磨30 min;Cr(Ⅵ)去除效果与球磨Fe/Fe₃O₄投加量呈正相关,而与初始pH呈负相关。     

射频放电诱导还原水中六价铬

采用射频放电等离子体对水中六价铬(Cr(VI))进行还原研究,用高速相机观察了放电过程中等离子体宏观形貌的变化,用光谱仪检测了放电产生的自由基种类,并考察了入射功率、初始pH,Cr(VI)初始浓度以及羟基自由基(·OH)清除剂对Cr(VI)还原的影响。结果表明：等离子体形貌在宏观上呈现周期性变化;放电产生了·OH和氢原子(·H)。降低溶液的pH,增加放电的入射功率以及加入·OH清除剂均有利于Cr(VI)的还原;·H和次级产物过氧化氢(H2O2)是Cr(VI)还原的主要活性物质;射频放电的能量效率高于光催化,与辉光放电和电晕放电相近。利用射频放电还原水中Cr(VI)是一种高效、简易的水处理技术。     

硫酸盐还原菌包埋固定化及微生物群落分析

为实现硫酸盐还原菌(SRB)批量富集培养与包埋技术的工业化应用,采用纤维丝挂膜方式进行SRB的批量富集培养,以高通量测序方法分析SRB培养前后微生物种群变化,并采用生物包埋技术对富集后的厌氧污泥进行包埋;研究了SRB纤维丝填料、包埋填料活性恢复过程及对高浓度硫酸盐的去除情况;探讨了饥饿环境对于该包埋填料的影响。结果表明：采用间歇运行的小空间厌氧移动床进行SRB的培养,历时50 d,硫酸盐去除率最终稳定在80%以上;富集后的硫酸盐还原功能菌Desulfomicrobium比例由36.06%上升至58.68%,还原速率由49.32 mg·(L·h)⁻¹上升至338.7 mg·(L·h)⁻¹;采用聚乙烯醇(PVA)制作了SRB生物活性包埋填料,在包埋填料填充率为20%情况下,包埋填料对硫酸盐的去除效率最高可达91.96%;经15 d的饥饿环境后,对SRB包埋填料进行短期恢复,即可实现重复利用。该包埋填料具有良好的硫酸盐还原性能和恢复性能,为其工业化应用提供技术参考。     

溴与铜协同还原法脱除污酸中的砷

针对高酸度的含砷废水处理难度大的问题,通过溴与铜的协同作用将高价态的砷还原为单质来实现脱砷,采用ICP测定、阴离子电极分析、XRF检测对反应前后的溶液滤渣进行了表征;研究了还原反应中各因素对反应的影响。结果表明：反应温度、反应时间、氢离子浓度、铜粉目数及搅拌速率的升高均有利于砷还原反应的发生;增加铜粉及溴化钠用量,有助于反应进行,铜粉与溴化钠过量则引起反应后溶液中铜、溴离子浓度升高。在最优条件下,反应后砷的去除率可达到99.5%以上,溶液中的铜离子为60 mg·L^-1以下,通过XRF分析反应后所得的滤渣发现,溶液中的砷均沉淀进入固体。通过溴与铜协同还原的方法,溶液中的高价砷还原为单质,实现了高酸度环境下砷的脱除。     

PTFE/C三相电极氧阴极还原法生产过氧化氢

设计了隔膜体系电解槽,制作了聚四氟乙烯(PTFE)/碳黑三相气体扩散电极,系统研究了隔膜、电流密度、电极间距、初始溶液酸度、电解质、空气量和时间等因素对过氧化氢累积产生浓度和电流效率的影响。结果表明,在有隔膜体系,电流密度为70 mA/cm2,电极间距为1 cm,初始pH=0.5,电解质为0.10 mol/L Na2SO4溶液,空气量为40 mL/min的条件下,电解时间1 h时过氧化氢累积浓度最高可至20 096.05 mg/L,此时对应的电流效率为63.37%。在确定的最佳条件下,进行电解液循环实验,1 h时电流效率升高到98.4%,12 h之后,过氧化氢累积浓度为46 042.43 mg/L。实验原位产生的高浓度酸性过氧化氢溶液可以直接应用于Fenton试剂。     

好氧砷还原菌对吸附态砷迁移转化的影响

利用静态和动态土柱实验初步研究了好氧砷还原菌Bacillus sp. SXB在砷迁移转化过程中的作用。结果表明,在静态实验中,菌株SXB可以有效还原吸附在针铁矿上的五价砷;在动态土柱实验中,由于原土中砷是以三价砷形式存在,因此,不论是空白对照还是菌株SXB加入处理,出水中砷均为三价砷;当孔隙体积大于100时,铁的溶出开始增加。菌株SXB的加入,轻微地促进了土壤中砷的释放,而对铁的释放并没有明显影响。     

Fe-Mn基分子筛催化剂NH3低温选择性催化还原NO性能

采用柠檬酸法制备了不同Fe和Mn含量的Fe-Mn/HBeta催化剂,采用BET、XRD、SEM和XPS等方法对不同催化剂的特征参数进行表征,以氨气为还原剂,在空速为5 000 h-1的条件下,考察了活性成分负载量和焙烧温度对其活性的影响;探讨了催化剂的抗水抗硫性能.研究结果表明,焙烧温度为550℃、6%Fe-6%Mn/HBeta催化剂具有相对较优的催化活性,反应温度为90~230℃时,NO转化率为63.9%~96.99%,比表面积、孔体积和平均孔径分别为356.19 m2/g、0.61 cm3/g和16.83 nm,活性成分在催化剂表面高度分散,催化剂表面Mn主要以Mn3+和Mn4+存在,且以Mn4+居多;反应温度为180℃条件下,6%Fe-6%Mn/HBeta催化剂具有较好的抗水能力和同时抗水抗SO2能力,但单独抗SO2能力较差.