矾土尾矿载体双活性组分甲苯催化燃烧催化性能研究

利用矾土尾矿制备催化剂载体,采用浸渍法将双活性组分氧化物载于催化剂载体,研究甲苯催化燃烧性能.结果表明,当Cu、Mn物质的量比为1∶2、负载量为14％、焙烧温度为500℃、焙烧2h时CuMn/ZrO2整体催化剂催化活性高,起燃温度为210℃,完全燃烧温度为230℃,有效降低了甲苯催化燃烧的起燃温度和完全燃烧温度.     

Acid-assisted hydrothermal synthesis of nanocrystalline TiO2 from titanate nanotubes: Influence of acids on the photodegradation of gaseous toluene

In order to efficiently remove volatile organic compounds (VOCs) from indoor air, onedimensional titanate nanotubes (TiNTs) were hydrothermally treated to prepare TiO₂ nanocrystals with different crystalline phases, shapes and sizes. The influences of various acids such as CH₃COOH, HNO₃, HCl, HF and H₂SO₄ used in the treatment were separately compared to optimize the performance of the TiO₂ nanocrystals. Comparedwith the strong and corrosive inorganic acids, CH₃COOH was not only safer andmore environmentally friendly, but also more efficient in promoting the photocatalytic activity of the obtained TiO₂. Itwasobserved that the anatase TiO₂ synthesized in 15 mol/L CH₃COOH solution exhibited the highest photodegradation rate of gaseous toluene (94%), exceeding that of P25 (44%) by a factor ofmore than two. The improved photocatalytic activity was attributed to the small crystallite size and surface modification by CH₃COOH. The influence of relative humidity (20%-80%) on the performance of TiO₂ nanocrystals was also studied. The anatase TiO₂ synthesized in 15 mol/L CH₃COOH solution was more tolerant tomoisture than the other TiO₂ nanocrystals and P25.     

载体酸处理对CuMnCeOx/堇青石微波催化燃烧甲苯性能的影响

针对堇青石载体比表面积小、活性组分分散程度低等问题,本研究使用盐酸对蜂窝状堇青石载体进行酸蚀处理以增大其比表面积.在采用等体积浸渍法制备CuMnCeO_x/酸蚀堇青石催化剂的基础上,开展了微波催化燃烧甲苯试验以考察酸处理对催化剂活性的影响,同时对CuMnCeO_x/堇青石与CuMnCeO_x/酸蚀堇青石催化剂进行BET、SEM、PSDA和XRD等表征测试.结果表明,堇青石载体的比表面积由酸蚀前的0.153 m²·g^-1提高至酸蚀后的1.024m²·g^-1;酸蚀未改变堇青石载体的晶体结构,同时CuMnCeO_x/酸蚀堇青石活性组分的特征峰相较于CuMnCeO_x/堇青石催化剂有所增多.在处理气量为0.12m³·h^-1、甲苯初始浓度为1000 mg·m^-3和床层温度为160℃的反应条件下,CuMnCeO_x/酸蚀堇青石催...     

低NOx环境异戊二烯促进甲苯生成甲基丁烯二醛的模拟实验

在低NO_x浓度条件下开展甲苯和异戊二烯复合体系的烟雾箱模拟实验,使用高时间分辨率的在线质子转移反应飞行时间质谱(PTR-TOF-MS)实时监测混合体系中反应物与产物的浓度变化情况,探究人为源与天然源交汇过程中, 自然源挥发性有机物 (BVOCs)对人为挥发性有机物(AVOCs)化学降解的影响.结果表明,异戊二烯与甲苯竞争OH自由基,从而抑制了甲苯的化学降解,该竞争反应开始得越早,抑制效果越显著.研究还发现异戊二烯会增强甲苯RO₂降解途径产物的产量,生成更多1,4不饱和-二羰基化合物(如丁烯二醛和甲基丁烯二醛)与二羰基化合物(如乙二醛和甲基乙二醛),其中甲基丁烯二醛增量最高可达38.6%.此外,异戊二烯快速氧化生成的RO₂自由基碳数更少,可能与甲苯氧化生成的RO₂自由基发生了快速的交叉反应,有利于甲苯RO自由基的生成及裂解,最终导致甲苯RO₂途径裂解产物的增加.     

Hydrothermal-treated Pt/Al2O3 as an excellent catalyst for toluene total oxidation

The preparation of highly active supported noble metal catalysts with a low noble metal loading has always been the ultimate goal of researchers working on catalysis. Hydrothermally treated Pt/Al₂O₃ (Pt/Al₂O₃-H) exhibits better catalytic activity than that (Pt/Al₂O₃-C) treated via the conventional calcination approach. At the high space velocity of 100,000 mL/(g∙hr), the temperature that correspond to 50% toluene conversion (T₅₀) of Pt/Al₂O₃-H is 115°C lower than that of Pt/Al₂O₃-C, and the turnover frequency (TOF) value can reach 0.0756 sec⁻¹. The mechanism by which the hydrothermal approach enhances Pt/Al₂O₃ activity has been investigated. The structure associated with the high catalytic activity of Pt nanoparticles (NPs) can be retained via hydrothermal treatment. Furthermore, the support is transformed to AlO(OH) with numerous surface hydroxyl groups, which in turn can facilitate the adsorption of toluene. And the synergistic effects of Pt NPs and AlO(OH) increases the contents of Pt in oxidation state and active oxygen, which are beneficial for toluene oxidation.     

甲苯对土壤芳基硫酸酯酶活性的影响

甲苯作为土壤酶测定的前处理试剂及许多有机污染物在环境中降解的中间产物,有关其对土壤酶的影响研究在土壤酶学和环境科学领域具有重要意义.因此,采用模拟方法,较系统地研究了不同剂量甲苯和处理时间下芳基硫酸酯酶活性的变化规律.结果表明,甲苯对纯酶具有明显的抑制作用,酶活性降幅最大达到45.5%;灭菌土壤对溶液中的纯酶有很强的吸附能力;极微量的甲苯即可完成对土壤中酶活性的激活作用,酶活性增幅为109%～298%;随着甲苯剂量的增加,土壤酶活性的变化幅度逐渐趋缓,并可用Langmuir模型较好地拟合,由此获得了最大表观酶活性Umax,发现其与土壤性质显著相关,说明甲苯主要是通过杀死土壤中的微生物来影响土壤酶活性的.此外,初步探讨了不同土壤中胞外酶量与胞内酶量的关系,发现在供试土样中土壤芳香硫酸酯酶胞外酶和胞内酶分别占54.4%和45.6%.本研究可为后续土壤酶测定质量的完善和提高提供依据.     

Catalytic performance of copper and cerium oxides-based γ-Al_2O_3 on combustion of toluene

以γ-Al2O3为载体,以复合氧化物CuxCe1-xO2为活性组分,其中,x=0.1,0.2,0.4,0.6,0.8,通过浸渍法制备了一系列CuxCe1-xO2/γ-Al2O3催化剂.在固定床反应器中评价了催化剂对甲苯的催化活性,通过XRD、SEM对催化剂进行表征,并运用ICP-MS分析并计算Cu、Ce的摩尔比以及活性组分的负载量.结果表明,在CuxCe1-xO2/γ-Al2O3催化剂中Cu、Ce摩尔比的实际值与理论值相近,活性组分的负载量在19%以上,而且对甲苯都有较好的低温催化活性,其中当x=0.2时,即Cu0.2Ce0.8O2/γ-Al2O3催化剂对甲苯的催化活性最高,其中T10=160℃,T90=265℃;当甲苯的进口浓度在700～3000mg·m-3时,进口浓度对Cu0.2Ce0.8O2/γ-Al2O3催化剂的催化活性影响较小,且经过连续80h的稳定性操作后转化率仍然保持在90%以上.     

光助芬顿反应催化降解气体中甲苯

以甲苯作为挥发性有机污染物(VOCs)的代表,利用连续进气动态实验装置,研究光助芬顿反应降解气体中甲苯的作用.考察了芬顿试剂溶液初始p H、H2O2浓度、Fe2+浓度以及甲苯初始浓度对降解甲苯的影响,并利用在线质谱和色谱对产物进行了定性、定量分析.结果表明,紫外光照加快了羟基自由基的生成,显著提高了气体中甲苯的去除率;p H=3.0、H2O2浓度为20 mmol·L-1、Fe2+浓度为0.3 mmol·L-1的条件下,甲苯去除率最高;当甲苯初始浓度为260 mg·m-3时,去除率能够达到98%;光助芬顿反应催化降解气体中甲苯实验未检测到CO2之外的中间产物,CO2产率分析表明去除的甲苯全部转化为CO2.     

氯化钙种子气溶胶对甲苯二次有机气溶胶与氨形成含氮有机物的影响

苯系物光氧化反应形成的二次有机气溶胶(SOA)是大气细粒子的重要组成部分.SOA羧酸和二元醛组分能与氨反应形成有机酸铵和咪唑类含氮有机物,它们能够吸收205 nm和270 nm的紫外辐射,是棕色碳的主要组分.氯化钙等无机种子气溶胶具有较大的比表面积,可为气相羰基化合物和氨提供凝结与反应载体,从而影响含氮有机物的形成.基于此,本文利用烟雾腔研究氯化钙种子气溶胶存在时甲苯SOA与氨的反应,采用紫外-可见分光光度计测量产物溶液在205 nm和270 nm处的吸光度,并定性研究不同浓度、湿度和酸度的氯化钙种子气溶胶对含氮有机物形成的影响.结果表明:氯化钙种子气溶胶能够促进甲苯SOA含氮有机物的形成;含氮有机物的生成浓度随着氯化钙种子气溶胶浓度和pH值的增加而逐渐增大.但当氯化钙种子气溶胶为碱性时,OH~-会与凝结的有机酸发生酸碱中和反应并抑制二元醛化合物水合形成四醇产物,从而不利于含氮有机物的生成;水分子的增加占据了氯化钙种子气溶胶表面的吸附活性位点,氨被吸附和凝结的量减少,从而导致含氮有机物的生成浓度随着相对湿度的增大而降低.本研究可为人为源SOA棕色碳的形成机制和化学组成研究提供实验依据.     

微波催化燃烧气态甲苯特性及床层温度分布

采用浸渍法制备Cu-Mn-Ce/堇青石蜂窝催化剂,于微波催化燃烧装置中考察其对甲苯废气的催化活性与稳定性,并对固定床温度进行了测试分析.研究表明,微波加热下床层温度分布均匀,甲苯的最佳反应温度在230~270℃之间.当停留时间大于9.7s且床层温度高于270℃时,甲苯的降解率大于90%.铜锰铈单金属氧化物及其复合氧化物尖晶石是主要的活性组分,甲苯在其表面上进行准一级反应而被催化氧化.高温对催化剂结构有影响,但重复性试验证实了催化剂的高活性和良好的稳定性.本文为微波催化燃烧技术治理VOCs废气的中试研究及下一步的实际应用提供了理论支持.