Effects of metal and acidic sites on the reaction by-products of butyl acetate oxidation over palladium-based catalysts

Catalytic oxidation is widely used in pollution control technology to remove volatile organic compounds. In this study, Pd/ZSM-5 catalysts with different Pd contents and acidic sites were prepared via the impregnation method. All the catalysts were characterized by means of N2 adsorption- desorption, X-ray fluorescence （XRF）, HE temperature programmed reduction （H2-TPR）, and NH3 temperature programmed desorption （NH3-TPD）. Their catalytic performance was investigated in the oxidation of butyl acetate experiments. The by-products of the reaction were collected in thermal desorption tubes and identified by gas chromatography/mass spectrometry. It was found that the increase of Pd content slightly changed the catalytic activity of butyl acetate oxidation according to the yield of CO2 achieved at 90%, but decreased the cracking by-products, whereas the enhancement of strong acidity over Pd-based catalysts enriched the by-product species. The butyl acetate oxidation process involves a series of reaction steps including protolysis, dehydrogenation, dehydration, cracking, and isomerization. Generally, butyl acetate was cracked to acetic acid and 2- methylpropene and the latter was an intermediate of the other by-products, and the oxidation routes of typical by-products were proposed. Trace amounts of 3-methylpentane, hexane, 2-methylpentane, pentane, and 2-methylbutane originated from iso4merization and protolysis reactions.     

FBC-DPF在柴油机颗粒物控制中的应用研究

目前针对加装FBC-DPF(燃油添加剂-柴油机颗粒捕集器)后的柴油机放特性研究较少,并且缺乏FBC-DPF对颗粒物中PAHs排放量的影响效果研究.为全面评估加装FBC-DPF后柴油机颗粒物排放特性和FBC-DPF对柴油机尾气中的颗粒物排放污染控制效果,在发动机台架上对装有FBC-DPF的重型柴油机进行了颗粒物排放特性试验.利用电子低压撞击仪(ELPI)测量加装FBC-DPF前、后柴油机颗粒物的数浓度与粒径分布,用玻璃纤维滤膜采集加装FBC-DPF前、后尾气中的固相PAHs,利用色谱质谱联用仪对加装FBC-DPF前、后尾气中的固相PAHs进行定量分析.结果表明:①加装FBC-DPF后柴油机排放的颗粒物数浓度大幅降低,FBC-DPF对尾气中颗粒物的捕集效率平均值在95%左右;②加装FBC-DPF后柴油机固相PAHs总比排放量有所降低,在大负荷区域降幅在25.0%～88.0%之间;③加装FBC-DPF前的颗粒物中位直径为30～89 nm,而加装FBC-DPF后的颗粒物中位直径为41～98 nm,平均增幅为38.2%.对于国Ⅳ及未来国Ⅴ柴油机排放法规,FBC-DPF是解决柴油机颗粒物排放的有效手段;此外,FBC-DPF可以大幅降低柴油机尾气中的有毒成分,并且能够适应高含硫量的燃油环境.     

MIL-101(Cr~(3+))可见光催化氧化降解甲基橙的研究

以金属有机多孔材料MIL-101(Cr3+)为非均相催化剂,过硫酸钠(Na2S2O8)为类Fenton体系的氧化剂,在可见光(300 W)下对甲基橙进行催化氧化降解研究。结果表明,MIL-101(Cr3+)在反应时间为120 min时对甲基橙降解率高达91.0%,且回收利用3次后仍表现出优异的降解性能(降解率达到81.0%)。同样条件下,把MIL-101(Cr3+)替换为TiO2或者不添加任何催化剂,甲基橙的降解率分别为25.6%和8.8%。采用紫外-可见漫反射光谱考察了常温下MIL-101(Cr3+)的禁带宽度大小,进一步证明其优异的光催化降解性能;同时还探讨了MIL-101(Cr3+)催化降解甲基橙的可能机理。     

粉煤灰负载Fe2O3脱除气态单质汞的试验研究

在固定床反应器中研究了利用燃煤电厂固废粉煤灰(FA)负载Fe2O3所制备的Fe2O3/FA催化剂对气态Hg0的脱除情况,发现Fe2O3/FA具有较高的脱除Hg0的能力.同时,考察了Fe2O3负载量、温度、空速、Hg0浓度、烟气成分等对Fe2O3/FA脱除Hg0的影响.结果表明,Fe2O3/FA对Hg0的脱除能力随Fe2O3负载量(1%~10%)的增加和温度(120~200℃)的升高而增强;Fe2O3/FA在较低的空速和Hg0浓度条件下表现出了更高的脱除Hg0的活性;HCl和O2促进了Fe2O3/FA对Hg0的脱除,而SO2和H2O抑制了Fe2O3/FA对Hg0的脱除.逐级化学提取实验结果证实,Fe2O3将Hg0氧化为Hg2+的化合物并吸附在FA上,这是Fe2O3/FA具有较高的脱除Hg0能力的原因.     

氧化还原介体厌氧催化酸性红B生物脱色研究

研究了筛选出的四种结构相似的醌类氧化还原介体对酸性红B厌氧脱色的促进作用,并以催化效果最佳的蒽醌-2-磺酸钠为醌介体模型,探讨了醌介体催化酸性红B厌氧生物降解路径。在35℃中温厌氧条件下,采用间歇批量实验法,测定不同体系中醌介体催化酸性红B脱色效果。结果表明:①在酸性红B浓度为150mg·L-1,醌介体浓度为0.16mmol/L,反应时间为4h时,结构相似的四种醌介体均可促进酸性红B脱色,反应效率提高了1.6².4倍,其大小顺序为AQS>2,7-AQDS>AQDS>α-AQS;②AQS在催化酸性红B降解过程中与传统厌氧微生物降解路径保持一致。     

关于环境监测质量管理创新思路的探讨

获得具有代表性、准确性、可比性、完整性的监测数据,就必须对监测的全过程涉及的人、财、物、技术四方面进行有效控制与管理。作者结合从事多年的环境监测工作实践,分析目前我国环境监测质量管理存在的问题,并提出提高环境监测质量管理水平的创新思路。     

DOC/CCRT老化对柴油公交车气态物排放特性的影响

基于重型底盘测功机,研究新鲜及老化氧化型催化器(DOC)、氧化型催化器耦合催化型颗粒捕集器(DOC+CDPF,CCRT)对在用国Ⅲ柴油公交车进行中国典型城市公交车循环CCBC时一氧化碳(CO)、总碳氢化合物(THC)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO_2)和氮氧化物(NO_x)、二氧化碳(CO_2)等气态物排放特性的影响.结果表明:采用新鲜及老化DOC/CCRT,均可以降低CO、THC、NO排放,增加NO_2排放,NO_x及CO_2排放基本不变;在怠速、加速、减速及匀速这4种工况下,新鲜DOC比老化DOC对CO、THC氧化效率好,新鲜CCRT比老化CCRT对THC氧化效率好,但老化CCRT对CO氧化效率更好,新鲜DOC/CCRT比老化DOC/CCRT对NO减少幅度高,对NO_2增加幅度高,但对NO_x排放总量基本无影响.     

电化学还原-氧化工艺降解4-氯酚的毒性研究

采用紫外光还原法制备了Pd-Fe/石墨烯催化阴极,并以Ti/IrO_2/RuO_2为阳极,构成三电极体系(双阴极)和两电极体系(单阴极)的电化学还原-氧化降解工艺,分别对4-氯酚进行降解.采用离子色谱、高效液相色谱、TOC仪对4-氯酚降解过程中中间产物及其浓度进行测定.根据公式计算降解过程中理论计算毒性值,应用发光细菌法测定降解过程中的实际毒性值,对理论计算毒性值与实际毒性值进行比较,分析不同体系下降解过程中毒性的变化规律.结果表明,两种工艺体系在最佳降解条件下,阴极室毒性均呈下降的趋势,由于降解过程中在阳极室生成高毒性的苯醌,阳极室毒性均先升高后降低.通过相关性分析得到,两种体系理论计算毒性与实际毒性在P=0.01水平下,相关性系数均为1,显著相关,表明降解过程中实际毒性的测定结果真实可靠.降解至120 min时,三电极体系毒性小于两电极体系,表明三电极体系优于两电极体系.据此提出实际毒性测定方法在电化学还原-氧化工艺降解氯酚类有机废水毒性测试的工业应用中有着广泛的前景.     

EDTA优化纳米Pd/Fe对2,4-D的催化脱氯研究

采用EDTA优化纳米Pd/Fe催化脱氯水中2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),并考察了EDTA投加浓度、pH、钯化率、温度等因素对2,4-D还原的影响.结果表明,EDTA的加入络合了纳米Pd/Fe在催化脱氯过程中生成的铁离子,抑制纳米Pd/Fe颗粒表面钝化层的形成,提高了体系的反应活性.适宜的EDTA浓度、低pH、高钯化率、低温等有利于2,4-D的还原脱氯.当EDTA浓度为25.0 mmol·L-1,纳米铁含量为1.0 g·L-1,初始pH=4.3、钯化率为0.5%,温度为25.0℃,搅拌速率为200 r·min~(-1)时,反应50 min,10.0 mg·L-1的2,4-D去除率及苯氧乙酸(PA)生成率均达到100%.     

感应电芬顿降解二甲基砷的效果与机理研究

二甲基砷作为甲基砷的主要种类之一,主要由含砷废水的排放和农药滥用进入环境水体,进而严重威胁着人类的健康.通过改进电芬顿反应中Fe~(2+)的投加方式,构建了以铁棒为感应阳极、RuO_2/Ti网为阳极、2个活性炭纤维为双阴极的感应电芬顿体系.为探究感应电芬顿体系对二甲基砷的降解效果与机理,考察了反应过程中初始pH、电流密度、反应物初始浓度等因素对二甲基砷去除效果的影响.结果表明,在初始pH值为3,电流密度为2 m A·cm~(-2),二甲基砷初始浓度为5 mg·L~(-1)的最佳条件下,经感应电芬顿反应240 min后,二甲基砷去除率高达94.4%.在此体系中,感应铁电极不断释放的Fe~(2+)与阴极产生的H_2O_2发生电芬顿反应产生羟基自由基将二甲基砷降解为一甲基砷、As(Ⅲ)和As(V),同时,铁离子水解生成的铁的羟基络合物将二甲基砷、一甲基砷、As(III)和As(V)吸附在其表面,从而达到二甲基砷的高效去除.