微孔TiO2负载Pt吸附强化矿化甲苯的性能

矿化效率不足是光催化技术应用于挥发性有机化合物（VOCs）净化的关键限制因素之一。为了提高VOCs的矿化效率,制备了高比表面（736 m2·g-1）微孔TiO2材料,以其为载体构建了微孔TiO2与Pt的吸附强化光催化二元结构体系。采用比表面积（BET）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等方法考察材料结构,并以甲苯为VOCs代表研究材料的吸附-光催化特性。结果表明,Pt修饰微孔TiO2表现出特异的吸附和催化能力,甲苯平衡吸附量和矿化效率分别是P25的3.8~4.1倍和2.6~2.9倍。微孔TiO2载体除了吸附强化作用外,其表面通过Pt修饰可产生大量表面羟基,从而利于Pt-TiO2的常温催化过程。     

TiO2、BiVO4、Cu2O光催化降解低浓度甲醛

比较研究了3种（TiO2,BiVO4,Cu2O）光催化剂对低浓度甲醛的降解过程,拟通过结构分析（晶粒尺寸、比表面积、禁带宽度）和实验评价其性能优劣,优选出光催化性能较好的材料。通过结构分析和降解甲醛实验发现,甲醛初始浓度较低时,BiVO4降解率优于其他,随甲醛浓度增加,催化剂降解率均呈上升趋势,TiO2-1（T-1）、TiO2-2（T-2）降解率增加显著。随环境湿度增大,降解率先上升后下降,BiVO4-1（B-1）、BiVO4-2（B-2）降解率下降的较为缓慢。同一物质当晶粒尺寸越小比表面积越大,其降解率越好。T-2比B-1有更好的稳定性。分析认为在较低甲醛浓度时,决定光催化降解率的主要因素是催化剂的表面反应速率。随着甲醛初始浓度的增加,吸附脱附成为主要限制步骤。随环境湿度增加,甲醛降解率先上升后下降,具有较小比表面积的BiVO4降解甲醛效率下降不显著。连续的工作产生甲醛分解副产物,不易堵塞具有大比表面积的T-2的活性位点,所以T-2有更好的稳定性。     

基于室内PM2.5控制和节能的通风策略探讨

细颗粒物（PM2.5）随空调新风进入室内,和室内产生的PM2.5粒子一起作用,导致人体暴露在室内细颗粒物环境中。为保证室内空气品质,最大限度节约空调系统运行能耗,建立了室内PM2.5浓度与CO2体积分数双组分模型,提出了适用于某会议室不同室内外PM2.5源、不同人数以及不同天气状况下的最佳通风策略,利用Simulink对炎热天气室内有无PM2.5散发源、温和天气室内有无PM2.5散发源4种工况下的不同通风方式进行仿真对比。模拟结果表明：炎热天气存在最小新风量,该值由室内人数决定,过滤送风对控制室内PM2.5浓度效果最好;温和天气存在最大新风量,且该值与过滤器效率成正比;在所研究的情况下,温和天气节能潜力比炎热天气大。     

城市干污泥热解气化

针对包头市南郊污水处理厂污水污泥,采用先热解后对热解残渣进行气化的方法探讨城市污泥的有效利用方式。污泥热解实验取升温速率（20~60℃·min-1）和终温（400~600℃）作为影响因素,得出各热解产物产率的变化规律。结果表明,污泥热解在终温为600℃时失重率达到57.53%,焦油产率在450℃达到峰值。污泥残渣的气化分别以水蒸气和CO2作为气化剂,探讨了800~1 000℃范围内的气化产品气组分变化规律。以水蒸气为气化剂时,污泥热解残渣的可制备富氢产品气,产品气中H2体积分数随着反应温度的增加而增加,1 000℃时H2含量可达68.83%,H2+CO含量达到81.36%,低位热值为9.18 MJ·Nm-3。以CO2作为气化剂时,产品气中富含CO,温度越高CO含量越高,1 000℃时到达最大值53.84%,产品气低位热值为7.25 MJ·Nm-3。     

不同阴离子下纳米TiO2催化臭氧化对溴酸盐生成的影响

为研究不同阴离子条件下纳米TiO2催化臭氧化（nano-TiO2/O3）过程对溴酸盐（BrO3-）生成的影响,本研究通过小试实验分别考察了不同浓度溴离子（Br-）、氯离子（Cl-）、碳酸氢根离子（HCO3-）、硫酸根离子（SO42-）和亚硝酸根离子（NO2-）对纳米TiO2催化臭氧化过程BrO3-生成的影响,并对不同阴离子条件下单独臭氧化（O3）过程和nano-TiO2/O3过程BrO3-生成情况进行对比。结果表明,不同Br-初始浓度下,相对于O3过程,纳米TiO2对BrO3-生成的抑制效果规律不明显;Cl-浓度从0增至150 mg·L-1时,纳米TiO2抑制率呈现先增加后下降的趋势;HCO3-存在的水体,投加纳米TiO2对BrO3-生成的抑制效能大大减弱;当SO42-初始浓度为0~90 mg·L-1时,相对于O3过程,nano-TiO2/O3过程BrO3-生成量减少了22.50%~68.77%;当NO2-初始浓度为0~1 mg·L-1时,相对于O3过程,nano-TiO2/O3过程BrO3-生成量减少了2.22%~68.77%。     

PEI-DTC的制备及其对Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附性能

以Pb²⁺吸附量为评价指标获得了PEI-DTC的最佳制备条件,采用SEM和FT-IR对所制备材料的形貌和结构进行了表征,考察了吸附时间、pH、振荡速度和材料投量对PEI-DTC吸附Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺效果的影响,分析了吸附过程中的动力学特征、热力学特征,研究了材料的复用性能。结果表明,采用30% PEI溶液制备PEI-DTC的最佳条件为m(PEI)/m(戊二醛)= 2:1、m(PEI)/m(硼氢化钠)=3:1、m(PEI)/m(二硫化碳)=3:1;所制备材料表面呈颗粒状和蜂窝状结构,比表面积较大;PEI-DTC对Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺的吸附效果随吸附时间、溶液pH增加呈先快速增加后趋于稳定的变化趋势,Pb²⁺、Cu²⁺在100 r·min⁻¹、Zn²⁺在150 r·min⁻¹时表现出较好的吸附效果,Pb²⁺在材料投量为0.03 g时即近于完全吸附,而Cu²⁺、Zn²⁺在材料投量为0.08 g时仍处于上升趋势;适宜吸附条件下PEI-DTC对Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的去除率分别可达97.62%、14.79%、78.92%,对应的吸附量分别为4.005、0.509、4.658 mmol·g⁻¹;PEI-DTC对Pb²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的吸附过程符合Langmuir模型和准二级反应动力学模型,吸附为自发的吸热过程;经4次使用,材料对Pb²⁺的吸附量仍保留81.14%。     

MnO2/Al2O3吸附草甘膦及微波紫外耦合降解再生工艺

以掺混煅烧法制备MnO2/Al2O3,并对草甘膦进行吸附,将吸附态草甘膦置于微波紫外耦合系统中进行降解和再生。研究并给出了MnO2/Al2O3的最佳制备条件、最佳吸附条件和微波紫外耦合降解再生的最佳工艺参数。MnO2/Al2O3最佳制备条件为MnO2质量分数15%,煅烧温度500℃,煅烧时间2 h。在常温下,MnO2/Al2O3对草甘膦的最大吸附量为75 mg/g。微波紫外耦合系统最佳工艺参数为功率500 W,时间25 min,空气量0.06 m3/h。在此操作条件下,MnO2/Al2O3的再生率达到85%,并且可以多次再生利用,草甘膦最终降解产物为二氧化碳、氮氧化物、磷酸和水,矿化率为65%。     

磷酸铵镁碱促(Mg(OH)2)热解产物氨氮去除性能

磷酸铵镁热解循环技术可以有效降低磷酸铵镁结晶技术的药剂费用。同时,在磷酸铵镁热解过程中添加Mg(OH)2碱促媒介,能阻止磷酸氢镁向焦磷酸镁的转化,并降低热解产物氨氮去除过程中上清液磷酸盐的残留。在Mg(OH)2:NH4+摩尔比为1:1,热解温度为110℃条件下,热解产物沉氨效率接近84%,上清液磷酸盐残留量为0.02 mg/L。     

RuO2-IrO2/Ti阳极电催化降解偶氮染料甲基橙模拟废水

以自制Ti基RuO2-IrO2镀层形稳电极为阳极,采用电催化氧化处理偶氮染料甲基橙模拟废水。以硫酸钠为支持电解质,在自然pH条件下分别考察了电解时间、电极间距、电流密度和电解质浓度等因素对甲基橙去除率的影响,并分析其原因。实验结果表明,在自然pH、电极间距为1.0 cm、电流密度为30.0 mA/cm2、电解质硫酸钠浓度为20.0 g/L、电解1.0 h,甲基橙去除率高达90.0%以上。 因此,电催化氧化法作为一种高效、简便的染料废水处理技术,具有一定的应用潜力。     

Fe3O4/ZrO2-H2O2非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的降解

以浸渍法制备的新型纳米Fe3O4/ZrO2为催化剂,3,4-二氯三氟甲苯(3,4-DCBTE)为目标污染物,用Fe3O4/ZrO2-H2O2非均相类Fenton体系对目标污染物进行降解,考察催化剂的催化效果和温度、pH、H2O2投加量和掺杂比等因素对催化剂催化效果的影响。结果表明,以纳米Fe3O4/ZrO2作为催化剂的非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的处理效果极佳;随着温度的升高,纳米Fe3O4/ZrO2的催化效果不断提高;当pH降低时,催化剂的催化效果有明显提升,原始pH(pH=5.7)时反应去除效果最佳,去除率可达88.6%;催化剂用量的增加同样可以提高3,4-二氯三氟甲苯的降解效率;催化剂中Fe3O4:ZrO2的物质的量比为1:2时效果较其他掺杂比的催化剂效果更好,去除率最终可以达到96.82%;当H2O2投加量增加时,3,4-二氯三氟甲苯的降解效率先提高后降低,投加量为0.3 mL时去除效果最好,几乎可以完全去除目标有机物。以Fe3O4/ZrO2-H2O2非均相类Fenton体系处理3,4-二氯三氟甲苯时,目标污染物的降解符合一级反应动力学。