电化学催化氧化降解有机物的机理及研究进展

介绍了电化学催化氧化降解水中有机物的机理：电化学直接氧化和电化学间接氧化、在电催化氧化过程中应用的电极材料、电极结构及其催化特性、国内外目前的研究进展、指出了目前研究降解机理中的存在缺陷。最后提出了电化学催化氧化在实际工程中应用存在的问题及今后电化学催化氧化降解有机物的研究重点。     

生物电催化方法处理三氯乙酸的研究

利用吸附法将血红蛋白(Hb)固定在碳纳米管修饰电极表面,研究了Hb在碳纳米管修饰电极的直接电化学行为.固载Hb碳纳米管修饰电极在pH=7.0的PBS缓冲溶液中于-0.300V(vsSCE)处有一对相当可逆的循环伏安还原氧化峰,为Hb血红素辅基Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)电对的特征峰.利用循环伏安法和恒电位电解法研究了固载Hb的碳纳米管修饰电极对有机氯模型污染物三氯乙酸的电催化还原脱氯,并通过鉴定中间产物探讨了其催化还原机理.结果表明,固载Hb的碳纳米管修饰电极对三氯乙酸的还原具有很高的催化活性,三氯乙酸是按照三氯乙酸→二氯乙酸→一氯乙酸→乙酸的途径分布还原脱氯.将固载Hb的碳纳米管修饰电极组装成三维填充床电解反应器,进行了三氯乙酸连续流动电解还原的初步研究.-0.6V(vs.SCE)电解180min,三氯乙酸去除率为40.13%.     

磷化氢液相催化氧化净化催化剂的初筛

传统的净化方法难以实现低成本、高效、选择性净化低浓度磷化氢尾气,这限制了含磷化氢尾气的资源化技术的实现。通过Pd(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)、Pd(Ⅱ)-Cu(Ⅱ)、Pd(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)对低浓度磷化氢连续净化的研究,筛选出在低温(<80℃)、常压下对低浓度磷化氢(850mg/m3)具有液相催化氧化净化活性的Pd(Ⅱ)、Pd(Ⅱ)-Cu(Ⅱ)、Pd(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)3种催化剂,其中Pd(Ⅱ)催化氧化净化低浓度磷化氢的净化效率>60%,Pd(Ⅱ)-Cu(Ⅱ)及Pd(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)催化氧化低浓度磷化氢(850mg/m3)的净化效率可达100%。     

多相催化技术的固液微界面调控原理及应用进展

多相催化氧化是一种很有前景的水深度处理技术,实际水环境中微量难降解有机污染物的去除通常受到水中共存物质如天然有机物（NOM）的影响.因此,在多相催化体系中,基于污染物与氧化媒介在催化剂表面的作用及转化过程调控催化剂的表面性质,对于复杂环境中污染物的高效靶向去除至关重要.本文主要综述了以过氧化氢、臭氧和光为媒介的多相催化氧化技术的固液微界面调控原理,以及基于固液微界面调控的水处理应用进展.重点阐述了催化剂表面性质对氧化媒介和目标污染物在表面分解和转化的影响,以及不同类型有机污染物在催化剂表面的作用原理.在此基础上,我们提出通过不同的手段极化催化剂表面,使表面电子分布不均匀,形成氧化位点和还原位点,使目标污染物失电子氧化同时活化表面吸附氧化媒介形成更多吸附态·OH,是促进复杂水环境中目标污染物高效去除的关键途径.     

活性炭低温催化还原NOx影响因素及反应机理分析

以活性炭为催化剂,NH₃为还原剂考察了温度,氧含量,SO₂和H₂O等因素对NO_x去除率的影响;同时采用暂态响应技术研究了活性炭低温氨选择性催化还原(SCR)NO_x的反应机理.结果表明:在实验条件下,NO_x去除率随温度的增加逐渐降低,随氧含量的升高逐渐升高,但当φ(O₂)大于2.5%时去除率增加缓慢,说明活性炭具有良好的低温SCR活性,氧的加入促进了NO_x的催化还原,在活性炭低温氨选择性催化还原NO_x的反应中,将NO预氧化为NO₂可提高NO_x的还原率;在短时间内SO₂的通入对其SCR反应影响较小;H₂O的加入大大降低了活性炭的SCR活性,使活性炭催化剂毒化.该SCR反应按Eley-Rideal机理进行,NH₃的吸附过程为该催化过程的控制性步骤.      

负载型铜酞菁的制备及其催化氧化巯基乙醇

以3-(环己氧基)-邻苯二腈和氯化铜为原料,通过钼酸铵固相法合成了一种烷氧基取代的铜酞菁配合物α-四(环己氧基)铜酞菁(CuPc),采用浸渍法将其负载在MCM-41和SBA-15介孔分子筛中,制备了CuPc/MCM-41和CuPc/SBA-15催化剂,并且负载后的酞菁还能回收利用,仍然具有催化效果。采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、红外光谱(IR)对目标产物进行表征,并用TG对酞菁进行热稳定性分析,结果表明酞菁在200℃时开始失重,350℃时失重率最大为58%;通过氮气吸附对催化剂进行表征,证明酞菁已经进入到分子筛孔道,孔容积分别从0.132 cm3/g减至0.055 cm3/g和0.420 cm3/g减至0.202 cm3/g。研究了2种催化剂在不同pH、催化剂浓度下对巯基乙醇(ME)催化氧化性能的影响,结果表明,CuPc/SBA-15对巯基乙醇(ME)具有较高的催化活性,且2种催化剂的活性在pH=12时都达到最大。     

不同晶型铁氧化物Fenton和UV-Fenton降解橙Ⅱ的催化性能

选取了磁铁矿、赤铁矿和针铁矿3种不同晶型的铁氧化物,用XRD和BET进行了表征。将3种铁氧化物作为催化剂用于Fenton和UV-Fenton(254 nm UVC)降解偶氮染料橙II,测定了染料降解过程中溶液中铁离子浓度的变化规律,用于分析3种铁氧化物的催化过程。用单位比表面积反应速率常数(k/Ssur)评价了3种铁氧化物UV-Fenton催化降解橙Ⅱ的能力,以揭示UV-Fenton体系中铁氧化物晶型与催化性能的关系。结果表明,Fenton体系中,磁铁矿能通过表面固有的2价铁催化产生羟基自由基降解橙Ⅱ,其催化能力高于针铁矿和赤铁矿;UV-Fenton体系中,磁铁矿、赤铁矿和针铁矿催化降解橙Ⅱ的单位比表面积反应速率常数分别为0.048 8 g/(m2·min)、0.023 4 g/(m2·min)和0.001 0 g/(m2·min),可见磁铁矿的催化能力明显高于针铁矿和赤铁矿;UV-Fenton体系中,磁铁矿以多相反应为主,针铁矿以均相反应为主,而赤铁矿则是两者共同作用。研究表明,磁铁矿是多相铁氧化物UV-Fenton催化剂的理想晶型,同时也是合成新型多相光助-芬顿催化剂理想的活性组分。     

光催化氧化处理皂素生产双烯废水

采用活性炭物理吸附和Fenton光催化氧化技术处理皂素生产双烯过程中产生的生物难降解废水.通过测量化学需氧量(CODCr)得到降解效果过程.当在可见光(λ＞420 nm)照射下,pH=3.0,n(Fe2 ):n(H2O2)=1:7.49时,废水的降解率为71.2%.为比较不同光源的影响,在相同条件下,分别采用紫外光(330 nm＜λ＜380m)、太阳光、可见光(λ＞420 nm)3种不同光源,结果表明,120 min光催化降解COD去除率分别为94.3%、90.3%及71.2%,结合活性炭吸附处理均可达到废水排放标准.多次添加H2O2与一次添加H2O2的试验结果表明,多次添加可以提高H2O2的利用率,节约H2O2的投加量.     

掺铈的铜锰钴复合氧化物催化剂对甲苯催化燃烧的性能研究

研究了铜锰钴复合氧化物上掺铈对甲苯完全氧化反应性能的影响。结果表明掺铈的铜锰钴复合氧化物催化剂的催化效果比铜锰、钴锰和钴铜双组分催化剂的催化效果好。以气相色谱为检测手段,用常压气体流动评价装置考察了这四类催化剂对甲苯的温度和空速特性,并对Cu-Mn-Co-Ce-O型催化剂进行了X射线衍射波谱(XRD)表征和BET测量,分析了该催化剂的晶体结构。     

非均相UV/Fe-Cu-Mn-Y/H2O2反应催化降解4BS染料废水

制备了负载在Na Y分子筛上的Fe Cu Mn Y复合催化剂,并对其在非均相UV Fe Cu Mn Y H2O2体系中催化氧化4BS染料废水进行了研究.结果表明,非均相UV Fe Cu Mn Y H2O2体系对4BS染料废水的处理具有很高的效率.在基准条件下,反应时间为20min时,废水中4BS的去除率达到了93 7%.与均相UV Fenton体系不同,非均相UV Fe Cu Mn Y H2O2体系在碱性条件下(pH=10 5)仍可高效去除CODCr.动力学研究得到催化氧化4BS废水的模型方程,该模型可以为非均相UV Fe Cu Mn Y H2O2体系处理高色度的实际染料废水提供指导.