高分散纳米钙锆复合材料催化臭氧氧化降解间甲酚废水

采用共沉淀法制备了一系列Ca-Zr复合材料,探究了不同的焙烧温度对材料结构和化学性质的影响。使用X射线衍射、扫描电子显微镜及高分辨透射电镜等分析手段表征了所制备样品的物相变化和颗粒形貌特征,以间甲酚为底物,采用臭氧催化氧化方法对所得催化剂的催化性能进行了分析。结果表明：当焙烧温度升高到1 000 ℃以上时,样品晶型以斜方晶系CaZrO₃为主,随着焙烧温度的升高,颗粒更加均匀分散。在催化臭氧氧化降解间甲酚实验中,当焙烧温度为800 ℃时, TOC去除率最高可达到79%。800 ℃焙烧所得的样品由纳米颗粒组成,晶格间距为0.29 nm,说明样品的高暴露晶面为CaZrO₃的(121)晶面;XPS结果证实了样品的高活性可能是由晶格氧和表面羟基基团起重要作用而导致的。这种高效的纳米钙锆复合材料为催化臭氧氧化处理废水奠定了良好的基础。     

改进型农村三格化粪池的污水处理性能

在我国农村地区,化粪池仍然是许多家庭生活污水直排前的唯一处理设施。传统三格化粪池出水水质较差,造成了农村水环境污染,而对传统三格化粪池进行适当改进是解决污染问题的有效途径之一。为此,对传统三格化粪池进行了结构和功能的优化设计,在第1格设置由过流板隔开的预处理曝气池和预处理沉淀池,第2格保留厌氧发酵池,第3格由过流板分隔为生物接触氧化池和二次沉淀池。结果表明,稳定运行后,反应器对COD、${\rm{NH}}_4^ + $-N、TP和SS的去除率分别为83.51%~88.56%、66.82%~74.17%、77.47%~81.12%和82.26%~88.57%,相较于传统三格化粪池有显著的提升。改进型农村三格化粪池实现了农村分散式污水的就地处理,且经济性和维护便利性符合农村污水处理设施的定位需求,可为农村三格化粪池的改造和新建提供参考。     

沉淀-电解氧化法处理高铁氰化废水

采用沉淀-电解氧化联合技术处理高铁氰化提金废水,重点考察了沉淀剂添加量、沉淀时间、温度、电解电压、电解时间等因素对总氰、游离氰和铁氰络合物去除率的影响。结果表明,随着CuCl₂加入量的增大,氰化废水中各主要离子的沉淀率逐步增加。常温下向100 mL含氰废水中加入3.0 g CuCl₂并搅拌40 min后,总氰(CN_T)、CN⁻、Fe离子的去除率分别可达到95.29%、98.00%与100%。以钛板为阴阳极,采用一阴两阳体系对沉淀后液进行电解氧化实验,当电压为6 V、极间距为15 mm、电解时间为5 h、初始浓度为60%的条件下,CN_T和CN⁻的去除率最高可达到99.76%和99.90%。XRD分析表明,沉淀过程中铜氰、铁氰络合离子的去除主要归因于CuCN、Cu₂Fe(CN)₆、CuSCN等沉淀的形成。电解氧化过程中随着外加电压与氯离子浓度的增大,废水中残存的游离氰与金属氰络合离子的去除率逐渐增加,这主要是阳极反应产生的Cl₂/ClO⁻等强氧化剂作用的结果。以上研究结果可为高铁氰化提金废水的综合处理提供参考。     

不锈钢纤维毡改性材料的制备及在微生物燃料电池中的应用

为制备一种导电性高、生物相容性良好且耐腐蚀的阳极材料,提高微生物燃料电池(MFC)的产电性能,以不锈钢纤维毡(SSFF)为基底,采用水热反应法制备了还原氧化石墨烯/不锈钢纤维毡(RGO/SSFF),并进一步采用粉体烧结法将纳米二氧化钛(TiO₂)负载至RGO/SSFF,制备了二氧化钛/还原氧化石墨烯/不锈钢纤维毡(TiO₂/RGO/SSFF),将SSFF(对照)、RGO/SSFF和TiO₂/RGO/SSFF分别作为MFC的阳极(对应的MFC分别命名为MFC-CK、MFC-RG和MFC-TRG)以探究改性材料对MFC去除水体中耗氧有机物和产电性能的影响。结果表明：与SSFF相比,RGO/SSFF和TiO₂/RGO/SSFF具有更大的电容(Q为413.9 mF和446.9 mF),更小的界面转移电阻(R_ct为19.65 Ω和18.16 Ω),更高的交换电流密度(i₀为1.56×10⁻⁵ mA和2.07×10⁻⁴ mA);MFC-TRG对水体COD去除速率最高可达929.62 mg·(L·d)⁻¹;MFC-RG和MFC-TRG稳定输出电压分别为245 mV和280 mV,比MFC-CK提高了88.5%和115.4%;MFC-RG和MFC-TRG的功率密度输出分别为 337.50 mW·m⁻²和472.03 mW·m⁻²,比MFC-CK提高了163.9%和233.9%。由此可知,改性后的RGO/SSFF和TiO₂/RGO/SSFF阳极成功提高了MFC的产电性能。该研究结果可为后续MFC阳极改性研究提供参考。     

DBD结构对船用LNG发动机尾气CH4氧化脱除的影响

为提高等离子体氧化CH₄的脱除效率,同时避免放电过程中副产物NO_x的生成,在模拟天然气 (LNG) 发动机排气中,研究了介质阻挡放电 (DBD) 反应器电极结构参数对CH₄脱除效率、CO₂选择性及NO_x生成的影响及其机理。结果表明：增大电极直径使得气隙中折合场强E/N提高,增加了·O和·OH自由基的生成,促进了CH₄的氧化,提高了CO₂选择性;内电极直径的增大使E/N在气隙中分布更加集中,抑制了N₂(X, v)和N自由基的生成,减少了副反应的发生。与圆杆电极相比,螺纹电极的螺牙顶部附近具有过高的电场强度,从而促进N自由基的生成并抑制·O自由基的产生,故圆杆电极比螺纹电极具有更高的CH₄脱除效率及更低的NO_x生成。电极长度过长降低了折合场强以及电子平均能量,不利于氧化性活性粒子生成,导致CH₄脱除效率和CO₂选择性降低,同时增加了N₂(X,v) ,也使得NO_x增加。本研究可为提高低温等离子体协同催化剂促进甲烷还原NO_x系统的脱除效率,降低DBD反应器能耗提高能源利用率提供参考。     

Mn-Ce复合金属氧化物催化氧化甲苯性能

通过等体积浸渍法制备了一系列Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化剂, 并考察不同CeO₂负载量对MnO₂/γ-Al₂O₃催化剂催化氧化甲苯性能的影响。利用XRD、N₂吸脱附曲线、TEM、H₂-TPR、XPS和O₂-TPD等方法表征催化剂比表面积、表面形貌及氧化还原性能。结果表明,CeO₂的负载一定程度上降低了MnO₂/γ-Al₂O₃催化剂的比表面积, 且催化剂仍保持介孔结构。CeO₂的存在增加了催化剂表面的化学吸附氧含量,其良好的储放氧能力促进了Mn³⁺向Mn⁴⁺的转化;Mn和Ce之间存在较强的协同作用, 与MnO_x相邻的CeO₂更容易打开Ce—O键释放活性氧, 加速氧化还原进程,Mn_0.6Ce_0.4/γ-Al₂O₃催化剂T₁₀和T₉₀与MnO₂/γ-Al₂O₃催化剂相比分别降低20和40 ℃。本研究可为VOCs催化氧化技术中低成本金属催化剂的开发提供参考。     

絮凝-电解氧化联合处理氰化提金废水

采用絮凝-电解氧化联合技术处理氰化废水,主要研究了聚硅酸铝铁 (PSAF) 添加量、絮凝时间、pH、电压、电解时间、极板间距对总氰(CN_T)、游离氰(CN⁻)、Cu、Zn离子去除率的影响,并对其反应机制做了分析。研究表明,当PSAF添加量为2 g·L⁻¹,絮凝时间为30 min,pH为9条件下,CN_T、CN⁻、Zn、Cu离子的去除率分别可达42.97%、100%、84.40%、34.88%。Zn(CN)₄²⁻、Cu(CN)₃²⁻、CN⁻的吸附量分别为567.88、89.76、439.74 mg·L⁻¹。以钛板为阴极,石墨板为阳极,采用一阴两阳体系对絮凝后液进行电解氧化实验,在电压为3 V、电解时间为2 h、极板间距为10 mm条件下,CN_T、CN⁻、Zn、Cu离子的去除率可达91.70%、100%、99.15%、94.49%。絮凝过程中Zn(CN)₄²⁻、Cu(CN)₃²⁻、CN⁻的去除是由电荷中和和化学吸附共同作用的,其中电荷中和起主要作用。Zn(CN)₄²⁻、Cu(CN)₃²⁻、CN^-的化学吸附主要归因于其与PSAF水解产生的羟基阳离子发生交换反应。XRD分析表明,加入酸性絮凝剂PSAF的瞬间,部分Zn(CN)₄^2-反应为Zn(CN)₂沉淀。电解氧化过程中Zn(CN)₄²⁻、Cu(CN)₃²⁻破络释放的氰根会被阳极表面产生的O₂、·OH完全氧化为N₂和CO₂,Zn、Cu离子在阴极板电沉积而被去除。     

基于响应曲面法优化的臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺对结晶紫的降解

为有效去除水中结晶紫,利用臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺对结晶紫的氧化效果进行研究,设计单因素实验探索臭氧流量、过硫酸盐浓度、四氧化三铁浓度和pH对结晶紫降解的影响,依据响应曲面法的Box-Behnken Design(BBD)实验设计原理,探究臭氧流量、过硫酸盐浓度、四氧化三铁浓度和反应时间对降解效果的影响,并优化工艺参数;使用SEM-EDS、FT-IR和Raman表征了反应前后的四氧化三铁,并用EPR技术直接鉴定出工艺过程中的活性氧。结果表明：此工艺在较宽的pH区间(3~11)都具有较高的结晶紫降解能力,臭氧流量、过硫酸盐浓度和四氧化三铁浓度与结晶紫的降解率成正比;臭氧流量1.000 L·min⁻¹,过硫酸盐浓度0.968 mmol·L⁻¹,四氧化三铁浓度2.158 mmol·L⁻¹,反应时间41.702 min为预测的最佳工艺条件;在最佳工艺条件下得到的实际降解率与预测降解率相对偏差仅为−1.12%;催化反应后Fe₃O₄粒径减小,表面变得更加光滑;反应后的Fe₃O₄的铁元素质量分数由48.24％降至35.31%,而氧和硫元素质量分数由34.05%和0.39%分别增至37.59%和1.09%;臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺过程中存在SO₄^·–和·OH。由此可知,BBD优化模型预测与实际处理效果基本一致。该研究成果为可为难降解的结晶紫废水的深度处理提供参考。     

毛毯印染废水处理技术研究

本文采用投菌水解(酸化)--接触氯化法处理毛毯印染废水.试验表明该工艺流程简单,处理效果好,出水水质稳定.当进水CODc在480～750mg/L范围变化时,出水CODDc稳定在100mg/L以下.其中,水解池对色度有较好的去除效果,同时可提高后续接触氧化池的处理效率;而CODc的去除则主要在接触氧化池进行.     

H2O2处理酸性大红GR染料废水的研究

通过对废水pH值、H2O2用量、催化剂用量、反应时间、反应温度等工艺条件的考察,确定了H2O2催化氧化处理酸性大红染料废水的最佳工艺条件pH 4、H2O2用量6 mL/L、催化剂用量3 g/L、反应时间100 min、反应温度70℃.在该条件下,COD和色度的去除率分别为76.7%和99.4%;通过反应前后的紫外-可见光光谱分析表明,H2O2催化氧化处理酸性大红GR染料废水有比较好的效果,为该工艺处理酸性大红GR染料废水提供了科学依据.