H2O2强化光催化处理苯胺化工废水的应用试验

研究者在苯胺模拟废水高级氧化处理方面开展了很多研究，但针对炼化企业苯胺装置废水含盐高、色度高、COD降解难等问题尚未开展工程应用。为解决苯胺生产废水的实际问题，本研究开展了TiO₂/UV-H₂O₂氧化降解苯胺废水（1~2m³/h）的现场试验研究。考察了苯胺废水在单独TiO₂/UV、单独H₂O₂氧化及TiO₂/UV-H₂O₂协同作用下的处理效果，提出了苯胺废水的最佳处理工艺方案，并进行了成本核算。结果表明，单独TiO₂/UV和单独H₂O₂氧化对苯胺废水的脱色率和COD去除率偏低，而TiO₂/UV-H₂O₂协同作用时苯胺废水脱色率和COD去除率可达95%以上。协同氧化体系中，H₂O₂的氧化降解作用显著，H₂O₂投加量1%~2%；酸性条件利于苯胺废水的降解，特别是pH=3.8~4.2时；TiO₂/UV和H₂O₂协同作用一段时间后，停止UV而凭借残余H₂O₂可以将体系中的中间产物继续降解直至矿化成CO₂。TiO₂/UV- H₂O₂协同处理炼化企业苯胺生产废水，出水COD≤60mg/L，色度≤20倍，单位能耗约18.44kW·h/m³，明显低于文献报道值，具有显著的技术性与经济性。     

竹制生物炭负载TiO2-SnO2电化学处理焦化废水

制备了一种新型竹制生物炭负载TiO₂-SnO₂的颗粒电极，采用SEM、FT-IR、BET及XRD对其进行表征，并对其在三维电化学系统中处理焦化废水的性能进行了研究。结果表明：竹制生物炭拥有致密的微孔空间结构，改性后其表面和内部存在大量的Ti-Sn氧化物；在电流密度为30 mA/cm²，经过150 min电解处理后，焦化废水的COD去除率达到73.96%，DOC去除率达到66.72%，UV₂₅₄由6.65 cm^-1降至3.00 cm^-1；三维荧光光谱结果表明：焦化废水中大部分有机化合物和可溶性微生物副产物被降解和转化。Ti、Sn的加入提高了颗粒电极电氧化、电吸附和电催化的性能，改善了焦化废水的处理效果。此外，本研究为电化学氧化法处理焦化废水的工程实践提供了基础研究的可能性。     

ZnFe2O4/TiO2纳米棒光催化剂的制备及其对甲基橙废水的脱色研究

采用水热法制备了ZnFe₂O₄纳米粒子,在碱性条件下水解钛酸丁酯组装得到ZnFe₂O₄/TiO₂纳米棒光催化剂,利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、N₂吸附-脱附仪及电化学工作站分别表征了ZnFe₂O₄/TiO₂纳米棒的晶型、形貌、磁性能、孔结构及电极性能,并研究了其对甲基橙废水的脱色效果。结果表明,ZnFe₂O₄具有尖晶石结构,而TiO₂是锐钛矿结构,二者组装为具有介孔结构的ZnFe₂O₄/TiO₂纳米棒光催化剂,比饱和磁化强度高达40.0 emu·g^-1;紫外光照射120 min后,ZnFe₂O₄/TiO₂纳米棒对甲基橙废水的脱色率...     

微电解耦合Fenton氧化处理煤层气产出水实验研究

探究了破乳混凝沉淀预处理结合微电解耦合Fenton氧化工艺对煤层气产出水的降解效果。结果表明，微电解耦合Fenton氧化工艺，在微电解pH为3.0，曝气强度为150 L/h,Fenton氧化反应pH为3.5,H₂O₂投加量为800mg/L的条件下，微电解COD去除率为66.85%,Fenton氧化反应COD去除率为60.30%，综合COD去除率达86.84%，整体工艺最终出水COD为174.21 mg/L，悬浮物质量浓度为2.64 mg/L，石油类质量浓度为1.21 mg/L，整体工艺的悬浮物去除率为99.01%，石油类去除率为97.40%,COD去除率为93.14%，实现了煤层气产出废水的高效处理。     

废水提标深度处理方法对比研究

针对废水提标后要求排水COD小于50 mg/L的国家标准,采用了絮凝、吸附、Fenton氧化、电絮凝以及电化学氧化等方法对COD含量在80¹00 mg/L的废水进行了深度处理。结果表明,5种方法处理后的废水都能满足提标排放要求,絮凝和吸附法的加药量较大,存在污泥量增加和吸附剂再生问题。在电流密度5 mA/cm100 mg/L的废水进行了深度处理。结果表明,5种方法处理后的废水都能满足提标排放要求,絮凝和吸附法的加药量较大,存在污泥量增加和吸附剂再生问题。在电流密度5 mA/cm²,电极间距5 mm,电解15 min时,电化学氧化法可使COD降到48.84 mg/L,与电絮凝和Fenton氧化相比,是一种高效实用的废水提标处理方法。     

Fenton与电化学耦合铁氧化法处理焦化废水的对比研究

以焦化废水为研究对象,通过研究Fenton氧化法和电化学耦合铁氧化法对焦化废水的降解效果,对比这两种工艺的运行效能。在两种工艺的最佳条件下,对焦化废水的处理效果进行对比实验。Fenton工艺中,在pH为3.5,H_2O_2与Fe⁽²⁺⁾的浓度比为3∶1,反应30 min,H_2O_2的浓度为1.4 g/L的条件下对厌氧池中的废水进行降解,COD和UV_(254)的去除效果分别为48%和34.7%;而在电化学耦合铁板氧化工艺中,在不调节pH,电解30 min,电流密度为30 mA/cm(2+)的浓度比为3∶1,反应30 min,H_2O_2的浓度为1.4 g/L的条件下对厌氧池中的废水进行降解,COD和UV_(254)的去除效果分别为48%和34.7%;而在电化学耦合铁板氧化工艺中,在不调节pH,电解30 min,电流密度为30 mA/cm²,过硫酸盐浓度为6 mmol/L时,COD和UV_(254)的去除效果分别为66%和69%。电化学耦合铁氧化对焦化废水的运行效果明显优于Fenton氧化法,在两种高级氧化法中,起主要作用的是羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(SO■·),由于SO■·的稳定性要强于·OH,所以·OH与有机物氧化效果不如SO■·效果好。在电化学耦合铁体系中,铁的絮凝物(Fe(OH)_2、Fe(OH)_3)对有机物也有相应的降解效果,可以去除浊度和色度。因此,电化学耦合铁体系对焦化废水的运行效果要明显优于Fenton氧化法。     

TiO2/AC在吸附-LED紫外光催化耦合反应装置中降解水中的不同有机污染物

探究了溶胶凝胶法制备的二氧化钛/活性炭(TiO₂/AC)复合催化剂在吸附-LED紫外光催化耦合反应装置中对水中不同有机污染物及CODMn的去除性能。表征了催化剂的物理化学性质，重点分析了水力停留时间、紫外光源强度及污染物结构对去除效率的影响。实验结果表明：在水力停留时间为1 h,LED紫外光功率为1.44 W下，TiO₂/AC的吸附—光催化性能较好，其对亚甲基蓝(MB)、亚甲基橙(MO)、苯甲酸(BA)、三氯甲烷及实际微污染废水中CODMn的去除率可分别达到97%、75%、90%、100%及84.3%，效果稳定。连续反应30天后，TiO₂/AC光催化剂的活性组分仅损失1.9%，且金属离子溶出极少，表明TiO₂/AC耦合吸附—LED紫外光催化可有效去除废水中的有机污染物，有望在工程领域推广使用。     

H_2O_2/电化学法联合处理粘胶纤维生产废水的研究

以化学需氧量(COD)去除率为考核指标,采用H2O2/电化学法联合处理粘胶纤维生产废水,并与单独H2O2氧化法、单独电化学法的处理结果进行对比。研究结果表明:将COD为1 020 mg/L的粘胶纤维生产废水稀释至一定比例后,当V(H2O2)=1.5 m L、电解电压为5.5 V和处理时间为90 min时,分别采用单独H2O2氧化法、单独电化学法、联合H2O2/电化学法处理粘胶纤维生产废水时,废水的COD去除率分别达到28%、50%和82.6%;H2O2/电化学法可互相促进两者对粘胶纤维生产废水的氧化反应,同时降低了运行成本,是一种行之有效的废水处理方法。     

N-Mn-TiO2/AC粒子电极的制备及其降解性能研究

以传统活性炭(AC)粒子电极为载体，采用溶胶-凝胶法制备TiO₂/AC粒子电极以及掺N、掺Mn、N-Mn共掺杂改性的TiO₂/AC粒子电极，并将几种粒子电极应用于三维光电系统，考察其对实际印染废水的处理性能。XRD表征结果表明，TiO₂成功负载于AC表面且以锐钛矿晶型为主，N元素并未取代晶格氧，而是进入TiO₂晶格间隙，加快了电荷转移，Mn元素则以间隙掺杂形式进入TiO₂晶格，加快了光生空穴(h+)的转移；SEM、EDS和FT-IR结果显示，相比TiO₂/AC粒子电极，N-Mn-TiO₂/AC粒子电极比表面积显著增大，含氧官能团明显增加；印染废水降解实验结果表明，当实际印染废水中COD、NH₄⁺-N、TN分别为1 600～1 800、25～40、40～60 mg/L时，N-Mn-TiO₂/AC三维光电体系对COD、NH₄⁺-N...     

废水提标深度处理方法对比研究

针对废水提标后要求排水COD小于50 mg/L的国家标准,采用了絮凝、吸附、Fenton氧化、电絮凝以及电化学氧化等方法对COD含量在80~100 mg/L的废水进行了深度处理。结果表明,5种方法处理后的废水都能满足提标排放要求,絮凝和吸附法的加药量较大,存在污泥量增加和吸附剂再生问题。在电流密度5 mA/cm~2,电极间距5 mm,电解15 min时,电化学氧化法可使COD降到48.84 mg/L,与电絮凝和Fenton氧化相比,是一种高效实用的废水提标处理方法。     

分子印迹-TiO2光电催化降解增溶PHE废水性能研究

分别以菲(PHE)、非离子表面活性剂曲拉通X-100及两者的混合物作为模板,钛酸正丁酯为功能单体,通过溶胶-凝胶法,制备得到三种分子印迹-TiO₂[MIP-(TX-100)TiO₂,MIP-(PHE)TiO₂,MIP-(TX-100+PHE)TiO₂],并且制备对应的薄膜电极,用于光电催化处理模拟土壤淋洗增溶废水PHE。通过XRD、氮气吸附脱附、SEM对MIP-TiO₂材料及其薄膜电极进行性能表征。结果表明,MIP-(TX-100)TiO₂中,TX-100印迹分子的引入会改变晶体结构,出现金红石晶相TiO₂,且其比表面积达到63.533 m²/g,TiO₂颗粒大小及分散性较为良好,团聚现象也得到了一定的改善,其对TX-100 (5 g/L)增溶的PHE (30 mg/L)溶液光电催化降解率可达74.45%。MIP-(TX-100)TiO₂电极对增溶废水PHE的吸附过程更...     

电化学法降解持久性有机污染物(POPs) 的研究进展

介绍了持久性有机污染物(persistent organic pollutants,简称POPs)的相关概念和性质,叙述了电化学法处理废水中有机污染物的原理及特点。重点介绍了电化学法中的电解氧化法和几种与电解氧化法联合处理POPs的电化学技术,如:电解氧化-生物耦合技术、吸附-电解氧化法、光电催化氧化法、声助电解氧化法的特点及研究进展,并指出了今后电化学方法去除废水中POPs的研究热点和发展趋势。     

稳定高效Ru/TiO2-ZrO2催化剂处理苯酚磺酸废水

催化湿式氧化（CWAO）技术可高效处理有机废水，但现有催化剂的性能，尤其是其稳定性距工业应用还有很大差距。利用ZrO₂对TiO₂载体进行掺杂调变，研制出了具有良好稳定性的Ru/TiO₂-ZrO₂催化湿式氧化催化剂。结果表明， Ru/TiO₂催化剂在进行连续5次催化湿式氧化降解苯酚磺酸（phenolsulfonic acid，PSA）废水的反应后，总有机碳（total organic carbon，TOC）转化率由99.1%降低至65.3%；而Ru/TiO₂-ZrO₂催化剂在Ti/Zr质量比为9∶1~7∶3范围内，能表现出优良的反应性能，在连续5次反应后， TOC转化率稳定保持在90%以上。X射线仪衍射（XRD）、N₂吸脱附（BET）、X射线扫描微探针电子能谱仪（XPS）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）和电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）表征结果表明：ZrO₂能够进入TiO₂的晶格，TiO₂-ZrO₂固溶体的生成阻止了TiO₂由锐钛矿相向金红石相的转变。另外，ZrO₂的调变加强了Ru与载体的相互作用，有效抑制了活性金属Ru的流失。稳定的载体结构和良好的抗流失性能是Ru/TiO₂-ZrO₂催化剂具有优良反应性能的主要原因。     

催化臭氧氧化工艺深度处理煤化工废水的实验研究

通过自制MnO₂-CeO₂/Al₂O₃催化剂，采用催化臭氧氧化工艺对煤化工废水进行深度处理，考察了反应时间、臭氧通入量、催化剂装填量、pH值、COD浓度等因素对COD去除率影响。实验结果表明，对于COD质量浓度为1 550 mg/L废水，最适宜的工况条件为臭氧通入量为4 g/h, 1 000 mL废水中填充500 g催化剂，废水pH值>9,反应时间1 h。经检测，B/C达到0.63,处理后的废水具有良好的可生化性，表明该工艺对煤化工废水具有良好的处理效果。经多次重复实验，COD去除率较为稳定，催化剂性能良好，可作为将来工业制备催化剂的参考。     

聚酯醇解废液的脱色动力学

为实现聚酯醇解废液的有效再利用,本文研究了物理吸附法及电化学氧化法对实际聚酯醇解废液的脱色纯化,同时提出了脱色后醇解废液再利用的方法。选用γ-Al₂O₃、Fe₃O₄、Fe₃O₄@壳聚糖以及活性炭对醇解废液进行物理吸附脱色,选用Fe₃O₄@壳聚糖为分散电极对醇解废液进行电化学氧化脱色,对比不同脱色方法及反应条件对脱色效果的影响,分析吸附动力学参数及电化学氧化动力学参数。数据表明,采用物理吸附法脱色,活性炭表现出最强脱色能力,活性炭投加量为200mg/L时,吸附平衡需12h,最大单位吸附质量为44.84mg/g,脱色率为84.56%,吸附动力学曲线符合伪二级反应动力学模型;采用电化学氧化脱色法,脱色平衡时间可缩短至5h,最大脱色率为94.62%,动力学曲线符合一级反应动力学模型。     

TiO2纳米管阵列电合成的扩散-反应耦合强化机制研究

研究针对TiO₂纳米管材料批量电合成过程的结构有序性耗失问题，考察了TiO₂纳米管阵列生长过程中的非线性动力学机制，及其随电解时间等的演变机制。结合扫描电镜（SEM）及电化学分析表明，TiO₂纳米管阵列形成是低聚羟基钛中间体扩散-反应耦合过程中的自组织行为。研究建立了电合成体系的反应-扩散动力学方程组，并对其进行了线性稳定性分析，阐释了TiO₂纳米管阵列有序结构形成，乃至出现周期性电化学振荡的参数阈值空间，在此基础上提出了TiO₂纳米管阵列电合成过程的扩散-反应耦合强化机制。研究提出的非线性动力学机制广泛存在于各种金属的电溶过程中，并对产物结构及过程电耗有深刻影响。这也为新型纳米材料的批量电合成过程强化提供了理论依据。     

不同无机酸对聚吡咯/TiO2复合物的吸附性能影响

考察了不同无机酸对PPy/TiO₂复合物吸附性能的影响。首先分别在HNO₃、H₂SO₄和H₃PO₄体系中合成了聚吡咯(PPy)/TiO₂复合物(分别简写为N-PPy/TiO₂、S-PPy/TiO₂和P-PPy/TiO₂)。以红外光谱、热重分析、Zeta电位、比表面积分析和扫描电镜等测试方法对复合物的物理化学性能进行了表征。接着以几种合成的复合对阴离子染料酸性红G和阳离子染料亚甲基蓝进行吸附研究,发现无机酸对合成的复合物的吸附性有较大的影响。几种复合物均可在30min内达到吸附平衡,并且可以重复使用6次以上吸附量没有明显的降低。其中S-PPy/TiO₂的吸附性能最好,其对ARG和MB的最大吸附量分别达到218.34mg/g和314.68mg/g。复合物对染料的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温式。对S-PPy/TiO₂进行吸附热力学研究表明,其对染料的吸附过程为熵增的自发过程。     

g-C3N4/TiO2复合材料制备及其处理罗丹明B研究

为高效去除有机染料，分别以g-C₃N₄和TiO₂为有机半导体和无机半导体原料，通过水热法合成一系列不同质量配比的g-C₃N₄/TiO₂复合材料，利用正交实验L₁₆(4⁵)探究g-C₃N₄/TiO₂复合材料处理罗丹明B模拟印染废水的最适宜工艺条件。结果表明，最适宜工艺条件为：光照时间为180 min、m(g-C3N4)∶m(TiO2)为20∶30、投加量为2.0 g/L、罗丹明B模拟印染废水质量浓度为20 mg/L、pH为6.50，此时罗丹明B去除率可达98.86%。而单一使用g-C₃N₄或TiO₂对比处理罗丹明B模拟印染废水的去除率分别为52.27%和89.71%，说明TiO₂掺杂g-C₃N₄后可以更好地发挥协同去除性...     

H2SO4改性TiO2光催化处理钻井废水

通过H₂SO₄改性制备了TiO₂光催化剂,采用XRD和激光粒度仪进行表征,研究了H₂SO₄浸泡浓度、光照时间、pH和氧化剂H₂O₂用量对钻井废水进行光催化处理的影响。结果表明,H₂SO₄改性并未改变TiO₂晶体结构,在钻井废水水样pH=6、H₂SO₄改性TiO₂用量15 g·L^-1、光照时间30 min和氧化剂H₂O₂用量1.0 mL条件下,钻井废水的COD值降为2 mg·L^-1,符合国家污水排放标准。     

多层纳米结构蓝色TiO2的电化学氧化性能和稳定性

蓝色TiO₂具有出色的电催化活性,被认为是降解有机污染物的最有潜力的阳极材料之一。然而蓝色TiO₂的电催化活性受表面形貌和界面性质的影响较大。本文采用冰水浴阳极氧化和阴极还原制备了由纳米颗粒、多孔层、纳米管阵列依次堆叠的多层纳米结构蓝色TiO₂,并探究了其电化学氧化性能。与无冰水浴辅助制备的相比,该方法制备的蓝色TiO₂具有更多的Ti³⁺含量、更大的活性面积和良好的电子传输能力,可有效降解亚甲基蓝（97.7%,120min,20mA/cm²）和实际废水（COD在180min内被完全去除）。自由基淬灭实验结果表明,添加Na₂SO₄能促进蓝色TiO₂产生羟基自由基和硫酸根自由基,而污染物的降解主要依赖于羟基自由基的氧化作用,硫酸根自由基仅在高Na₂SO₄浓度、低电流密度和高初始pH条件下有较大贡献。通过冰水浴阳极氧化制备的蓝色TiO₂的使用寿命是无冰水浴制备的2.4倍,表明这种多层纳米结构有利于提高蓝色TiO₂的稳定性。