Mn-Ti-Mg/Al2O3催化臭氧氧化处理煤化工废水

以浸渍法制备金属复合催化剂Mn-Ti-Mg/Al₂O₃，采用SEM-EDS、XPS、BET对复合催化剂的表观形貌、原子组成、金属元素的存在状态、比表面积和平均孔径进行表征，并测定了其pH_zpc。之后将其作为多相催化剂用于催化臭氧氧化处理煤化工废水，对其催化效果进行研究，考察了催化剂投加量、O₃流速、溶液初始pH对其催化效能的影响，并对其稳定性进行了研究。结果表明，Mn-Ti-Mg/Al₂O₃复合催化剂对于催化臭氧氧化处理煤化工废水效果较好，催化剂投加量和臭氧流速的增加有利于提高煤化工废水COD的去除率，废水在碱性条件下更易被处理。经过催化臭氧氧化处理之后，废水的pH显著降低，导致催化剂中金属活性成分溶出，催化剂活性降低。在温度22℃、溶液初始pH 7.8、催化剂投加质量浓度10 g/L、臭氧流速1.0 mg/min、反应时间40 min条件下，采用Mn-Ti-Mg/Al₂O₃催化臭氧氧化处理煤化工废水，处理后废水...     

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。     

臭氧催化氧化降解煤焦化高盐废水有机物的试验研究

为实现臭氧催化氧化高效去除煤焦化高盐废水中的有机物，分别采用浸渍法、混合法、喷涂法制备Fe-Al₂O₃催化剂，开展工艺优化试验以确定最优工艺参数，并对臭氧催化剂开展连续效果评价。结果表明：采用浸渍法制备的Fe-Al₂O₃催化剂对COD去除率最高，活性组分Fe₂O₃均匀负载于载体表面，粒径以30～40 nm居多；该催化剂比表面积为231.699 m²/g，孔容为0.414 cm³/g，介孔约占90%。臭氧催化氧化降解煤焦化高盐废水的最佳工艺参数为：催化剂投加量800 mg/L，臭氧质量浓度200 mg/L，臭氧通气量1.5 L/min，在此条件下连续运行100 h,COD的去除率稳定在51%～54%，该Fe-Al₂O₃催化剂具有良好的催化稳定性。     

臭氧催化氧化深度处理造纸废水的试验研究

广东东莞某一家造纸企业污水处理系统的生化池出水具有色度高、难降解的特点。采用臭氧催化氧化工艺深度处理该废水,探究了空速、臭氧投加量以及O₃、H₂O₂物质的量比对COD去除率的影响。通过试验优选出空速为7 h^-1,臭氧投加量为70 g/t,O₃、H₂O₂物质的量比为0.5时,出水COD满足GB 18918-2002一级A的要求,为臭氧催化氧化在造纸废水中的应用提供技术支撑。     

臭氧催化氧化处理焦化废水尾水的催化剂适配研究

为解决焦化废水尾水中有机物难降解问题,采用浸渍-煅烧法制备了负载活性金属氧化物的活性氧化铝型催化剂,通过臭氧催化氧化实验探索了载体和活性组分种类对COD去除率的影响,并对去除效率最高效的催化剂进行了表征分析。结果表明：BET分析发现Mn-Ni/γ-Al₂O₃(n_Mn∶n_Ni=2∶1)保留了γ-Al₂O₃的介孔结构,具有较大的表面积和孔体积,但负载后催化剂的比表面积和孔体积都有所降低,孔径变大;XPS和XRD分析发现锰主要以α-MnO₂形式存在,镍主要以复合价态存在,且二者存在强烈的相互作用;煅烧温度为450℃,煅烧时间为4 h,活性氧化铝载体催化活性最高;单组分催化剂相比于多组分催化剂,催化活性较低,其中Mn-Ni/γ-Al₂O₃的催化活性最好,60 min COD的去除率能达到43.26%,且重复使用6次后,COD的去除率仍达35.65%,催化活性仅降低17.60%,且Mn和Ni溶出量较低...     

太阳光/TiO2-γ-Al2O3光催化处理垃圾渗滤液的研究

采用液相共沉淀法制备了TiO₂-γ-Al₂O₃复合催化剂,在其最佳合成条件下,比较了太阳光/TiO₂-γ-Al₂O₃与UV/TiO₂处理垃圾渗滤液的性能。结果表明,当Ti（SO₄）₂与Al₂（SO₄）₃·18H₂O摩尔配比为1:2、聚乙二醇2000投加质量分数为1.25%、焙烧温度为650℃时,TiO₂-γ-Al₂O₃的催化活性最强。当催化剂投加量与垃圾渗滤液COD质量比为1.75、反应时间为90 min、渗滤液pH为3时,太阳光/TiO₂-γ-Al₂O₃对COD、NH₄⁺-N的去除率几乎达到最高,分别为81.97%和54.95%,...     

臭氧催化-吸附联用处理煤化工高盐废水COD研究

为解决煤化工高盐废水COD去除率低带来的蒸发结晶杂盐率高,危废处理费用高的难题,考察了臭氧催化氧化-活性炭吸附耦合工艺对煤化工高盐废水COD的去除效果。对二次反渗透浓盐水开展臭氧催化氧化试验,对其出水开展活性炭吸附试验,最后在最佳工艺下开展臭氧催化氧化-活性炭吸附耦合工艺连续试验。结果表明：臭氧催化氧化试验最佳参数：催化剂投加量700 mg/L,臭氧气体浓度300 mg/L,臭氧通气量1.5 L/min;活性炭吸附试验最佳参数：活性炭投加量80 g/L,吸附时间60 min;在最佳工艺参数下开展耦合工艺100 h连续试验,结果表明：COD去除率稳定在78%～80%,出水COD的质量浓度稳定在80～90 mg/L,臭氧催化氧化-活性炭吸附耦合工艺对高盐废水COD去除效果明显。     

臭氧氧化法深度处理污泥干化冷凝液实验研究

对燃煤耦合污泥发电系统冷凝液进行了臭氧催化氧化实验研究，分别从催化剂选型、催化剂投加量、体系p H、臭氧投加量及接触时间五个因素入手探究其对难降解有机物去除效果的影响，进一步利用核磁共振技术及质谱技术对体系内蒽醌和萘酚的降解过程进行了监测。实验表明，当选用Fe/γ-Al₂O₃为催化剂且投加量为6 g/L，体系p H为9.2，臭氧投加量为120 mg/L，接触时间为120 min时，臭氧催化氧化对剩余难降解有机物的去除效果最佳，去除率可达83.2%，核磁共振和质谱监测结果也显示芳香类有机物随接触时间延长而迅速发生降解。     

臭氧催化氧化去除煤化工高盐废水难降解有机物工艺研究

为研究臭氧催化氧化去除煤化工高盐废水难降解有机物的规律,采用浸渍-焙烧法制备催化剂,以实际煤化工高盐废水为样品,研究载体、活性组分对COD去除率的影响,确定最佳臭氧催化剂,并研究有无催化剂、臭氧通气量、臭氧浓度、催化剂投加量对COD去除率的影响,确定最佳工艺参数;在此基础上初步探讨了臭氧催化氧化的反应动力学。研究结果表明:最佳催化剂选择活性氧化铝为载体,铁锰为活性组分;最佳工艺参数为:臭氧通气量1.5 m~3/h,臭氧质量浓度200 mg/L,催化剂投加量0.8 L/L;活性组分选择铁锰时,陶粒基催化剂和活性氧化铝基催化剂的反应速率常数分别是纯臭氧氧化的2.50倍和2.93倍,即臭氧催化氧化可有效提高难降解有机物的反应速率,并提高COD去除率。     

氧化石墨烯负载纳米Fe3O4类芬顿处理制药废水

采用改进Hummer法制备了氧化石墨烯(GO)负载纳米Fe₃O₄磁性催化剂(Fe₃O₄/GO),对其进行了X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能量-色散光谱表征,并将其应用于多相类芬顿处理高浓化学原料药生产废水。结果表明,Fe₃O₄颗粒成功负载在GO表面,且没有出现明显的团聚现象。当废水的pH为3,双氧水(H₂O₂的质量分数30%)投加量10 mL/L,催化剂投加量2 g/L,反应120 min后COD去除率达78%,UV254去除率高达81%。三维荧光光(3D-EEM)分析可知,芳香类和富里酸类物质在催化降解过程中得到有效去除。     

Catalytic ozonation of thymol in reverse osmosis concentrate with core/shell Fe3O4@SiO2@Yb2O3 catalyst:Parameter optimization and degradation pathway

In this work, a novel catalyst of Fe_3O_4@SiO_2@Yb_2O_3 was prepared and the degradation of thymol in reverse osmosis concentrate using ozonation was explored. The operational parameters, such as ozone dosage(8–48 mg·min~(-1)),initial thymol concentration(20–100 mg·L~(-1)), initial pH value(3–11), and catalyst Fe_3O_4@SiO_2@Yb_2O_3dosage(0.2–1.0 g), were studied focusing on the thymol degradation and COD removal. The results indicated that the increase in ozone dosage, initial p H value, and Fe_3O_4@SiO_2@Yb_2O_3dosage accelerated the thymol degradation and COD removal, while the increase in initial thymol concentration hampered the effect of ozonation. A pathway of thymol degradation by catalytic ozonation was proposed based on the intermediates detected by gas chromatography-mass spectrometer and ion chromatography. This paper can provide basic data and technical alternative for pollutant removal from reverse osmosis concentrate by ozonation.     

Combination of non-thermal plasma and heterogeneous catalysis for oxidation of volatile organic compounds: Part 2. Ozone decomposition and deactivation of γ-Al2O3

The role of ozone was studied for two different configurations combining non-thermal plasma (NTP) and heterogeneous catalysis, namely the use of a gas phase plasma with subsequent exposure of the effluent to a catalyst in a packed-bed reactor (post-plasma treatment) and the placement of the catalyst directly in the discharge zone (in-plasma catalysis). Non-porous and porous alumina and silica were deployed as model catalysts. The oxidation of immobilised hydrocarbons, toluene as a volatile organic compound and CO as an inorganic pollutant were studied in both operational modes.

While conversion and selectivity of hydrocarbon oxidation in the case of catalytic post-plasma treatment can be fully explained by the catalytic decomposition of O₃ on γ-Al₂O₃, the conversion processes for in-plasma catalysis are more complex and significant oxidation was also measured for the other three materials (-Al₂O₃, quartz and silica gel). It became obvious that additional synergetic effects can be utilised in the case of in-plasma catalysis due to short-lived species formed in the NTP.

The capability of porous alumina for ozone decomposition was found to be correlated with its activity for oxidation of carbon-containing agents. It could be clearly shown that the reaction product CO₂ poisons the catalytic sites at the γ-Al₂O₃ surface. The catalytic activity for O₃ decomposition can be partially re-established by NTP treatment. However, for practical purposes the additional reaction pathways provided by in-plasma catalytic processes are essential for satisfactory conversion and selectivity.     

Pt/Pt-Ce/γ-Al2O3催化氧化甲苯研究

通过等体积浸渍法制备单贵金属Pt/γ-Al₂O₃和双金属Pt-Ce/γ-Al₂O₃催化剂,考察Ce对催化剂活性的影响,确定催化剂最优配比。结果表明,当Pt的负载量为质量分数0.5%时,Pt/γ-Al₂O₃催化活性最高;当Pt的负载量为质量分数0.2%,Ce的负载量为质量分数1.0%时,Pt-Ce/γ-Al₂O₃催化剂的催化活性最高。Pt-Ce/γ-Al₂O₃催化剂的甲苯转化率高于Pt/γ-Al₂O₃催化剂。随着Pt负载量增大,催化剂孔容、孔径减小。粉体式催化剂性能优于整体式催化剂,但差别不大;Ce的添加有助于催化剂活性的提升。     

复合氧化物催化剂催化氧化甲苯性能

以γ-Al2O3为催化剂载体,铜、锰为活性组分,稀土元素铈为助催化剂,采用浸渍法制备复合氧化物催化剂5%Cu/γ-Al2O3、5%Mn/γ-Al2O3、5%Cu-5%Mn/γ-Al2O3和5%Cu-5%Mn-1.6%Ce/γ-Al2O3,并考察其催化氧化甲苯性能。研究表明,复合氧化物催化剂催化氧化甲苯具有显著的效果,5%Cu-5%Mn/γ-Al2O3催化剂和5%Cu-5%Mn-1.6%Ce/γ-Al2O3催化剂表现出良好的低温活性和催化性能,对甲苯的完全燃烧温度分别为340℃和285℃。采用SEM和BET对催化剂进行表征,结果表明,催化剂的催化活性与活性组分在催化剂表面的分散度和催化剂的孔结构相关。     

相对湿度对不同载体的负载Cu催化剂催化燃烧甲苯的影响

The copper based catalysts, CuO/γ-Al2O3, CuO/γ-Al2O3-cordierite (Cord) and CuO/Cord, were prepared by impregnation method. The catalytic activity of the catalysts was tested in absence and presence of water vapor, and the catalysts were characterized. Temperature program desorption (TPD) experiments of toluene and water on the catalysts were carried out. The influence of water vapor on the activity of the catalysts was discussed. Results showed that addition of the water vapor has a significant negative effect on the catalytic activity of the catalysts. The higher the concentration of the water vapor in feed steam was, the lower the catalytic activity of the copper based catalysts became, which could be mainly ascribed to the competition of water molecules with toluene molecules for adsorption on the catalyst surfaces. TPD experiments showed that the strength of the interaction between water mole-cules and three catalysts followed the order: CuO/γ-Al2O3>CuO/γ-Al2O3-Cord>CuO/Cord. As a consequence of that, the degree of degradation in the catalytic activity of these three catalysts by the water vapor followed the order: CuO/γ-Al2O3>CuO/γ-Al2O3-Cord>CuO/Cord. However, the negative effect of the water vapor was reversible.     

低温等离子体协同Mn基催化剂降解氯苯研究

以氯代挥发性有机物（CVOCs）中的典型代表氯苯为研究对象,分别采用硝酸锰（MN）和乙酸锰（MA）为前体,通过浸渍法制备Mn基催化剂,考察了低温等离子体协同Mn基催化剂降解氯苯性能以及抑制反应副产物臭氧生成的影响。研究发现对于不同反应系统,提升电压可以提高氯苯降解效率;催化剂引入能够大幅度提高氯苯降解性能,与MnO _x （MN）/γ-Al₂O₃相比,MnO _x （MA）/γ-Al₂O₃引入对氯苯降解效果更好,对臭氧生成的抑制性能更高。利用N₂吸附-脱附、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）等手段对反应前后催化剂进行表征分析,发现放电并未对催化剂的孔径及晶相结构产生影响;通过无机氯选择性和尾气质谱结果分析氯苯降解过程中氯元素变化;与MnO _x （MN）/γ-Al₂O₃催化剂相比,MnO _x （MA）/γ-Al₂O₃催化剂的比表面积相对较大,活性组分分散性更高、更均匀,从而导致反应系统内更多的臭氧在催化剂表面分解为活性氧原子,提高了氯苯的降解性能并抑制了反应系统内臭氧的生成。     

低温等离子体协同Mn基催化剂降解氯苯研究

以氯代挥发性有机物（CVOCs）中的典型代表氯苯为研究对象,分别采用硝酸锰（MN）和乙酸锰（MA）为前体,通过浸渍法制备Mn基催化剂,考察了低温等离子体协同Mn基催化剂降解氯苯性能以及抑制反应副产物臭氧生成的影响。研究发现对于不同反应系统,提升电压可以提高氯苯降解效率;催化剂引入能够大幅度提高氯苯降解性能,与MnO _x （MN）/γ-Al₂O₃相比,MnO _x （MA）/γ-Al₂O₃引入对氯苯降解效果更好,对臭氧生成的抑制性能更高。利用N₂吸附-脱附、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）等手段对反应前后催化剂进行表征分析,发现放电并未对催化剂的孔径及晶相结构产生影响;通过无机氯选择性和尾气质谱结果分析氯苯降解过程中氯元素变化;与MnO _x （MN）/γ-Al₂O₃催化剂相比,MnO _x （MA）/γ-Al₂O₃催化剂的比表面积相对较大,活性组分分散性更高、更均匀,从而导致反应系统内更多的臭氧在催化剂表面分解为活性氧原子,提高了氯苯的降解性能并抑制了反应系统内臭氧的生成。     

Oxidation of unsymmetrical dimethylhydrazine over heterogeneous catalysts Solution of environmental problems of production, storage and disposal of highly toxic rocket fuels

The catalytic oxidation of unsymmetrical dimethylhydrazine (UDMH) by air has been studied in a vibro-fluidized catalyst bed laboratory kinetic setup over catalysts Cu_xMg_1−xCr₂O₄/γ-Al₂O₃, 32.9%Ir/γ-Al₂O₃ and β-Si₃N₄ in a temperature range 150–400 °C. The catalyst Cu_xMg_1−xCr₂O₄/γ-Al₂O₃ was found to be optimal regarding high yields of CO₂ and low yields of NO_x. A probable mechanism of UDMH heterogeneous catalytic oxidation is proposed. Catalyst Cu_xMg_1−xCr₂O₄/γ-Al₂O₃ has been further used in the pilot plant specially designed for the destruction of UDMH. Results of testing the main fluidized bed catalytic reactor for UDMH oxidation and the reactor for selective catalytic reduction of NO_x with NH₃ are presented. These results prove that the developed UDMH destruction technology is highly efficient and environmentally safe.     

双环戊二烯加氢NiMox/γ-Al2O3催化剂耐硫特性的研究

研究了钼元素及其添加量对镍基催化剂在双环戊二烯（DCPD）加氢反应中耐硫特性的影响规律。催化 剂∶DCPD =1∶10,反应温度150℃,压力3.5 MPa,转速600 r/min,噻吩浓度为：500 mg/L时,Ni/γ-Al₂O₃催化剂的双环戊二烯8、9位双键的加氢速率显著降低,3、4位双键的加氢活性完全抑制; 而NiMo_0.2/γ-Al₂O₃催化剂,在4 h内完成加氢反应,四氢双环戊二烯（endo-THDCPD）收率达到98%,抗硫特性显著提高。不同镍钼比的系列催化剂中,NiMo_0.2/γ-Al₂O₃具有最好的加氢活性与耐硫特性。0~2000 mg/L噻吩浓度内,低浓度条件下,NiMo_0.2/γ-Al₂O₃催化剂对双环戊二烯的加氢活性高,选择性好;随着噻吩浓度增加,催化性能有所下降,2000 mg/L时,加氢反应延长至6 h,endo-THDCPD收率降至95%。     

Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3的CO氧化性能

采用柠檬酸络合法制备一系列不同铜铈比的Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂,用XRD、H2-TPR对其进行表征,采用连续固定床微反装置对Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂CO催化氧化活性进行评价。结果表明,Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂的XRD图谱中除归属于γ-Al_2O_3的晶相峰外,还出现CuO和CeO_2的晶相峰。高温水热引起活性组分CeO_2的晶粒聚集、长大和尖晶石结构CuAl2O4物质的生成;CuO-CeO_2之间的共生共存与相互作用,使得Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂中具有非完整结构的[Cu2+1-xCu+x][O1-12x12x]增多,Cu+离子和氧空位增多,有利于其H2-TPR还原峰温度向低温区偏移,有利于提高其CO的催化氧化活性,使得Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂的TCO50和TCO90降低。Cu与Ce物质的量比为5∶5制备的Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3-55催化剂的TCO50和TCO90分别降至最低的162℃和199℃,表明此时的Cu-Ce-O协同效应最佳;CuO-CeO_2二相的共生共存与相互作用有利于减少高温水热环境下活性组分的聚集和晶粒长大,有利于Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂能够保持较高的CO催化氧化活性。