UV/Fe3+/H2O2体系降解活性艳橙X-GN废水的动力学研究

在自制的光催化反应器中，采用UV/Fe³⁺/H₂O₂体系光解活性艳橙X-GN模拟废水，考察了X- GN、Fe³⁺和H₂O₂初始浓度、初始pH值及温度对光解过程的影响。结果表明，在8 W低压汞灯(λ＝254 nm)照射下，UV/Fe³⁺/H₂O₂能够有效地降解结构稳定的X-GN，在pH=3.0、温度50 ℃、时间120 min、Fe³⁺和H₂O₂初始浓度分别为2.5×10^－5 mol·L^－1和1.5×10^－4 mol·L^－1时，含200 mg·L^－1X GN模拟废水的色度去除率和TOC去除率分别达到100%和90.15%。在此基础上得到了该催化氧化反应的一级动力学模型，求得X-GN氧化和TOC降解动力学模型的表观活化能分别为867 kJ·mol^－1和25.38 kJ·mol^－1。同时依据离子色谱 (IC)、GC/MS对X-GN降解中间产物和最终产物的进行了鉴定，证实有导致X-GN氧化和TOC降解不同步的中间产物存在。     

浸渍法制备SO42-/TiO2-La2O3及其光催化氧化性能

不同硫酸浓度条件下,利用浸渍法处理TiO₂-La₂O₃,制得系列固体超强酸SO₄^2-/TiO₂-La₂O₃。通过XRD、FT-IR、TG-DTA和UV-Vis表征,揭示SO₄^2-/TiO₂-La₂O₃的微观结构和内在规律性。以邻硝基苯酚为探针反应,考察SO₄^2-/TiO₂-La₂O₃光催化性能。结果表明,SO₄^2-/TiO₂-La₂O₃的光催化活性明显高于TiO₂-La₂O₃,SO₄^2-/TiO₂-La₂O₃的催化活性取决于H₂SO₄浓度,浸渍液中H₂SO₄的合适浓度为0.5 mol·L^-1,掺杂La₂O₃适宜的物质的量分数为0.5%,最佳焙烧温度为500 ℃。     

ClO2催化氧化含酚废水的实验研究

采用浸渍法制备Fe/γ-Al₂O₃催化剂,用于ClO₂催化氧化处理含酚废水,研究废水初始pH、ClO₂用量、催化剂加入量、反应温度和催化剂重复使用等因素对含酚废水总有机碳(TOC)去除率的影响。结果表明,在pH为7、V(ClO₂)∶V(酚溶液)=0.20、Fe/γ-Al₂O₃催化剂加入量20 g·L^-1和反应温度20 ℃条件下,Fe/γ-Al₂O₃催化剂能连续使用7次,保持稳定的催化活性,对含酚废水的TOC去除率为58.83%。     

固体超强酸催化剂S2O2-8/Fe2O3-Al2O3的制备及其酯化性能

以硝酸铁为铁源、硝酸铝为铝源,通过共沉淀法制备固体超强酸催化剂S₂O^2-₈/Fe₂O₃-Al₂O₃。通过催化剂样品的FT-IR谱图、不同焙烧温度催化剂样品的XRD谱图、不同陈化温度的N2吸附-脱附曲线以及催化剂样品的SEM照片,研究了其晶体的形成过程。催化剂样品红外谱图表明,催化剂中的S=O有较强的共价双键特征,诱导催化剂形成超强酸性;在XRD谱图中既无Al₂O₃的晶相峰,也无Fe₂(SO₄)₃晶相峰,说明Al₂O₃与Fe₂O₃ 在催化剂样品的表面形成了Al₂O₃-Fe₂O₃ 共价键的复杂结构。采用BET方程和BJH模型计算催化剂样品的比表面积和孔径分布,经冰水陈化的催化剂样品平均孔径为9.1 nm,最可几孔径为7.5 nm,比表面积为78.9 m²·g^-1,孔容0.149 cm³·g^-1。研究了催化剂的铁与铝物质的量比、(NH₄)₂S₂O₈浸渍浓度和不同焙烧温度对硬脂酸正丁酯酯化率的影响。在反应温度85 ℃、催化剂用量0.2 g (为反应物总质量的2%)和回流反应150 min的条件下,酯化率可达84.5%。     

Fe3+掺杂介孔TiO2催化降解甲基橙

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵醇溶液所形成的柱状胶束为模板剂,钛酸四丁酯为原料,经水解沉淀、晶化、沉降、抽滤、干燥及焙烧工艺制备出了介孔TiO₂固体催化剂。通过离子掺杂方法,用Fe(NO₃)₃溶液对介孔TiO₂掺杂,经搅拌、煮沸、晶化、蒸发、干燥及焙烧工艺,制备出了不同物质的量比的Fe³⁺/TiO₂催化剂。以甲基橙模拟染料废水,考察pH、催化剂用量、过氧化氢用量、催化剂Fe³⁺/TiO₂物质的量比和光照时间等因素对催化剂的催化性能的影响。结果表明,适量掺有Fe³⁺的催化剂Fe³⁺/TiO₂有利于太阳光催化甲基橙的效果,当甲基橙浓度为10 mg·L^-1、Fe³⁺与TiO₂物质的量比为0.000 5、催化剂用量为0.8 g·L^-1、过氧化氢为0.55 mol·L^-1、 pH=3并且太阳光直接照射20 min,脱色率达到96%。根据Languir-Hinshelwood动力学方程,近似推导出不同物质的量比Fe³⁺/TiO₂催化剂光催化降解甲基橙的动力学方程,并得出Fe³⁺与TiO₂物质的量比为0.000 5时的Fe³⁺/TiO₂催化剂,有最大宏观速率常数值,K₀为0.162 35 min^-1。     

负载型杂多酸催化剂的制备及光催化性能研究

采用浸渍法和微波法相结合,制备负载型杂多酸光催化剂H₃PMo₁₂O₄₀/TiO₂。在紫外光照射下,研究对模拟染料废水酸性蓝溶液的光催化降解的影响。结果表明,H₃PMo₁₂O₄₀/TiO₂比单独的H₃PMo₁₂O₄₀光催化性能好,〖JP2〗在初始浓度10 mg·L^-1酸性蓝溶液、m(H₃PMo₁₂O₄₀)∶m(TiO₂)=1∶3、催化剂加入量为90 mg·L^-1、pH=1.05、30%的H₂O₂用量10 mL·L^-1和180 min条件下,脱色率达93%以上。     

磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4光催化剂的制备及光催化性能研究

以化学共沉淀法制备的纳米铁氧体Fe₃O₄ 为磁载体,采用溶胶-凝胶法制备易于固液分离回收的新型磁性纳米TiO₂/SiO₂/Fe₃O₄ 光催化剂。采用X射线衍射、透射电镜、扫描电镜、傅立叶红外变换光谱和紫外可见漫反射光谱等对催化剂进行表征。以酸性大红3R为目标降解物,对催化剂的光催化性能进行了研究。结果表明,磁性纳米TiO₂/SiO₂/Fe₃O₄ 光催化剂样品混晶中,锐钛矿相TiO₂ 占90%以上,制备的催化剂样品为层状结构,平均颗粒粒径约为(50~80) nm,呈现顺磁性,在外加磁场的作用下,催化剂可与液相迅速分离。同时,磁性纳米TiO₂/SiO₂/Fe₃O₄ 光催化剂具有较强的光催化活性,在光催化剂用量0.5 g·L^-1 、溶液初始浓度100 mg·L^-1 和光催化反应120 min条件下,酸性大红3R降解率达95%。     

NiMo/ZrO2-Al2O3柴油深度加氢脱硫催化剂的研究

以ZrOCl₂·8H₂O和Al₂O₃为原料,采用包覆法制备了一系列不同ZrO₂含量的ZrO₂-Al₂O₃复合载体,并用等体积浸渍法负载活性金属,制备了相应的NiMo/ZrO₂-Al₂O₃加氢脱硫催化剂,以柴油为原料考察了催化剂的加氢脱硫活性,利用XRD、N₂吸附和UV-Vis DRS等技术对催化剂及载体的基本物性进行了表征。结果表明,在催化剂载体中引入适量的ZrO2,保持了Al₂O₃载体的孔道结构,降低了活性金属和载体的相互作用,有利于提高催化剂的柴油加氢脱硫活性,当载体中ZrO₂质量分数为10%时,催化剂表现出最高的催化活性,脱硫率达99.25%,产品中硫低于10 μg·g^－1,满足柴油欧-Ⅳ的硫含量标准。     

MoO3改性SO42-/Al2O3-ZrO2固体酸的制备和表征

以硝酸锆为锆源、硝酸铝为铝源,采用共沉淀法制备了Al₂O₃-ZrO₂复合载体,通过MoO₃改性和H₂SO₄浸渍法制备了MoO₃改性的SO₄^2-/Al₂O₃-ZrO₂催化剂。用XRD和FT-IR对催化剂进行表征,用元素分析仪测定硫含量,用乙酸和正丁醇的酯化反应对其催化活性进行考察。结果发现,当MoO₃添加质量分数达12.0%时,出现MoO₃衍射峰,表明适当的MoO₃可以单层分布在催化剂表面,从而稳定SO₄^2-的存在。FT-IR分析结果表明,催化剂具有固体酸的特征峰。在MoO₃添加质量分数为8.0%和焙烧温度650 ℃时,催化剂的催化活性达最大值,催化活性与硫含量的增加不一致。     

TiO2纳米管/UV/O3对腐殖酸的降解动力学

用自制的TiO₂纳米管（TNTs）作为催化剂,对腐殖酸进行TNTs/UV/O₃工艺降解研究.从动力学角度分析了光催化、臭氧化的协同作用及催化剂煅烧温度的影响,考察了反应温度、初始pH值、催化剂投加量和臭氧投加量对降解速率的影响,建立了新型动力学模型.结果表明,光催化和臭氧化有很强的协同作用,催化剂最佳煅烧温度为400℃,腐殖酸的TOC降解过程符合零级反应,模型显示当原水pH值为7.35,TNTs投加量0.806g·L^-1,O₃投加量0.49g·h^-1时TNTs/UV/O₃对腐殖酸TOC的降解取得最佳反应速率,当反应温度T为25℃时,最佳k为0.8095mg·L^-1·min^-1,当反应温度T为30℃时,最佳k为0.8231mg·L^-1·min^-1.试验结果和模型结果对比得出试验值基本符合动力学模型.     

助催化剂对Fe1-xO基费托合成催化剂性能的影响

考察了助催化剂对Fe_1-xO基合成熔铁催化剂反应性能的影响，并通过XRD和TPD对催化剂进行表征。结果表明，MnO可以使产物中甲烷选择性降低，低碳烯烃的选择性增加，（CO＋H₂）转化率下降。稀土氧化物M₂O₃(M=La、Nd、Pu等)的加入，产物中甲烷的选择性降低，低碳烯烃的选择性增加，C₅^＋选择性增加。对于熔铁催化剂，较少量M₂O₃(质量分数为0.5％～1.0％)的加入可以使甲烷选择性由21.1％降到14.84％，低碳烯烃收率由31.20 g·m^-3升高到40.91 g·m^-3，C₅^＋收率由45.52 g·m^-3升高到59.61 g·m^-3，但是较多量M₂O₃(质量分数为1.5％)的加入，（CO^＋H₂）转化率大幅下降，（CO＋H₂）转化率仅为30.29％。XRD结果表明，加入MnO，Mn²⁺部分取代了较大离子半径的Fe²⁺的位置，晶胞参数变大；M₂O₃的加入，形成了新的晶相。TPD结果表明，低温脱附峰的面积在添加MnO或M₂O₃后明显减少，催化剂表面活性中心数目减少。     

清洁氧化2-辛烯制备己酸

以过氧化氢为氧化剂,磷钨酸为催化剂,十六烷基吡啶为相转移催化剂催化氧化2-辛烯制备己酸;分别考察了反应温度、反应时间和催化剂物质的量对己酸收率的影响。在85 ℃和n(H₂O₂)∶n(2-辛烯)∶n(磷钨酸)∶n(十六烷基吡啶)=4.5∶1∶0.02∶0.01最佳实验条件下,己酸的收率达81.5％。     

疏水性可见光响应型纳米CuO/TiO2催化降解高浓度硝基苯

采用十二烷基硫酸钠（SDS）对纳米CuO/TiO₂光催化剂进行疏水改性,并在可见光的照射下,研究了疏水性CuO/TiO₂对硝基苯降解的影响因素。实验表明：SDS-CuO/TiO₂催化剂具备完整的锐钛矿和CuO晶体衍射峰;SDS负载量变化对催化剂的紫外可见吸收性能没有影响;催化剂表面的疏水位主要是长链烷基。各影响因素的最佳水平分别是：SDS负载量2.3 g•（2.5 g TiO₂）^-1,初始浓度400～500 mg•L^-1,催化剂用量0.2 g•L^-1,pH 9,H₂O₂添加量6 ml•L^-1。最佳条件下硝基苯2 h降解率为80％,4 h降解率为93％。     

高效催化剂液体酸AE脱除柴油中硫化物的研究

用H₂O₂/液体酸AE催化氧化处理直馏柴油，用N、N-二甲基甲酰胺（DMF）将反应中生成的极性有机硫化合物除去。试验结果表明，催化剂催化效果明显。当V(柴油)∶V(AE)∶V(H₂O₂)=100∶8∶12，60 ℃反应10 min，可将直馏柴油硫含量从2 329 μg·g^－1降至147 μg·g^－1，脱硫率达94%。     

铜锰氧化物水煤气变换催化剂的还原与催化性能

以CuSO₄·5H₂O和MnSO₄·H₂O为前驱物,NaOH为沉淀剂,选用共沉淀工艺,添加Al₂O₃、BaO+Al₂O₃、ZrO₂+Al₂O₃或CeO₂+Al₂O₃粉末作为催化助剂,制备了4种铜锰氧化物水煤气高温变换催化剂。X射线衍射分析表明,4种铜锰氧化物催化剂的主要化学成分为氧化铜和氧化锰系化合物以及锰钡、铜锰和铜锰铝复合氧化物;在催化水煤气变换反应(WGSR)后,4种铜锰氧化物的化学成分发生了变化。H2还原实验结果表明,在4种铜锰氧化物中,添加ZrO₂+Al₂O₃的铜锰氧化物H₂还原效率最好;而添加CeO₂+Al₂O₃的铜锰氧化物H2还原效率最小。对WGSR出口气中CO体积分数进行对比分析可知,分别添加Al₂O₃和CeO₂+Al₂O₃铜锰氧化物催化剂的变换活性较好。     

酸性离子液体和Na2WO4·2H2O催化

以酸性离子液体和Na₂WO₄·2H₂O组成的体系为催化剂，过氧化氢为氧化剂，将催化柴油中的噻吩硫氧化为砜类物质，并通过NMP将其萃取出来，同时考察了反应温度、反应时间和催化剂用量等因素对氧化脱硫反应的影响，得出最佳反应条件为：3 mL油样（含硫200 μg·g^_-1），1 g离子液体，0.021 g 钨酸钠（Na₂WO₄·2H₂O）， 0.7 mL过氧化氢，反应温度323 K，反应时间3 h，萃取剂与柴油体积比为1∶1，此时样品中的硫可降低到23 μg·g^-1。反应结束后，可以通过简单的倾倒将油样和催化剂分离，催化剂重复使用5次，催化活性基本不变。     

二氧化碳加氢合成二甲醚CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5型催化剂的研究

以乙醇为溶剂，草酸作沉淀剂，采用共沉淀浸渍法制备了性能优良的二氧化碳加氢合成二甲醚催化剂(CuO-ZnO-Al₂O₃/HZSM-5)，在245℃、2.0MPa、2400h-1、H₂/CO₂=2.79的条件下，CO2转化率达22.61%，二甲醚选择性为45.90%，甲醇选择性为14.81%，含氧化合物收率为13.73%。对CuO-ZnO-Al₂O₃/HZSM-5催化剂进行了反应条件及活性稳定性的初步考察。     

磷钼酸改性骨架铜催化剂上巴豆醛选择加氢制巴豆醇的研究

采用磷钼酸（H₃PMo₁₂O₄₀）对骨架铜催化剂（Raney Cu）进行改性,并以巴豆醛选择加氢反应为探针反应,考察了（H₃PMo₁₂O₄₀）负载量和焙烧温度对Raney Cu催化剂性能的影响。研究表明,随着H₃PMo₁₂O₄₀负载量的增加,催化剂对巴豆醇的选择性上升,当负载H₃PMo₁₂O₄₀质量分数达到7.2%时,催化剂对巴豆醇的选择性达到最高,为35.8%,而未改性的Raney Cu催化剂对巴豆醇的选择性只有0.32%。还考察了磷钼酸改性的骨架铜催化剂上巴豆醛选择加氢反应的工艺条件,研究表明,反应温度、反应压力和催化剂用量对巴豆醛的转化率有较大的影响,但对巴豆醇的选择性影响较小。适宜的反应条件为：H₂分压0.6 MPa,温度333 K,催化剂用量0.30～0.35 g·（mL-CRAL）^－1,此时巴豆醇的收率约25%。