催化臭氧化水中硝基苯速率常数的影响因素

为考察催化臭氧化降解水中硝基苯的表观速率常数随剂量因素的演进,采用半连续流批次实验检测臭氧投量、硝基苯初始质量浓度和蜂窝陶瓷催化剂用量对单独臭氧氧化和臭氧/蜂窝陶瓷氧化工艺降解水中硝基苯的表观反应速率常数的影响规律.结果表明,在不同的臭氧投量(0.987~2.732 mg/L)、不同的硝基苯初始质量浓度(50~250μg/L)和不同的蜂窝陶瓷催化剂用量(1~5个)下,2种氧化工艺对硝基苯的降解均遵循假一级反应动力学模型,且2种工艺的表观反应速率常数都分别与臭氧投量、硝基苯初始质量浓度和蜂窝陶瓷催化剂的用量成正相关性.     

聚合硅酸铁催化臭氧氧化硝基氯苯的效能

为了考察实验室合成的聚合硅酸铁在臭氧氧化过程中的作用以及在实际工程中的应用价值,用聚合硅酸铁为催化剂,研究了在静态试验和连续流实验两种反应体系中催化臭氧氧化去除硝基氯苯(CNBs)的效能.静态实验结果表明,在去离子水本底条件下,催化臭氧氧化与单独臭氧氧化相比可以使2-氯硝基苯(oCNB),3-氯硝基苯(mCNB)和4-氯硝基苯(pCNB)去除率分别提高41%、39%和46%;在自来水本底条件下也可分别提高27%、30%和27%;在以自来水为本底的连续流实验中聚合硅酸铁催化臭氧氧化与单独臭氧氧化相比可使oCNB、mCNB和pCNB的去除率分别提高20%、24%和20%.叔丁醇对催化臭氧氧化的抑制作用表明聚合硅酸铁催化臭氧氧化CNBs的作用机理是以羟基自由基为主的间接氧化过程.     

过氧化氢催化臭氧氧化-活性炭-砂滤联用深度处理微污染水

目的为了提高臭氧氧化能力，研究催化剂对臭氧氧化的影响，以及寻找催化剂H2O2的最佳投加量．方法运用H2O2催化臭氧氧化-活性炭-砂滤联用工艺深度处理浑河水，通过改变H2O2的投加量，分别对比了有机物、氨氮、浊度和色度的去除效果．结果表明当臭氧投加量为3mg／L，H2O2投加量为2mg／L时，可将C‰由原水的5．67mg／L降至1．74mg／L，去除率达到69．84％；UV254由原水的0．047cm^-1降至0．006cm^-1。去除率达87．23％；色度由原水的23．5度降至0．59度。去除率达97．49％；结论对于类似浑河水的微污染水采用H2O2催化臭氧氧化-活性炭-砂滤联用工艺深度处理是可行的。并能使有机物等污染物浓度大为降低．出水水质得以提高．     

La2O3和CeO2的制备及催化臭氧氧化对氯硝基苯

为提高单独臭氧氧化去除水中有机污染的能力,分别以La(NO3)3.6H2O和Ce(NO3)3.6H2O为前驱体,采用水解沉淀法制备La2O3和CeO2粉体,利用X射线衍射、N2吸附、扫描电镜以及红外光谱分析技术对样品的晶相结构、粒径大小、比表面积、孔容、孔径分布以及表面官能团等进行表征.以蒸馏水配制的对氯硝基苯溶液(pCNB)为目标物,考察La2O3和CeO2的催化臭氧氧化活性.结果表明,La2O3和CeO2对pCNB的吸附作用有限,20 min的吸附率分别为6.7%和9.9%.臭氧对pCNB的去除能力有限,反应20 min的去除率仅为37.2%,以La2O3为催化剂时,去除效果有明显增加,反应20 min时去除率为82.1%,而以CeO2为催化剂时,去除效果反而没有O3单独氧化效果好,20 min时的去除率仅为24.3%.     

混凝-海绵铁催化臭氧预处理种衣剂废水

针对种衣剂废水成份复杂、色度较高、可生化性差等特点,利用混凝-海绵铁催化臭氧组合工艺预处理种衣剂废水.混凝单元考察了混凝剂聚合硫酸铁(PFS)和助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)的最佳投加量;催化臭氧单元探究了臭氧流速、海绵铁投加量和初始pH值等因素对废水处理效果的影响.结果表明:在室温下,PFS和PAM的投加量分别为1.5 g/L和1.5 mg/L时,混凝单元COD去除率和脱色率分别可达83.4%和96.8%;催化臭氧单元在pH值为9.0时连续反应30 min、臭氧流速为2 L/min、海绵铁投加量为20 g/L的条件下,COD和脱色率分别为28.9%和83.6%;混凝-海绵铁催化臭氧工艺对预处理种衣剂废水有显著效果,整个过程BOD5/COD从0.26提高到0.52,为后期生物处理提供了有利条件.     

高锰酸盐复合剂强化氯胺预处理微污染水源水

针对某市微污染水源水的水质特点,通过小试考察了高锰酸盐复合剂(PPC)与NH_2Cl联合预氧化工艺在助凝、助滤、去除有机物、灭活致病微生物及减少三卤甲烷(THMs)等方面的效能．结果表明,PPC与NH_2Cl联用能明显地强化除污染效果,与单独NH_2Cl工艺相比,投加ρ=1．0 mg/L的PPC可使沉后和滤后水浊度去除率分别提高3个和1个百分点;使沉后水254 nm波长时的紫外吸光度去除率提高6个百分点;使滤后水THMs的生成量降低92%;并明显提高对致病微生物的灭活效能．为微污染水源水的处理提供了试验依据．     

Cu~(2+)对HA形态结构与其三卤甲烷生成能力影响的研究

为研究Cu~(2+)在氯化过程中对腐殖酸(HA)形态结构和其消毒副产物——三卤甲烷生成能力(THMsFP)的影响,考察了Cu~(2+)浓度和反应pH对THMsFP的影响,并采用紫外可见光谱、红外光谱以及超滤膜分级(UF)等方法对有机物进行分析和表征.结果表明:Cu~(2+)在不同pH条件下对THMsFP均有一定的促进作用,其促进作用随pH升高而增强,其中分子量范围在10~30 kDa、30~100 kDa和大于100 kDa的HA受Cu~(2+)的影响最大.这主要是因为:Cu~(2+)首先与HA中带有甲基或亚甲基、酚、醇、醚的芳香环结构发生络合作用,同时也通过该结构加速HA的水解反应,催化HOCl和HOBr与HA发生氧化和取代反应,从而促进THMs的生成.     

非均相催化臭氧化除污染技术机理印证

为印证非均相催化臭氧化工艺的机理,对比不同反应体系硝基苯的降解.使用ESR、GC/MS和IC检测体系中HO.的引发和氧化产物.结果证实单独臭氧氧化和蜂窝陶瓷催化臭氧化对硝基苯的降解均遵循HO.氧化机理;与单独臭氧氧化相比,蜂窝陶瓷催化臭氧化产生较高质量浓度的HO.,引起TOC去除效果的明显升高;2个体系对硝基苯的降解都生成了中间产物.催化臭氧化去除水中硝基苯的中间产物主要含有硝基苯酚、硝基苯多酚和小分子有机酸,初步提出HO.氧化硝基苯的可能降解路径.     

氧化铝催化臭氧氧化去除水中痕量嗅味物质

为解决饮用水中的嗅味问题,以γ-Al2O3为催化剂,考察强化臭氧氧化对水中嗅味物质的去除能力.以二甲基异茨醇(MIB)和土臭素(GSM)为代表,研究天然水体中γ-Al2O3催化臭氧氧化MIB和GSM的降解效能及相关影响因素.结果表明,γ-Al2O3催化臭氧氧化技术可以有效地降解天然水体中的嗅味物质,其降解能力随着天然水水质不同而有差异.同时γ-Al2O3催化臭氧氧化较单独臭氧氧化可以更有效地降低水体中有机物的相对分子质量.在两种天然水体中臭氧的衰减过程有所不同,催化臭氧过程中产生的羟基自由基显著高于臭氧氧化过程.γ-Al2O3的加入可以显著提高臭氧对水中典型嗅味物质的去除能力,同时水体中的天然本底物质对臭氧氧化和催化臭氧氧化过程有显著影响.     

ZnOOH/浮石催化臭氧氧化对氯硝基苯的研究

为提高浮石催化臭氧氧化活性,以浮石为催化剂载体,硝酸锌为金属活性组分前驱物,采用等体积浸渍法制备了Zn OOH/浮石催化剂.以对氯硝基苯(p-CNB)为目标反应物,对Zn OOH/浮石、浮石催化臭氧化和单独臭氧氧化去除水中微量p-CNB的效果进行了比较.结果表明,与单独臭氧氧化相比,Zn OOH/浮石和浮石催化臭氧化工艺可以明显提高水中p-CNB的去除率,分别为93.4%和72.1%.反应体系添加叔丁醇对p-CNB催化降解效率产生明显抑制作用,说明催化臭氧化过程中羟基自由基(·OH)是主导氧化物种.催化臭氧分解和·OH捕捉实验表明,利用Zn OOH改性浮石,提高了浮石催化分解水中臭氧能力,增加了·OH生成量,从而提高水中p-CNB的降解效率.水质背景对催化臭氧化p-CNB的去除率影响较明显.Zn OOH/浮石催化剂重复使用10次,催化活性稳定.催化臭氧化过程中Zn OOH/浮石离子溶出量低.     

高级氧化组合工艺协同净化微污染水的示范生产实验

为考察催化氧化-UV/H_2O_2-生物活性炭(BAC)高级氧化组合联用工艺在实际生产中对微污染水源水的的处理效能,在淮南某水厂示范工程对微污染淮河水进行了生产实验.结果表明,催化臭氧氧化-BAC组合联用工艺对水中的UV_(254)、DOC、氨氮、CODMn及THMFP均有较好的去除效果,且不会带来溴酸盐的问题.催化臭氧氧化工艺对UV_(254)、DOC、CODMn的平均去除率分别为21.8%、8.1%、10.8%.BAC对氨氮有很好的去除效果,最高去除率可达61%;对DOC和COD_(Mn)的平均去除率分别为10.4%和15.3%.催化臭氧氧化接触池对THMFP的平均去除率为34.9%,最高去除率可达53.2%.UV/H_2O_2在示范性生产实验中,对进一步提高有机物的去除能力有限;在实际生产设计中,考虑UV分解剩余臭氧的效用建议采用:催化臭氧氧化-UV-BAC-砂滤是确保饮用水出水安全可靠的高级氧化工艺必要的组合工艺模式.研究结果可为各自来水厂处理低温低浊水、提高出厂水水质以及自来水厂整体工艺的提升改造提供借鉴和参考.     

催化臭氧化降解水中硝基苯的机制

为揭示蜂窝陶瓷催化臭氧化降解水中硝基苯的反应机理,从臭氧与非均相表面的作用方式上推测催化氧化过程中HO.的引发历程.采用XRD、FT-IR和SEM等手段对催化剂进行表征,结果表明,催化剂主晶相为2MgO.2Al2O3.5SiO2,是标准的α-堇青石;催化剂表面存在表面羟基,其含量为9.13×10-6mol/m2,催化剂表面的pHzpc=6.60,本实验条件下(pH=6.87),表面羟基是以游离羟基或氧负离子形式存在.催化剂含有碱性氧化物MgO及酸性氧化物Al2O3和SiO2,其表面存在金属离子Lewis酸位和表面羟基.当催化剂在水溶液中进行催化臭氧化反应时,Lewis酸优先与水配位而使水离解形成表面羟基,而臭氧与金属离子Lewis酸配位作用就会大大降低.臭氧会进一步与表面羟基形成配位键和氢键,而后经由—HO2-、O3·-和HO3·等活性物质生成HO·.     

流化床光催化臭氧氧化苯酚动力学模型

为了检验O3对光催化氧化苯酚效率提高能力,采用试验与数学模型联合方法量化O3的贡献.以球形活性炭(AC)作为载体,采用溶胶-凝胶法制作负载型二氧化钛光催化剂(TiO2-AC).原始活性炭与催化剂对苯酚的等温吸附研究表明,两种颗粒的吸附是可逆的,并且在稀溶液条件下符合Freundlich方程.在流化床中分别采用O3、UV/O3、UV/O3/AC、TiO2-AC/UV/O2和TiO2-AC/UV/O3等5种工艺对苯酚的氧化效率进行了对比,发现液相臭氧氧化、多相臭氧氧化与多相光催化的综合作用导致光催化臭氧氧化效率比光臭氧氧化高34.5%.建立了流化床中多相光臭氧氧化与多相光催化臭氧氧化苯酚动力学模型.模型结果表明,溶液中臭氧质量浓度为0.02mg/L时,二氧化钛光催化氧化苯酚速度提高了14.8倍,在光催化氧化有机物过程中,臭氧比氧更适合作为电子的捕获剂.     

Catalytic ozonation of phenol and oxalic acid with copper-loaded activated carbon

A novel heterogeneous catalytic ozonation process in water treatment was studied, with a copper-loaded activated carbon (Cu/AC) that was prepared by an incipient wetness impregnation method at low temperature and tested as a catalyst in the ozonation of phenol and oxalic acid. Cu/AC was characterized using XRD, BET and SEM techniques. Compared with ozonation alone, the presence of Cu/AC in the ozonation processes significantly improves the degradation of phenol or oxalic acid. With the introduction of the hydroxyl radical scavenger, i.e., turt-butanol alcohol (t-BuOH), the degradation efficiency of both phenol and oxalic acid in the Cu/AC catalyzed ozonation process decreases by 22% at 30 min. This indicates that Cu/AC accelerates ozone decomposition into certain concentration of hydroxyl radicals. The amount of Cu(Ⅱ) produced during the reaction of Cu/AC-catalyzed ozonation of phenol or oxalic acid is very small, which shows that the two processes are both heterogeneous catalytic ozonation reactions.     

助剂对CuO-ZnO-ZrO2 催化剂CO2 加氢制甲醇性能的影响

采用燃烧法制备了Al₂O₃、CeO₂、NiO 金属氧化物改性的CuO-ZnO-ZrO₂ 催化剂,通过X 射线衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、H2-程序升温脱附(H2-TPD)、CO₂-程序升温脱附(CO₂-TPD)表征手段,探讨Al₂O₃、CeO₂、NiO 助剂对催化剂物相组成及微观结构的影响,且在固定床连续流动反应装置上考察了添加3种不同助剂对CO₂ 加氢合成甲醇性能的影响。结果表明,Al₂O₃、CeO₂、NiO 助剂均有助于提高CuO-ZnO-ZrO₂ 催化剂的活性,且添加适量CeO₂ 的催化剂催化效果最好;3种助剂都可以抑制CuO 晶粒的生长和提高CuO 的分散度,从而更利于催化剂的还原和H2 的吸附解离;3种金属氧化物助剂均可不同程度地调变催化剂表面碱强度和碱性位数目,较之NiO 改性的催化剂,Al₂O₃ 和CeO₂ 改性的催化剂表面碱强度更强,碱性位数目也更多,从而更利于CO₂ 的吸附活化。     

用悬浮液干燥法制备CeO2包覆的ZrO2粉体

讨论了用一种新的表面改性技术制备Al2O3掺杂、CeO2包覆ZrO2纳米粉体的方法。在水-乙醇溶剂中,干燥硝酸铈和单斜相二氧化锆粉体的悬浮液经800℃热分解,可以制备出粒度小于100 nm的Al2O3掺杂、CeO2包覆的单斜相ZrO2粉体。该粉体可以在空气中和1 450℃下无压烧结成致密化Ce-TZP材料,具有KIC=11 MPa m1/2的良好断裂韧性和HV30=750 kg/mm2的硬度。     

负载型复合载体对Ni基催化剂催化性能的影响

将ZrO2直接负载在MxOy（Al2O3,SiO2,CeO2）上组成负载型ZrO2/MxOy复合载体,并以此负载型复合载体制备Ni基催化剂,用BET、XRD、TPR和TPD等对催化剂的比表面积、晶相结构、还原性能等进行了表征,同时以CO2重整CH4为探针考察了催化剂的活性和稳定性。结果表明,复合载体对Ni基催化剂的性能有较大的影响：Ni/ZrO2/SiO2具有较好的初活性,但反应5 h后明显下降;Ni/ZrO2/Al2O3在反应50 h后CO2和CH4的转化率基本保持不变。