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.     

二甲胺促进臭氧分解影响因素及模拟研究

二甲胺能够促进臭氧分解产生更多的羟基自由基。实验对臭氧在不同pH值、二甲胺投量、臭氧投量和温度下,二甲胺对臭氧分解的促进进行研究。结果表明,在中性条件下,二甲胺的加入能够大幅提升臭氧分解速率,速率常数由单纯臭氧分解的1.8×10-3s-1提高至5.7×10-3s-1。臭氧的分解率随着二甲胺投量的增加和温度的升高而增大,但臭氧投量对其影响较小。二甲胺投量对臭氧分解效果的提高较显著,温度影响较小。通过二甲胺促进臭氧链式分解的动力学和反应机理的模拟结果表明,其反应主要机理是生成O2.-,O2.-再与臭氧反应产生O3.-,O3.-迅速衰减产生羟基自由基。     

臭氧化预处理TBBP-A废水的特性及动力学研究

利用臭氧氧化作为四溴双酚-A(TBBP-A)行业废水的预氧化技术,在半连续流反应模式中,采用模拟废水研究了pH值、臭氧氧化时间对氧化降解效果的影响;利用直接法测定了臭氧分子(O3)与TBBP-A的反应速率常数,利用竞争动力学法,以苯酚作为竞争参考物,测定了羟基自由基(·OH)与TBBP-A的反应速率常数.结果表明:在TBBP-A质量浓度为50 mg/L,pH值为9,臭氧投加量为2.18 mg/L,反应时间30 min的条件下,BOD/COD的比值由最初的0上升到0.33,利用臭氧预氧化可以有效地改善废水的可生化性,为后续生物联合处理TBBP-A行业废水提供必要条件;臭氧氧化TBBP-A的动力学研究表明,TBBP-A与O3的反应速率常数为5.92 L/(mol·s),TBBP-A与·OH的反应速率常数为4.8×109L/(mol·s),由此可认为,TBBP-A的臭氧氧化以羟基自由基反应为主.     

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·.     

改性SBA-15负载羟基氧化铁制备及在臭氧催化中的应用

目的为提高处理难降解有机物的作用效果,在臭氧催化反应中加入催化剂,从而促进臭氧产生大量的羟基自由基,增强臭氧的氧化性．方法以对臭氧起着良好催化作用的羟基氧化铁作为基础,利用介孔材料SBA-15的孔道结构,把两者结合起来制备改性SBA-15负载羟基氧化铁．结果改性SBA-15负载羟基氧化铁降解硝基苯效率从原来的38．47％提高至72．35％．与羟基氧化铁对比：改性SBA-15负载羟基氧化铁的降解效果比羟基氧化铁高4．2％,比表面积比羟基氧化铁大37．48m^2／g,铁溶出量是羟基氧化铁的1／20．结论笔者制备的改性SBA-15负载羟基氧化铁具有机械强度高、比表面积大、铁溶出量少的特点,能够在臭氧催化中提高硝基苯的降解效率．     

臭氧氧化处理废水技术进展

臭氧在水中具有较高的氧化还原电位,臭氧氧化与其他水处理技术相结合产生氧化性更强的羟基自由基,能够快速、无选择性地降解有机物,是废水处理行之有效的方法.综述了废水处理中臭氧氧化技术、均相和非均相催化臭氧氧化技术、以及臭氧组合技术的特点及进展,并对其研究方向进行了展望.     

臭氧化降解水中硝基氯苯I.动力学和过程分析

对典型难生物降解有机污染物对硝基氯苯(pCNB)、间硝基氯苯(mCNB)、邻硝基氯苯(oCNB)3种同分异构体的臭氧化过程进行比较研究.采用直接法测定3种硝基氯苯(CNBs)与臭氧反应的速率常数,利用竞争动力学测定CNBs与羟基自由基(.OH)的反应速率常数,同时检测臭氧化过程的无机碳(IC)、Cl-、NO3-变化以及H2O2的生成情况.3种CNBs与臭氧直接反应的速率常数分别为1.6、1.5、1.6 L/(mol.s),以硝基苯和氯苯参考化合物,测得CNBs与.OH的反应速率常数分别为2.6×109、2.8×109、3.2×109L/(mol.s);考察CNBs的臭氧化过程发现,氧化体系的pH呈减小的趋势,同时溶液颜色由无色突变到黄色然后迅速恢复到无色,体系中的无机碳(IC)、Cl-、NO3-逐渐升高,不同氧化阶段,均有H2O2产生,当目标物pCNB质量浓度为50 mg/L时,H2O2的最大质量浓度能达到1.8 mg/L.整个臭氧化过程CNBs氧化去除达到99%时,而TOC去除率仅为45%左右.CNBs在臭氧氧化的降解过程是以自由基反应为主,认为反应过程中产生的H2O2起到催化臭氧化的作用,同时单独臭氧化很难完全将体系有机物完全矿化.     

Cu2+强化Fenton反应氧化降解2,4,6-三氯酚

为强化Fenton反应氧化降解水中2,4,6-三氯酚的效能,在Fenton体系中加入另一种过渡金属离子Cu2+．结果表明:在酸性条件下,二价铜离子本身不具有类似亚铁离子催化分解过氧化氢氧化有机物的能力;将铜离子引入Fenton反应体系后,能明显提高2,4,6-三氯酚的氧化降解速率,强化过氧化氢的分解,增加TOC的去除率以及氯离子的释放;较低投量的铜离子就能有明显的强化作用;自由基抑制剂甲醇、叔丁醇对反应的完全抑制说明羟基自由基仍然是铜离子参与的Fenton反应中的主要活性物种．     

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.     

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.     

介质阻挡放电协同催化对空气中苯的降解

为提高介质阻挡放电技术对空气中苯的去除效率,降低尾气中的残余有害气体的含量,采用等离子体结合二氧化锰或氧化铜／二氧化锰催化剂的方法．采用水热法和浸渍法分别合成了二氧化锰和氧化铜／二氧化锰催化剂,通过气相色谱仪和碘量滴定法测定了尾气中苯、二氧化碳、一氧化碳和臭氧的含量,研究了苯氧化降解过程等离子体与催化剂协同效应．结果表明,当不加催化剂时,随放电功率增加,苯的降解率可达68．2％,臭氧体积分数上升至595×10^-5,二氧化碳的选择比为51．9％;采用氧化铜／二氧化锰催化剂对尾气中臭氧和一氧化碳降解最好,尾气中的臭氧降低为108×10^-6,同时二氧化碳选择比提高至94．2％．     

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%.     

水处理中非均相臭氧氧化催化剂的研究进展

臭氧是一种清洁的强氧化剂,已被广泛用于有机污染物的降解。但是,单独的臭氧氧化工艺对水中难降解有机污染物的降解效果并不理想。因此,臭氧催化氧化技术应运而生,其中催化剂的选用是影响降解效果的关键因素。从催化剂种类出发,综述了金属氧化物、碳基材料、负载复合型催化剂用于水中污染物臭氧催化氧化处理的作用机理,分析了存在的问题及目前需要解决的主要问题,以期为相关催化剂的研发提供理论依据和参考。     

微波固相法制备Cu/ZSM-5催化剂及其催化性能

采用微波固相法和离子交换法制备了Cu/ZSM-5催化剂,利用XRD、IR、BET和SEM等手段对催化剂样品进行了表征,考察了不同方法制备的改性ZSM-5催化剂上Cu的负载量.结果表明,在相同原料质量比下（M（Cu（AC）2）∶M（HZSM-5）=1∶5）,微波固相法制备的催化剂中,Cu的负载量为5.65%;离子交换法制备的催化剂中,Cu的负载量为1.86%,且微波固相法所需时间仅为传统加热条件下离子交换法所需时间的1/39,同时微波辐射能促进了活性组分在分子筛表面及孔道上的分散和固态离子交换反应.NO催化分解反应活性结果表明,微波固相法制备的催化剂具有更高的催化分解活性及稳定性.     

臭氧化去除水中敌敌畏效能及机理

为及时处理进入水体中的诸如敌敌畏(DDV)的有机磷类农药,采用臭氧氧化方式对水中的DDV去除进行研究,探讨DDV氧化去除的影响因素及臭氧化机理.结果表明:臭氧能有效降解水中的DDV;增加溶液pH值,能提高DDV的降解效率;90%以上的DDV都是在臭氧化反应初期的5 min内被去除;DDV在臭氧化过程中,有机氯大都被矿化变成无机氯离子,在反应初期DDV矿化程度较快,反应5 min之后,TOC变化幅度就明显减弱;TOC变化同臭氧质量浓度有关,臭氧质量浓度越高,TOC降低幅度越大;GCMS分析发现DDV降解过程中的中间产物主要有磷酸三甲酯、二氯乙酸、二氯乙醛;对二氯乙酸的定量分析发现,pH值及反应时间对溶液中二氯乙酸的质量浓度都没有明显的影响,溶液中二氯乙酸的质量浓度呈高低交替波动状.研究认为水溶液中的DDV臭氧化的降解过程可能存在水解、直接分子臭氧氧化反应、自由基反应3种方式,其中以羟基自由基(.OH)反应为主,.OH与DDV反应首先可能夺取乙烯双键上的氢原子,生成磷酸二甲酯和二氯乙烯自由基,然后进一步被氧化生成各种产物或矿化为磷酸、CO2、氯离子.     

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.     

紫外/臭氧复合杀灭水中细菌性能研究

为开发一种高效灭菌方法,研究了UV/O3的复合灭菌性能,对紫外辐射、臭氧和羟基自由基等在体系中的各自作用进行探讨,同时考察pH值、温度等对灭菌效果的影响.结果表明,UV/O3较单独紫外或臭氧灭菌时效果有所提高,在初始臭氧质量浓度为5.02mg·L-1,液面紫外辐射强度为6.5mW·cm-2,灭菌时间1.5～9.0s时,UV/O3对细菌总数灭菌率达3.6～6.4,单独紫外时为1.8～4.7,单独臭氧时仅为1.6～3.0.羟基自由基的产生是复合灭菌效果增加的主要原因.随紫外辐射强度和臭氧投加量的增加,复合灭菌作用得到提高.pH值在5.5～8.5变化时,UV/O3灭菌效果随原水pH值的增加略有提高.温度由10℃上升到27℃时,灭菌效果稍有下降.由此可见,UV/O3是一种高效可行的水体灭菌技术。     

污泥基催化剂强化臭氧深度处理煤制气废水中试性能

为解决煤制气废水生化处理后出水仍含有大量有毒和难降解污染物,对环境产生严重污染的问题,以污水污泥为原料制备污泥基活性炭,采用浸渍法将其负载过渡金属锰和铁的氧化物(主要为Mn_3O_4和Fe_3O_4,负载量分别为15.52%和7.45%),制备比表面积分别为327.5和339.1 m~2/g的臭氧催化剂.中试实验结果表明,催化剂的使用显著提高臭氧氧化废水污染物的效能,处理后出水COD、TOC、总酚和氨氮质量浓度分别为41~43,19~20,0.6~0.9和4.3~4.5 mg/L,均达到城镇污水处理厂污染物排放一级A标准;在最佳的臭氧投加量18 g/h条件下,催化剂的使用将臭氧利用率提高40%,达1.24 mg/mg(以COD计),显著降低工艺运行成本;相比新鲜的催化剂,连续50次的催化臭氧氧化运行,COD去除率仅下降5.2%.催化剂具有良好的稳定性,制备成本仅为5 000元/t.制备的臭氧催化剂具有性能高效稳定、经济节约和可持续发展的技术优势,适用于强化臭氧深度处理煤制气废水.     

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.