光催化法在环境保护方面的研究进展

光催化氧化技术是一种新兴的高效节能现代污水处理技术,从半导体光催化氧化方法、反应机理、各类污染物光催化降解的现状、提高半导体光催化剂活性的途径、光催化技术发展中存在问题等方面分别论述了半导体光催化氧化技术在环境保护领域中的应用。     

室内污染物甲醛的光催化氧化降解研究

采用溶胶-凝胶法制备了负载锐钛矿型TiO2蜂窝陶瓷膜,通过X衍射谱粒径分析及透射电子显微镜的电镜分析,结果表明400℃焙烧条件下得到的纳米TiO2粒径分布在10-20nm之间。以此纳米TiO2陶瓷膜进行室内主要污染物甲醛的光催化降解分析。结果发现,流速和湿度对于甲醛的光催化降解具有较大影响,不同污染物浓度条件下流速对光催化降解的影响是不同的,湿度对甲醛光催化的降解的影响存在一临界值。     

纳米TiO2薄膜光催化降解苯酚和氯代苯酚的研究

采用溶胶凝胶法制备纳米TiO2薄膜,研究了初始浓度、pH和外加H2O2对TiO2薄膜光催化降解苯酚、对氯苯酚和2,4-二氯苯酚影响.结果表明,纳米TiO2薄膜对于苯酚和氯代苯酚均有较高的光催化活性,相同条件下,2,4-二氯苯酚的光催化降解速率＞4-氯苯酚＞苯酚.在本实验条件下,随着反应物初始浓度的升高,相同时间内,苯酚和氯代苯酚的降解效率均逐渐降低.在中性条件下,苯酚和氯代苯酚的光催化反应速率均强于酸性条件下,其中pH对苯酚光催化降解的影响幅度最大.适量的H2O2有助于提高苯酚和氯代苯酚光催化降解速率.     

TiO2超声光催化降解荧光增白剂-CBW

均匀沉淀法制备了纳米TiO2，TEM，xRD分别进行了表征。以该纳米TiO2为光催化剂，对超声光催化降解荧光增白剂CBw的反应进行了研究。结果表明，超声波的引入提高了纳米TiO2光催化降解CBw的反应效率；反应符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型，表观反应速率常数k1为0．0266min^-1；反应受超声波功率的影响；溶液中添加少量的Fe^3 ，H3PW12O40、H2O2均能够明显地强化CBw的降解反应。     

光催化技术降解室内甲醛的研究综述

综述甲醛对室内空气污染的现状及其对人体健康的影响,介绍光催化降解甲醛的基本原理、反应动力学、反应器以及光催化降解甲醛的催化剂的制备方法,讨论甲醛光催化降解研究方向和应用前景。     

多功能复合抛物面太阳能光催化反应器研制

通过草酸铁钾化学光量计曝光试验对其光学性能进行测定,光子采集效率因子Φef为0.75,反应器具有良好的光学性能;以苯酚作为目标污染物,以表观量子产率表征光催化反应效率,P25和自制V-N-Ti O2表观量子产率分别为0.0091、0.0079,具有良好的光催化反应效率;进行全天候运行实验,能实现悬浮态、流化床和固定床3种光催化反应形态,完全降解20 mg/L苯酚,日处理量达0.96 t。     

载TiO_2膜多孔催化剂光催化氧化三氯甲烷的研究

报道了一种以多孔基质为载体 ,用溶胶 -凝胶法负载 Ti O2 薄膜的多孔型光催化剂——载Ti O2 膜多孔催化剂 ,光催化降解水溶液中三氯甲烷的某些结果。表明该催化剂具有一定的光催化降解三氯甲烷的能力 ,其结果有利于进一步开展实用性的光催化净化水环境的研究。     

纳米TiO2协同Fenton试剂光催化降解甲基橙

采用纳米TiO2协同Fenton试剂光催化降解甲基橙,研究了纳米TiO2与Fenton试剂的协同效应,考察了H2O2用量、甲基橙溶液的初始浓度及初始pH值对降解效率的影响,并对其降解动力学规律作了初步探讨。结果表明:纳米TiO2强化了Fenton试剂对甲基橙的降解效率,它们之间产生了较强烈的协同效应。在实验过程中,纳米TiO2协同Fenton试剂光催化降解初始浓度30mg/L、pH=3.0的甲基橙120min,其降解率达到99.4%,分别是同等实验条件下单独纳米TiO2降解率的2.63倍,单独Fenton试剂降解率的2.32倍,是两者算术和的1.2倍。在实验浓度范围内,甲基橙的降解反应符合准一级动力学过程;与Fenton反应相比,在0.2、0.4、0.6g/L纳米TiO2的协同作用下,甲基橙的降解表现反应常数分别提高了1.71、2.51和3.36倍,半衰期相应缩短。另外,H2O2用量、甲基橙溶液初始浓度及初始pH对降解率有一定影响。     

富氧型铋卤化物Bi5O7I光催化剂研究进展

半导体光催化技术作为一种利用光能的新型技术,是目前污染物治理的重要方向.新型Bi5O7I光催化剂近年来备受关注,详细综述了Bi5O7I光催化剂的结构、制备方法、改性方法、复合异质结光催化氧化机制.Bi5O7I的晶体结构与卤氧化铋结构相似,其独特的内部静电场可以促进光催化剂反应过程中光生电子和空穴的分离.虽然Bi5O7I本身具有合适的带隙宽度,但也存在光生电子-空穴复合效率较高的缺点,可以通过构建p-n型异质结、Z-型异质结、金属离子沉积等方式增强光生电子和空穴的分离,提高Bi5O7I基光催化剂的光催化氧化性能.     

太阳光光催化降解弱酸性大红的动力学研究

采用自制的反应装置,研究了负载型TiO2膜太阳光光催化降解弱酸性大红的动力学.结果表明:在所研究的范围内,太阳光光催化降解弱酸性大红符合一级动力学反应,可用L-H动力学方程描述,且反应速率常数(K)与C0-1.50、pH-1.147和V成正比;太阳光光催化对染料的降解无选择性且弱酸性大红染料能够被完全矿化为CO2和H2O;一年四季降解实验中,由于冬季太阳光光强太弱,应考虑人工光源作为补偿.     

生物油模型物乙酸水蒸汽催化重整制氢研究

选择乙酸作为生物质快速裂解油(生物油)的模型物,自制了一系列Ni基催化剂,进行水蒸汽催化重整制氢研究,实验结果表明Ni/Al_2O_3催化剂添加碱性氧化物MgO或(与)La_2O_3可以使得催化剂的活性有重大改善。Al_2O_3载体负载Ni金属后能够减缓碳的沉积速率,Ni/Al_2O_3添加MgO与(或)La_2O_3能够有效减少碳的沉积速率。选择催化剂Ni/MgO-La_2O_3-Al_2O_3以反应气中的H_2、CO、CH_4、CO_2产率为考察指标,考察反应温度、水碳比、进料流量对水蒸汽催化重整乙酸制氢反应的影响,获得较佳的条件为:反应温度为750～850℃,水碳摩尔比[W]/[C]为5～9,进料流量为15～25mL/h,H_2产率较高,大于80%。     

Effects of Tabular Stratified CO_2/O_2 Jets on Dynamic and NO_x Emission Characteristics of a Model Gas Turbine Combustor

The effects of tabular stratified CO_2/O_2 jet in cross flow on thermoacoustic instability and NO_(x )emission were experimentally studied.To explore the dependence of injection positions on flame stability,two factors were taken:the injection height and the injection direction of CO_2/O_2 gas.Results show that the injection positions seriously affect the control effectiveness.The optimum acoustic amplitude-damped ratio of thermoacoustic instability can reach 76.61%with the first layer of horizontal direction.The sound pressure amplitude declined from 56 Pa to 13.1 Pa.The concentration-damped ratio of NO_x emission can achieve 66.67%with the first layer of vertical direction.The concentration of NO_x emission declined from 50.4 mg/m~3 to 16.8mg/m~3 as the jet in cross flow rate increased.Higher oxygen ratio of stratified CO_2/O_2 jets can produce lower NO_(x )emission but higher combustion instability.The descending gradient of NO_(x )emissions is different among different injection positions.Frequency shifting of the sound pressure and flame CH*chemiluminescence emerged.The oscillation frequency declined as the flow rate of CO_2/O_2 jets increased.The unsteady long and compact flame was dispersed after CO_2/O_2 injection.The macrostructure of flame was characterized as flatter and short under jet in cross flow.The variation curves of the flame length and top view area are similar to the shape of half saddle lines.This research proved the optimal control of thermoacoustic instability and NO_x emissions with a passive method,which could be conducive to the realization of clean and secure combustion in industrial lean premixed combustors.     

H_2O_2/Nafion-纳米TiO_2复合膜强化日光光解脱色甲基橙染料研究

用流延法在石墨板上成功制备出用于光催化的Nafion-纳米TiO_2复合膜。在H_2O_2存在的条件下,用Nafion-纳米TiO_2复合膜对甲基橙染料进行可见光照射处理。结果表明,H2_O_2/Nafion-纳米TiO_2复合氧化工艺中甲基橙降解脱色速率显著提高,两者之间存在明显的协同效应。在协同体系中,酸性媒介比碱性媒介更有利于甲基橙染料光解脱色。实验所用的NO_3~-、Cl~-和SO_4~(2-)等阴离子,均对降解脱色有抑制作用,其中NO_3~-对脱色作用抑制最显著。可见光辐射处理前后,UV-Vis谱图分析表明在H_2O_2/Nafion-纳米TiO_2复合膜处理中甲基橙溶液脱色是因为染料发生氧化光解作用。     

Fe_2O_3/SiO_2/TiO_2复合薄膜的制备与表征

采用溶胶.凝胶法制备了Fe2O3/SiO2/TiO2三元复合薄膜.通过XRD表征、紫外.可见透射光谱分析,考察了Fe2 O3/SiO2对TiO2晶型、亲水性、光催化性能的影响.结果表明:加入Fe2O3、SiO2后TiO2仍然保持完整的锐钛型,抑制了TiO2晶粒的增长,且加入Fe2O3后TiO2的吸收波长发生了"红移".Fe2O3/SiO2/TiO2光催化性能、亲水性能优于SiO2/TiO2、Fe2O3/TiO2及单-TiO2膜.     

O2/CO2气氛下煤粉的燃烧规律与动力学特性

在O2/N2及O2/CO2气氛下,利用热重法(TG)进行了3种煤粉的非等温燃烧试验.结果表明:在相同O2浓度下,不同气氛并未引起燃烧规律的变化,O2/CO2气氛可以取得O2/N2条件的燃烧效果;O2浓度在40%的范围内,随着O2浓度的提高,煤粉着火点和失重峰温度降低较为明显.此外,采用普适积分法对燃烧过程的动力学参数进行计算.结果表明:不同的反应区段存在不同的化学反应机理,但气氛的改变并未引起化学反应机理的变化,同一煤种活化能E在各个工况下的差异可由"动力学补偿效应"解释,且该计算函数适合研究已有条件下的化学反应机理.     

O_2_CO_2气氛下痕量元素迁移特性试验研究

在管式炉上进行徐州烟煤的燃烧试验,采用电感耦合等离子体光谱质谱联用仪(ICP-MS)对燃烧剩余灰渣进行测定.研究了不同温度和不同燃烧气氛(空气气氛和O2/CO2气氛)下痕量元素的迁移特性.结果表明,煤燃烧过程中,痕量元素Cr、Mn、Ni、Zn、Cd、Pb在灰渣中富集,As挥发率达70%以上.随着温度的升高,大部分痕量元素在灰渣中的含量降低,Mn、Ni、Cr在灰渣中的含量相对比较稳定.O2/CO2气氛下,各元素随温度的变化趋势并未受到影响,但整体上O2/CO2气氛下各痕量元素在灰渣中的含量要大于空气气氛下的,随着温度的升高,O2/CO2气氛和空气气氛下痕量元素在灰渣中的含量越来越接近,说明燃烧气氛对痕量元素迁移的影响随温度升高而减弱.     

富氧气氛下循环流化床煤燃烧试验研究

在O2／CO2气氛和O2／N2气氛下,对氧浓度为21％～35％的循环流化床进行了煤燃烧的试验研究,比较了不同气氛下的煤燃烧特性和炉内温度分布以及NOx、NO2的排放规律和脱硫效率．试验显示富氧气氛下煤能够稳定燃烧,循环回路通畅;给煤量一定,随着试验气氛中氧含量的增加,燃烧效率逐渐增高．O2／CO2气氛下的燃烧效率略低于相同氧含量的O2／N2气氛下的燃烧效率;随着试验气氛中氧含量的增加,NOx排放量增加,SO2排放量略有减小,石灰石脱硫效率略有提高．     

聚丙烯腈基活性碳纤维用于低浓度SO2脱除的实验研究

应用聚丙烯腈基活性碳纤维(PAN-ACF)对低浓度SO2(200×10-6)进行吸附氧化试验.通过改变活性碳纤维量、SO2浓度、氧浓度及水蒸气浓度,观察PAN-ACF脱除低浓度SO2能力的变化规律.实验结果表明,PAN-ACF对低浓度SO2有很好的脱除作用,随着活性碳纤维量、氧浓度及水蒸气浓度的增加,PAN-ACF脱除低浓度SO2的能力增强.     

二甲基醚/天然气双燃料均质压燃过程详细化学反应动力学数值模拟研究(Ⅰ)--二甲基醚反应机理研究

应用零维详细化学反应动力学模型对二甲基醚均质压燃燃烧反应机理进行了数值模拟研究。结果表明二甲基醚放热反应为典型的双阶段放热反应，经历低温反应、负温度系数区域和高温反应三个过程．高温反应又分为蓝焰和热焰两个阶段。二甲基醚自燃着火由过氧化氢(H2O2)分解所控制，甲醛(CH2O)是过氧化氢的主要来源。基于化学敏感性分析．得到了均质压燃二甲基醚反应的主要途径：首先是二甲基醚脱氢，经过两次加氧后得到甲醛基；然后生成甲酸基(HCO)；最后生成一氧化碳(CO)。在二甲基醚的氧化反应过程中，氢氧根(OH)发挥着重要的作用，它是二甲基醚脱氢反应和CO氧化过程中的主要自由基。     

活性碳纤维常温脱硫脱硝的实验研究

应用聚丙烯腈基活性碳纤维(PAN-ACF)与粘胶基活性碳纤维(Cellulose-ACF)进行脱除SO2实验研究,讨论ACF量、SO2浓度、O2浓度等因素的变化对脱硫效果的影响.结果表明,随着ACF量及O2浓度的增加,PAN-ACF脱除SO2的能力增强,而且PAN-ACF具有强于Cellulose-ACF的脱硫能力.对PAN-ACF进行脱硫脱硝相互影响的实验,探索了NO与SO2竞争吸附、相互影响的规律.