FeS矿活化H2O2降解水中对氯苯胺的实验研究

以对氯苯胺(PCA)为目标污染物,研究了常温下Fe S矿活化H2O2非均相类Fenton体系对难降解有机物的去除效果。分析了初始p H值、催化剂和H2O2投加量等重要因素对PCA降解率的影响。当PCA浓度为0.2×10-3mol/L,溶液初始p H值为3.0,H2O2投加量为3.2×10-3mol/L,Fe S矿用量为0.4 g/L,反应20 min时,PCA去除率可达100%,且反应进行到40 min后,已达到完全脱氯效果。在此基础上,通过对Cl-、SO42-、Fe3+等中间产物离子和总有机碳(TOC)变化规律的测定,探讨了有机物降解机理。研究结果表明:Fe S矿对催化H2O2氧化具有很强的催化活性,能提高H2O2的利用效率,相比于单一含铁矿物具有更好的催化性能,并且催化剂易于沉淀分离,回收利用。     

新型微介孔复合材料La/13X/MCM-41光催化降解壬基酚的研究

以碱处理后的13X分子筛、硅酸钠为原料,加入模板剂,同时引入La2O3,在水热条件下晶化生成具有良好的吸附性能和光催化性能的新型微孔-介孔复合材料La/13X/MCM-41,并将其应用于壬基酚(NP)的光催化降解.通过XRD、TEM、FT-IR、N2吸附-脱附等技术对复合材料的微观结构进行了表征分析.考察了催化剂用量、NP初始浓度、初始pH、光照时间等对NP光催化降解效率的影响.结果表明:在催化剂用量为0.1 g/L、初始浓度为1 mg/L、初始pH为6、光照时间为210 min的最佳条件下,NP的光催化降解效率可达93％以上,反应符合一级动力学方程,复合材料La/13X/MCM-41具有较高的催化活性.     

Ti/MCM-22/MCM-41微介孔复合材料光催化降解酸性红B模拟废水的研究

采用纳米自组装法制备了具有吸附性和光催化性的Ti/MCM-22/MCM-41微介孔复合材料,利用X射线衍射、N2吸附、扫描电镜等方法对其进行表征。将复合材料用于光催化降解酸性红B的实验,考察了催化剂用量、光照时间、pH值和染料初始浓度对光催化降解率的影响,并对光降解产物进行了紫外光谱分析。结果表明:当染料的初始浓度为50 mg/L,废水pH在6左右,催化剂投加量为0.1 g/L,光照时间120 min,酸性红B的去除率可达98%以上,光催化降解反应遵循一级反应动力学方程。降解产物的紫外光谱图表明,降解后酸性红B的两个特征吸收带消失,结构的共轭系被打破,颜色消失,说明该复合材料去除水中的酸性红B主要是通过光催化作用。     

Fe-O/CeO_2催化剂的制备、表征及其对垃圾渗滤液微波催化氧化活性的研究

以浸渍法制备用于常温常压微波催化氧化工艺的负载型Fe-O/CeO_2催化剂并通过XRD和SEM手段进行表征;利用优化制备后的催化剂进行微波催化氧化垃圾渗滤液的研究.结果表明:Fe-O/CeO_2催化剂中活性组分Fe以α-Fe_2O_3和CeFe_2的形式存在.在渗滤液初始COD_(Cr)5 736 mg/L、氨氮1 840 mg/L、色度500倍和pH 8.69的条件下,在Fe-O/CeO_2投加量10 g/L、H_2O_2(30%)投加量22.5 mL/L、微波功率800 W、微波辐射时间10 min和水样初始浓度C_(水样)/C_(原水)为100%的最佳运行条件下,微波催化氧化工艺对COD_(Cr)、氨氮和色度的去除率分别为73%、78%和85%;在反应的第4～8 min和第2～8 min,COD_(Cr)和氨氮去除率分别与反应时间呈近似直线的关系.     

UV-Fenton法降解垃圾渗滤液中COD的动力学研究

采用UV-Fenton法处理垃圾渗滤液,研究其COD去除的动力学特性及初始pH、FeSO4·7H2O用量和H2O2用量等因素对动力学常数的影响。结果表明:Fenton反应符合准一级反应动力学模型,综合考虑运行成本、反应速率和COD去除效果等情况,控制初始pH为8、FeSO4·7H2O投加量为0.1g/L和H2O2用量为1.0mL/L,UV-Fenton法处理垃圾渗滤液的除碳性能最佳,COD去除率达到80%以上。     

Fenton试剂处理选矿废水的试验研究

研究用Fenton试剂处理含苯胺黑药(二苯胺基二硫代磷酸)模拟废水和实际选矿废水,分别考查了反应初始pH值、Fe2+浓度及H2O2用量对COD去除率的影响。结果表明:氧化时间为10 min,反应初始pH值为4,ρ(Fe2+)=1.83 g/L,ρ(H2O2)=5.55 g/L,模拟废水苯胺黑药的质量浓度为300 mg/L时,COD去除率达到83.6%;对于实际废水,当ρ(Fe2+)=50mg/L,pH值=3.5,ρ(H2O2)=1800mg/L时,出水ρ(COD)从1000mg/L降到32 mg/L,COD去除率为96.8%,达到废水排放标准,药剂成本估计为每处理1 m3废水需要费用18元。     

纳米Fe_3O_4/Co_3O_4催化H_2O_2氧化降解亚甲基蓝

纳米四氧化三钴(Co3O4)催化剂对废水中有机物具有良好的催化降解活性,但纳米催化剂难从溶液中分离的缺点限制了其应用.通过将不同量的纳米Co3O4催化剂自组装在纳米四氧化三铁(Fe3O4)上,制备出了一系列不同纳米Co3O4催化剂含量的纳米Fe3O4/Co3O4,并将该系列纳米Fe3O4/Co3O4用于双氧水(H2O2)氧化降解亚甲基蓝的反应来测试其催化性能和回收再利用性能.实验结果表明,尽管纳米Co3O4催化剂的含量对于纳米Fe3O4/Co3O4的催化性能有所影响,但该系列纳米Fe3O4/Co3O4相对纯纳米Co3O4催化剂仍表现出很好的催化活性和回收再利用性.     

光催化-好氧生物降解处理染料废水试验研究

考察了pH值、催化剂用量、酸性大红(GR)染料初始浓度、曝气量对染料去除率的影响,确定了GR染料去除的较佳反应条件:pH值为3,催化剂投加量为0.6 mg/L,GR染料进水浓度为20mg/L,曝气量为60mL/min.在较佳反应条件下,对光催化工艺、好氧生物降解工艺和光催化-好氧生物降解组合工艺处理单一染料废水效果进行了比较,并考察了组合工艺处理混合染料废水的效果,结果表明:反应5 h时,组合工艺对单一染料废水中活性墨绿(B-4BLN)和GR染料的去除率分别为85.66%和76.93%,去除效果明显高于单一工艺;组合工艺对混合染料废水中B-4BLN和GR染料的去除率分别为83.76%和71.84%.     

13X分子筛负载TiO_2对偶氮染料活性艳红的光催化降解

采用熔融-浸渍法和溶胶-凝胶法将TiO_2负载在13X分子筛上,制成了具有吸附性和光催化性的TiO_2/13X分子筛复合材料,并用XRD、BET比表面积、SEM分析技术对合成材料进行表征.然后将复合材料用于光催化降解偶氮染料活性艳红X-3B的实验,考察了反应时间、催化剂用量、废水pH值对染料光催化降解率的影响.结果表明:熔融-浸渍法制备的TiO_2/13X复合材料对染料的去除率高于溶胶-凝胶法制备的复合材料.当染料的初始浓度为50 mg/L,废水pH为6,复合材料投加量为0.75 g/L时,光照120 min,染料的去除率达到99%.反应过程符合一级动力学方程.     

研究生论文摘要

催化湿式氧化中RuO2/γAl2O3催化剂的研制及应用研究研究生:杨少霞导师:蔡伟民(哈尔滨工业大学市政环境工程学院150006)采用浸渍法制备了负载型RuO2/γAl2O3催化剂,并研究了Ti O2和CeO2掺杂助剂对RuO2/γAl2O3催化剂活性和稳定性的影响,利用自行设计的1L高压反应釜,采用间歇反应进行了催化剂活性和稳定性评价,对RuO2/γAl2O3系列催化剂湿式氧化降解苯酚的动力学特性亦进行了初步分析,同时开展了催化湿式氧化降解安普废水的试验研究。以浸渍法制备了RuO2/γAl2O3催化剂,以苯酚为目标有机物,对影响催化剂活性的制备工艺条件,进行了…     

载锰氮化碳催化臭氧法降解水中草酸研究

草酸是废水中多种有机物氧化降解的中间产物,与臭氧反应速率很低,难以直接氧化去除。本研究通过热解法煅烧不同摩尔比例的三聚氰胺与醋酸锰(Ⅲ)二水合物,制备出不同负载量的载锰氮化碳催化剂,并研究了不同条件下载锰氮化碳催化臭氧法对草酸的降解效果,考察三聚氰胺与醋酸锰摩尔比、催化剂投加量、p H值、臭氧浓度等因素以及叔丁醇对草酸去除效果的影响。实验结果表明:相对于单独臭氧氧化而言,载锰氮化碳催化臭氧法可以极大的提高草酸的去除率,在投加0.15 g/L三聚氰胺与醋酸锰20∶1的催化剂后,草酸在60 min的TOC去除率可达到89.1%。叔丁醇加入对草酸的去除率影响较小,表明·OH在载锰氮化碳催化氧化草酸的过程中起作用但不是唯一因素。     

α和γ型纳米Al_2O_3对水泥基材料性能的影响

为了探究α型和γ型纳米Al_2O_3对水泥基材料的改性作用,采用细度为30 nm的α型和γ型纳米Al_2O_3、尧柏水泥、标准砂和聚羧酸减水剂制备水泥基材料,探析α型和γ型纳米Al_2O_3对水泥基材料的凝结时间、力学性能和收缩性能的影响,并分析其作用机理。结果表明:α型和γ型纳米Al_2O_3均会降低水泥基材料的凝结时间,提高水泥基材料的抗折强度和抗压强度,降低水泥基材料的干燥收缩,但γ型纳米Al_2O_3对水泥基材料的改性作用低于α型纳米Al_2O_3。综合本文和文献分析发现,纳米Al_2O_3在水泥基材料中发挥着尺寸效应、填充效应和表面效应,从而达到改性水泥基材料的力学性能和耐久性。     

F/Ce掺杂Bi2WO6可见光光催化氧化甲基橙

针对新型光催化剂Bi2WO6在可见光条件下光生电子-空穴分离效率低的问题,本文采用液固相水热反应的方法制备了F/Ce掺杂改性的Bi2WO6光催化剂。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)等分析表明,F/Ce掺杂Bi2WO6光催化剂具有明显的层状结构,可有效降低电子-空穴的复合率,且改性后的Bi2WO6吸收波长发生红移。光催化氧化处理甲基橙降解实验结果表明:F和Ce共掺杂下Bi2WO6在可见光下具有最高的光催化活性,主要活性物质为羟基自由基(·OH),甲基橙的降解率在50 min后可以达到97%,催化活性比纯Bi2WO6提高了近2倍。本研究为研发水环境中高浓度有机废水,特别是难降解有机污染物的高效治理技术提供了基础数据。     

生物炭/铁酸锰对Zn^2+和Cu^2+的吸附性能试验

为探求吸附效果好、回收方便的吸附剂以解决重金属污染废水的处理难题,以玉米秸秆和铁酸锰为原料,通过溶胶-凝胶法以蛋清为络合剂经热解制备了一种生物炭/铁酸锰(BC/FM)复合材料,在对该复合材料扫描电子显微镜(SEM)和磁滞回线分析的基础上,进行了去除废水中Zn^2+、Cu^2+的吸附试验。结果表明,铁酸锰可有效地负载到生物炭上,形成官能团丰富、磁性良好的复合材料;BC/FM对Zn^2+、Cu^2+的吸附最佳pH值分别为5和6,并均在90 min达到吸附平衡,准二级模型能更好地描述BC/FM对Zn^2+、Cu^2+吸附过程;Langmuir模型拟合曲线和Freundlich模型拟合曲线分别适用于描述BC/FM对Zn^2+、Cu^2+的等温吸附过程,且均为自发吸热反应;BC/FM对Zn^2+、Cu^2+吸附机制主要为络合反应。     

深循环地下水作用下红土与黄土成因研究

通过研究阿拉善自流井区出现的红化地层,发现富含Fe~(2+)的井水涌出地表后形成了Fe_2O_3胶膜,铁质胶膜吸附在土颗粒的表面形成了红土层,表明土壤红化作用可以与气候无关。在上地幔高导低速层中可能存在地下水的导水通道,玄武岩中的FeO、MgO中的Fe~(2+)、Mg~(2+)等被超临界水(supercritical water,SCW)萃取带出。深循环地下水维系了黄土高原风尘物的连续堆积,早期渗漏进入上地幔导水通道的地下水被加热成为SCW,被萃取带出地表的Fe~(2+)与空气中的O_2发生氧化反应生成Fe_2O_3胶膜,铁质胶膜吸附在风尘颗粒的表面形成红土。2.5 Ma以来,玄武岩导水通道温度降低到临界点以下,地下水的萃取作用大幅度减弱,风积土显示为黄色,表明黄土高原颜色的转变与气候变化无关。由于深海沉积物δ~(18)O与全球冰量呈正相关,冰量与全球降水量呈负相关,而深循环地下水量与全球降水量呈正相关,由此可知,鄂尔多斯黄土沉积层碳酸盐与全氧化铁含量与深海δ~(18)O呈高度负相关。     

金属有机骨架材料Cu_3(BTC)_2的制备及其光催化性能研究

以三水硝酸铜为铜源,通过调控水热温度合成出高结晶度的金属有机骨架Cu3(BTC)2材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和热重(TG)手段对所制备的样品进行表征,同时以甲基橙和罗丹明B作为目标降解物研究Cu3(BTC)2材料的光催化性能。光催化降解结果显示:Cu3(BTC)2材料对罗丹明B有较好的降解效率,水热温度对Cu3(BTC)2材料的结构及光催化效率影响较大,水热温度为140℃制备的Cu3(BTC)2样品具有较高的光催化效率。这主要是由于高的结晶度可以产生更多的光生电子空穴对和提供更多的反应活性位,这将在处理环境污染物方面有着巨大的潜在的应用前景。     

不同pH值条件合成纳米Bi2WO6及其可见光下活性研究

以水热法合成了Bi_2WO_6纳米花状球,并考察了不同pH值的制备条件下对Bi_2WO_6晶形、形貌、孔径分布、光学性质及催化性能的影响。表征和催化结果表明:在pH值为1的制备条件下,Bi_2WO_6样品为内部有致密空隙的花球,随着pH值的升高,Bi_2WO_6的内部孔径变得越来越疏松,当pH值达到7时变为片状;在pH为1、3、5、7条件下合成出的Bi_2WO_6的带隙能在2.14~2.26 e V范围内;光降解Rh B的性能从大到小顺序为pH=7,pH=5,pH=3,pH=1,主要是由于在pH=7制备条件下制备出的Bi_2WO_6衍射峰最强,粉体的晶型发育完整,结晶度高,对Rh B的降解率最高。     

北疆渠道基土盐-冻胀特性的试验研究

干旱缺水已逐渐成为制约我国农业发展的主要因素,西北寒冷地区输水渠道由于渠基土的盐胀和冻胀造成了严重的渠水渗漏损失。为研究渠基土的盐-冻胀变形特性,本文选取北疆输水灌渠典型土体进行了不同干密度、不同Na_2SO_4含量和不同含水率条件下的盐-冻胀变形试验。结果表明:随着干密度的升高,土体盐-冻胀率先增大后减小,在某一干密度下盐-冻胀率最大。随着土体Na_2SO_4含量和含水率的升高,土体盐-冻胀率逐渐增大,土体盐-冻胀率与Na_2SO_4含量之间呈现二次多项式关系,与含水率之间呈现线性关系。与干密度相比,Na_2SO_4含量和含水率对土体盐-冻胀率的影响较大。     

海陆过渡界面浅层地下水可溶性SiO2的变化特征——以雷州半岛和海南岛滨海地区为例

硅为重要的地球化学元素,滨海地区作为地下水海陆过渡带,对地下水重要化学成分SiO_2的研究有助于进一步掌握海陆界面的水岩过程。在华南典型火山成因的雷州半岛和海南岛进行环岛浅层地下水连续取样和化学测试,分析模拟了可溶性SiO_2的变化、组成以及溶解平衡。结果表明:该地区地下水多为Na—Cl型,偏碱性,处于风化溶滤、蒸发浓缩状态或两者之间的过渡类型;地下水中可溶性SiO_2含量为2.80~106.0 mg/L,各测井变化较大,与周边环境条件有关,源自矿物溶解、海水入侵及其路径上的水岩作用;单个测井同一时段水样可溶性SiO_2含量呈波动变化,不同时段也变化明显;可溶性SiO_2以单分子正硅酸H4Si O4占据绝对优势,硅酸盐各类矿物呈现溶解、饱和、平衡的状态共存并且自身状态相互转化。总体来看,研究区地下水的饱和矿物种类比例偏高,因此,滨海地下水作为海陆过渡界面的高矿化度的开放体系,盐效应有促进不同矿物溶解或者饱和的作用。概而言之,上述可溶性SiO_2的水—岩过程受到多种因素影响,需要进一步加强研究。