金属及其氧化物催化臭氧化反应的研究进展

介绍了金属及其氧化物催化臭氧化降解水中有机物的应用及其反应机理的研究进展；探讨了影响催化剂催化活性和催化臭氧化效率的因素及金属及其氧化物的催化性能；分析了催化臭氧化过程的反应途径。     

均相催化臭氧化反应的研究进展

综述了近年来水溶液和有机溶剂中均相催化臭氧化降解水中有机物的研究进展。介绍了水溶液中不同的有机污染物均相催化臭氧化过程中,各种催化剂的应用,它们的活性和影响催化体系效率的参数,及其催化氧化反应的机理。有机溶剂中的催化臭氧化具有更高的氧化效率和臭氧利用率,是一种可能的水处理的新方法。     

氧化锌纳米颗粒的简便合成及其臭氧化降解苯酚的催化性质

采用一种可控的直接沉淀法制得纳米级ZnO材料。结果表明,在不同合成条件下得到的纳米ZnO颗粒具有不同的表面性质,并且对苯酚的降解表现出不同的催化效率。其中,在原料加料速度为3.0 mL/min,前驱物煅烧温度为400℃时所得产物具有最高的催化活性。与单独臭氧化相比,加入该产物后,苯酚的降解率提高了85.38%。在优化的纳米ZnO存在的条件下,分别评估了臭氧的分解,叔丁醇对苯酚的臭氧化影响,表明在纳米ZnO存在时,苯酚直接被臭氧分子氧化而降解。     

CuO@MWCNTs催化臭氧化降解腐殖酸的研究

以填充氧化铜的多壁碳纳米管(CuO@MWCNTs)为催化剂,对腐殖酸(HA)进行催化臭氧化降解。考察了腐殖酸初始质量浓度、催化剂用量、初始pH值、温度等因素对腐殖酸去除率的影响,并利用三维荧光技术研究了HA的降解过程。结果表明,初始浓度降低,初始pH值(3～10)升高,催化剂用量增加,均能显著提高腐殖酸去除率,43 min内UV254最高达78.42%;适当提高初始溶液温度,有利于腐殖酸的去除,最佳温度为25℃。     

CeO_2-活性炭催化臭氧化降解水中草酸的研究

利用CeO_2的储氧和释氧能力,以高活性的活性炭作为催化剂载体,采用等体积浸渍法制备CeO_2-活性炭催化剂。分别用氮气低温吸附/脱附、XRD、XPS对CeO_2-活性炭催化剂进行表征。以CeO_2-活性炭作为催化剂,草酸作为模型化合物,催化臭氧化降解草酸的去除率达到77%。Ce组分的加入能显著提高草酸的去除率。Ce不仅能够提高反应体系中羟基自由基的浓度,还有利于O3分子直接氧化草酸。CeO_2-活性炭催化剂经过3次重复使用后,草酸去除率保持在70%以上,具有较好的稳定性。     

ACF催化臭氧化降解苯酚的反应参数影响

研究了活性碳纤维(ACF)催化臭氧化降解苯酚过程中各种参数的影响。结果表明,ACF能够显著提高臭氧化效率,当ACF为1g,反应10min时苯酚的去除率为96.8%,而同样条件下活性炭仅为68%;臭氧化效率在酸性下几乎相同并高于碱性下,而且在碱性下随pH值升高而降低;臭氧化空气流量从0.04m3/h增加到0.16m3/h,反应10min时的效率提高为17%;苯酚初始浓度升高到500mg/L仅使臭氧化效率下降不到10%。重复实验表明臭氧化过程中ACF的催化性能可以得到原位再生。     

非均相催化臭氧氧化有机物降解机理的综述

高级氧化技术(AOPs)作为具有重要应用前景的废水深度处理技术,逐步成为水处理领域研究的热点,非均相催化臭氧氧化技术凭借无污染、矿化度高、臭氧利用率高等优势备受关注。文章综述了常见的催化O₃氧化废水中有机物的反应机理,反应机理可分为自由基机理及非自由基机理。结合前期的研究成果可发现:催化剂表面的晶格缺陷、表面氧含量及表面氧性质对催化性能具有重要影响,且不同价态金属转换过程中会伴随晶格氧与晶格缺陷的转换,晶格氧与氧空位的生产及复原不仅影响催化氧化的效率还与催化剂的寿命有直接关系。讨论了非均相臭氧催化氧化反应催化剂的发展趋势,对今后本领域的研究提出建议,为进一步改善催化剂的性能及工程实践应用提供理论参考。     

陶瓷粉体催化臭氧化降解水中苯酚

将陶瓷粉末应用于降解苯酚废水用臭氧化催化剂,表征了陶瓷的化学组成、0电荷pH和表面羟基密度,并考察了反应条件的影响.结果表明,陶瓷粉末对于臭氧化降解质量浓度为100mg·L-1的模拟苯酚废水具有较为显著的催化效果.不同温度的影响试验表明,在278～308 K时,苯酚的降解速率随温度升高而加快,然而(与单独臭氧化比较)在较低温度下陶瓷的催化效果更加显著.结合羟基自由基清除剂的影响试验,推断在催化臭氧化过程中臭氧分子和羟基自由基共同氧化污染物,陶瓷粉末的表面羟基促进了臭氧分子到羟基自由基的转变,因而加快了臭氧化过程.     

不同形貌的纳米Mg(OH)2催化臭氧化降解甲硝唑

采用化学沉淀法分别以六水合氯化镁和取自察尔汗盐湖的天然水氯镁石为原料制备了不同形貌的纳米 Mg(OH)₂催化剂,通过扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱等手段对所合成的催化剂的表面形貌、晶体结构和表面官能团等性质进行了表征。将两种不同形貌的纳米Mg(OH)₂材料首次应用于催化臭氧化过程,研究了两种不同形貌的纳米Mg(OH)₂[Mg(OH)₂-1和Mg(OH)₂-2]催化剂对甲硝唑的降解和矿化能力。结果表明,在单独臭氧化过程中,反应10min时甲硝唑的降解和矿化效率均较低,分别为51.9%和17.4%,而在臭氧化系统中分别加入Mg(OH)₂-1和Mg(OH)₂-2,甲硝唑的去除效率和矿化效率均明显提高,且Mg(OH)₂-2的催化臭氧化性能要优于Mg(OH)₂-1。另外,单独臭氧化过程、Mg(OH)₂-1催化臭氧化以及Mg(OH)₂-2催化臭氧化过程中甲硝唑的降解均较好地符合伪一级动力学反应模型（R²>0.97）。除此之外,对这两种不同形貌的纳米Mg(OH)₂催化剂的稳定性进行了考察,结果表明,催化剂在循环使用六次后对甲硝唑仍有较高的催化臭氧化去除效率。因此,所合成的两种形貌的纳米Mg(OH)₂催化剂将是一种很有前景的、能用于去除抗生素的臭氧化催化剂。     

臭氧化反应应用研究进展

介绍了近年来臭氧化反应在有机合成、无机合成以及高分子合成等方面研究的新进展,并就臭氧化反应机理的研究作了一些讨论。     

铁酸铜催化氧化水体中的苯酚

以硝酸铁和硫酸铜为原料,采用柠檬酸配合法制备铁酸铜(CuFe_2O_4),通过X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT IR)对产物进行结构表征。采用静态实验,在室温和初始pH值为7的条件下,进行了反应时间、催化剂投料比和浓度、过氧化氢用量及苯酚初始浓度等影响因素试验。催化剂铜铁物质的量比为1∶2时效果最好,催化氧化苯酚为准一级反应动力学,CuFe_2O_4的用量增加对苯酚氧化的催化效果显著增强。     

湿式过氧化氢催化氧化降解喹啉及其机理

采用浸渍法制备了负载型铜铁氧化物催化剂,并以喹啉为目标污染物,建立了湿式过氧化氢催化氧化(CWPO)体系.研究了反应温度、初始pH、H₂O₂和催化剂投加量对喹啉去除效果的影响,并分析了CWPO体系中 的作用及喹啉的降解路径.结果表明,CWPO对喹啉具有很好的去除效果,反应30 min喹啉的去除率可达到100%,反应60 min矿化率可达到88.34%.确定了最佳反应温度为80℃,初始pH为7,H₂O₂和催化剂投加量分别为29.15 mmol·L^-1和4 g·L^-1. 氧化在CWPO降解喹啉体系中起主导作用,其平均产生速率为1.69×10^-6 mmol·L^-1·min^-1.推测了CWPO降解喹啉的4种可能路径,在中性和酸性条件下,分别生成以吡啶环或苯环为主的中间产物.     

载铁砂催化臭氧化苯酚效能与机理研究

采用热负载工艺和自然负载工艺制备催化剂,催化臭氧化水中苯酚.pH=10.49时热负载工艺制备的载铁砂催化剂对苯酚的去除效果较好,去除率达到80％～90％.自然负载工艺制备的载铁砂催化剂在其未风干状态下无明显催化效果,但自然风干后苯酚去除率可达到100％.自然风干载铁砂在苯酚质量浓度低于2 mg/L时处理效果最佳,去除率...     

间甲酚臭氧化反应动力学研究

采用停流光谱仪研究了在T=298 K,pH=3～7范围内溶解臭氧与间甲酚在水溶液中的臭氧化反应动力学,初步探讨了间甲酚臭氧化反应的机理。实验结果表明,间甲酚臭氧化总的反应是二级,对臭氧浓度和间甲酚浓度分别为一级。臭氧化反应速率常数随溶液pH的增大而增大,在T=298 K时,当pH从3变化到7,总的反应速率常数从6.28×103(mol/L)-1s-1增大到9.15×105(mol/L)-1s-1。     

微波-载铜活性炭催化氧化降解腐殖酸

以粉末活性炭(PAC)和颗粒活性炭(GAC)为载体,采用浸渍焙烧法制备了负载铜氧化物的活性炭催化剂,考察了其表面结构、元素组成及BET参数;以腐殖酸模拟废水为对象,研究了微波?载铜活性炭催化氧化降解腐殖酸的效果和影响因素,探讨了微波?催化氧化协同H2O2降解腐殖酸的机理. 结果表明,载铜活性炭比未负载铜的活性炭对腐殖酸的降解率更高,且Cu/PAC的催化效果远优于Cu/GAC,两种催化剂最佳的微波?催化氧化条件分别为Cu/PAC投加量1 g/L, H2O2投加量0.9 mL/L, pH=3,微波功率400 W,微波时间4 min和Cu/GAC投加量8 g/L, H2O2投加量1.5 mL/L, pH=6,微波功率400 W,微波时间4 min,该条件下腐殖酸的去除率分别为93.91%和91.59%. 微波、H2O2和催化剂协同作用对腐殖酸高效降解有决定性作用.     

对硝基苯酚臭氧化反应动力学研究

在T=298K,pH=2.1～6,采用停流光谱仪研究了对硝基苯酚与臭氧在水溶液中的臭氧化反应动力学。实验结果表明,对硝基苯酚臭氧化总的反应是2级,对臭氧浓度和对硝基苯酚浓度分别为1级。臭氧化反应速率常数随溶液pH值的增大而增大;T=298K时,当pH值从2.1变化到6,总的反应速率常数从5.88×104L(mol·s)-1增大到1.56×106L(mol·s)-1。为了验证其适用性,对臭氧在搅拌釜中在对硝基苯酚溶液中的吸收过程进行了模拟。采用MATLAB软件求解臭氧在搅拌釜中在对硝基苯酚溶液中吸收过程的质量平衡方程,模拟得到了吸收过程中臭氧和对硝基苯酚浓度的变化,并与实验值进行了比较。结果表明,在85%的对硝基苯酚降解之前,模拟值和实验值能很好地一致。在反应末期,模拟值和实验值出现了一定的偏差。     

铁-镍磁性复合材料的制备及催化臭氧化应用

催化材料在催化臭氧化水处理中显示了优越的性能,然而由于许多材料难以分离限制了其实际应用,兼具磁性与催化性能的高效材料日益受到关注、成为研究的热点。文章基于铁-镍氧化物,设计合成了一种复合型磁性材料。实验表明,镍组分的引入显著提高了催化性能,同时保持了良好的磁分离效果和活性稳定性,显示了广阔的应用前景。通过磷酸根的影响,确定了催化活性中心为路易斯酸。     

甲醛催化氧化反应机理的研究进展

催化氧化技术具有环境友好、节省能源、操作简单等优点,在治理室内甲醛污染方面显示出非常有潜力的应用前景。本文综述了近年来甲醛催化氧化反应机理的研究进展,阐述了在甲醛催化氧化过程中,氧的活化、可能产生的反应中间体以及反应路径。重点介绍了贵金属催化剂（Au、Pt、Pd 和Ag）和过渡金属（Mn、Co和Ce等）氧化物催化剂在甲醛氧化反应过程中,不同金属种类、载体性质和添加剂等对反应机理的影响。介绍了已经商业化的除甲醛产品所采用的反应机理。最后,指出了甲醛催化氧化反应机理存在的问题并对其未来研究发展方向进行了展望。     

新生态MnO2／凹凸棒土复合催化剂对苯酚臭氧化反应的催化作用

利用化学法合成了新生态MnO2／凹凸棒土复合催化荆，对模拟苯酚废水进行了臭氧化处理，考察了不同条件对苯酚催化臭氧化过程的影响。结果表明，复合催化荆对体系臭氧化过程中苯酚的降解和COD的去除有显著的促进作用，含催化剂时反应动力学受体系pH值的影响程度明显减小。在pH=8．0的条件下，催化剂投加量以500mg／L为宜。适当操作条件下，体系COD的最高去除率可达85．3％。     

催化臭氧化反应体系中羟基自由基的产生及影响因素

采用高效液相色谱法从pH、捕获剂浓度、催化剂浓度以及反应时间等几个方面对Fe2 /O3反应体系中OH的生成的影响因素进行了分析评价.研究结果表明,Fe2 /O3反应体系生成·OH的最佳pH值为4.0,反应体系中Fe2 /O3的最佳摩尔比为0.10.随Fe2 与O3接触反应进行,·OH的浓度趋于稳定.