高效稳定湿式氧化催化剂的制备及反应机理的研究

催化湿式氧化工艺能够有效处理高浓度难降解有毒有害废水,是一种应用前景广阔的高级氧化技术。以催化湿式氧化乙酸为模型反应,优化了粉末ZrO_2-CeO_2载体的制备方法。结果表明,向CeO_2中掺杂Zr,采用碱液回流工艺,Zr和Ce的物质的量之比为1:9时,制备的ZrO_2-CeO_2载体性能最好。采用浸渍法,制备了2%的RuO_2/ZrO_-CeO_2粉末催化剂,并开展了该催化剂催化湿式氧化处理乙酸溶液和丙烯酸废水的研究,催化剂均表现出了良好活性。采用凝     

Cu/Al2O3 催化臭氧氧化降解水中甲草胺的研究

研究了在Cu/Al2O3存在下臭氧氧化降解水中一种具有内分泌干扰作用的有机污染物--甲草胺的效能及主要影响因素.研究证明,Cu/Al2O3具有明显的催化臭氧氧化效能.对催化臭氧氧化降解前后水的TOC、电导及内分泌干扰活性等指标进行的测定结果表明,在Cu/Al2O3催化剂的作用下,反应溶液的TOC比O3单独氧化处理的TOC有更大程度的降低,即对甲草胺的矿化程度大大提高;矿化程度的提高使溶液的电导有所提高进而促进对甲草胺的处理.催化臭氧氧化处理后水的内分泌干扰活性比非催化过程的有明显降低,说明Cu/Al2O3催化剂可有效去除甲草胺的中间氧化产物,能彻底去除水中甲草胺这种内分泌干扰物质.     

催化湿式氧化技术处理焦化废水

以非贵金属氧化物CuO、Co3O4、La2O3为主要活性成分,以TiO2-ZrO2为载体,制备了CuO-Co3O4-La2O3/TiO2-ZrO2复合负载型催化剂,用该催化剂采用催化湿式氧化技术处理焦化企业在生产过程中产生的焦化废水。系统考察了工艺条件如催化剂加入量、反应温度、反应时间和氧气分压等对催化湿式氧化反应的影响,得到最佳的工艺条件为:催化剂加入量10 g/L,反应温度220℃,氧气分压3.5MPa。在此条件下反应2 h,COD去除率达到98.7%,NH3-N去除率达到97.9%。反应15次COD和NH3-N去除率分别维持在90%和88%左右,表明使用该催化剂在处理焦化废水时显示出良好的催化活性和稳定性。     

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.     

催化湿式氧化技术处理Vc制药废水的试验研究

分别以Ti Ce Bi和CuO/Al2 O3作为催化剂 ,考察了不同催化剂、反应温度、反应压力和废水的初始 pH对催化湿式氧化处理VC 制药废水的影响。试验结果表明 :加入催化剂后废水的COD去除率可以提高 2 3%左右 ,同时处理后废水的BOD/COD从 0 .1 7提高到 0 .6以上。但CuO/Al2 O3溶出问题比较突出 ,而Ti Ce Bi则较稳定。在以Ti Ce Bi作为催化剂的湿式氧化处理VC 制药废水时 ,当反应温度为 1 5 0～ 2 5 0℃ ,废水的处理效果与温度成正比 ;在保证供氧量超过理论需氧量的 1 .4倍 ,系统总压在 4～ 8MPa时 ,对VC 废水的处理效果基本没有影响。最后确定催化湿式氧化处理VC 制药废水的适宜条件为 :催化剂Ti Ce Bi,反应温度 2 0 0℃ ,氧分压 3 5MPa,总压 5 .5MPa,反应时间 6 0min。     

研究生论文摘要

微波诱导氧化水处理工艺中催化剂的制备及其应用研究生:洪光导师:王鹏(哈尔滨工业大学市政环境工程学院150090)微波诱导氧化工艺(MicrowaveInducedOxidationprocess,简称MIOP)是一种新型物理化学水处理工艺。该工艺具有对难降解有机污染物氧化彻底、处理速度快、设备简单、操作方便等优点,具有广阔的应用前景。MIOP催化剂的制备是该处理工艺的技术关键。本文探索制备出以Al2O3为载体的新型催化剂MnO2/Al2O3。考察了焙烧温度、焙烧时间和升温速度的影响。采用TG-DTA、BET、XRD、XPS、XRF、SEM等仪器分析技术,     

催化湿式氧化高浓度SDBS废水的研究

以过渡金属氧化物CuO为主活性组分,通过复合第二活性组分Co3O4和掺入电子助剂CeO2的考察,研制出适用于催化湿式氧化处理高浓度十二烷基苯磺酸钠(SDBS)废水的复合催化剂。实验结果表明,新制备的复合催化剂有较好的催化活性。通过对反应温度、氧气分压和废水pH值等工艺条件的考察,得出催化湿式氧化处理高浓度SDBS废水适宜的工艺条件为:反应温度为280℃、氧气分压为3 MPa、pH值为8.2,在此条件下用自制的催化剂处理初始COD质量浓度为4 942.1 mg/L的SDBS废水,在120 min内,COD去除率达到88.1%,而在相同条件下未加催化剂的湿式氧化COD去除率只有30.7%。     

硅胶负载钛酸铋催化剂的制备及催化臭氧化性能

采用浸渍法将钛酸铋Bi12TiO20负载在硅胶上,以橙黄Ⅳ为底物,研究了钛酸铋/硅胶催化剂的制备条件及其催化臭氧化性能。试验表明,当浸渍液浓度为0.005 mol/L、焙烧温度为550℃、焙烧时间为1.5 h、浸渍2次,制备的催化剂的催化性能最佳。钛酸铋/硅胶催化剂适用于中性、微污染水的深度处理,在低臭氧剂量和自来水背景下,对水的CODCr去除优势突出。催化剂连续使用四次稳定性依然很好;其主要活性物质不是羟基自由基,是其他含氧自由基。     

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.     

负载型催化剂处理高盐石化废水试验研究

采用负载法制备Ni-Fe/Al和Cu-K/AC催化剂,研究了催化氧化法对高盐石化废水COD和色度去除效果.结果表明,采用负载型催化剂的臭氧氧化法能显著提高污染物的去除效率.在反应时间为1h,催化剂投加量为150 g/L条件下,Ni-Fe/Al法处理效果较好,可去除91.3％的COD和95％以上的色度.同时,考虑负载型催化剂成本以及流失率情况,认为Cu-K/AC负载型催化剂具有较大的工程应用前景.     

二氧化氯催化氧化降解铬黑T试验研究

在常温常压下,对Fe2O3/γ—A12O3+H2O2和ClO2+TiO2两种催化氧化体系处理铬黑T废水的效果进行了分析。试验结果表明,处理甲基橙废水效果较好的Fe2O3/γ—Al2O3+H2O2组合对铬黑T的降解效果非常有限,而ClO2+TiO2组合的处理效果较好:以500 mg/L的铬黑T溶液为模拟废水,当pH为4,C102投加量为200 mg/L,TiO2投加量为500 mg/L,反应时间为90 min时,脱色率达89.96%,CODCr的去除率可达45.36%。     

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.     

臭氧催化氧化深度处理焦化废水效能研究

以钢厂焦化废水A/O出水为对象,研究臭氧催化氧化工艺对其深度处理去除污染物效能。首先制备多种以Al_2O_3和活性炭为载体,负载金属氧化物的催化剂,比较其催化效能,筛选出MnO_X/Al_2O_3为最优催化剂,其最佳投加量为15g/L。进一步研究MnO_X/Al_2O_3催化臭氧氧化工艺对焦化废水的除污染效能,结果表明臭氧催化氧化工艺对COD、TOC、UV_(254)和色度的去除率较单独臭氧氧化分别提高了9.5%、5.1%、10%和10.5%;催化氧化后BOD_5/COD并没有明显提高,但其仍保持在适于生物处理的B/C水平内。紫外—可见全波长扫描、三维荧光谱及气相色谱—质谱联用方法的结果均表明,MnO_X/Al_2O_3催化臭氧工艺对焦化废水中有机污染物具有较好的降解作用。     

磁性Fe3O4纳米颗粒的制备及其催化降解水中磺胺甲恶唑研究

旨在构建一种高效绿色的去除水环境中磺胺甲恶唑(SMZ)的方法。采用溶剂热法制备了Fe_3O_4磁性纳米颗粒,并利用XRD、磁滞回线、SEM及TEM对Fe_3O_4颗粒进行了物相和形貌的表征。研究了SMZ在纳米Fe_3O_4和H_2O_2构成的非均相Fenton体系中的催化氧化特征,并考察了p H值、H_2O_2初始浓度及催化剂用量对SMZ催化氧化的影响。结果表明:制备的Fe_3O_4纳米颗粒呈微球形,具有很强的顺磁性,平均粒径约250 nm,能够有效地活化H_2O_2产生·OH并高效降解SMZ。在25℃,p H=3,Fe_3O_4用量为1. 0 g/L,H_2O_2浓度为5. 0μL/m L时,所建立Fe_3O_4-H_2O_2氧化体系能在5 min内几乎完全降解20 mg/L的SMZ。循环实验表明,所制备的Fe_3O_4磁性纳米颗粒具有较好的稳定性。该实验结论可为水体中SMZ的去除提供一定的理论参考。     

苯酚废水的高级氧化处理技术

以催生·OH自由基为主要氧化剂来氧化处理废水中难降解有机物的高级氧化技术正成为国内外研究的热点课题.分析了多种高级氧化技术对苯酚废水处理的共同作用机理,阐述了催化湿式氧化法、光催化氧化法、电催化技术、超声声化学氧化、超临界水氧化等在含酚废水高级氧化处理中的研究进展及发展趋势.     

O3/TiO2/γ-Al2O3协同降解苯酚的研究

采用催化臭氧化技术对降解苯酚进行研究。考察了进气流量、苯酚初始浓度、催化剂投加量、pH值及温度等因素对苯酚降解的影响。研究结果表明:在一定范围内,随着进气流量的增加、温度的降低,苯酚的降解速率加快;溶液pH值对催化臭氧化有比较重要的影响,在pH值为8~10时,苯酚的去除率最高。     

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。     

Fe掺杂A-TiO_2在溴甲酚绿中的可见光催化活性及动力学

以FeCl_3·6H_2O为Fe源,采用水热法制备了Fe掺杂锐钛型TiO_2(A-Ti O2)光催化剂。以溴甲酚绿为降解对象,考察溴甲酚绿的初始浓度、催化剂用量、掺Fe量等因素对自制催化剂可见光催化降解反应的动力学方程的影响。结果表明:在40 W白炽灯照射下,当溴甲酚绿初始浓度为10 mg/L(pH=7)、催化剂的用量为0.6 g/L、掺Fe量为4%(摩尔分数)、室温下反应时间为3 h时,溴甲酚绿的降解率最大为76.05%。溴甲酚绿光催化降解曲线符合一级反应动力学方程,于上述最佳条件下其表观反应速率常数k达到最大值,为0.389 7 h-1。     

钛基氧化物纳米管阵列的制备及其光催化性能研究

以纯钛和2种不同钛合金(Ti-0.2Pd和Ti-6Al-4V)为基材,通过阳极氧化法制备了3种不同组分的钛基氧化物纳米管阵列。采用SEM,EIS,XRD,EDS,ICP,XPS和UV-Vis DRS等测试手段分析3种纳米管阵列的组装过程和性能。EDS和XPS测试表明Al和V以氧化物形式存在,其含量与初始基材基本一致。ICP测试确定了Pd的存在以及含量。3种纳米管阵列的光催化性能通过光催化降解硝基苯酚来测定。Al和V掺杂抑制了TiO₂纳米管阵列的光催化降解有机物性能,而Pd掺杂显著提高了纳米管阵列的光催化降解有机物性能。Pd掺杂不但可以增强光吸收性能,还能促进光生载流子的分离,而Al和V过量掺杂会引起结构缺陷并构成了复合中心,导致光生载流子难以分离。Pd掺杂的TiO₂纳米管阵列具有抗S毒化的特性和优良的循环性能。研究结果表明直接阳极氧化Ti-0.2Pd合金能制备出功能高效、适于环境领域应用的光催化材料。     

不同载体镍基催化剂激活过硫酸盐降解酸性橙7的实验研究

分别以沸石、陶粒和硅胶为载体,采用浸渍法制备了不同载Ni催化剂Ni/沸石、Ni/陶粒、Ni/硅胶。通过电镜扫描SEM、X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)对3种催化剂进行表征,并对不同镍基催化剂催化过硫酸钠(PS)降解酸性橙7(AO7)的实验性能进行了考察。结果表明:Ni/沸石、Ni/陶粒、Ni/硅胶的主要负载物是NiO,对AO7的最佳去除率分别达到34.9%、46.3%、65.7%,而Ni/硅胶具有较好活性的主要原因可能是与Ni/沸石、Ni/陶粒相比,表面负载的NiO未表现出团聚状态,NiO结晶度较好、分散度最大、颗粒尺寸最小,载体与镍活性组分的相互作用较强。