焦化污泥基生物炭在氯介质下催化降解间甲酚的性能

以焦化污泥制备生物炭,并在硝酸溶液中低温条件下进行改性,研究其在氯介质下对间甲酚降解的效率与机理.焦化污泥(CSS)具有较大的比表面积和丰富的官能团,其吸附作用较强,对间甲酚的吸附去除率为27.1%.而通过炭化和改性的焦化污泥炭的比表面积显著降低,官能团数量减少,吸附作用极弱.在催化降解过程中,改性焦化污泥炭(CSSC-N)对间甲酚和总有机碳(TOC)的去除率分别为98.1%和80.1%,远高于未改性的焦化污泥炭(CSSC-0),主要归因于CSSC-N中具有多种含铁物质,有利于铁循环,且表面铁含量高达60.10%,能提供丰富的催化活性组分.Cl-对间甲酚和TOC的去除率有抑制作用,随着Cl-浓度的升高,去除率降低.当废水中的NaCl为5%wt时,在催化重复实验中间甲酚的去除率均高于70%.CSSC-N具有一定的抗氯性能,在氯介质下具有较高的催化活性和稳定性.三维荧光光谱分析和中间产物鉴定结果表明Cl-的存在影响了间甲酚的降解过程,生成了难降解的氯代副产物.

气流辅助熔融态聚合法制备荧光碳点检测医疗废水中四环素

对环境水样中四环素(TC)污染物的控制措施和环保管理均需要精确获得环境介质中TC污染物的浓度。碳点(CDs)是一种新兴的荧光材料,它具有易制备、低成本、低毒性及良好的生物相容性等优点,在TC检测领域广受关注。本文以丙三酸(tricarboxylic acid)与乙二胺(ethylenediamine)为前驱物,采用气流辅助熔融态聚合法合成了具有蓝色荧光的TE-CDs,并建立了基于TE-CDs的TC检测方法。对所制备的TE-CDs形貌及结构进行表征,透射电镜结果表明TE-CDs分散较好,平均直径为(2.43±0.48)nm。X射线衍射结果显示TE-CDs具有无定形碳结构。红外光谱及X射线光电子能谱结果表明TE-CDs表面富含氨基、羟基和羧基等亲水基团,说明TE-CDs具有良好的水溶性,有利于实现对医疗废水中TC的检测。TE-CDs具有激发依赖性,最大激发波长和发射波长分别为368 nm和448 nm。TC可有效地将TE-CDs的蓝色荧光淬灭,利用此性质可实现对TC的检测。另外,TE-CDs对TC响应灵敏,在较宽的pH范围内荧光强度稳定。在TC质量浓度从2 mg/L增加到200 mg/L时,TE-CDs的荧光强度呈现不同程度的降低,直至完全淬灭,淬灭机制为动态淬灭。在4~20 mg/L范围内,TC质量浓度与TE-CDs荧光淬灭程度呈现良好的线性关系(R^(2)=0.9978),检出限为0.2 mg/L。所制备TE-CDs响应灵敏,荧光稳定性较优,选择性较好,采用该方法对医疗废水中的TC定量检测,回收率为96.5%~119.8%,相对标准偏差(RSD)为0.8%~2.6%,该方法省时简易,重复性好,具有良好的实际应用价值。

一步炭化-活化法制备球形活性炭及其储氢性能研究

氢能是一种清洁高效的能源,但缺乏高效的氢气储运方式,因而制约了氢能产业的发展。以强酸性聚苯乙烯树脂为原料,KOH为活化剂,通过一步炭化-活化法制备了多孔树脂基球形活性炭,并对样品进行了表征和储氢性能研究。实验结果表明,KOH质量分数为30%、炭化温度为750℃时,制备的球形活性炭比表面积为2158m^(2)/g,总孔容为1.12cm^(3)/g。该样品综合储氢性能最优,在温度-196℃、压力1MPa条件下,质量储氢密度可达3.14%,体积储氢密度为11.47kg/m^(3)。

吸附法脱除低碳烷烃中微量甲醇

低碳烃中微量的甲醇等含氧化合物会对其后续应用和装置运行造成不利影响。以含有1.2 wt%甲醇的正己烷为模型底物,利用甲醇独特的反应性能和甲醇与正己烷的极性差异,分别考察氯化钙、磺化树脂、大孔氧化硅和4A分子筛等吸附剂的甲醇脱除性能。实验结果表明,磺化树脂具有良好的甲醇脱除性能和再生重复性。在甲醇去除率≥90%的条件下,磺化树脂对甲醇的有效吸附量为0.41 g/g,磺化树脂经过再生后吸附甲醇性能与新鲜树脂相比基本不变,可重复利用,具有良好的实用性。

银/分子筛催化臭氧氧化降解含硅间甲酚废水

制备了银(Ag)/不同硅铝比的分子筛催化剂,其中Ag/β(40)催化剂在催化臭氧氧化抗硅除酚反应体系中表现出良好的抗硅性能和活性。考察Ag负载量、H 2还原温度对Ag/β(40)催化剂活性的影响,在最佳制备条件下吸硅率为5.4%,TOC去除率为74.3%,间甲酚转化率96.1%。通过H 2-TPR、粉末X射线衍射、扫描电子显微镜,透射电子显微镜、氮气物理吸附-脱附对Ag/β(40)进行表征,并与其他催化剂进行活性和抗硅性能对比,表明500℃下还原的1Ag/β(40)-H500催化剂有较高的抗硅性及活性,Si的存在对其活性影响不大。

Ag担载对TiO_2光催化活性的影响

采用光化学沉积法合成了Ag/TiO2 光催化剂 ,以苯酚降解反应考察了光催化剂活性随Ag担载量的变化 ,用TEM观察了Ag在TiO2 表面的分布与形貌 ,以漫反射紫外 可见光谱 (DRS)分析了不同Ag担载量的光催化剂的光谱特征 .结果表明 ,适宜担载量的Ag可显著提高TiO2 的光催化活性 .TEM观察显示 ,Ag在TiO2 表面形成纳米级团簇结构 ,随Ag担载量的增加 ,团簇尺寸增大 .DRS分析表明 ,Ag的担载对TiO2 紫外区域的光谱特征没有影响 .根据Ag团簇的能级随其几何尺寸的变化分析了Ag担载量的变化对TiO2 光催化活性的影响机理 .

高浓度有机废水催化氧化处理技术及工业化应用

湿式催化氧化（Catalytic Wet Air Oxidation，CWAO）是一种高效、可行的处理高浓度、难降解有机废水的技术。在连续式鼓泡床反应装置上采用自制催化剂开展了多种工业有机废水CWAO的研究，已完成催化剂的中试放大制备和工业生产的工作，放大制备的催化剂的反应活性与实验室小试规模制备的催化剂相当。CWAO技术中试放大装置及工业示范装置投入运行。

表面酸碱2步改性对活性炭吸附Cr(Ⅵ)的影响

研究了酸碱2步改性对活性炭吸附水相中Cr(Ⅵ)的影响.将活性炭(AC0)在HNO3溶液中氧化(AC1),然后在NaOH和NaCl的混合液中处理(AC2).分别采用平衡和连续吸附试验,测试Cr(Ⅵ)的吸附特征.以Boemh滴定法定量检测活性炭表面酸性官能团数量,结合元素分析结果定量表征活性炭的表面含氧官能团变化;以低温液氮(N2/77K)吸附法分析活性炭的比表面积和孔径结构.结果表明:活性炭经2步改性后,其Cr(Ⅵ)的吸附容量和吸附速度均显著改变.吸附容量和吸附速度大小依次为AC2>AC1>AC0.改性活性炭表面积下降,表面含氧酸性官能团数量增加.HNO3液相氧化处理可使活性炭表面生成带正电含氧酸性官能团,第2步改性后活性炭表面酸性官能团H+部分被Na+取代,使活性炭表面酸性降低.表面较多的含氧酸性官能团(与AC0相比)、适宜的表面pH(与AC1相比)是AC2所表现出较高Cr(Ⅵ)吸附容量的主要原因.

TiO_2/wAC复合光催化剂的酸催化水解合成及表征

以TiCl4为钛源,采用酸催化水解法合成了活性炭(AC)复合光催化剂TiO2/wAC(w:AC的质量分数,%).通过对苯酚、甲基橙以及六价铬的光催化降解,考察了AC含量、反应溶液初始pH值、使用次数对TiO2/wAC光催化剂催化活性的影响,并采用重力沉降法测试了催化剂分离性能.采用XRD、DRS、FTIR、SEM、低温液氮吸附等对光催化剂晶相结构、光谱特征、表面结构等进行了表征.结果表明,适宜AC含量的TiO2/wAC(wAC=5%,记为5AC)具有较高的光催化活性.AC掺杂可减小TiO2粒子凝聚,而对TiO2的晶相结构、晶粒大小以及表面性质影响不大,对TiO2能阈结构不产生影响.TiO2与AC结合牢固,接触界面处有Ti—O—C键生成.TiO2/5AC表现出高光催化活性的主要原因是,AC所提供的适宜高浓度环境及对纳米尺寸TiO2团聚的有效抑制.TiO2/5AC的高活性,不易失活,易分离以及活性受pH变化影响较小的特性,使其在实际废水处理方面具有潜在应用价值.

磷铝系列分子筛催化剂的制备、表征及催化丁烷转化反应的性能

合成了AlPO 11,SAPO 11及其含杂原子Co或Mn的磷铝系列分子筛 .XRD结果证实 ,合成产物均具有AEL分子筛晶体结构 .用X射线荧光光谱测定了晶体的元素组成 ,并用NH3 TPD考察了样品的酸性和酸分布 .在以合成的分子筛为基质所制备的催化剂上进行了丁烷异构化和一步异构脱氢反应 .结果表明 ,载 0 3%Pd的SAPO 11分子筛催化剂具有最高的丁烷异构化选择性 ,而在丁烷一步异构脱氢反应中 ,含金属杂原子的催化剂具有更高的异丁烯选择性 .

K助剂对Pt-Sn-K/γ-Al_2O_3催化剂上C_(16)正构烷烃脱氢反应的影响

以络合真空浸渍法制备了Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化剂.采用吡啶吸附红外光谱、CO脉冲吸附、程序升温还原、热重及程序升温氧化等手段对催化剂进行了表征,研究了K助剂对Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化剂结构及其催化C16正烷烃临氢脱氢反应性能的影响.结果表明,K的引入减弱了SnOx和Al2O3间的相互作用,促进了Pt对SnOx的还原,并导致催化剂的脱氢反应活性降低.K的加入还减少了强酸中心数目,一方面减少了催化剂酸性位上的副反应,提高了产物选择性;另一方面提高了催化剂的抗积炭能力,催化剂稳定性有所改善.但过量的K助剂减弱了催化剂的金属位-酸性位的协同作用,使得催化剂活性和稳定性均有所降低.

Fenton试剂预处理H酸废水的影响因素及其可生化性

采用Ｆｅｎｔｏｎ试剂预处理低浓度难降解的Ｈ酸废水,探讨了ｐＨ,Ｆｅ２＋,Ｈ２Ｏ２,反应时间和Ｈ酸浓度对废水ＣＯＤＣｒ去除效果的影响．结果表明,各因素对废水ＣＯＤＣｒ去除效果影响较大,对ＣＯＤＣｒ为８１０ｍｇ·ｌ－１的Ｈ酸废水,Ｆｅｎｔｏｎ试剂预处理的最佳条件:ｐＨ为５．５,３%Ｈ２Ｏ２的投加量为５%,１０ｇ·ｌ－１ＦｅＳＯ４的投加量为７%,反应时间为９０ｍｉｎ,此条件下 ＣＯＤＣｒ去除率为５５．３%－５８７%,可生化值 ＣＯＤＢ/ＣＯＤＣｒ从 ６．３%－６．７%上升到６２．２%－６８．４%．

氧化铝载体对Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化剂上异丁烷脱氢性能的影响

采用盐酸回流法和氨水沉淀法合成了氧化铝载体,并通过络合真空浸渍法制备了不同来源氧化铝负载的Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化剂。利用N2物理吸附、CO脉冲吸附、H2程序升温还原、NH3程序升温脱附、热重等手段对Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化剂进行了表征,以异丁烷脱氢为探针反应研究了氧化铝载体对该催化剂脱氢性能的影响。结果表明,与由盐酸回流法合成的载体制备的催化剂相比,采用氨水沉淀法合成的氧化铝载体制备的Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化剂表面具有较小的Pt颗粒和较弱的酸性分布,其脱氢活性及异丁烯选择性更优。14 d的连续运行数据显示,由氨水沉淀合成的载体制备的催化剂,其抗积炭能力更强,反应后催化剂的积炭石墨化程度更低,因而具有更好的稳定性;在该催化剂上,异丁烷初始转化率为56.67%,14 d后仍能达到34.71%,异丁烯初始选择性为80%,7 d后维持在94%左右。

铁炭微电解法深度处理制浆造纸废水的研究

采用铁炭微电解法对制浆造纸工业中生化处理后的废水进行深度处理研究,考察了废水的初始pH值、反应时间、铸铁屑、活性炭以及H2O2投加量对微电解反应效果的影响。得出的最佳反应条件为:溶液初始pH值为3.0、活性炭投加量8.0g/L、铸铁屑40.0g/L、H2O27.17mmol/L以及反应时间60min。适量H2O2的加入对铁炭微电解反应有明显的强化作用,可使CODCr的去除率增加13.71%。强化微电解反应后再采用8.0g/L的Ca(OH)2混凝处理,总CODCr和色度去除率分别达到75%和95%。以强化的铁炭微电解与Ca(OH)2混凝联用深度处理后,水质可以达到国家造纸工业水污染物排放一级标准(GB3544—2001)。

催化湿式氧化中铜基催化剂的流失与控制

制备了催化湿式氧化处理有机废水用铜基催化剂 ,并用XRD ,XRF和TG DTG等手段对催化剂进行了表征 ,对催化剂及其前驱体的组成和结构进行了分析鉴定 .结果表明 ,由类水滑石结构的前驱体焙烧得到的催化剂Cu Al Zn O ,其活性组分铜的流失得到了控制 ;在氧化降解苯酚、十二烷基苯磺酸钠和磺基水杨酸时 ,在初始氧分压 0 5MPa和 16 0～ 2 2 0℃的反应条件下 ,催化剂活性组分铜的流失量小于 0 3mg/L.对催化剂活性组分不易流失的原因进行了理论解释和计算 .

新型磷酸硅铝分子筛SAPO-56的合成与表征

以 N ,N ,N′,N′-四甲基 -1 ,6-己二胺 ( TMHD)为模板剂 ,采用水热法在 Al2 O3 -P2 O5-Si O2 体系中合成了 SAPO-56分子筛 .固定模板剂和水 ,得到 Al-Si-P三元体系相图 .当原料物质的量比为 0 .5<n( Si O2 ) /n( M) <0 .7( M=Si O2 +Al2 O3 +P2 O5) ,0 .1 5<n( Al2 O3 ) /n( M) <0 .4及 0 .1 <n( P2 O5) /n( M) <0 .3时 ,出现SAPO-56合成的纯相区 .固定合成凝胶中硅、铝、磷和水的量 ,模板剂的用量改变对合成影响较大 .n( TMHD) /n( P2 O5)≥ 2时 ,产物是纯 SAPO-56.用 XRD,SEM,IR,DTA-TG和吸附等方法研究了产物的物化性能 .结果表明 ,SAPO-56分子筛具有较好的热稳定性 (骨架坍塌温度为 1 1 50℃ )和较大的水吸附量( 41 % ) .SAPO-56分子筛催化剂对甲醇转化制烯烃反应表现出了良好的催化活性和较高的 C2 和 C3 烯烃选择性 .

催化材料对病毒的吸附和灭活作用及对哺乳动物细胞的毒性

提出了以吸附和催化原理灭活病毒的设想 ,旨在开发出对病毒有过滤、吸附及灭活作用的高效非特异性催化材料 ,应用于各种防护设施 ,有效控制非典型肺炎 (SARS)的传播 .采用与SARS病毒相似的副流感病毒作为模拟对象 ,进行了吸附及灭活该病毒的催化材料研究 ,并考察了催化材料对哺乳动物细胞的毒性 .结果表明 ,病毒气溶胶的阻留及吸附结果与基于DNA吸附的色谱分析结果相一致 ;部分材料可以强烈地吸附病毒 ( 10 0 % ) ,甚至在强烈振荡下并洗脱至第 3次 ,病毒也不能脱附 ;一些材料不仅可以吸附病毒 ,而且强烈振荡后的洗脱液虽然表现出一定的血凝效价 ,但接种鸡胚后 ,病毒并不增殖 ,说明材料具有明显的催化病毒灭活性能 ;对细胞毒性极低的材料可以用在与人体接触的防护材料和设施中 .筛选出的性能优异的催化材料 。

催化湿式氧化法在苯酚废水预处理中的应用研究

与湿式空气氧化相比 ,催化湿式氧化可以在温和条件下达到较好的废水处理效果。考察了CuO/ η Al2 O3 和活性炭两种催化剂处理苯酚废水的催化效果 ,结果表明在温和条件下可以达到较高COD去除率 :在 14 0℃下 ,催化湿式氧化 1h ,CODCr去除率分别达到 93.2 %和 88.4 %。在 16 0℃下 ,催化湿式氧化 1h ,CODCr去除率分别达到 93.4 %和 90 .1%。在 14 0℃下 ,苯酚废水经过湿式空气氧化 1h后 ,BOD5/CODCr仅仅达到 0 .0 8,不适合后续生物法处理 ;使用活性炭催化剂 ,BOD5/CODCr达到了 0 .18,而使用CuO/ η -Al2 O3 催化剂 ,BOD5/CODCr达到了0 .30 ,因此 ,用CuO/ η -Al2 O3 催化剂处理苯酚废水可以在较低温度下达到预处理效果。

活性炭的光催化再生机理

通过研究催化剂的改性、再生温度、外加氧化剂对活性炭光催化再生反应速度的影响,结合光催化与活性炭的吸附理论,分析了活性炭的光催化再生机理.研究表明,活性炭的光催化再生由三个准一级反应组成.再生初期,再生反应速度由TiO2光催化降解吸附质的速率决定;反应的第二个阶段由光催化反应速度和吸附质的解吸速度共同决定;再生后期,再生反应速度由吸附质在活性炭上的解吸速率所决定.活性炭表面及其大孔内负载的TiO2是使苯酚降解转化分解为无机物的降解中心.正是由于降解中心的存在及其表面苯酚浓度趋于零的状态,使得已吸附于活性炭孔内的苯酚不断向这个中心扩散,形成活性炭孔内苯酚的浓度差.在浓度差的作用下,扩散作用持续进行,导致活性炭内吸附位的逐步空出,从而实现活性炭的光催化再生.

Sn助剂对Pt-Sn/γ-Al_2O_3催化剂上C_(12)正构烷烃脱氢反应的影响

以正十二烷烃临氢脱氢反应为探针,并结合氮气物理吸附-脱附、压汞、CO脉冲化学吸附、原位X射线光电子能谱及热重等催化剂物化表征手段,研究了Sn助剂对于Pt-Sn/γ-Al2O3长链烷烃脱氢催化剂反应性能的影响。结果表明,当Pt-Sn/γ-Al2O3催化剂中Sn∶Pt原子比为3时,催化剂表现出最佳的反应初活性。继续增加Sn的含量,由于更多的零价锡生成,并与Pt形成合金反而使催化剂活性下降。此外,在催化剂中引入Sn组分后,催化剂的稳定性有所改善,并且随着Sn含量的增加,脱氢反应产物选择性明显提高。