吸附-催化复合材料净化挥发性有机物研究进展

吸附-催化氧化法是净化挥发性有机物(VOCs)的有效途径之一。结合近年来吸附-催化复合材料净化VOCs的研究,从吸附-催化复合材料的结构和特点出发,综述了复合材料的分类及应用进展,分析了VOCs的化学组成、相对湿度、空速、反应温度等外部因素对吸附-催化的影响,并总结了吸附-催化(VOCs)反应机理,最后展望了复合材料未来的研究方向。

吸附-催化臭氧氧化去除造纸废水中特征污染物的研究

研究了活性炭吸附-催化臭氧氧化去除造纸废水特征污染物,探讨了臭氧进气流量、活性炭投加量、pH等因素对吸附-催化臭氧氧化特征污染物的影响,并在最优化条件下,研究了渗氮活性炭对于吸附-催化臭氧技术的强化作用。结果表明,邻苯二甲酸二异丁酯被筛选为造纸废水的特征污染物;吸附-催化氧化联合工艺对DIBP的去除率随着O3进气流量、GAC投加量、pH的增大而提高,比单独活性炭吸附、臭氧氧化高出9%和20%;以质量分数为8%的氨水浸泡所制的渗氮活性炭效能最好,吸附性能比原炭提高了10%,吸附-催化性能提高了13%。

混合改性PAN纳米纤维铁配合物的吸附-催化双功能在有机染料去除中的应用

将静电纺丝法制备的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜用不同比例的盐酸羟胺和水合肼混合溶液改性,再与Fe3+离子进行配位反应,制备了5种不同表面结构的改性PAN纳米纤维铁配合物;考察了水合肼加入量对纤维铁配合物的制备及对偶氮染料活性红195去除能力的影响.结果表明,随着水合肼加入量的增大,改性PAN纳米纤维的直径减小且其铁配合物表面的铁离子配合量降低;3种混合改性PAN纳米纤维铁配合物均对活性红195具有优良的吸附和光催化降解功能,可通过2种功能之间的协同效应实现快速去除水溶液中染料分子的目的.

新型吸附-催化剂La-Cu-Na-γ-Al_2O_3同时脱除SO_2和NO的实验研究

利用固定床连续流动反应器研究了新型吸附-催化剂La-Cu-Na-γ-Al2O3同时吸附脱除模拟烟气中SO2和NO的工艺条件、循环使用性能，模拟烟气组成是0．5％SO2、0．15％-0．057％NO、0％～8％ O2，Ar平衡。通过对不同温度下比表面分析研究了La-Cu-Na-γ-Al2O3的热稳定性，利用程序升温表面反应（TPSR）研究了La-Cu-Na-γ-Al2O3的再生性能。结果表明，La-Cu-Na-γ-Al2O3的适宜工艺条件是SO／NO为5.1-3．5、原料气含氧量大于4．5％、吸附温度448K。La-Cu-Na-γ-Al2O3在循环使用过程中吸附能力下降。与NOXSO工艺的吸附-催化剂Na-γ-Al2O3相比，La-Cu-Na-γ-Al2O3同时吸附SO2和NO的能力大（SO2／NO为5.1-3.5时，La-Cu-Na-γ-Al2O3同时吸附SO2和NO的吸附量分别是Na-γ-Al2O3的1．25和4．7倍。）、再生循环使用性能好、热稳定性好，将La-Cu-Na-γ-Al2O3应用于NOXSO工艺可望提高该工艺的脱硫脱氮效率。

吸附-催化材料的制备及对生活洗衣废水的处理

质量比3:5:2的配比的椰壳活性炭、酸改凹凸棒土和MnO_2为原料制备吸附-催化材料,并以双氧水为氧化剂,处理以直链烷基苯磺酸钠(LAS)为特征污染物的生活洗衣废水。结果表明,该吸附-催化材料有较大的比表面积与总孔容,MnO_2颗粒负载在酸改凹凸棒土和椰壳活性炭表面。吸附-催化氧化体系对生活洗衣废水处理效果较好,COD、NH_4^+-N、NO_3^--N、TP、LAS的去除率分别大于88%、75%、75%、66%、88%。双氧水投加量对LAS的去除有显著影响,材料投加量对NH_4^+-N、NO_3^--N的去除有显著影响,进水流量较大时有利于材料的合理利用。连续处理的优化参数为H_2O_2投加量1.0 m L/min,进水体积流量0.4 L/min。

新型SO_2和NO吸附-催化剂La-Cu-Na-γ-Al_2O_3的制备

研究了新型SO2和NO吸附-催化剂L a-Cu-N a--γA l2O3的制备条件,并用均匀设计法确定了L a-Cu-N a--γA l2O3的组成。研究表明,当用分步等体积浸渍法制备L a-Cu-N a--γA l2O3时,以N a2CO3、Cu(NO3)2和L a(NO3)3为原料,在873K下空气中焙烧制备的含N a2CO3、CuO、L a2O3的质量分数分别为8%、5%、5%的L a-Cu-N a--γA l2O3,具有较好的低温(423K)同时吸附储存SO2和NO的能力。

吸附-催化氧化耦合脱硫剂脱硫及再生条件优化

采用浸渍法制备了吸附-催化氧化耦合脱硫剂,并在(?)39 mm×14 mm的固定床微型反应器上对其脱硫性能进行了评价。结果表明,耦合脱硫剂的脱硫性能显著优于纯活性炭的脱硫性能;空速、脱硫温度对脱硫性能的影响都存在最佳值,较高的空速既可保证较小滞留层,又可保证较充足的接触时间;脱硫剂表面水膜的形成是脱硫反应发生的必要条件,但进料气中水含量增高会抑制脱硫反应的进行;较低的氧含量则使脱硫效果更佳。此外,脱硫剂可在N_2气氛下实现热再生,一次再生后硫容可恢复至新鲜剂的83.6%。

吸附-催化处理污水处理场废气研究

通过实验室小试，确定了采用吸附－催化燃烧法处理污水处理场废气的方法，在技术上是可行的。

吸附-催化氧化耦合脱硫剂的结构和脱硫性能

以Fe2O3为脱硫活性相、活性炭为载体,采用二次浸渍法制备了吸附-催化氧化耦合脱硫剂,并在固定床微型反应器上考察了该脱硫剂的脱硫性能。采用XPS手段分析了H2S脱除前后耦合脱硫剂物种的配位方式。结果表明,高比表面积活性炭实现了Fe2O3纳米尺度的分散;耦合脱硫剂的脱硫过程为吸附氧化和催化氧化作用的协同过程,其对H2S的一次穿透硫容可达24.3%,远高于单纯活性炭的脱硫活性。脱硫产物为FeS、Fe2(SO4)3及单质硫。耦合脱硫剂对不同的有机硫化物均有一定的脱除效果,且在N2气氛下可实现部分再生。

吸附-催化燃烧法在家具行业涂装废气治理中的应用

通过对吸附-催化燃烧技术在某家具制造公司的喷漆车间废气的应用情况进行分析,结果表明,通过滤筒除尘、除漆粒预处理后的废气,经吸附后,满足《大气污染物综合排放标准》(GB 16297—1996),达标排放,且利用分子筛作为吸附剂,适用于含酮类VOC的场合,具有较高的安全性。

试论活性炭纤维吸附-催化燃烧法处理大风量低浓度VOCs废气

雾霾、光化学污染等问题的频繁出现,使得VOCs废气的整治受到了社会各界的广泛关注。结合活性炭纤维及VOCs的特点,提出了一种基于活性炭纤维吸附-催化燃烧法的大风量低浓度VOCs废气处理装置,其能够通过吸附法和催化燃烧法的相互结合,实现对于大风量低浓度VOCs废气的连续高效处理,处理效果比较理想。

基于酶吸附-催化耦合技术的低聚木糖制备研究

利用酶吸附-催化耦合技术酶法生产低聚木糖,优化了融合酶吸附及水解玉米芯固体残渣的条件。结果表明:融合蛋白吸附玉米芯固体残渣最佳条件为底物浓度5%,pH值7.0,温度20℃,吸附时间30 min。在最佳条件下融合蛋白的吸附率达90.3%。酶解最佳条件为pH值7.0,温度50℃,反应时间24 h,低聚木糖得率47.7%,平均聚合度2.3。TLC分析结果表明:酶解液中含有木二糖、木三糖、木四糖、木五糖。HPLC定量结果表明酶解产物中木二糖和木三糖的含量分别为45.2%和36.7%。

层状锌铝双金属氧化物的制备及其吸附-光催化性能

采用前驱体煅烧法制备具有吸附-光催化双功能的层状锌铝双金属氧化物(LDOs)。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见漫反射光谱(UV⁃Vis DRS)、扫描电子显微镜(SEM)等表征探究了双金属比例、煅烧温度对其吸附-光催化降解四环素(TC)性能的影响。结果表明,当Zn、Al物质的量之比为2∶1,煅烧温度为400℃时,可形成具有优异吸附-光催化活性的Zn_(2)Al_(1)@LDO_(400)。吸附实验表明,Zn_(2)Al_(1)@LDO_(400)对TC是化学吸附限制的非均相单分子层吸附,且高温利于吸附。利用自由基猝灭实验结合电子顺磁共振(EPR)测试证实光生空穴(h^(+))、羟基自由基(·OH)、超氧自由基(·O_(2)^(-))作为活性物种参与TC的协同降解。

山竹壳制备吸附-光催化碳材料及其性能

以山竹壳为原料,通过磷酸活化处理、焙烧、浸渍乙酸锌、乙酸银溶液的方法制得复合双金属生物质碳材料AgZn/P/BC,并在可见光照射下研究该复合双金属生物质碳材料对2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的吸附-可见光催化协同降解性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射光谱仪(DRS)、比表面积测试仪(BET)和X射线光电子能谱(XPS)对复合材料进行表征分析,采用高效液相色谱法(HPLC)测定反应物浓度,计算脱除率。分别比较不同金属物质的量比(Ag、Zn)和不同金属乙酸盐溶液浸渍浓度的单一反应条件发现,当金属物质的量比n(Ag)∶n(Zn)为1∶1,金属乙酸盐溶液浓度为0.01 mol/L时,复合材料对2,4-DCP的降解效果最好,黑暗环境中吸附30 min脱除率可达62.33%,光照条件下催化120 min脱除率可达93.52%。动力学研究结果表明,金属乙酸盐溶液浓度为0.01 mol/L的复合双金属生物质碳材料AgZn/P/BC,其降解速率相较于金属乙酸盐溶液浓度为0.03 mol/L的AgZn/P/BC提高了近1.76倍,在pH测试和循环实验中复合材料的催化性能均保持良好,表明AgZn/P/BC具有优异的光催化降解2,4-二氯苯酚性能。

玫瑰花状MoS_(2)对丁基黄原酸钾的吸附-光催化协同去除性能研究

利用水热法合成玫瑰花状MoS_(2),研究其对丁基黄原酸钾的吸附-光催化协同去除性能。结果表明,成功制备了具有光催化性能与吸附性能的玫瑰花状MoS_(2);在pH=7、MoS_(2)用量为25 mg、吸附时间为30 min条件下,MoS_(2)对丁基黄原酸钾的最大吸附容量达110.93 mg·g^(-1);在300 W氙灯下照射30 min时,MoS_(2)对丁基黄原酸钾的降解效率为81.99%;而通过光催化降解-吸附的协同作用,在40 min时丁基黄原酸钾去除率达99.89%;经过5次循环后,MoS_(2)对丁基黄原酸钾的协同去除率仍大于95%。此研究为MoS_(2)在含黄药废水处理方面开辟一种新方法。

成型方法对Ni-CaO双功能材料CO_(2)吸附与催化转化一体化性能的影响

CO_(2)捕集-转化一体化工艺是实现碳中和的关键负排放技术,而兼具吸附和催化活性的双功能材料(DFMs)构筑是关键。采用挤压法、挤压滚圆法和压片法构筑了柱状、球形和片状的Ni-CaO DFMs,探究了成型方法对Ni-CaO DFMs的结构和CO_(2)吸附-催化一体化性能的影响。研究发现,成型方法会破坏Ni-CaO DFMs的孔隙结构,对其CO_(2)体相扩散和吸附产生不利影响。在首次循环中,Ni-CaO粉体在650℃和体积分数为10%CO_(2)气氛下的吸附容量高达11.77 mmol CO_(2)/g,在体积分数为5%H2气氛下原位逆水煤气变换的CO产量达4.81 mmol CO/g;而成型Ni-CaO DFMs的CO_(2)吸附容量降至9.67~10.33 mmol CO_(2)/g,CO_(2)催化转化率得到明显提升。成型方法有利于提升Ni-CaO DFMs的CO_(2)吸附循环稳定性。在12次循环后,未成型Ni-CaO粉体的CO_(2)吸附容量循环衰减率达31.35%,而成型Ni-CaO DFMs的循环衰减率为9.36%~24.23%。

辐射接枝制备聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯-TiO_(2)光催化剂及其对Cr(Ⅵ)的吸附还原性能

以二氧化钛(TiO_(2))为基材,甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)为单体,采用共辐射接枝法成功合成了聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯-TiO_(2)(TiO_(2)-g-PDMAEMA)吸附-光催化剂。同时探究了单体浓度和吸收剂量对重金属离子吸附作用的影响。利用扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱分析仪、热重分析仪、X射线光电子能谱、接触角等表征手段,证实了电子束共辐射接枝法成功将DMAEMA单体接枝到TiO_(2)表面。在吸收剂量为60 kGy、单体浓度为20%时,TiO_(2)-g-PDMAEMA对10 mg/L Cr(Ⅵ)具有较佳的吸附能力,吸附容量可达10.75 mg/g。在可见光诱导下,吸收剂量为60 kGy、单体浓度为10%时,制备的TiO_(2)-g-PDMAEMA具有最佳的吸附-光催化还原能力,对10 mg/L Cr(Ⅵ)的去除率达85.56%。该新型光催化剂上的吸附-光催化协同效应可以满足去除水中Cr(Ⅵ)污染的要求。

TiO_(2)/AC在吸附-LED紫外光催化耦合反应装置中降解水中的不同有机污染物

探究了溶胶凝胶法制备的二氧化钛/活性炭(TiO_(2)/AC)复合催化剂在吸附-LED紫外光催化耦合反应装置中对水中不同有机污染物及CODMn的去除性能。表征了催化剂的物理化学性质,重点分析了水力停留时间、紫外光源强度及污染物结构对去除效率的影响。实验结果表明:在水力停留时间为1 h,LED紫外光功率为1.44 W下,TiO_(2)/AC的吸附—光催化性能较好,其对亚甲基蓝(MB)、亚甲基橙(MO)、苯甲酸(BA)、三氯甲烷及实际微污染废水中CODMn的去除率可分别达到97%、75%、90%、100%及84.3%,效果稳定。连续反应30天后,TiO_(2)/AC光催化剂的活性组分仅损失1.9%,且金属离子溶出极少,表明TiO_(2)/AC耦合吸附—LED紫外光催化可有效去除废水中的有机污染物,有望在工程领域推广使用。

La-TiO_(2)/高岭土对Cr(VI)的吸附-光催化协同净化性能

为改善TiO_(2)光催化材料对废水中重金属Cr(VI)的净化性能,以高岭土、硝酸镧和钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了La-TiO_(2)/高岭土复合材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜/X射线能谱(SEM/EDS)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱等手段表征了样品,研究了不同改性方法制得样品对Cr(VI)的吸附和可见光催化还原净化性能的影响。结果表明,La掺杂细化了TiO_(2)晶粒,稳定了TiO_(2)锐钛矿相结构,拓展其吸收光谱阈值,从而增强其光催化还原Cr(VI)的性能;高岭土复合改善了TiO_(2)的分散性,赋予样品大的比表面积,有利于对Cr(VI)的吸附,吸附过程符合Langmuir模型。掺杂和复合的耦合作用提高了TiO_(2)对Cr(VI)的吸附-可见光催化还原去除效率。La-TiO_(2)/高岭土在可见光辐照下6 h内对Cr(VI)的吸附-光催化净化效率最高达到96.5%,其光催化还原反应的表观一级动力学常数是纯TiO_(2)的2.6倍。

活性炭吸附-光催化氧化深度净水工艺实验研究

以光催化氧化作为活性炭吸附的后续工艺深度处理自来水,可解决活性炭吸附工艺出水通常存在的亚硝酸盐、余氯与细菌总数超标等问题,并能去除部分易穿透炭层的极性短链有机污染物,使出水达到《饮用净水水质标准》(CJ94-1999)。与目前常用的活性炭-反渗透组合工艺相比,该工艺具有可保留水中有益的矿物成分的特点,具有良好的应用前景。