非均相催化臭氧氧化深度处理炼油废水

采用非均相催化臭氧氧化工艺(自主研制的铜锰氧化物催化剂)处理炼油废水,探索该工艺深度处理炼油废水的不同影响因素和机制,获得最适宜工艺参数,使处理出水满足炼油企业的回用水标准.考察反应前后催化剂的稳定性.废水取自广东某炼油企业.结果表明:最优值为原始pH=6.8,臭氧投加质量浓度为50mg/L,催化剂质量浓度为3.0g/L.在17℃室温条件下反应15min,出水化学需氧量(COD)满足该炼油企业的回用水标准:COD<50mg/L.氨氮有一定的去除.使用前后,催化剂的抗压性能和活性组分未发生明显变化,催化效果稳定.GC-MS分析结果表明:非均相催化氧化工艺可以减少炼油废水中的大分子有机物质,尤其是含氮的杂环物质,能将高沸点大分子有机物降解为低沸点小分子有机物质,提高炼油废水的可生化性.

非均相催化臭氧氧化深度处理钻井废水的机理和动力学

采用O3/MnO2催化氧化对经过混凝处理后的钻井废水进行深度处理,重点研究了O3/MnO2催化氧化去除钻井废水中有机物的机理和动力学。实验结果表明,CO32-和HCO3-的存在对O3/MnO2催化氧化具有一定的抑制作用,尤其是加入20 mmol/L的叔丁醇后,反应40 min时的CODCr去除率下降了32.52百分点,证明O3/MnO2催化氧化过程是羟基自由基主导作用机理,O3/MnO2催化氧化去除钻井废水中有机物的过程遵循羟基自由基机理。动力学研究结果表明,该过程符合表观一级反应动力学规律,其拟合方程式为:[CODCr]t=-0.049 5t+0.000 9,相关系数R2=0.997 1。

非均相催化臭氧化污水处理技术研究进展

非均相催化臭氧化技术因具有反应快、无二次污染、处理效率高等优点而得到快速发展。通过介绍金属氧化物催化剂、金属羟基氧化物催化剂以及负载型催化剂,总结了近几年国内外非均相催化臭氧化催化剂的处理效果、催化机理等,分析了该技术的优势、存在的问题,指出了未来的发展方向。

非均相催化臭氧化深度处理钻井废水的效能研究

采用单独臭氧氧化、MnO2吸附和O3/MnO2催化氧化3种体系对经过混凝处理后的钻井废水进行深度处理,重点研究了O3/MnO2催化氧化体系去除钻井废水中有机物(以COD计)的效能。结果表明:相比单独臭氧氧化和MnO2吸附体系,O3/MnO2催化氧化体系能显著提高COD和TOC的去除率;COD去除率随着臭氧投加量和催化剂投加量的增加、pH的升高和反应时间的增加而增大;在臭氧投加量为80 mg/L、pH为11.5、催化剂投加量为20 g/L、反应时间为40 min的最佳工艺条件下,COD和TOC的去除率分别达到87.51%、83.18%,COD从686.28 mg/L降至85.72mg/L,出水达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级标准要求。

非均相催化臭氧氧化水中难降解有机物效率与机理研究进展

非均相催化剂催化臭氧氧化水中难降解有机污染物,是目前环境处理技术研究中的热点。综述了非均相催化臭氧氧化体系中,不同催化剂催化臭氧氧化去除水中难降解有机物的最新进展,主要包括金属氧化物、活性炭、负载型催化剂及其他常见催化剂催化臭氧氧化对水中难降解有机物的降解效果,并分析了催化剂的使用寿命及稳定性,同时阐述了非均相催化臭氧氧化降解水中难降解有机物的反应机理。

非均相催化臭氧化处理钻井废水的研究

以油田钻井废水为处理对象,采用基于臭氧的非均相催化氧化处理工艺,负载了MnO_(2)催化剂强化臭氧处理效果,实验对比分析单独臭氧化和非均相催化臭氧化的处理效果差异,确定最佳工艺参数条件。X射线衍射分析表明,过量浸渍法制备的催化剂中含有大量活性组分MnO_(2),使非均相催化臭氧化去除钻井废水COD的效率提高了45.8%。经工艺优化后,确定非均相催化臭氧化处理钻井废水最佳条件为:催化剂加量50 mg/L、反应pH值为11、反应温度20℃、臭氧浓度85 mg/L、处理时间50 min,此时废水COD最大去除率为83.1%。通过5次重复实验验证,催化剂和系统稳定性几乎不受影响,出水均达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准。

超重力强化非均相催化臭氧矿化苯酚废水的响应面分析与优化

为了探究超重力强化非均相催化臭氧矿化苯酚废水最优工艺条件和各影响因素之间存在的交互关系,采用响应面法(RSM)进行实验优化。根据Box-Behnken Design(BBD)中心组合设计原理,设计四因素三水平实验,考察超重力因子(β)、初始pH值,液体流量(QL),臭氧浓度(CO3)对矿化苯酚废水的影响,构建该工艺的数学模型及确定优化后的工艺参数。结果表明,β与初始pH值存在极显著的交互关系,β与QL存在显著的交互关系。最优的工艺参数条件:β为60,初始pH值为5.47,CO3为60 mg·L^-1,QL为90 L·h^-1,预测值为91.54%,比实测值高0.97%(<2%),由此可知,二次数学模型对超重力强化非均相催化臭氧矿化苯酚废水的工艺条件的优化及苯酚的矿化率的预测具有良好的可靠性。此外,超重力技术与非均相催化臭氧氧化技术相耦合有助于液相中的臭氧快速分解产生更多的羟基自由基(·OH)与有机物反应,因此,超重力强化非均相催化臭氧矿化苯酚废水遵循·OH机理,30 min可对苯酚废水实现较为彻底的矿化。

水中PPCPs的暴露及其非均相催化臭氧化控制研究进展

近年,药品及个人护理品(PPCPs)的产量和用量不断提升,导致废水中PPCPs的检出浓度和检出频率递增.在环境中多数PPCPs不易分解,可持续存在并保持毒性,对水生态造成慢性影响.大量研究证明,污水二级处理很难实现PPCPs的稳定去除,需要依托臭氧等深度处理工艺.臭氧分子仅对某些特定结构的PPCPs活性高,且氧化速率易受pH值、PPCPs基团电子特性等影响.催化臭氧化技术因可以大量产生具有强氧化性且对PPCPs结构无选择性的·OH而受到关注.笔者综述了PPCPs水污染现状,对比分析了臭氧工艺、催化臭氧化工艺对水中PPCPs的控制效果,总结了非均相催化臭氧化工艺在提高PPCPs矿化效果与工艺适用性等方面的优势,并对非均相催化臭氧化技术的研究方向进行了展望.

非均相催化臭氧氧化作用机理研究进展

高级氧化技术作为治理难降解污染物、污水提标改造的有效处理技术发展迅速。非均相催化臭氧氧化因氧化效率高、使用便捷等优势受到广泛关注。当前研究主要集中于对高效催化剂制备及其降解效能方面,而对非均相催化臭氧氧化机理方面的探索和总结尚不完善。本文根据非均相催化剂类型差异系统综述了催化臭氧氧化体系中重要的吸附作用机理以及催化氧化作用机理,讨论了金属氧化物材料的表面羟基、路易斯活性位点、氧化还原电偶,非金属材料的电子来源差异、表面官能团,复合材料的复合特性对臭氧的吸附与活性氧物种产生的影响。同时总结了非均相催化氧化过程中活性氧物种之间的产生、转化与鉴定以及详细的羟基自由基和超氧自由基的相互转化过程,为后续发展非均相催化臭氧氧化技术提供参考。

磁性催化剂Mn-Fe/ACs:非均相催化臭氧氧化水中抗生素的研究

利用共沉淀法制备出磁性催化剂Mn-Fe/ACs,通过描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和N_(2)-吸附/脱附(BET)等表征其物化性质,进一步构建非均相催化臭氧氧化体系,探讨不同因素(催化剂种类及含量、溶液的pH、污染物初始浓度等)对磺胺甲嘧啶(SMX)催化降解的影响。通过自由基抑制剂试验及对Mn-Fe/ACs材料使用前后表面物质分析,提出Mn-Fe/ACs对臭氧催化作用机制。结果表明:制备出的Mn-Fe/ACs是一种理想的臭氧催化剂,建立的臭氧催化体系可实现对目标污染物的快速去除、催化材料的磁性分离。

非均相催化臭氧化催化剂载体研究进展

综述了近年来负载型催化臭氧化催化剂载体的发展情况,并对硅基类、碳基类、金属氧化物类常用载体的优劣特性进行了分析,指出了新型催化臭氧化催化剂载体的未来发展方向。各类常见金属氧化物、硅胶和活性炭载体在进行一定的改性和提纯处理后,可以改善其本身的一些缺陷,负载活性物质以后均有较好的臭氧催化活性。介孔材料作为载体具有高比表面积和独特的三维孔道结构等特点,有广泛的应用前景。黏土类材料储量丰富、比表面积大、吸附能力强、价格低、无污染,是一种理想的载体原料。

非均相臭氧催化氧化技术处理有机废水研究进展

有机废水是以有机污染物为主的废水,极易造成水质富营养化,对环境危害大。处理有机废水的方法主要有吸附法、混凝法、芬顿氧化法、膜生物反应法和臭氧氧化法。臭氧催化氧化法主要通过在臭氧氧化体系中加入催化剂,可促进臭氧在水中的自分解,增加水中产生的羟基自由基浓度,从而提高臭氧氧化降解有机物的能力和效率。该方法由于条件可控,成本低廉,处置效率高等优点在有机废水处置领域具有广阔的应用前景。基于此,系统阐述了多种处理有机废水的技术方法以及臭氧催化氧化技术的研究概况,并且着重介绍了非均相臭氧催化氧化催化剂的研究进展。该研究为有机废水的高效处置提供一定的研究基础。

非均相催化臭氧氧化反应机制

臭氧催化氧化作为高级氧化技术是目前水处理领域研究的热点,其中非均相臭氧催化氧化技术因其氧化能力强、降低臭氧投加量特别是能显著提高有机物矿化率等优点而备受关注。非均相催化臭氧氧化领域不断研究新的催化剂,但是其反应过程及机制更加复杂。催化臭氧氧化的性能很大程度上取决于催化剂及其表面性质。污染物在催化剂表面形成络合物,或者臭氧在催化剂表面分解产生不同的含氧物种如表面氧原子、过氧化物和羟基自由基等。本文评述了非均相臭氧催化氧化反应中存在的多种机理,主要是自由基理论、氧空位理论、表面原子氧理论、表面络合物理论和臭氧直接氧化理论。催化剂表面的羟基基团是主要的催化活性中心,本文探讨了表面羟基基团催化反应机制,得出催化剂表面性质决定其表面活性位点的特性及含量,对诱导臭氧分解产生含氧活性物种起了关键作用;概述了催化剂改性后的结构形态、比表面积及其性能和作用机制;并讨论了非均相臭氧催化氧化反应催化剂未来的发展趋势,为催化臭氧氧化污水处理技术提供了理论参考。

非均相催化臭氧氧化技术用于高盐废水零排放工程

内蒙古某化工有限公司200 m^(3)/h高盐废水零排放项目,采用非均相催化臭氧氧化工艺对系统中以聚烯类、二氯乙烷等有机物为主要污染物的高稳定性、难降解的高倍浓缩液进行处理,将COD从350 mg/L左右降至175 mg/L以下,去除率在50%以上,O_(3)/C(臭氧投加量与有机物去除量比耗)为2.5,催化接触反应时间为40 min。浓缩液结晶产品氯化钠的质量满足国标《工业盐》(GB/T 5462—2015)中的日晒工业盐一级标准,并能有效解决零排放系统因长期运行后有机污染物的富集而影响工艺稳定性的问题。非均相催化臭氧氧化工艺设备总投资586万元,运行费用为4.19元/m^(3)。

非均相臭氧催化氧化在难降解有机废水生化尾水深度处理中的研究及应用

难降解有机废水生化尾水或其采用反渗透(RO)脱盐中水回用过程中产生的浓水的再处理已成为废水处理的一大难题。非均相臭氧催化氧化具有工艺简单、催化效率高、催化剂可重复使用、操作管理方便、经济高效的优点。文中系统总结了近20年来非均相臭氧催化氧化技术处理难降解有机废水生化尾水的小试、连续流及中试研究成果,包括在难降解有机废水生化尾水处理中的工程应用效果,总结了高效非均相臭氧催化剂及最佳反应条件等影响因素,以期为后续研究及工程应用提供帮助。

CeO_2/三维石墨烯催化臭氧氧化降解刚果红

采用原位氧化还原法制备了三维石墨烯负载型CeO_2催化剂(CeO_2/3D GN),采用XRD、FTIR、SEM、比表面积和零电荷点测定等方法对其进行了表征,并考察了CeO_2/3D GN非均相催化臭氧氧化降解水中刚果红染料的影响因素。表征结果显示:CeO_2/3D GN具有相互连通的三维网络结构;CeO_2纳米颗粒均匀地分散在石墨烯片层中;比表面积为190.89 m^2/g;零电荷点pH_(zpc)为7.36。实验结果表明:CeO_2/3D GN非均相催化臭氧氧化体系比单独臭氧氧化体系对刚果红溶液的脱色率提高了60.56百分点;连续5次重复利用CeO_2/3D GN,刚果红溶液脱色率为96.50%~98.00%;在臭氧流量为20 mg/min、催化剂投加量为1.5 g/L、初始溶液pH为7.00的最佳工艺条件下反应15 min,刚果红溶液脱色率可高达94.65%。

铈负载SBA-15分子筛催化臭氧氧化水中环丙沙星

通过水热法合成纯硅介孔分子筛SBA-15,并采用等体积浸渍法制备Ce负载SBA-15分子筛催化剂(Ce/SBA-15),将其应用于催化臭氧氧化环丙沙星(CIP).小角X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)表征结果表明,Ce/SBA-15保持了纯硅SBA-15有序的介孔结构.Ce/SBA-15催化臭氧氧化环丙沙星(CIP)结果显示,催化剂有良好的活性,对环丙沙星的矿化率为63.3%,比单独臭氧氧化高出22.9%;随着铈负载量增加,催化剂活性呈现先增大后减小趋势,负载量为2%时催化效果最佳;TOC去除率随着反应温度增加而提高;溶液初始pH对反应有显著的影响,pH=5.01时TOC去除率最大.以水杨酸作为羟基自由基(·OH)捕获剂,用比色法测定·OH产量为0.0072 mmol·L^(-1).溶液中投加1 mmol·L^(-1)磷酸根时,催化臭氧氧化中TOC去除率降低了25.8%,催化效果受到明显抑制,表明·OH的生成发生在Ce/SBA-15表面.

Mn-Ce负载型催化剂催化臭氧氧化苯胺实验研究

采用浸渍-焙烧法制备不同组分比例的Mn-Ce-O_x/γ-Al_2O_3双活性组分负载型催化剂,与臭氧联用降解模拟苯胺废水。催化臭氧氧化苯胺实验得出,浸渍液锰铈物质的量比为3∶1、浸渍液Mn(NO_3)_2浓度为1.0 mol/L时,催化剂对苯胺模拟废水的降解效果最佳。用该催化剂催化臭氧氧化佛山市某纺织厂的实际废水,反应30 min后,苯胺质量浓度均在0.03 mg/L以下,达到国家行业废水排放标准。

固定床中γ-Al2O3负载金属氧化物催化臭氧氧化研究

非均相催化臭氧氧化技术是一种高效的废水处理技术,但目前非均相臭氧催化剂主要为粉体形态,常用于静态或半连续态反应器中,其于固定床中的催化性能并不明确.设计了连续态固定床反应体系,以γ-Al2O3颗粒为载体,Mn、Fe、Ce的氧化物为活性组分制备负载型催化剂,并以对硝基苯酚(PNP)为目标污染物,探究其在不同工艺条件下的催化性能.实验结果表明,负载CeO2的催化剂催化效果最好;化学需氧量(COD)和总有机碳(TOC)的去除率随着活性组分CeO2负载量、水力停留时间(HRT)、O3浓度的增加而增加;当CeO2负载量为12.3%、HRT为15 min、O3浓度为16.2mg/L时,6h COD和TOC平均去除率分别达到86.3%和91.7%;此外,该体系在pH为5.0~9.0均表现出良好催化性能,并具有良好的长时间运行能力.

多金属氧化物催化臭氧氧化有机污染物的研究进展

水中难降解有机污染物对环境安全和人类健康造成严重的威胁,作为高级氧化技术的一种,非均相催化臭氧氧化技术,被证明是降解有机污染物有效的处理技术。在非均相催化臭氧氧化技术中,多金属氧化物因其制备方法较为简便且多金属的复合促进氧化还原循环和电子传递,常被开发用于高效催化臭氧氧化的催化剂。综述了多金属氧化物,包括钙钛矿氧化物、尖晶石氧化物、天然矿石、羟基氧化物等多金属氧化物的制备方法、性质及作为催化剂在催化臭氧降解药物分子、染料、酚类、个人护理用品等多种有机污染物中的应用,总结多金属氧化物催化臭氧氧化有机污染物过程中的作用机理,为今后多金属氧化物的制备、应用及反应机理探究提供理论借鉴。