MnO_2-CuO-CeO_2复合催化剂的制备及处理化工集装罐清洗废水的应用

针对非均相贵重金属催化剂成本高,非均相过渡金属催化剂性能良好、成本低,但使用寿命短、易流失的特点,研制高效复合MnO2-Cu O-CeO2非均相过渡金属催化剂.采用正交实验对催化剂制备过程中的n(Cu)∶n(Mn)、Ce的摩尔分数、焙烧温度、焙烧时间进行探讨,确定最佳制备条件,并对其结构和组成通过扫描电镜分析、X射线衍射分析及热重分析进行表征.用该催化剂催化氧化模拟苯酚废水,对催化剂用量、氧化剂H2O2用量、反应温度、反应时间进行优化,确定最佳反应条件并利用其进行降解化工集装罐清洗废水的应用研究.研究表明催化剂MnO2-Cu O-CeO2的最佳制备条件为:n(Cu)∶n(Mn)=4∶6、Ce的摩尔分数为10%、焙烧温度为600,℃、焙烧时间为4,h.催化氧化法处理苯酚废水的最佳工艺参数:催化剂用量0.8,g/L、H2O2用量与COD比值为3、反应温度170,℃、反应时间1,h.化工集装罐清洗废水COD去除效果显著,COD去除率达到95%左右.

釉面分相对无铅CuO-MnO2系金属光泽釉的影响

以钙系生料釉为基础,引入结晶剂CuO、MnO2制备无铅CuO-MnO2系金属光泽釉;结合XRD、SEM-EDS进行物相组成定性分析和显微结构表征,系统探究外加TiO2、V2O5以及玻璃粉对金属光泽釉釉面分相的影响。研究表明:一定量的TiO2、V2O5引入能有效促进釉面的分相,将玻璃粉部分替换基础釉中的钾长石能使得釉熔体的高温粘度降低,并进一步加剧釉面分相,促进CuMn2O4铜锰尖晶石在釉层表面的析出和富集;当TiO2引入量为2%,V2O5引入量为1%,玻璃粉引入量为25%(同为质量分数)时,金属光泽釉釉面效果最佳。

组分含量对MnO2-CuO/Y常温催化臭氧氧化甲苯性能的影响

采用等体积浸渍法制备MnO2-CuO/Y催化剂,考察组分质量分数对常温催化臭氧氧化甲苯性能的影响。利用X射线衍射、N2吸附-脱附、氢气程序升温还原、甲苯吸附等分析方法对催化剂结构进行表征,以甲苯转化率维持在95%以上的时间(t95)为指标对催化性能进行评价。结果表明,当活性组分Mn O2和CuO总负载量为10%且Mn O2与CuO质量比为3∶2时,6%MnO2-4%CuO/Y催化剂具有相对较高的比表面积和孔容积及较好的甲苯吸附性能,Mn O2和CuO之间存在相互作用,形成固溶体,促进氧化还原性能的提高。因此,在常温催化臭氧氧化甲苯反应中,6%MnO2-4%CuO/Y催化剂表现出较高的反应活性,t95为260 min,COx选择性为85.4%,CO2与CO摩尔比为5.36。

复合催化剂CuO-MnO_2-CeO_2/13X制备及其对萘的催化性能

采用浸渍法制备出复合过渡金属氧化物催化剂Cu O-Mn O2-Ce O2/13X,并用氮吸附、SEM、XRD、TGA对其结构、组成及热稳定性进行了表征,同时在固定催化床中研究了Cu O-Mn O2-Ce O2/13X催化剂对萘的催化性能。BET分析表明6%Cu O-Mn O2-2%Ce O2/13X催化剂的比表面积达到了476 m2/g,平均孔径达到2.314 nm,SEM和XRD结果表明一定负载率下Cu O、Mn O2、Ce O2在13X表面呈高度分散状态,有利于催化剂的催化活性提高。催化降解实验结果表明助催化剂Ce O2的适量添加可以明显提高催化剂的性能,当催化剂的负载率为6%Cu O-Mn O2-2%Ce O2时其对萘的催化率达到了65%。

DBD协同CuO/MnO_2耦合生物滴滤塔降解氯苯的工艺性能分析

以氯苯为目标污染物,选择CuO/MnO_2作为耦合系统中的催化剂,采用介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)技术协同催化作为生物系统的预处理技术,开展废气净化的研究.实验结果发现,耦合生物滴滤塔(Biotrickling Filter,BTF)和单一生物滴滤塔系统分别在13 d和15 d内完成挂膜,氯苯的去除率分别达到100%和97%.稳定运行期,停留时间(EBRT)为90 s时,单一BTF在处理低进气浓度氯苯废气时,去除效果与耦合系统相当;进气浓度较大时,耦合系统的处理效果要明显优于单一BTF.EBRT缩短至45 s时,无论氯苯进气浓度高或低,耦合系统的处理效果均优于单一BTF.单一BTF的最大去除负荷(Eliminatory Capacity,ECmax)为41 g·m^(-3)·h^(-1),在同样实验条件下,耦合系统未达到最大去除负荷,而耦合系统和单一BTF对氯苯的矿化率分别为95%和86%.DBD协同催化能有效改善BTF对于高进气负荷氯苯废气的处理,预处理工艺能强化BTF对氯苯废气的彻底净化.通过对各功能单元对氯苯去除的贡献分析,发现DBD协同CuO/MnO_2工艺主要负责转化氯苯,BTF下段填料主要负责预处理工艺产生的中间产物的矿化,BTF上段填料主要负责剩余氯苯的去除及其矿化.

负载型纳米CuO/MnO_2催化剂的制备及催化氧化深度处理印染废水

以酸改性凹凸棒土(ATP)为载体,活性炭为添加剂,制备负载铜、锰过渡金属氧化物的凹凸棒土-活性炭催化剂。以印染废水生化处理后出水的COD和色度为处理对象,考察了不同的催化氧化条件,即凹凸棒土与活性炭的比例、pH、H_2O_2和催化剂的投加量对印染废水深度处理效果,并利用SEM、XRD对催化剂进行表征。结果表明:在室温25℃时,催化剂载体中凹凸棒土与活性炭的比例为2∶1,H_2O_2加入量为理论加入量的2倍,即2.4 mL·L^(-1),pH值为4,催化剂的使用量为15 g·L^(-1)时,COD和色度的去除率最佳,分别达到93%和90%。扫描电镜结果表明铜、锰以颗粒的形式负载在催化剂的表面,XRD结果表明在催化剂载体表面,活性组分的存在形式为CuO、MnO_2。

Cu-CuO-MnO_2核壳催化剂的制备及其催化降解亚甲基蓝的性能

在Cu基底上制备Cu(OH)_2,水热条件下KMnO_4在Cu(OH)_2表面分解为MnO_2、煅烧得到Cu-CuO-MnO_2核壳催化剂。用XRD、SEM、Raman和TG对该催化剂进行了表征,并研究了其催化H2O2降解亚甲基蓝的性能。研究了催化剂制备过程中KMnO_4分解反应时间、煅烧温度及催化过程中H2O2的用量对其催化降解性能的影响。结果表明:KMn O4分解反应时间3 h、煅烧温度250℃、H_2O_2的用量6 m L时,该催化剂的使用可使亚甲基蓝降解率达到96.4%。催化剂的重复循环使用结果表明,循环5次使用降解率均高于94%。表明Cu-Cu O-Mn O2核壳催化剂具有较高的催化性能及稳定性,对染料废水的处理具有潜在应用价值。

不同助剂对铜锰系变换催化剂活性的影响

采用共沉淀法制备了铜锰基催化剂,研究了加入不同助剂对其活性的影响.研究结果表明:不同助剂对催化剂的性能影响不同,对催化剂活性促进作用的顺序为K>Ce>La>Pr>Co>Al>Mg>Cr;掺杂少量的K2O对CuO-MnO2催化剂的活性和耐热性具有显著促进作用.

超声-非均相催化氧化法处理苯酚废水

研究了超声/H2O2/CuO、超声/H2O2/N i2O3及超声/H2O2/MnO2非均相体系对苯酚的去除效果。以初始浓度25 mg/L的苯酚溶液为处理液,催化反应在带夹套的玻璃器中进行。在超声声强4.97 W/cm2、H2O2加入量300 mg/L、催化剂的加入量均为1 g/L、溶液温度30℃的处理条件下,3种体系中超声/H2O2/CuO组合对苯酚的去除效果最好。超声辐照240 m in时,单独超声、超声/H2O2、CuO/H2O2及超声/H2O2/CuO对苯酚的去除率分别为24.0%,53.3%,13.8%和89.5%,表明超声、H2O2与CuO具有协同作用。溶液温度从20℃上升到55℃时,3种组合下苯酚去除率均随温度升高有明显增大,表明温度较高时C6H5OH去除过程中催化作用起主要作用而非超声空化作用。

介质阻挡放电协同催化对空气中苯的降解

为提高介质阻挡放电技术对空气中苯的去除效率,降低尾气中的残余有害气体的含量,采用等离子体结合二氧化锰或氧化铜/二氧化锰催化剂的方法.采用水热法和浸渍法分别合成了二氧化锰和氧化铜/二氧化锰催化剂,通过气相色谱仪和碘量滴定法测定了尾气中苯、二氧化碳、一氧化碳和臭氧的含量,研究了苯氧化降解过程等离子体与催化剂协同效应.结果表明,当不加催化剂时,随放电功率增加,苯的降解率可达68.2%,臭氧体积分数上升至595×10-6,二氧化碳的选择比为51.9%;采用氧化铜/二氧化锰催化剂对尾气中臭氧和一氧化碳降解最好,尾气中的臭氧降低为108×10-6,同时二氧化碳选择比提高至94.2%.

MO_x/Y催化剂常温催化臭氧氧化甲苯的性能

以Y分子筛为载体,采用等体积浸渍法制备了MOx/Y催化剂,并用于常温催化臭氧氧化甲苯反应。采用XRD、BET、H2-TPR、甲苯吸附对催化剂进行表征,以甲苯转化率维持95%以上的时间(t95)为指标对催化性能进行评价。结果表明:10%MnO2/Y催化剂〔m(MnO2)/m(Y)=0.1〕具有较大的比表面积(538.6m2/g)和孔容积(0.440 cm3/g),较好的催化臭氧氧化甲苯活性(t95=210 min);CuO的加入提高了催化活性,5%MnO2-5%CuO/Y〔m(MnO2)/m(Y)=0.05且m(CuO)/m(Y)=0.05〕催化剂上t95=240min,COx选择性为80.6%,CO2与CO摩尔比为4.970。由表征结果可知,较大的比表面积和孔容积有利于甲苯吸附,CuO与Mn O2之间的相互作用促进了氧化还原性能的提高,进而有利于催化活性的提高。GC-MS结果表明:反应副产物堵塞催化剂孔道,占据催化剂表面活性位,导致催化剂失活。5%MnO2-5%CuO/Y催化剂失活-再生4次后t95可达220 min。

无铅仿金属光泽釉的试制

金属光泽釉制品具有高雅、豪华、金碧辉煌的特殊效果的同时,还具有价格低廉、不氧化、耐腐蚀的性能及特点,在建筑装饰材料中占有一席之地,近年来越来越受到人们的重视。采用钾长石、高岭土、氧化锌、叶腊石、硅灰石和玻璃粉等普通陶瓷原料及氧化铜、二氧化锰、NiO、TiO_2等化工原料制备无铅金属光泽釉。并通过单因素实验调整配方组成如MnO_2、CuO、NiO、TiO_2等含量以及烧成制度和施釉厚度等影响因素来获得效果较佳的金属光泽釉釉面效果。实验结果表明:当CuO 2.5%,MnO_2 12%,NiO1~1.5%、TiO21.5~2%、V_2O_5 0.6%时,制备了呈现金属光泽的釉面。

臭氧催化氧化降解苯胺的机理

对臭氧单独氧化和臭氧催化氧化下的苯胺降解效率进行了比较,并通过液质联机分析了氧化过程中产物变化情况。实验结果表明,催化剂MnO2-CuO-CeO2/沸石的添加能有效地提高臭氧氧化苯胺的降解率,当苯胺初始浓度为200mg/L,反应20 min后,苯胺的去除率由原来的75%提高到89%;通过LC-MS分析,臭氧催化氧化苯胺降解过程中代谢产物依次为对亚胺醌、对苯醌、马来酸和草酸,并由此推断出了臭氧催化氧化降解苯胺的途径。

新型红外辐射陶瓷用于骨科修复的研究

采用常规固相反应烧结法制备了Fe2O3-MnO2-Co2O3-CuO系过渡金属氧化物陶瓷与堇青石组成的复合体系陶瓷。用红外辐射仪、XRD测定和分析了样品的红外辐射率及物相组成,同时,观察了红外辐射陶瓷外固定对兔长管状骨折断成骨活性的影响。研究结果表明,过渡金属氧化物陶瓷的常温红外辐射率达到了0.930,反尖晶石及混合尖晶石结构形成是过渡金属氧化物陶瓷中产生高的红外辐射率内在原因,在复合体系陶瓷的常温红外辐射率获得了0.920—0.930,其中过渡金属氧化物对复合体系陶瓷红外辐射性能具有决定性的作用。测定了红外辐射8—14μm波段有诱导成骨能力和加速新骨形成,促进骨缺损的修复。