几种果壳活性炭的制备及微波催化降解双酚A的比较研究

近年来,微波(MW)催化技术应用于治理水环境污染的研究越来越多.以活性炭(Activated Carbon,简称AC)作为催化剂的微波催化氧化技术更是近年来研究的热点,成为了处理难降解有机废水的新型有效方法.活性炭具有广泛的表面积,高表面活性,和良好的孔径分布.由于AC表面的不均匀性,在微波照射下,溶液中的AC表面会产生许多"热点",这些"热点"的温度比其它部位要高很多,容易发生化学反应.AC吸附的有机污染物在"热点"上发生反应,使得有机污染物被彻底矿化为二氧化碳和水等无机物. 本文采用不同的化学活化剂制备了几种果壳活性炭,应用于MW催化降解目标污染物双酚A(BPA)的研究,考察了微波照射时间,催化剂的用量,微波功率,BPA初始浓度等影响因素对BPA降解率的影响,并比较了几种果壳AC在MW催化诱导过程中的催化活性. 采用ZnCl_2,H_3PO_4和KOH作为化学活化剂制备椰壳AC,比较了不同浸渍比,活化时间和活化温度等因素对制备AC的吸附性能影响.研究了制备的三种AC结合微波诱导催化降解BPA,并比较了三种AC的微波催化性能.结果表明,对总体积25mL,浓度50mg/L的BPA,ZnCl_2-AC,H_3PO_4-AC和KOH-AC,投加量2.0g/L,微波照射2.0min时,降解率可达88.0%,52.2%和41.2%.适当提高微波照射时间,如3.0min时,同样的催化剂加入量降解率即可达到96.4%,79.5%和65.3%.由此可见,ZnCl_2活化法制备出的AC吸附性能最好,最为催化剂结合微波降解BPA的降解率最高. 采用ZnCl_2作为活化剂,制备了核桃壳,椰壳和杏壳活性炭,并进行对比.比较了不同浸渍比,活化时间和活化温度等影响因素下制备的AC的吸附性能.制备的三种AC分别应用于微波诱导催化降解BPA的研究,并比较了三种AC的催化性能.结果表明,对总体积25mL,浓度50mg/L的BPA,核桃壳-AC,椰壳-AC和杏壳-AC的投加量为1.2g/L,微波照射2.0min时,降解率可达86.8%,79.4%和46.5%.适当提高微波照射时间,如3.0min时,同样的催化剂加入量降解率即可达到97.0%,85.1%和57.1%.因此,核桃壳-AC的催化活性最好. 通过对二氧化钛负载AC结合MW(TiO_2/AC/MW)降解有机污染物过程中生成的自由基量进行对比,单AC/MW降解有机污染物过程中会产生少量的羟基自由基(·OH),而TiO_2/AC/MW体系中会产生远远多于AC/MW体系的·OH.同时考察了催化剂的量,微波功率,微波照射时间等影响因素对自由基生成量的影响,并比较了TiO_2/AC/MW体系对五种染料(酸性红B,甲基橙,酸性橙Ⅱ,亚甲基蓝,偶氮品红)的降解效果. 化学活化法可以制备出高品质的果壳活性炭,具有良好的吸附性能.制备的几种果壳活性炭结合微波催化降解有机污染物的技术具有降解速度快,效率高,反应时间短,成本低,无中间产物和无二次污染等优点,适合于水中环境内分泌干扰物双酚A的处理.

污水污泥微波辅助快速热裂解制生物油和合成气

利用实验室微波加热装置,研究了微波功率、椰壳活性炭(微波受体)添加量和反应气氛条件对污泥(含水率:76.8%)热解产物产量和特性的影响.结果表明,足够的微波辐照强度和7.5%以上的活性炭添加量可实现污泥的快速热裂解.污泥升温速率越快,生物油和合成气的产率越高.快速热裂解过程中生物油的产率超过8.5%,合成气的产率超过8.0%,并且合成气中H2和CO的体积之和超过总气体体积的50%.生物油主要生成于污泥150—250℃升温阶段,合成气主要生成于污泥150—400℃升温阶段.与通空气(少量O2存在条件)相比,氮气气氛更有利于污泥热解生成生物油,并可大幅度降低CO2的生成量,因此有利于合成气品质的提高.

用于由合成气选择制备柴油馏分段烷烃的催化剂及其制备

一种用于由合成气制备主要为柴油馏分段烷烃的催化剂,由活性组分,助剂和载体三部分组成.主活性组分为金属钴,第一类助剂元素是来自第IVB族金属元素,如Ti,Zr或IIIB族金属元素,如La,Ce等,第二助剂元素是来自第VIII族金属元素如Rh,Ru,Pt等.载体选用杏核活性炭,椰壳活性炭,油棕活性炭或煤制活性炭,活性炭的比表面积在200m2/g-2000m2/g,孔容为0.5-2.0cm3/g,孔径分布为4-1000.金属钴在催化剂总重量中占4-50%(重量),第一助剂元素在催化剂总重量中占0.01-20.0%,第二助剂元素占0.01-5.0%.该催化剂可用于由合成气通过费托合成反应直接制备高品质柴油等洁净液体燃料.

燃料电池级氢气吸附除杂研究

高纯氢作为燃料电池的主要能源,其品质是决定着燃料电池能否快速发展的关键因素之一.氢气中如果杂质气体过多会引起燃料电池电极催化剂中毒,特别是痕量CO就能够使Pt/C极催化剂发生不可逆转的中毒现象,这严重损害了燃料电池的使用寿命.目前常用的分离氢气中CO的方法包括:深冷分离法,吸收分离法,膜分离法,吸附分离法.前三者受制于运行成本以及运行稳定性等问题,难以大规模应用,这使得吸附分离(例如PSA-变压吸附)成为了一氧化碳脱除的重要方式.其关键是吸附剂的开发.目前CO吸附剂多为采用与CO有一定化学结合能力的活性组分,并将其负载在多孔载体上的方法制备.在接下来的论文中,对Cu基和Ni基CO吸附剂的制备进行了深入研究.1.通过浸渍法将Cu(HCOO)2和CuCl2的溶液浸渍在活性炭表面,再经过旋蒸,干燥,焙烧等过程制备出了具有高CO吸附容量和高选择性的Cu Cl@AC100ctc(AC100ctc:卡尔冈产椰壳活性炭).通过对其Cu负载量,载体,制备工艺,吸附容量,选择性,脱除深度,再生性及表征进行了研究.吸附测试结果表明,Cu Cl@AC100ctc在25℃和20 bar压力下吸附容量达到98 m L/g,选择性达到95.2%.并且该吸附剂对初始含有200 ppm CO的CO和H2混合气在25℃下经过250 min的测试,其脱除深度仍然能够达到小于200 ppb.在经过五次重生循环测试后,其吸附容量仍然能够达到首次的91.5%.进一步对制备工艺进行了优化,优化的方法在节省大量时间的前提下,Cu Cl@AC100ctc也能够获得与原浸渍法相同的性能.对其进行200 g放大实验证明优化方法所制Cu Cl@AC100ctc吸附剂与原浸渍法性能相差无几.X-射线光电子能谱(XPS)结果显示,当前驱体Cu(HCOO)2和Cu Cl2比例为1:1时,Cu(HCOO)2和Cu Cl2在N2氛围,260℃,活化4 h后只有Cu Cl峰出现,表明Cu(HCOO)2和Cu Cl2经活化后完全转化成Cu Cl.X-射线衍射(XRD)结果显示,经过活化后负载量超过8 mmol/g的样品出现明显Cu Cl峰值,表明Cu Cl在活性炭上的单分散阈值为8 mmol/g,在不超过此阈值条件下活化生成的Cu Cl可以在活性炭表面形成单分散层,并且这种单分散层能够提供最多的CO吸附活性位点.2.室温下将AC在5%的硫酸溶液中处理3小时,得到磺化的活性炭(SAC),采用浸渍法将Ni(NO3)2·6H2O溶液分别浸渍在AC和SAC上,经干燥,N2氛围焙烧,然后在10%H2/Ar下热还原等过程,制备出了具有高CO吸附容量和高选择性的Ni@AC100ctc和Ni@SAC100ctc型吸附剂.经过对不同载体,不同负载量及吸附容量,选择性,再生性进行了考察,并对吸附剂采用XPS,XRD,氮气-低温吸附-脱附实验,透射电子显微镜(TEM)等物理化学性质的表征.吸附测试结果表明,所制得吸附剂载体选择用5%的硫酸处理过的AC100ctc活性炭,且负载量为6 mmol/g时,具有最高的CO吸附容量,在25℃和20 bar压力下达到190 m L/g,选择性达到97%.在经过五次吸脱附重生循环测试后,其吸附容量仍然能够达到首次的97.5%.表征结果表明Ni在活性炭表面均匀分散,且在掺硫载体上Ni获得了更好的分散性,这种分散有利于CO与Ni进行化学吸附.本文所制得Cu基和Ni基吸附剂基本满足用于PSA工艺的高CO吸附容量和高选择性要求,是下一代PSA技术有希望的材料,也对氢气中痕量CO吸附剂的研究改进探索了一条可行之路.

一种用曝气法‑超滤工艺生产优质矿泉水的方法

本发明涉及一种用曝气法超滤工艺生产优质矿泉水的方法,包括过滤,曝气法除铁除钡,超滤工艺,杀菌消毒.其中,过滤为先经过活性炭滤芯,再进入PP棉滤芯,随后进入RO反渗透膜,再进入椰壳活性碳滤芯;曝气法除铁除钡是以空气为曝气源,进行曝气反应;超滤工艺是以高性能的超滤膜进行过滤,采用的超滤工艺为连续式膜过滤技术;杀菌消毒采用的是臭氧,紫外线杀菌消毒.本发明提供的水品质好,灭菌充分,安全性高.