CH_3COOOH/H_2O_2液相氧化脱除烟气中砷的实验研究

针对环境中的砷污染对人体健康的影响,以CH3COOOH/H2O2溶液作为吸收剂,在自行设计的小型鼓泡反应器中进行了烟气脱砷的实验研究.考察了H2O2浓度、过氧乙酸投加量和模拟烟气成分等因素对烟气脱砷效率的影响.结果表明,在H2O2浓度为0.2mol/L,CH3COOOH投加量为0.04mol/L,溶液pH值为5.5,吸收液温度为50℃时,脱砷效率可达100%.采用高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光联用技术(HPLC-HG-AFS)对液相离子产物进行了定性与定量检测,脱砷产物主要为As(V).     

低温下CO选择性催化还原NO_x的实验研究

进行了CO作为还原剂选择性催化还原低温烟气中NO_x的实验.主要考察了反应温度、活性金属负载质量比、活性金属种类3个因素对脱硝效率及CO转化率的影响.结果表明:考察温度窗口内(100~180℃),随着反应温度的升高,Cu-Co/Al_2O_3催化剂的NO脱除率逐渐升高,Cu-Mn/Al_2O_3催化剂的NO脱除率先升高后降低,CO转化率不断增大;随着活性金属负载质量比的改变,实验工况下Cu-Co/Al_2O_3和Cu-Mn/Al_2O_3催化剂活性金属负载质量比均为1.5时催化剂的脱硝性能最优;Cu-Mn/Al_2O_3的整体NO脱除率高于Cu-Co/Al_2O_3;8种催化剂中活性金属负载质量比为1.5的Cu-Mn/Al_2O_3催化剂在160℃下脱硝效果最好.     

磁性Fe_3O_4纳米微球与H_2O_2类芬顿体系催化氧化罗丹明B

采用溶剂热法成功制备出磁性Fe_3O_4纳米微球,与H_2O_2构建类芬顿(类Fenton)体系,去除印染废水中一种典型的阳离子染料——罗丹明B(RhB).借助X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对催化剂进行表征,并探讨了H_2O_2用量、纳米粒子投加量、温度、pH值和RhB初始质量浓度等因素对RhB去除效果的影响。实验结果表明:当H_2O_2用量为140mmol/L,磁性Fe_3O_4纳米粒子投加量为1.2g/L,温度为30℃,pH值为3,RhB初始质量浓度为20mg/L时,反应30min即可去除90%,反应60min后已基本完全去除。     

旋转喷雾塔Ca（OH）2/NaClO2联合脱硫脱硝数值模拟

针对开发低温烟气联合脱硫脱硝技术的需求,采用欧拉-拉格朗日方法,建立了旋转喷雾塔气固流动与脱硫脱硝反应耦合的三维数理模型.气相场采用k-ε湍流模型,SO2,NOx的吸收采用双膜理论模型.以2个180 m2烧结烟气的旋转喷雾塔为模拟对象,采用Ca(OH)2/NaClO2浆液作为吸收剂,考察了NaClO2/Ca(OH)2摩尔比、烟气流速、烟气温度、SO2和NO的浓度等对烟气二氧化硫和氮氧化物脱除效率的影响.研究结果表明:随着溶液中NaClO2/Ca(OH)2摩尔比的增加,氮氧化物的脱除效率显著提高,二氧化硫的脱除效率无明显变化;随烟气流速、温度的增大,二氧化硫以及氮氧化物脱除效率均有所降低;氮氧化物的脱除效率随SO2浓度的增大无显著变化,而二氧化硫的脱除效率明显降低;随NO浓度的增加,氮氧化物脱除效率明显降低,二氧化硫脱除效率无显著变化.     

臭氧水-H2O2-金属离子联合液相氧化SO2的实验研究

为探讨金属离子浓度、液气比与SO2质量浓度对SO2脱除效果的影响,采用液相氧化方法吸收氧化烟气中的SO2,提出臭氧水-H2O2-金属离子联合液相氧化烟气中SO2的方法.分别研究臭氧水、金属离子、H2O2溶液、液气比、pH和SO2质量浓度等参数下SO2脱除效率.在臭氧质量浓度为1.32 g/m3的臭氧水中分别加入Mn2＋、Al3＋、Zn2＋、Fe2＋、Cu2＋五种离子与H2O2溶液构成吸收氧化剂,结果表明：臭氧水-H2O2-Mn2＋吸收氧化剂的SO2的脱除率明显高于其他类型.在Mn2＋浓度0.01 mol/L、H2O2浓度0.01 mol/L、液气比7 L/m3、pH=7的条件下,SO2的去除率为94.7％.     

在线分光光度法对Fenton降解活性蓝的降解动力学研究

利用在线分光光度法对活性蓝模拟废水的Fenton降解过程进行研究,探讨了过氧化氢浓度、二价铁离子浓度、温度、pH值和活性蓝浓度等因素对活性蓝降解的影响规律.结果表明Fenton降解过程分为两个拟一级动力学过程,反应初期降解速率常数(k1)和反应后期降解速率常数(k2)差约一个数量级.k1与Fe2+初始浓度线性正相关;H_2O_2初始浓度和pH值存在最佳值,分别为3.519 mmol/L和3;提高体系温度能够加快反应达到平衡的时间,反应活化能为25.21 k J/mol.     

天然磁黄铁矿机械活化强化除砷技术

以天然磁黄铁矿为净化剂,研究As(Ⅲ)在磁黄铁矿表面的吸附、转化行为;基于机械活化原理,开发高质量浓度含砷废水净化除砷技术。研究结果表明:As(Ⅲ)吸附在磁黄铁矿表面,并与表面S~(2-)发生作用生成As_2S_3,矿物表面同时发生氧化反应生成少量As_2S_5,As_2O_3和As_2O_5,表面含砷组分及单质硫在一定程度上阻碍磁黄铁矿与溶液中砷的进一步反应。通过对磁黄铁矿进行机械活化处理,一方面,可减小磁黄铁矿粒度、增大比表面积,另一方面,暴露具有较高活性的新鲜表面,极大地提高磁黄铁矿的除砷效率;当pH为3.0～3.5、温度为80℃、反应时间为24 h、磁黄铁矿初始质量浓度为12 g/L时,砷的去除率大于97%。     

中空纤维膜反应器结合芬顿试剂脱除燃煤烟气中的Hg~0

将中空纤维膜反应器和芬顿试剂结合脱除烟气中的Hg~0。研究了不同参数以及SO_2、NO和O_2等杂质气体对Hg~0脱除的影响。结果表明:随着H_2O_2浓度、Fe~(2+)浓度、溶液初始pH和温度的增加,Hg~0脱除率先增加后降低,其最佳工作条件是H_2O_2浓度为6 mmol/L,Fe~(2+)浓度为9mmol/L,溶液初始pH为2.5,温度为20℃;增大液气比和通过减小气相流量增大停留时间均对Hg~0脱除有增强作用,当液气比超过0.11时,Hg~0的脱除率不再增加;当气相流量为0.6L/min时,Hg~0脱除率超过85%;SO_2、NO对Hg~0的脱除有抑制作用,O_2对Hg~0的脱除几乎没有影响;还测定出温度20℃下中空纤维膜反应器的比相界面积a=270.29 m-1和传质动力学参数kL=8.13×10~(-4)m/s,kG=0.786×10~(-6)mol/(m~2·s·Pa)。     

烧结烟气鼓泡脱硫的三维数值模拟

对钢铁行业烧结工序的烟气脱硫过程进行了数值模拟研究,以220 m2烧结烟气脱硫塔为模拟对象建立了鼓泡脱硫塔气液流动与脱硫反应耦合的三维数理模型,考察了Ca(OH)2浓度、表观气速、入口烟气温度、入口烟气SO2浓度对烟气中SO2脱除率的影响.以表观气速0.11m/s、入口烟气温度418 K、入口烟气SO2浓度1 600 mg/m3、Ca(OH)2浓度0.614 mol/L、浆液温度323 K为基准工况,逐一改变单个运行参数.研究结果表明:当Ca(OH)2摩尔浓度为0.1~0.614 mol/L时,脱硫率随浆液中Ca(OH)2浓度的增加显著增大;当表观气速为0.07~0.21m/s时,脱硫率随流速的增大而降低;当入口烟气温度为370~445 K时,脱硫率随温度的增大而降低;当入口烟气SO2浓度为2 000~2 400 mg/m3时,脱硫率随入口烟气中SO2浓度的增加有所降低.     

变参数对深冷烟气脱硫效果的影响

为了减少烟气中SO2的排放,提出了对烟气中的SO2进行深冷液化分离的脱硫方法。基于Aspen plus建立了一种深冷脱硫流程,选用SRK(Soave Redich-Kwong)物性方法对流程进行稳态模拟,研究了深冷温度、深冷压力和SO2浓度对深冷液化分离效果的影响规律。搭建了深冷脱硫试验台,进行了试验验证。研究发现,对于SO2质量浓度为1 000 mg/m3的烟气,深冷压力为500 kPa时,深冷温度从-15℃降至-45℃过程中,SO2脱除效率从40.2%增加到73.2%;深冷温度在-45℃时,从500 kPa增加到4 000 kPa过程中,脱除效率从73.2%提高到92.9%;提高SO2浓度有利于提高脱除效率。综合结果表明,深冷液化分离系统具有较好的液化和分离效果。若SO2脱除效率在80%以上时,其工艺参数范围为:深冷温度低于-35℃,深冷压力高于2 000 kPa。     

流化活性碳纤维脱除烟气中的SO2

应用流化状态下的聚丙烯腈基活性碳纤维(PAN-ACF)对模拟的工业烟气中的SO2进行吸附脱除实验,通过改变烟气流量、烟气温度、烟气中水蒸气的体积分数及SO2的质量浓度、ACF的循环比及新加入ACF的质量流量,研究了流化状态下ACF脱除SO2效率的影响因素与变化规律.结果表明:PAN-ACF具有良好的脱硫性能,其脱硫效率随着烟气流量的增大、烟气温度的升高和SO2质量浓度的增高而降低,随着烟气中水蒸气体积分数的增高先增高后降低,随着ACF循环比与新加入ACF的质量流量的增大而增高.     

液相生化法烟气脱硫机理及动力学

试验研究pH、Fe3+浓度、SO2浓度和温度对液相生化法烟气脱硫反应动力学的影响.结果表明:Fe3+浓度是整个脱硫过程中最关键的影响因素,Fe3+浓度为0—0.01mol/L时,脱硫效率随Fe3+浓度的增加而增加,继续增加Fe3+浓度,脱硫效率没有明显变化;pH在1.5—3.5范围内,脱硫效率随H+浓度的升高而降低;SO2浓度在1145—2232mg/m3范围内,脱硫效率随SO2浓度的增加而降低;温度在20℃—35℃范围内,脱硫效率随温度升高而升高.同时,在推理液相生化法烟气脱硫机理的基础上,建立了Fe3+浓度变化的动力学方程,用动力学方程计算的Fe3+浓度很好地和试验值吻合.     

Fenton法处理DMF废水及无机阴离子对反应的影响

N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为一种万能溶剂在工业中被广泛应用,但它有毒性、难以生物降解。本文采用Fenton法处理DMF模拟废水,考察了pH、反应时间、氧化剂投加量等条件对处理效果的影响,同时探讨了Cl-和SO2-4对反应的影响。研究结果表明:处理1g/L的DMF模拟废水,最佳反应条件为:w=30%H_2O_2的投加量为40mL/L,pH=2.0,n(H_2O_2)∶n(Fe2+)=3∶1,反应时间2.5h,在该条件下出水化学需氧量(COD)小于100 mg/L;Cl-对Fenton法处理DMF废水有着十分强的抑制作用,1g/L就会使出水COD由90mg/L上升到250mg/L;而SO2-4对Fenton反应的处理效果影响很小,当ρSO2-410g/L时有一定的促进作用。     

BiFeO_3催化过一硫酸氢钾氧化脱除烟气中的单质汞

采用溶胶凝胶法制备了磁性催化剂铁酸铋(BiFeO_3).在小型的鼓泡反应器上,利用BiFeO_3催化活化过一硫酸氢钾(PMS),开展烟气中单质汞脱除实验研究,考察了催化剂用量、PMS浓度、初始溶液pH、反应温度,烟气组分对汞脱除效率的影响并得到了最优的实验条件.当BiFeO_3用量为0.5g/L,PMS浓度为5.2 mmol/L,溶液初始pH为8,反应温度为70℃时,反应周期100min内Hg~0的平均脱除效率可稳定达到80%.为推测反应机理,以甲醇和叔丁醇为淬灭剂,间接地证明了催化氧化脱汞反应过程中的活性物种为·SO_4~-和·OH,且·SO_4~-处于主导地位.借助于X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET)、磁滞回线(VSM)测试分析了催化剂的特性,利用原子荧光光度计测定了脱汞产物,由此推测了脱汞反应机理.     

鼓泡塔中SO_2和CO_2对钴氨络合物脱硝效率的影响

为了研究烟气中的SO_2、CO_2及其与氨反应生成的SO_3~(2-)和CO_3~(2-)对钴氨络合物脱硝效率的影响,搭建了钴氨络合物脱硝的鼓泡反应实验装置。通过改变烟气中SO_2和CO_2的浓度研究SO_2和CO_2对脱硝效率的影响;通过向钴氨溶液中加入不同浓度的SO_3~(2-)和CO_3~(2-)离子,研究SO_3~(2-)和CO_3~(2-)对脱硝效率的影响。实验结果表明:烟气中的SO_2和CO_2会降低NO的吸收率,当烟气中同时含有质量浓度为100g/m3的CO_2和质量浓度为2 646mg/m3的SO_2时,NO的吸收率降幅为46%;溶液中生成的SO_3~(2-)和CO_3~(2-)会降低NO的吸收率,当溶液中SO_3~(2-)的摩尔浓度达到0.03mol/L时,NO的吸收率降幅为72%;当溶液中CO_3~(2-)的摩尔浓度达到0.50mol/L时,NO的吸收率降幅为41%。     

滤料负载飞灰-CaO吸附剂脱除Hg~0的试验研究

在固定床试验系统上,进行了自制不同质量掺混比的飞灰-CaO吸附剂对燃煤烟气中Hg0的脱除试验,确定了飞灰和CaO的质量掺混比为2∶1时飞灰-CaO吸附剂对Hg0的脱除效率最佳,最大脱除效率达34%.在此基础上制备纤维滤料负载飞灰-CaO吸附剂,并对燃煤烟气中Hg0的脱除进行试验,研究飞灰-CaO吸附剂粒径、吸附反应温度、入口Hg0浓度和HCl气氛因素对Hg0脱除效率的影响.结果表明:飞灰-CaO吸附剂粒径为43～75μm时,Hg0脱除效率较高;吸附反应温度越高,Hg0脱除效率越低;入口Hg0浓度的提高并不一定提高Hg0脱除效率;烟气中加入HCl气体后,Hg0的脱除效率有明显的上升,且Hg0的脱除效率随HCl含量的增加而提高.     

采用复盐法脱除工业废水中的硫酸根

以水合铝盐及石灰乳为脱除剂,采用实验室自行配制的模拟废水,对工业废水中高浓度硫酸根的脱除进行研究。考察溶液pH值、铝盐加入量、反应时间、SO24-初始浓度以及反应温度等因素对硫酸根去除率的影响,并设计三因素三水平正交实验。得出单因素和正交实验确定的最佳工艺条件为:反应温度25℃,反应时间60min,溶液pH值11.0,SO42-与Al3+的物质的量比为1.1-1.0,且各因素影响程度由大至小的顺序为:溶液pH值、铝盐加入量、反应时间;在最佳工艺条件下,硫酸根离子质量浓度由1720mg/L降至100mg/L以下,达到生活饮用水卫生标准。沉淀物XRD检测结果表明:其主要物相为钙矾石(Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O)。     

利用烟气脱硫中间产物亚硫酸钙与芒硝制备亚硫酸氢钠

湿法石灰/石灰石-石膏法为目前主要的烟气脱硫技术,但其中间产物亚硫酸钙的氧化过程需消耗大量能源且烟气中硫资源未被回收利用。为简化湿法烟气脱硫氧化过程和节省电能消耗,并实现烟气硫资源的回收利用,本文研究将亚硫酸钙转化为亚硫酸氢钠。本文以亚硫酸钙转化率为指标,亚硫酸钙、硫酸钠和硫酸为反应物,探究反应物比例、亚硫酸钙浓度、硫酸浓度、反应温度等因素对转化率及反应液Na HSO3浓度的影响。通过正交实验确定该反应的最优条件为:亚硫酸钙浓度为30%,反应物比例关系为n_(CaSO_3)∶n_(H_2SO_4)∶n_(Na_2SO_4)=1∶1.1∶1,硫酸浓度为3 mol/L,反应温度为20℃。最优条件下,转化率可达到94.05%,反应液Na HSO3浓度达到205 g/L,这表明脱硫中间产物亚硫酸钙制备亚硫酸氢钠具有可行性,符合环保循环理念,具有重要的理论意义和现实意义。     

光Fenton氧化降解染料阳离子红GTL

利用Ce-Fe/Al2O3为催化剂的非均相光Fenton体系降解阳离子红GTL,考察H2O2浓度、催化剂用量、初始pH值及不同工艺过程对降解效果的影响;依据紫外-可见吸收光谱、离子色谱、气相色谱-质谱联用对降解中间产物和最终产物的分析结果,探讨阳离子红GTL的降解路径和机理.研究结果表明:在功率为11 W的低压汞灯照射下,非均相光Fenton体系能够有效地降解结构稳定的阳离子红GTL,在pH=6.0,反应温度为20℃,时间为90 min,Ce-Fe/Al2O3催化剂用量为2 g/L,H2O2质量浓度为0.34 g/L,含50 mg/L阳离子红GTL模拟废水总有机碳TOC去除率为92.40%;降解路径为:助色基团脱落,偶氮键断裂,苯环化合物和小分子醇、醛等中间产物形成,中间产物继续降解为小分子有机酸,最终产物为Cl-,NO3-,SO42-,CO2 H2O.     

Mn-Ce/γ-Al_2O_3协同O_3催化降解苯乙烯

利用Mn-Ce/γ-Al_2O_3二元复合金属氧化物催化剂协同O_3氧化降解苯乙烯废气。研究催化剂活性组分负载量、改性金属氧化物添加量、焙烧温度对催化剂性能的影响,探究不同工艺参数(O_3浓度、苯乙烯浓度、停留时间)对催化苯乙烯降解效果的影响及苯乙烯在O_3催化氧化环境下的降解机制。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N_2吸附-脱附分析仪对催化剂进行表征;采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定反应前后苯乙烯气体及反应产物质量浓度。结果表明:在Mn负载量为5%、Ce负载量为1%、焙烧温度为500℃条件下,催化剂性能最好,并且在O_3质量浓度0.2 g/m~3、苯乙烯质量浓度为1 g/m~3、停留时间为4 s时,苯乙烯最高去除率达到90.4%。