CuO-Ru/Al2O3 催化臭氧化降解苯乙酮的研究
摘要:采用浸漬法制備了以活性Al2O3為載體的雙組分催化劑CuO-Ru/Al2O3,利用該催化劑催化臭氧化降解了苯乙酮。結(jié)果表明,貴金屬釕摻雜能顯著提高CuO/Al2O3催化臭氧化苯乙酮的降解效率,如在相同條件下處理30min后,單獨(dú)臭氧氧化、CuO/Al2O3/O3和CuO-Ru/Al2O3/O3對(duì)苯乙酮水溶液的COD去除率分別為6.3%、20.0%和54.0%.pH對(duì)CuO-Ru/Al2O3催化臭氧化降解苯乙酮的效率并沒(méi)有影響,但與單獨(dú)臭氧化相比,該催化臭氧化體系更適合在中性或酸性條件下應(yīng)用。CuO-Ru/Al2O3對(duì)水中臭氧有較好的催化分解活性,臭氧分解的速率常數(shù)達(dá)2.58×10-3s-1,高于二次水中臭氧的分解速率常數(shù)1.19×10-3s-1。叔丁醇的試驗(yàn)結(jié)果表明,CuO-Ru/Al2O3/O3降解苯乙酮反應(yīng)遵循羥基自由基(·OH)反應(yīng)機(jī)制。
關(guān)鍵詞:CuO-Ru/Al2O3催化劑,苯乙酮,COD,吸附,·OH
隨著臭氧化技術(shù)在水處理領(lǐng)域的不斷普及,人們對(duì)臭氧的使用已經(jīng)積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。在對(duì)臭氧化水處理不斷得到肯定的同時(shí),人們也認(rèn)識(shí)到了臭氧氧化性的選擇性問(wèn)題,推廣應(yīng)用受到了一定的限制。因此,如何強(qiáng)化臭氧的氧化效率也成了人們研究的熱點(diǎn)。催化臭氧化是近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種高級(jí)氧化技術(shù),其是去除水中難降解有機(jī)物的有效方法之一。目前,高效且具有廣譜性催化劑的研制是該技術(shù)的核心。
在非均相催化臭氧化研究過(guò)程中,所報(bào)道的催化劑大多為一些過(guò)渡金屬氧化物,如MnO2、TiO2、Co3O4等,催化劑在成分上比較單一。Lin等在研究液相臭氧的分解過(guò)程中發(fā)現(xiàn),貴金屬的催化活性要明顯高于一般的金屬氧化物,而在臭氧化有機(jī)物的過(guò)程中,Ru也顯示了很好的催化活性。另外,在濕式催化氧化體系中,石墨負(fù)載貴金屬Ru催化劑具有很好的催化活性。考慮到貴金屬Ru的價(jià)格問(wèn)題及常見金屬氧化物催化活性不高的現(xiàn)實(shí),研究中探討了雙組分復(fù)合型金屬催化劑對(duì)臭氧化降解效率的影響。苯乙酮是制藥工業(yè)、塑料工業(yè)、香料工業(yè)及其他有機(jī)合成過(guò)程中的重要化工原料,也是乙苯催化氧化生產(chǎn)苯乙烯過(guò)程的副產(chǎn)物。苯乙酮也是煉油廠和化工廠排放廢水中常見的有毒芳環(huán)類化合物之一,其對(duì)人體的危害主要表現(xiàn)為對(duì)眼睛和皮膚的強(qiáng)烈刺激作用。
實(shí)驗(yàn)中采用浸漬法,以活性Al2O3為載體制備了CuO-Ru/Al2O3復(fù)合型催化劑,并以苯乙酮為目標(biāo)有機(jī)污染物,詳細(xì)分析了該催化劑對(duì)臭氧化降解苯乙酮效率的影響。
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