祝贺清华大学环境学院在废水深度处理臭氧高级氧化研究方面取得新进展

清华大学环境学院2019年6月21日电（通讯员 魏卡佳）6月18日，清华大学环境学院张潇源课题组在环境领域权威期刊“Environmental Science & Technology”(IF 7.149)上发表题为《基于镍诱导碳-氧化铝复合骨架的高效臭氧催化剂：结构与性能研究》（Ni-induced C-Al2O3-framework (NiCAF) Supported Core-multishell Catalysts for Efficient Catalytic Ozonation: A Structure-to-performance Study）的研究论文，并被选为当期封面（Front Cover）。该文通讯作者为清华大学环境学院张潇源副教授，第一作者是环境学院博士后魏卡佳，其他作者还包括环境学院黄霞教授、梁鹏副教授、曹效鑫博士和硕士生顾婉聪。

图1 ES&T期刊封面：June 18, 2019, Volume 53, Number 12

图2 从实验室设计、机理研究、规模制备到实际废水深度处理应用

我国是煤化工大国，近年来，以煤气化为代表的新型煤化工快速发展，但是煤化工废水存在处理难度大、难回用、费用高的难题，造成严重的环境压力。

为解决此难题，张潇源团队在国家重点研发计划项目、国家自然科学基金面上项目和环境模拟与污染控制国家重点联合实验室专项基金的经费支持下，多年潜心研究，构建碳铝复合载体金属催化剂，开发了高效稳定的臭氧催化剂制备和高级氧化技术，并开展长达120天的煤气化实际废水连续试验，取得了良好的出水效果，出水指标远优于国家标准，相较传统臭氧氧化提升120%的臭氧利用率（图2），节约75%的运行能耗。该项研究解决了传统臭氧高级氧化技术性能和稳定性的问题，可为煤化工废水和其他同类工业废水的污染控制和回用提供了新的解决思路。
 

同林3S-A3臭氧发生器（Tonglin 3S-A3）

论坛摘要 

       在催化臭氧化过程中，Al 2 O 3负载的催化剂通常具有稳定的结构但表面活性相对较低，而碳载催化剂则相反。为了促进它们的协同作用，我们设计了一种Ni诱导的C-Al 2 O 3框架（Ni CAF）并用Cu-Co双金属加强它以产生具有核 - 多壳结构的有效催化剂（CuCo / Ni CAF）。与Ni晶体相邻的碳的部分石墨化在催化剂表面上形成强外壳。CuCo / Ni CAF 总有机碳去除速率常数（0.172±0.018 min -1）比Al 2 O 高67％和310％分别为3-载体催化剂和Al 2 O 3。CuCo / Ni CAF 上的金属有助于催化臭氧化过程中的表面介导反应，而嵌入的碳增强了固 - 液边界层和本体溶液中的反应。此外，与Al 2 O 3负载的催化剂相比，碳嵌入使得·OH-生产效率提高76％，有机吸附能力提高86％。在长期处理煤气化废水（~5 m 3 day -1）期间，CuCo / Ni的中试规模示范CAF-催化臭氧化揭示了臭氧的利用效率（ΔCOD/ΔO增加120％3相比，纯臭氧化（0.96）的= 2.12）。这些发现突出了Ni CAF 上支持的催化剂，作为实现高催化活性和优异结构稳定性的简便有效方法，证明它们在实际应用中非常可行。