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清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院2019年6月21日電（通訊員 魏卡佳）6月18日，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院張瀟源課題組在環(huán)境領(lǐng)域權(quán)威期刊“Environmental Science & Technology”(IF 7.149)上發(fā)表題為《基于鎳誘導(dǎo)碳-氧化鋁復(fù)合骨架的高效臭氧催化劑：結(jié)構(gòu)與性能研究》（Ni-induced C-Al2O3-framework (NiCAF) Supported Core-multishell Catalysts for Efficient Catalytic Ozonation: A Structure-to-performance Study）的研究論文，并被選為當(dāng)期封面（Front Cover）。該文通訊作者為清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院張瀟源副教授，第一作者是環(huán)境學(xué)院博士后魏卡佳，其他作者還包括環(huán)境學(xué)院黃霞教授、梁鵬副教授、曹效鑫博士和碩士生顧婉聰。

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

圖2 從實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)、機(jī)理研究、規(guī)模制備到實(shí)際廢水深度處理應(yīng)用

我國(guó)是煤化工大國(guó)，近年來(lái)，以煤氣化為代表的新型煤化工快速發(fā)展，但是煤化工廢水存在處理難度大、難回用、費(fèi)用高的難題，造成嚴(yán)重的環(huán)境壓力。

為解決此難題，張瀟源團(tuán)隊(duì)在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和環(huán)境模擬與污染控制國(guó)家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室專項(xiàng)基金的經(jīng)費(fèi)支持下，多年潛心研究，構(gòu)建碳鋁復(fù)合載體金屬催化劑，開(kāi)發(fā)了高效穩(wěn)定的臭氧催化劑制備和高級(jí)氧化技術(shù)，并開(kāi)展長(zhǎng)達(dá)120天的煤氣化實(shí)際廢水連續(xù)試驗(yàn)，取得了良好的出水效果，出水指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，相較傳統(tǒng)臭氧氧化提升120%的臭氧利用率（圖2），節(jié)約75%的運(yùn)行能耗。該項(xiàng)研究解決了傳統(tǒng)臭氧高級(jí)氧化技術(shù)性能和穩(wěn)定性的問(wèn)題，可為煤化工廢水和其他同類工業(yè)廢水的污染控制和回用提供了新的解決思路。
 

同林3S-A3臭氧發(fā)生器（Tonglin 3S-A3）

論壇摘要 

       在催化臭氧化過(guò)程中，Al 2 O 3負(fù)載的催化劑通常具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)但表面活性相對(duì)較低，而碳載催化劑則相反。為了促進(jìn)它們的協(xié)同作用，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種Ni誘導(dǎo)的C-Al 2 O 3框架（Ni CAF）并用Cu-Co雙金屬加強(qiáng)它以產(chǎn)生具有核 - 多殼結(jié)構(gòu)的有效催化劑（CuCo / Ni CAF）。與Ni晶體相鄰的碳的部分石墨化在催化劑表面上形成強(qiáng)外殼。CuCo / Ni CAF 總有機(jī)碳去除速率常數(shù)（0.172±0.018 min -1）比Al 2 O 高67％和310％分別為3-載體催化劑和Al 2 O 3。CuCo / Ni CAF 上的金屬有助于催化臭氧化過(guò)程中的表面介導(dǎo)反應(yīng)，而嵌入的碳增強(qiáng)了固 - 液邊界層和本體溶液中的反應(yīng)。此外，與Al 2 O 3負(fù)載的催化劑相比，碳嵌入使得·OH-生產(chǎn)效率提高76％，有機(jī)吸附能力提高86％。在長(zhǎng)期處理煤氣化廢水（~5 m 3 day -1）期間，CuCo / Ni的中試規(guī)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，純臭氧化（0.96）的= 2.12）。這些發(fā)現(xiàn)突出了Ni CAF 上支持的催化劑，作為實(shí)現(xiàn)高催化活性和優(yōu)異結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的簡(jiǎn)便有效方法，證明它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中非常可行。