加速锰铁氧系氨氮亚硝化催化剂活化的研究_许效锐.pdf

1、，.，.基 金 项 目：国 家 自 然 科 学 基 金（；）（，）；：.加 速 锰 铁 氧 系 氨 氮 亚 硝 化 催 化 剂 活 化 的 研 究许 效 锐，莫 恒 亮，唐 阳，刘 曼 曼，侯 婉 伊，李 锁 定，赵 文 芳，杨 恒 宇，万 平 玉，北 京 化 工 大 学 化 学 学 院，国 家 新 危 险 化 学 品 评 估 及 事 故 鉴 定 基 础 研 究 实 验 室，北 京 北 京 碧 水 源 膜 科 技 有 限 公 司，北 京 以 锰 盐、铁 盐 和 微 量 元 素 为 原 料 制 备 了 经 历 活 化 期 后 可 利 用 水 中 溶 解 氧 将 氧 化 为 的 锰 铁 氧 系 催

2、 化 剂，对 其 活 化 前 后 的 微 观 变化 进 行 分 析 表 征，结 果 表 明，催 化 剂 活 化 前 后 的 形 貌 无 明 显 变 化，但 其 活 化 后 的 电 位 明 显 变 负，更 有 利 于 带 正 电 的 吸 附 在 其 表 面。分 析 了催 化 剂 的 物 相 组 成，结 果 表 明，该 催 化 剂 是 由 和 等 组 成 的 锰 铁 复 合 氧 化 物，活 化 后 催 化 剂 的 物 相 峰 和 物 相 峰 强 度 均增 大。此 外，活 化 后 的 铵 催 化 剂 中（）减 少 而（）增 加，减 少 而 增 加，碳 酸 氧 减 少 而 吸 附 氧 增 加。鉴 于

3、活 化 过 程 所 发 生 的 上述 物 种 及 微 观 变 化，探 索 了 缩 短 该 催 化 剂 活 化 时 间 的 方 式，采 用 溶 液 浸 泡 未 活 化 的 催 化 剂 加 快（）向（）转 变，可 将 活 化 时 间 由 缩 短 为；采 用 加 热 脱 水 法 促 进 向 的 转 化，可 将 活 化 时 间 由 缩 短 为。关 键 词 亚 硝 化 催 化 剂 催 化 氧 化 活 化 过 程 微 观 结 构中 图 分 类 号：文 献 标 识 码：，（）（），（）（），引 言近 年 来，水 污 染 逐 渐 成 为 一 个 全 球 性 的 问 题，天 然 水 体中 氮 养 分 过 量 可

4、 能 会 使 得 水 体 富 营 养 化，从 而 导 致 藻 类 急 速增 加，威 胁 生 态 平 衡。氮 污 染 中 以 生 活 污 水、工 业 废 水 等排 放 的 氨 氮 最 为 典 型。水 体 中 氨 氮 的 去 除 有 很 多 种 方 法，其 中 主 要 有 物 化 法、生 化 法 和 催 化 氧 化 法。在 高 温 高压、高 条 件 下，利 用 催 化 氧 化 法 将 水 体 中 或 气 体 转 变 为 的 报 道 较 多。但 在 常 温 常 压、中 性 的温 和 条 件 下，利 用 催 化 氧 化 法 处 理 废 水 中 氨 氮 的 研 究 较 少。近 年 来 有 学 者 研 究

5、 发 现 一 种 铁 锰 复 合 氧 化 膜 对 水 体 中 低浓 度 氨 氮 具 有 化 学 催 化 氧 化 的 作 用，在 温 和 条 件 下，利 用 水体 中 的 溶 解 氧 即 可 以 将 氧 化 为，与 其 他 方 法 相 比，该 方 法 具 有 滤 料 成 熟 期 短、效 率 高、受 外 界 环 境 的 影 响小、能 耗 低 等 优 点。但 是，目 前 尚 未 见 到 在 温 和 条 件 下 利 用催 化 氧 化 法 将 较 为 稳 定 地 转 变 为 的 报 道，实 现 温和 条 件 下 利 用 催 化 剂 将 稳 定 地 转 变 为，有 利 于 寻找 新 的 含 氨 氮 废 水

6、 的 脱 氮 途 径 和 工 艺。本 工 作 所 用 铵 催 化 剂 属 于 一 种 锰 铁 复 合 氧 化 物，该 催 化剂 在 使 用 过 程 中 需 要 经 过 以 上 的 活 化 过 程 才 能 对 水 体中 的 具 有 催 化 氧 化 作 用（产 物 为），铵 催 化 剂 活 化过 程 中 可 能 发 生 物 理、化 学 等 微 观 性 质 的 变 化，使 得 其 具 有催 化 活 性。鉴 于 此，本 工 作 主 要 对 活 化 前 后 铵 催 化 剂 的 微 观性 质 进 行 了 研 究，通 过 扫 描 电 子 显 微 镜（）、电 位、射 线 衍 射 仪（）、射 线 光 电 子 能

7、 谱（）等 表 征 手 段测 试 了 活 化 前 后 催 化 剂 微 观 性 质 上 的 差 异，并 分 析 了 这 些 微观 性 质 的 差 异 对 催 化 活 性 的 影 响，最 后 结 合 分 析 探 索 了 缩 短铵 催 化 剂 活 化 时 间 的 方 法。实 验 仪 器 与 药 剂仪 器：氨 氮 快 速 测 定 仪（型 号：），多 参 数 水 质 测 定 仪（型 号：），（）循 环 水 式 多 用 真 空 泵，蠕 动 泵，圆 柱 形 有 机 玻 璃 反 应 器（反 应 器 参 数：外径，内 径，高 度），超 滤 膜 丝（）。药 剂：、无 水、无 水、氯 化 铵、碳 酸 氢 钠。所 有

8、 药 品均 为 分 析 纯，无 需 进 一 步 纯 化。铵 催 化 剂 的 制 备 及 性 能 测 试将 一 定 量 的 和 溶 解 在 定 量超 纯 水 中，使 二 者 质 量 浓 度 比 为（以 和 计），混合 溶 液 搅 拌 均 匀 后 备 用。另 取 一 定 量 的 颗 粒 溶 解 在与 上 述 体 积 相 同 的 超 纯 水 中，使 与 质 量 浓 度 比 约为，溶 液 搅 拌 均 匀 后 备 用。最 后 在 过 量 超 纯 水 中 溶 解 微量 元 素 添 加 剂（无 水、无 水、等），完 全 溶 解 后，将 三 种 溶 液 混 合 搅 拌 均 匀 可 得 铵 催 化 剂 悬浊 液

9、，将 悬 浊 液 过 滤 得 到 湿 态 催 化 剂 滤 饼。整 个 制 备 过 程 在室 温 下 完 成。铵 催 化 剂 的 性 能 采 用 连 续 流 模 式 进 行 测 试。将 湿态 铵 催 化 剂 投 入 体 积 为 的 圆 柱 形 反 应 器 中，用 蠕 动 泵 控制 测 试 液 进 出 反 应 器 的 流 速，使 其 水 力 停 留 时 间 为 左 右。反 应 开 始 前 先 向 反 应 器 中 注 满 测 试 液（该 测 试 液 中 氨 氮（以氮 计）浓 度 为，碳 酸 氢 钠 浓 度 为），然 后 启动 蠕 动 泵 使 测 试 液 开 始 连 续 流 动，在 反 应 器 中 放

10、 置 一 束 超 滤膜 丝（膜 丝 参 数：）进 行 抽 滤 产 水，进 产 水 速 率 为；测 试 过 程 中 持 续 磁 力 搅 拌，同 时 用 曝 气 头 持 续向 体 系 中 充 入 充 足 的 空 气 溶 解 氧。每 隔（前 期 每 隔 取 一 次，后 期 根 据 实 际 降 解 情 况 适 量 缩 短 取 样 时 间）从产 水 管 中 接 取 一 定 量 溶 液，测 试 其 中 四 种 氮（氨 氮、亚 硝 氮、硝 氮、总 氮）的 含 量。为 验 证铵催化剂性能的再现性，上 述实验过程重复 次，即 同 时 搭 建 个 上 述 连 续 流 体 系，采 取 与 上 述 相 同 的 投 料

11、比 及 水 力 停 留 时 间 以 测 试 铵 催 化 剂 的 性 能。待 铵 催 化 剂 活 化 之 后，体 系 再 运 行 一 段 时 间（确 保 铵 催化 剂 完 成 活 化 后 仍 然 可 稳 定 产 生 亚 硝 氮 产 物），将 铵 催 化 剂从 测 试 液 中 分 离 出 来，室 温 干 燥，对 完 成 活 化 的 铵 催 化 剂 进行 一 系 列 表 征，并 与 未 经 过 活 化 的 铵 催 化 剂（室 温 干 燥）进 行对 比。活 化 时 间 的 界 定：在 连 续 流 测 试 体 系 中，当 产 水 中 亚 硝氮 的 含 量 高 于 时，认 为 催 化 剂 已 完 成 活

12、化，对 应 的 取样 时 间 即 为 铵 催 化 剂 的 活 化 时 间，用 表 示。分 析 测 试 方 法分 析 方 法 均 采 用 标 准 方 法：含 量 采 用 纳 氏 试 剂分 光 光 度 法 测 定，含 量 采 用 氨 基 磺 酸 紫 外 分 光 光 度法 测 定，含 量 采 用（萘 基）乙 二 胺 光 度 法 测 定，总 氮 含 量 采 用 碱 性 过 硫 酸 钾 消 解 紫 外 分 光 光 度 法 测 定。表 征 手 段（）使 用 对 活 化 前 后 铵 催 化 剂 的 形 貌 进 行 测 试。（）使 用 纳 米 粒 度 及 电 位（）分 析 仪（仪 器 型 号：）测 试 铵 催

13、 化 剂 表 面 的 电 位。（）使 用 对 活 化 前 后 铵 催 化 剂 的 晶 体 结 构 进 行 表征。测 试 时 用（）射 线 的 测 量，束 电 压 和 束 电 流 分 别 设 定 为、，在 为 内 以（）的 速 度 进 行 连 续 扫 描，用 软 件 分 析 衍 射 图 谱。（）为 了 分 析 活 化 前 后 铵 催 化 剂 中 各 元 素 的 价 态，使 用，以 单 色 化 为 射 线 的 激 发 源 对 催 化 剂 进 行 测试，分 析 结 果 以 结 合 能 为 处 的 峰 为 基 准 进 行校 正，使 用 软 件 进 行 分 峰 和 拟 合。结 果 与 分 析 铵 催 化

14、 剂 的 活 化 过 程铵 催 化 剂 活 化 过 程 测 试 液 中 的 含 氮 组 分（氨 氮、亚 硝 氮、硝 氮、总 氮）变 化 如 图 所 示，图 为 铵 催 化 剂 次 平 行 实验 所 需 活 化 时 间 均 值 的 对 比。图 铵 催 化 剂 的（）活 化、催 化 过 程 和（）平 行 实 验 活 化 时 间 均 值 对 比（）（）如 图 所 示，为 活 化 时 间，铵 催 化 剂 经 过 约 的活 化 过 程 开 始 产 生 氧 化 产 物，且 氧 化 产 物 全 部 为 亚 硝 氮，无硝 氮 生 成。在 活 化 完 成 后 的 一 段 时 间 内，铵 催 化 剂 仍 然 可

15、以稳 定 运 行，氧 化 产 物 为 亚 硝 氮。图 中 组 铵 催 化 剂 的 平 行 实 验 显 示，铵 催 化 剂 均 需要 活 化 过 程 才 能 具 有 良 好 的 催 化 氧 化 活 性，该 活 化 过 程 的 平均 时 间 约 为。为 了 探 究 铵 催 化 剂 在 活 化 过 程 中 的 微 观物 理 化 学 变 化，对 活 化 前 后 的 铵 催 化 剂 进 行 一 系 列 表 征。铵 催 化 剂 的 微 观 认 识 铵 催 化 剂 的 形 貌采 用 对 活 化 前 后 的 铵 催 化 剂 的 表 面 形 貌 进 行 分 析，结 果 如 图 所 示。由 图 可 知，活 化 前

16、 后 的 铵 催 化 剂 的 形 貌并 没 有 明 显 的 变 化，整 体 呈 现 微 米 级 块 状 结 构，该 块 状 结 构由 堆 叠 在 一 起 的 不 规 则 的 小 颗 粒 组 成（见 图、）；颗 粒 分加 速 锰 铁 氧 系 氨 氮 亚 硝 化 催 化 剂 活 化 的 研 究 许 效 锐 等 布 均 匀，可 以 看 到 一 些 孔 隙，该 结 构 有 利 于 增 大 催 化 剂 的 比表 面 积 和 增 加 催 化 反 应 位 点。图 铵 催 化 剂（、）活 化 前 和（、）活 化 后 的 电 镜 图（，）（，）铵 催 化 剂 的 电 位图 是 活 化 前 后 铵 催 化 剂 的

17、 电 位 对 比 图。由 图 可 知，活 化 前 铵 催 化 剂 的 电 位 为，活 化 后 为。显 然，活 化 后 铵 催 化 剂 表 面 的 电 位 值 变 得更 负，有 利 于 提 高 催 化 剂 对 反 应 物 的 吸 附 能 力。对 目标 物 的 吸 附 往 往 是 催 化 反 应 的 第 一 步，催 化 剂 对 目 标 物 的 吸附 能 力 越 强，越 有 利 于 催 化 反 应 的 进 行。图 铵 催 化 剂 活 化 前 后 的 电 位 铵 催 化 剂 的 晶 型 结 构为 了 进 一 步 探 究 活 化 前 后 铵 催 化 剂 的 晶 型 和 结 晶 度，对 活 化 前 后 的

18、 铵 催 化 剂 的 图 进 行 分 析，结 果 如 图 所示。图 中 包 含 水 钠 锰 矿 型 锰 氧 化 物（）的 标 准 图（）以 及 的 标 准 图（）。图 铵 催 化 剂 活 化 前 后 的 对 比 图 活 化 前 后 铵 催 化 剂 的 图 均 呈 现 出 较 低 的 峰 强 度，这 表 明 铵 催 化 剂 具 有 较 低 的 结 晶 度。活 化 过 程 是 晶 化 度 提高 的 过 程。活 化 前 后 的 铵 催 化 剂 在、处 的 峰 对 应水 钠 锰 矿 相 的（）和（）平 面，而 活 化 后 的 催 化 剂在 处 还 出 现 对 应 水 钠 锰 矿 相（）平 面 的 峰，

19、有 学 者提 出，水 钠 锰 矿 晶 相 催 化 剂 对 氧 化 具 有 催 化 作 用。因 此，推 测 该 铵 催 化 剂 的 活 性 组 分 包 含 水 钠 锰 矿 晶 相，活 化后 出 现 的 新 的 水 钠 锰 矿 可 完 善 水 钠 锰 矿 的 晶 型 结 构，促 进 铵催 化 剂 产 生 活 性。此 外，铵 催 化 剂 活 化 后 在 处 出 现 了 新 的 属 于 相 的 峰，表 明 物 种 在 逐 渐 形 成 或 增 加。推 测 相的 形 成 或 增 加 可 能 与 水 钠 锰 矿 相 起 到 协 同 催 化 作 用，共 同 提高 铵 催 化 剂 的 催 化 活 性。铵 催 化

20、 剂 的 表 面 特 性铵 催 化 剂 的 核 心 成 分 为 铁 锰 复 合 氧 化 物，因 此 采 用 测 试 活 化 前 后 的 铵 催 化 剂 表 面 锰 元 素、铁 元 素 和 氧 元 素 的 结合 能 变 化，、的 分 析 结 果 如 图 所 示，根 据 结 果 得 到 活 化 前 后 催 化 剂 中 各 物 种 的 含 量 如 表 所 示。表 活 化 前 后 铵 催 化 剂 中 各 物 种 的 含 量 物 种 活 化 前 活 化 后（）（）（）（）晶 格 氧 碳 酸 氧 吸 附 氧 根 据 等 的 研 究，、和 的 能 级 的 峰 值 位 置 分 别 为、和。由图 可 知，铵 催

21、 化 剂 中 存 在（）、（）、（）三 种 不 同 价 态 的 锰。由 表 可 知，在 未 活 化 的 铵 催 化 剂 中，（）、（）、（）的 原 子 分 数 分 别 为、，活 化 后 的 铵 催 化 剂 中，（）、（）、（）的 原 子 分 数 分 别 为、，可 见，活 化 过 程 中，低 价 态（）向 高 价 态（）转 化，而 高 价态 锰 含 量 越 高，铵 催 化 剂 的 催 化 活 性 越 强。图 是 的 图，由 图 可 知，活 化 后 铵 催 化 剂 中 含 量 增 加，（）含 量 几 乎 不 变，含 量 降 低。该 结 果 与 测 试 结 果 一 致，推 测 相 的 形 成 或 增

22、 加 可能 与 水 钠 锰 矿 相 起 到 协 同 催 化 作 用，共 同 提 高 铵 催 化 剂 的 催化 活 性。图 是 的 图，可 知 铵 催 化 剂 中 存 在 三 种 不 同氧 源 的 氧 物 种，分 别 为 晶 格 氧、碳 酸 型 氧 以 及 吸 附 氧。结合 表 可 知，活 化 前 后 铵 催 化 剂 中 晶 格 氧 含 量 变 化 不 明 显，而 碳 酸 型 氧 减 少，吸 附 氧 增 多，说 明 材 料 活 化 的 过 程 需 要 消材 料 导 报，（）：图 铵 催 化 剂 活 化 前 后 的（）、（）、（）的 对 比 图（），（），（）耗 碳 酸 型 氧，且 材 料 能 够

23、 吸 附 溶 液 中 的 溶 解 氧 并 将 其 转 化 为吸 附 氧 物 种。因 为 铵 催 化 剂 催 化 氧 化 的 过 程 需 要 溶 解氧 参 与，所 以 提 高 铵 催 化 剂 对 溶 解 氧 的 吸 附 能 力 有 利 于 增 强铵 催 化 剂 的 催 化 活 性。探 究 加 速 活 化 的 方 法综 合 上 述 表 征 数 据 可 知，铵 催 化 剂 的 活 化 过 程 可 能 与 低价 态（）向 高 价 态（）转 化 有 关，即 在 活 化 过 程 中，低 价 态（）被 铵 催 化 剂 自 催 化 氧 化 为 高 价 态（），而高 价 态 锰 含 量 越 高，铵 催 化 剂

24、的 催 化 活 性 越 强。基 于 这 个 猜想，推 测 如 果 采 用 某 种 合 适 的 氧 化 剂 处 理 铵 催 化 剂 来 加 速（）向（）转 化，可 能 会 缩 短 铵 催 化 剂 的 活 化 时 间。此 外，铵 催 化 剂 的 活 化 过 程 还 可 能 与 的 转 化 有关，活 化 过 程 中，向 转 化，含 量 降 低，而 含 量 增 加，铵 催 化 剂 逐 渐 产 生 活 性。据 此 推 测，如 果 采用 某 种 方 法（如 加 热 法）加 速 向 转 化，也 可 能缩 短 铵 催 化 剂 的 活 化 时 间。为 了 验 证 上 述 猜 想，另 取 铵 催 化 剂 进 行

25、探 究 实 验。氧 化 剂 处 理 缩 短 铵 催 化 剂 活 化 时 间取 未 经 活 化 的 铵 催 化 剂（滤 饼）于 烧 杯 中，加 入 有 效 氯 浓 度 为 的 溶 液，密 封 避 光 搅 拌 后，过 滤 得 到 湿 态 铵 催 化 剂 滤 饼，过 滤 过 程 中 用 超 纯水 反 复 冲 洗 铵 催 化 剂 至 无 残 留。将 处 理 过 的 铵 催 化剂 按 照 节 所 述 的 测 试 方 法 测 试 其 性 能，结 果 如 图 所示，图 中 为 活 化 时 间。由 图 可 知，经 处 理 后，铵催 化 剂 运 行 约 就 开 始 产 生 氧 化 产 物 亚 硝 氮，与 相 比

26、，铵 催 化 剂 的 活 化 时 间 缩 短 约。为 验 证 该 处 理 方 法 的 再 现 性，按 照 上 述 处 理 步 骤 进 行 五组 平 行 实 验，五 组 实 验 得 到 的 铵 催 化 剂 的 活 化 时 间 如 图 所 示，可 知，与 未 进 行 处 理 的 铵 催 化 剂 相 比，经 过 处 理后 的 铵 催 化 剂 活 化 时 间 由 缩 短 将 近。由 此 可 知，经 浸 泡 处 理 铵 催 化 剂 会 促 进 低 价 态 锰 向 高 价 态 锰 转化，从 而 缩 短 铵 催 化 剂 的 活 化 时 间。对 处 理 后 的 铵 催 化 剂 进 行 电 位、及 表 征，测

27、得 其 电 位 为，比活化前的 低；结 果 显 示，处 理 前 后 铵 催 化 剂 的 晶 型 结 构 无 明 显 变化（如 图 所 示）；结 果 显 示 处 理 后 催 化 剂 的 物 种 含量 发 生 变 化，由 图 可 知，经 处 理 后 铵 催 化 剂 的（）含 量（由 增 加 到）明 显 增 加，相 应 地，（）的 含 量（由 降 低 至）及（）的 含图（）铵 催 化 剂 经 处 理 后 的 脱 铵 结 果；（）处 理 的 五组 平 行 实 验 活 化 时 间 对 比（）；（）量（由 降 低 至）均 降 低；由 的 分 析 可 知，晶 格 氧 的 含 量（由 增 加 到）明 显 增

28、加，这 与 高价 锰 的 含 量 增 加 趋 势 一 致，吸 附 氧 的 含 量 降 低 至，碳酸 型 氧 的 含 量 为，变 化 不 明 显；由 的 分 析 可 知，各 种 存 在 形 式 的 含 量 无 明 显 变 化（为，为，（）为）。上 述 结 果 验 证 了猜 想 铵 催 化 剂 的 活 化 过 程 与 低 价 态（）向 高 价 态图 铵 催 化 剂 经 和 处 理 前 后 的 结 果 加 速 锰 铁 氧 系 氨 氮 亚 硝 化 催 化 剂 活 化 的 研 究 许 效 锐 等 图 铵 催 化 剂 经 处 理 后 的 表 面 组 分 含 量（）转 化 有 关。因 此，加 速 低 价 态

29、（）向 高 价 态（）转 化 的 过 程 可 在 一 定 程 度 上 达 到 加 速 活 化 的 目 的。加 热 处 理 缩 短 铵 催 化 剂 活 化 时 间取 未 经 活 化 的 铵 催 化 剂（滤 饼）于 烧 杯 中，加 入 超 纯 水，使 催 化 剂 分 散 均 匀，将 烧 杯 置 于 水 浴 锅 中 加 热搅 拌，然 后 冷 却 过 滤 得 到 湿 态 铵 催 化 剂 滤 饼。将 处 理 过的 铵 催 化 剂 按 照 节 所 述 的 测 试 方 法 测 试 其 性 能，结 果如 图 所 示，图 中 为 活 化 时 间。由 图 可 知，经 过 水 浴加 热 之 后，催 化 剂 的 活

30、化 时 间 约 为，与 相 比 缩 短 约。为 了 验 证 该 处 理 方 法 的 再 现 性，按 照 上 述 处 理 步 骤 进 行五 组 平 行 实 验，五 组 实 验 得 到 的 铵 催 化 剂 的 活 化 时 间 如 图 所 示，可 知，经 过 水 浴 加 热 后，铵 催 化 剂 的 活 化 时 间 缩 短 至 左 右，与 未 经 处 理 的 铵 催 化 剂 相 比，活 化 时 间 缩 短 将 近。由 此 可 知，加 热 处 理 铵 催 化 剂 可 以 促 进 向 转 变，促 进 活 化 态 催 化 剂 的 晶 相 的 形 成，从 而 缩 短 铵 催化 剂 的 活 化 时 间。图（）铵

31、 催 化 剂 经 水 浴 加 热 处 理 后 的 脱 铵 结 果；（）水 浴 加 热 处 理的 五 组 平 行 实 验 活 化 时 间 对 比（）；（）值 得 注 意 的 是，因 为 铵 催 化 剂 的 整 个 活 化 过 程 还 有 其 他因 素（如 氧 的 形 态、溶 液 碱 度 等）的 共 同 作 用，所 以 活 化 过 程不 可 避 免。对 处 理 后 的 铵 催 化 剂 进 行 表 征，测 得 其 表 面 电 位 为，较 活 化 之 前 无 明 显 变 化；结 果（见图）显 示，处 理 前 后 铵 催 化 剂 的 晶 型 结 构 无 明 显 变 化；如图 所 示，结 果 显 示 处

32、理 后 的 铵 催 化 剂 中 含 量 增加（由 增 加 至），含 量 降 低 至，（）含 量 约，证 明 在 水 浴 条 件下，部 分 可 向 转 变；由 的 分 析 可 知，（）含 量（）降 低，（）（）、（）（）含 量 增 加，说 明（）在 加 热 条 件 下 发 生 歧 化 反应，该 变 化 对 活 化 过 程 无 明 显 影 响；由 的 分 析 可 知，氧 的各 物 种 含 量 无 明 显 变 化（吸 附 氧 为；碳 酸 氧 为；晶 格 氧 为）。活 化 结 果 说 明 经 加 热 处 理 后铵 催 化 剂 的 活 化 时 间 缩 短，从 而 验 证 猜 想 铵 催 化 剂 的 活化

33、 过 程 与 向 转 化 有 关，加 速 该 转 化 过 程 可 在 一定 程 度 上 缩 短 活 化 时 间。图 铵 催 化 剂 经 处 理 后 的 表 面 组 分 含 量 结 论合 成 的 铵 催 化 剂 需 要 约 的 活 化 过 程，分 析 铵 催 化剂 活 化 前 后 的 微 观 物 理 化 学 性 质 发 现，铵 催 化 剂 活 化 前 后 的表 面 形 貌 无 明 显 变 化；活 化 后 的 铵 催 化 剂 的 电 位 更 负，可 提 高 铵 催 化 剂 吸 附 正 电 性 的 能 力，有 利 于 催 化 反 应的 进 行；结 果 显 示，活 化 后 的 铵 催 化 剂 中 出

34、现 了 新 的 属于 水 钠 锰 矿 晶 相 的 峰 以 及 属 于 相 的 峰；结 果 表明，活 化 后 的 铵 催 化 剂 中 有 更 多 的（）和 更 多 的，推 测 相 的 形 成 或 增 加 可 能 与 水 钠 锰 矿 相 起 到 协 同 催化 作 用，共 同 提 高 铵 催 化 剂 的 催 化 活 性；此 外，结 果 还 表明，活 化 后 的 铵 催 化 剂 对 水 体 中 溶 解 氧 的 吸 附 能 力 增 强，有利 于 加 速 催 化 氧 化 过 程。最 后，基 于 以 上 研 究，验 证 了 缩 短铵 催 化 剂 活 化 时 间 的 方 法，结 果 证 明，利 用 浸 泡 和

35、 水 浴 加 热 均 可 以 缩 短 铵 催 化 剂 的 活 化 时 间。参 考 文 献，（），（），材 料 导 报，（）：，（），（）莫 恒 亮，陈 亦 力，文 剑 平，等 中 国 环 境 科 学，（），（），（）耿 佳，冯 芳，孔 丹，等 材 料 导 报，（），（），（），（）蒋 光 明，彭 敏，吕 晓 书，等 重 庆 工 商 大 学 学 报（自 然 科 学 版），（），（），（）白 筱 莉，黄 廷 林，张 瑞 峰，等 中 国 环 境 科 学，（），：，（），（），（）邵 跃 宗，黄 廷 林，史 昕 欣，等 环 境 科 学 学 报，（），（），（责 任 编 辑 杨 霞）许 效 锐，年 月

36、于 山 东 理 工 大 学 获 得 工 学学 士 学 位。现 为 北 京 化 工 大 学 化 学 学 院 硕 士 研 究生，在 万 平 玉 教 授 和 唐 阳 副 教 授 以 及 莫 恒 亮 高 级 工程 师 的 指 导 下 进 行 研 究。目 前 主 要 研 究 领 域 为 水处 理 催 化 剂 的 性 能 及 机 理。莫 恒 亮，通 信 作 者，博 士，高 级 工 程 师。年 月、年 月 于 北 京 化 工 大 学 获 得 理 学 学 士 学位 和 理 学 博 士 学 位。现 为 北 京 碧 水 源 膜 科 技 有 限公 司 研 发 中 心 水 处 理 功 能 材 料 研 究 所 所 长。

37、目 前主 要 研 究 领 域 为 水 处 理 功 能 材 料、膜 分 离 材 料、电化 学 水 处 理 技 术。万 平 玉，通 信 作 者，北 京 化 工 大 学 化 学 学 院 教授、博 士 研 究 生 导 师。年 大 连 理 工 大 学 化 学 系本 科 毕 业，年 华 中 科 技 大 学 化 学 系 硕 士 毕 业 后到 北 京 化 工 大 学 工 作 至 今，年 在 澳 大 利亚 新 南 威 尔 大 学 作 高 级 访 问 学 者。目 前 主 要 从 事与 电 化 学 技 术 研 究 和 应 用 相 关 的 科 研 及 教 学 工 作。发 表 论 文 余 篇，包 括、等。加 速 锰 铁 氧 系 氨 氮 亚 硝 化 催 化 剂 活 化 的 研 究 许 效 锐 等