针铁矿/H_2O_2体系对染料橙黄Ⅱ光化学脱色的实验研究

以针铁矿(α-FeOOH)为光催化剂,在金属卤灯(λ≥365 nm)照射下,对α-FeOOH与H2O2组成的非均相Fenton体系内橙黄Ⅱ的脱色进行了研究。考察了初始pH值、α-FeOOH用量、H2O2浓度和反应时间对橙黄Ⅱ脱色过程的影响。结果表明,在α-FeOOH用量为0.3 g/L,H2O2浓度为6 mmol/L,pH 3.0时,橙黄Ⅱ的脱色效果最好,光照90 min后脱色率达到99.4%。橙黄Ⅱ的光降解反应动力学符合Langmuir-Hinshelwood(L-H)动力学方程。对不同时间溶液中的总有机碳(TOC)监测,结果表明体系中橙黄Ⅱ的矿化率较低,通过对溶液中铁(Fe2+和总铁)溶出的测定,说明可能的反应涉及针铁矿表面的铁循环。     

可见光下α-(Fe,Cu)OOH催化过氧化氢去除环丙沙星研究

采用一步回流法合成了花状铜掺杂α-FeOOH纳米材料(α-(Fe,Cu) OOH),采用XRD、SEM、UV-Vis DRS和XPS等手段对其进行了分析表征,并研究了其在可见光下催化过氧化氢去除环丙沙星(CIP)的性能.结果表明:Cu掺杂引起了α-FeOOH表面能的变化,光吸收边在可见光区域向长波长方向移动;Cu掺杂提高了α-FeOOH活性和稳定性,当α-(Fe,Cu) OOH投加量为0.60 g·L~(-1),H_2O_2浓度为0.15 mol·L~(-1),反应进行180 min时,CIP(30 mg·L~(-1))被全部去除;异相类Fenton反应过程中羟基自由基(·OH)是重要的氧化活性物种,Cu~+/Cu~(2+)的存在不但影响·OH的生成速率,而且影响·OH的生成量.     

还原-ZPF催化氧化降解2,4-DNT效果及其机制

以实验室制备的α-FeOOH柱撑人造沸石（zeotileartificial pillared byα-FeOOH,ZPF）为催化剂,并利用FTIR与XRD技术进行表征,采用批式实验研究其催化H2O2氧化去除地下水中难降解有机污染物2,4-二硝基甲苯（2,4-DNT）的效能,对比分析不同pH条件下Fe0还原、ZPF催化...     

草酸根对α-FeOOH多相UV-Fenton催化能力的增效实验

采用均匀沉淀法合成α-FeOOH,并利用XRD、FT-IR、SEM、BET、EDS等仪器进行分析表征.以金橙Ⅱ为目标污染物,研究254 nm紫外光照射下,草酸根对α-FeOOH多相UV-Fenton催化能力的增效实验.结果表明,合成的催化剂为针棒状,无其他杂元素.草酸根对α-FeOOH多相UV-Fenton降解金橙Ⅱ具有显著的增效能力,并在0.4 mmol·L-1时取得最佳增效效果.在紫外光照射下,初始pH值为3、催化剂用量1 g·L-1、H2O2浓度10 mmol·L-1、草酸根浓度0.4 mmol·L-1时,反应15min即可对初始浓度为0.2 mmol·L-1的金橙Ⅱ达到99%以上的脱色效果.对比α-FeOOH多相UV-Fenton体系,其增效率高达116.9%.相同条件下,丙二酸根、乙酸根、EDTA、柠檬酸根对原体系分别有5.2%、8.1%、23.2%、25.7%的抑制率.相同条件下,草酸根增效体系对有机物的矿化速率常数比基础体系提高69.9%,能大大缩短矿化处理所需时间.草酸根增效机制主要是为亚铁离子的生成提供新的光致还原途径,并在反应初期提高铁离子的浓度、增加体系均相反应比重,进而提高体系HO·的浓度.草酸根增效α-FeOOH多相UV-Fenton体系是一种稳定可靠的方法.增效体系在3次循环之后对金橙Ⅱ的降解仍有101.5%的增效率;反应结束后,草酸根增溶的铁离子能被催化剂重新吸附回表面,避免了催化剂活性组分的流失与铁离子的二次污染.     

Fe(Ⅲ)/苹果酸/H_2O_2体系对有机物的光降解特性研究

系统研究了可见光照射下染料橙黄Ⅱ在Fe(Ⅲ)/苹果酸/H2O2体系中的脱色情况,考查了光源、pH值、Fe(Ⅲ)、苹果酸、H2O2及染料初始浓度等因素对橙黄Ⅱ脱色效率的影响.结果表明,Fe(Ⅲ)/苹果酸/H2O2体系在可见光照射下能有效实现橙黄Ⅱ的脱色,在pH为5.0的条件下仍然具有较强的降解有机物的能力.该体系对橙黄Ⅱ的脱色率高于Fe(Ⅲ)/H2O2体系或Fe(Ⅲ)/苹果酸体系,光反应符合表观一级反应动力学规律.随着光强的增加,橙黄Ⅱ的脱色率增大.太阳光是该体系的有效光源,本体系具有利用太阳光的潜力.     

α-FeOOH/Ag2O复合光催化剂的制备与研究

以硝酸铁和硝酸银为原料,采用水热法和沉淀法制备了α-FeOOH/Ag_2O纳米光催化剂。通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),场发射透射电子显微镜(TEM)等手段对材料予以表征,结果表明成功构建了一种α-FeOOH/Ag_2O异质结构的纳米颗粒催化剂。以罗丹明B(RhB)水溶液作为模拟污水,采用LED白光灯作为光源,通过光降解实验评估其光催化性能。实验结果表明,当α-FeOOH和Ag_2O的质量比为1∶10,反应时间为60 min时,α-FeOOH/Ag_2O复合催化剂的光催化效果最优,RhB降解率达到了89.9%,而单一的α-FeOOH或是Ag_2O的降解率分别只有26.1%和58.9%。     

A novel graphene oxide-carbon nanotubes anchored α-FeOOH hybrid activated persulfate system for enhanced degradation of Orange II

Persulfate activation has been applied as one of the efficient advanced oxidation processes(AOPs) to remediate polluted environments. In this study, a novel α-FeOOH anchored by graphene oxide(GO)-carbon nanotubes(CNTs) aerogel(α-FeOOH@GCA) nanocomposite activated persulfate system(α-FeOOH@GCA + K_2S_2O_8) was applied for decolorization of Orange Ⅱ(OⅡ). The decolorization of OⅡ was remarkably enhanced to a level of ～ 99% in this system compared with that of pristine α-FeOOH(～ 44%) or GO-CNTs(～18%). The enhanced catalytic activity of α-FeOOH@GCA was due to the formation of a heterojunction byα-FeOOH and GO-CNTs as confirmed by the presence of Fe–O–C chemical bonds. The degradation intermediates of OⅡ were comprehensively identified. The proposed degradation pathway of OⅡ begins with the destruction of the conjugated structures of OⅡ by the dominant reactive oxygen species, surface-bound SO_4~(·-). The decolorization efficiency of OⅡ by the α-FeOOH@GCA activated persulfate system decreased from the first to third cycle of recycling. Ultraviolet(UV) irradiation or introduction of a small amount of Fe~(2+) could restore the activation of this system. The results show that the α-FeOOH@GCA persulfate activation system promises to be a highly efficient environmental remediation method for organic pollutants.     

赤铁矿光助类Fenton降解有毒有机污染物

可见光照射下(λ>420 nm)采用天然赤铁矿为催化剂降解罗丹明B(rhodamine B,RhB)和无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,DCP),探讨了溶液pH、催化剂用量、溶液中溶铁量对降解反应的影响,通过紫外-可见分光光度计、红外光谱仪、苯甲酸荧光光度法以及COD等跟踪降解过程,并对反应机制做了初步探讨.结果表明,Cata/RhB/H2O2/vis体系能有效地降解RhB,降解最佳条件为:催化剂用量0.6 g.L-1、pH为3.0、H2O2浓度1.5×10-3mol.L-1,反应180 min可完全脱色,且溶铁对催化体系的贡献较小;对2,4-DCP的降解,24 h后,降解率达56%.且该催化剂具有良好的稳定性,循环使用6次,催化剂活性无明显变化.苯甲酸荧光光度法检测到反应体系中产生了高活性氧化物种.OH,反应机制主要是.OH的异相类Fenton过程.     

N掺杂TiO_2纳米材料可见光催化性能及其降解水中腐殖酸

以钛酸丁酯为钛源,氯化铵为氮源,采用溶胶-凝胶法制备不同掺N量的N-TiO_2,经扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)手段对制得的纳米材料进行可见光催化性能表征,在可见光照射下催化降解水中腐殖酸(HA),并探究掺N量、投加量及HA初始浓度对降解效果的影响。结果表明,N-TiO_2为锐钛矿相,N掺杂后拓宽了TiO_2光响应范围,可见光催化性能显著提升;掺N量过低或过高均不利于光催化活性;8%-N-TiO_2的投加量为1 mg/L时,对初始浓度为5 mg/L的HA可见光催化降解程度最高,可见光反应140 min后,降解率达80.32%。     

Q235钢在模拟自然环境下失效行为的电化学研究

采用电化学阻抗谱(EIS)和阴极极化曲线研究了Q235钢在薄液膜条件下的大气腐蚀过程,探讨了液膜厚度、Cl-和腐蚀产物对Q235钢失效过程的影响.结果表明液膜厚度会影响O2的扩散过程,并进一步影响腐蚀速率;C1～环境下,Q235钢腐蚀产物分成2层,外层为多孔疏松层,内层主要为α-FeOOH和γ -FeOOH组成的锈层,...     

上转光剂掺杂新型纳米TiO2催化剂的制备及利用可见光降解反应艳蓝KN-R染料的研究

合成了一种新型含有稀土金属Er的上转光剂,40CdF2·60BaF2·0.8Er2O3,此上转光剂在488 nm可见光的激发下,产生了5个波长均小于387 nm的上转换紫外发射峰.采用超声波分散的方法制备出了上转光剂掺杂的纳米TiO2可见光光催化剂.采用X射线衍射(XRD)及透射电镜(TEM)对催化剂进行了表征.以反应艳蓝KN-R为研究对象,研究了在(三基色灯下发出的)可见光的照射下该可见光光催化剂的催化降解性能,并与未掺杂纳米TiO2粉末的催化剂性能进行了对比.实验结果表明,作为掺杂成分的上转光剂可有效地将可见光转化为紫外光并被纳米TiO2粉末吸收利用,在可见光照射50 h后反应艳蓝KN-R降解率达74.36%,大大高于未掺杂纳米TiO2的降解率(23.10%).     

两种微藻胞外分泌物与NO2-、NO3-对2，4-D光解的影响

在模拟太阳光照射下,利用旋转式光化学反应装置,研究了海水小球藻(Chlorella vulgaris)和新月菱形藻(Nitzschia closterium)的胞外分泌物(EOM),以及分别在NO-2或(和)NO-3共存条件下对2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)光解的影响.实验结果表明,2,4-D在海水小球藻和新月菱形藻EOM及分别在NO-2、NO-3共存下的光解过程均符合准一级动力学反应.研究发现,2,4-D的光解速率随海水小球藻和新月菱形藻EOM浓度的增加而减小,表明这两种微藻EOM可抑制海水中2,4-D的光解.当在微藻EOM溶液中分别加入不同浓度的NO-2或NO-3后,微藻EOM对2,4-D光解的抑制作用减弱,且随着NO-2和NO-3浓度的增加,2,4-D光解速率明显增加.特别是当微藻EOM与NO-2或NO-3三者共存时,可进一步促进2,4-D的光解.     

水质对UV/H_2O_2降解2,4-二氯酚的影响

研究了UV/H2O2工艺对2,4-二氯酚(2,4-DCP)的去除效果和水中阴离子、腐殖酸对该工艺降解2,4-DCP的影响。结果表明:UV/H2O2工艺可以有效的去除水中2,4-DCP,光降解过程符合一级反应动力学模型;在H2O2投加量为8mg/L,1个30W低压汞灯照射下,2,4-DCP在蒸馏水和自来水中光降解速率常数分别为0.0232/min和0.0162/min;NO3-、Cl-、HCO3-对2,4-DCP光降解有抑制作用;当3种离子浓度为0.5mmol/L、10mmol/L、20mmol/L时,对2,4-DCP光降解的抑制程度为HCO3->NO3->Cl-;随着离子浓度增大,抑制作用增强;自来水中的光降解速率常数低于蒸馏水中的光降解速率常数是由于水中多种离子影响的结果;腐殖酸在低浓度时,促进光降解反应的进行,在高浓度时,2,4-DCP的光降解氧化受到抑制。     

黄铁矿光化学氧化降解微囊藻毒素-LR的机制

在可见光(λ420 nm)照射和中性条件(p H=6.8)下,采用天然黄铁矿降解微囊藻毒素MC-LR,XRD和SEM检测表明黄铁矿为层状结构,反应前后黄铁矿表面XPS的表征说明矿物表面存在着S缺陷和缺陷位点Fe(Ⅱ)到Fe(Ⅲ)的转化过程.ESR检测显示黄铁矿光化学反应体系涉及·OH机制.HPLC和LC-MS结果显示可见光照射能有效活化黄铁矿降解MC-LR,反应10 h时能完全降解MC-LR,20 h时对MC-LR矿化率达到约60%,据实验结果推测出黄铁矿光化学氧化MC-LR的两条反应途径.     

光照对SO2在矿质氧化物表面非均相反应的影响

使用原位漫反射红外傅里叶变换光谱(DRIFTS)研究了SO_2在α-Al_2O_3、TiO_2、CaO和α-Fe_2O_3颗粒物表面的非均相反应,考察了紫外光光照(波长约365 nm)对SO_2在不同氧化物表面反应的影响.结果表明,无紫外光照射条件下,SO_2在TiO_2、α-Al_2O_3、CaO颗粒物表面反应的主要产物为亚硫酸盐;有紫外光照射条件下,SO_2在TiO_2、α-Al_2O_3、CaO颗粒物表面反应的主要产物为硫酸盐;但紫外光照射对SO_2在α-Fe_2O_3表面的反应并没有明显的影响.推测机理可能是光照促进了颗粒物表面的亚硫酸盐向硫酸盐的转化.     

Zn/TiO_2/泡沫镍可见光光电催化氧化水体中As(Ⅲ)

采用阴极电沉积法在泡沫镍上负载Zn掺杂TiO2,制得Zn/TiO2/泡沫镍光催化剂,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等对其进行了晶体结构、表观形貌、表面元素状态的分析,并研究了Zn/TiO2/泡沫镍在可见光照射和负偏压作用下光电催化氧化水体中As(Ⅲ)的反应性能。试验结果表明:Zn成功以替代的形式进入TiO2晶体内,Zn/TiO2/泡沫镍在可见光照射和最佳偏压-0.4V作用下,光电催化氧化As(Ⅲ)的反应速率为TiO2/泡沫镍的1.5倍以上;当Zn2+掺杂量为0.52%,初始As(Ⅲ)浓度为1.0mg/L,pH值为7±0.05,光照3h,施加-0.4V偏压时,As(Ⅲ)的去除率高达92.6%,此时氧化As(Ⅲ)的主要物质为超氧自由基,超氧自由基在光照作用下进一步转化成羟基自由基氧化As(Ⅲ);负偏压同时起阴极保护作用,避免引起基材金属镍溶出,可应用于处理饮用水。     

β-FeOOH的合成及其对阴离子染料酸性橙Ⅱ的吸附特性

采用简单的水热法合成棒状β-FeOOH,用于去除水中阴离子染料酸性橙Ⅱ(AOⅡ)。利用扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)、粒径和比表面积(BET)对产物进行表征,研究了吸附动力学和等温线模型,考察了pH值、初始浓度和吸附剂载量对吸附效果的影响。结果表明:吸附剂对AOⅡ在15,35,55℃条件下最大吸附量分别为284. 90,283. 29,277. 78 mg/g;吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型,吸附过程主要是单分子层吸附;在酸性和中性条件下有利于吸附;当AOⅡ初始浓度在200～500 mg/L时,吸附量随着初始浓度的增大而增加;当β-FeOOH载量为0. 015 g时,吸附效率最高。     

漂浮型可见光催化剂Fe-N-TiO_2/FP的制备及性能研究

以漂珠为载体通过简单的溶胶凝胶法,制备漂浮型可见光催化剂Fe-N-TiO_2/FP,并采用了X射线衍射(XRD)、N_2吸附-脱附测试(BET)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)和扫描电子显微镜(SEM)等分析方法对样品的微观结构进行表征。研究表明,Fe掺杂可以有效地增加Fe-N-TiO_2/FP光催化剂中的比表面积和总孔容。相比N-TiO_2/FP,Fe-N-TiO_2/FP表现出其吸收带边有明显的红移在可见光区的吸收强度亦有明显的增大。可见光降解罗丹明B(RhB)的实验中,经过4 h可见光照射后,Fe_(0.71)-N-TiO_2/FP复合光催化剂对污染物的去除率可高达88.8%。不同pH条件下的降解实验表明,偏酸的环境更有利于RhB去除效率的提高。罗丹明B浓度的提高一定程度上阻碍了可见光的射入,也不利用罗丹明B的进一步吸附。漂浮型光催化材料在经过3次重复利用后,仍然具有较高的去除效率。     

乙二胺溶胶凝胶法氮掺杂TiO_2的光催化研究

以钛酸四丁酯(TBT),乙二胺(EDA)为前驱体,乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备了N掺杂纳米TiO2光催化剂。通过紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光发射光谱(FES)、X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、和BET比表面分析对其光谱特征、晶相结构、表面组成、比表面积进行了表征,以苯酚为模拟污染物考察了其光催化活性。结果表明:该方法制备的N掺杂纳米TiO2的光谱吸收带发生了明显红移,当EDA/TBT(摩尔比)=1/10及焙烧温度为550℃时,所制备样品对可见光的吸收最强,可见光照射150min苯酚的降解率为34.6%,紫外光照射100min苯酚的降解率达到97.8%。     

上转换发光剂掺杂纳米TiO2的制备及可见光降解乙基紫的研究

合成了一种新型含有稀土金属Er的上转换发光剂40CdF₂·60BaF₂·1.6Er₂O₃,此上转换发光剂在488 nm可见光的激发下,产生了5个波长均小于387 nm的上转换紫外光发射峰.采用超声波分散的方法制备出了上转换发光剂掺杂的纳米TiO₂可见光光催化剂.利用X-射线衍射(XRD)及透射电镜(TEM)对催化剂进行了表征.以乙基紫染料为研究对象,研究了在(三基色灯下发出的)可见光的照射下该可见光光催化剂的催化降解性能,并与未掺杂的纳米TiO₂粉末的催化性能进行了对比.结果表明,作为掺杂成分的上转换发光剂可有效地将可见光转化为紫外光并被纳米TiO₂粉末吸收利用,在可见光照射12.0 h后乙基紫降解率达到了99.68%,大大高于未掺杂纳米TiO2时的降解率.