纳米TiO_2光催化降解硝基酚类污染物动力学及机理的研究

采用纳米TiO2(P25)粉末作为催化剂,研究了几种典型硝基取代酚在TiO2/UV悬浮体系下的光催化降解.研究表明,这些化合物的降解过程符合Langmuir-Hinshelwood动力学方程,其表观速率常数(kapp)的大小为:2-氨基-4硝基酚(2-A,4-NP)>4-硝基酚(4-NP)>2-硝基酚(2-NP)>3-硝基酚(3-NP)>2,4-二硝基酚(2,4-DNP)>2,4,6-三硝基酚(2,4,6-TNP),而吸附平衡常数(KL)却与Kapp成反比.苯环上取代基的种类和数日对有机物光催化降解活性有很大的影响,硝基的加入降低了光催化活性,并且kapp与Hammett常数(σ)具有较好的线性关系.     

锰掺杂WO3-TiO2复合光催化剂的制备及其性能研究

溶胶-凝胶和浸渍相结合的方法制备锰掺杂WO₃-TiO₂复合光催化剂，RXD表征，考察WO₃和Mn²⁺掺入量、焙烧温度、焙烧时间及催化剂用量对光催化降解甲基橙的影响。结果表明，500℃焙烧2h，掺杂量n_{（Mn²⁺）}∶n_（WO3）∶n_（TiO2）＝0.8∶1∶100时，光催化活性最高，光催化降解甲基橙溶液，120min后，降解率达90%, 比单纯 TiO₂的光催化活性提高81%。     

微乳法制备Fe-TiO2纳米晶复合体及光催化性能

采用微乳法制备铁掺杂TiO₂纳米晶(Fe-TiO₂)复合体, 通过热重-差热(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜（SEM）和紫外漫反射光谱(DRS)等对其结构和形态进行表征; 以亚甲基蓝溶液(MB)为标准模拟降解物, 对Fe-TiO₂, 纯TiO₂和P25光催化降解性能进行评价。结果表明，Fe-TiO₂的光催化活性明显＞P25，原因是Fe掺杂不仅能抑制TiO₂晶粒     

TiO2/AC复合催化剂的制备及其对六氯苯的光催化降解性能研究

以颗粒活性炭（AC）和钛酸丁酯为原料，采用微波辐射法制备TiO₂/AC复合光催化剂，并对制备的催化剂进行了表征；采用该催化剂对六氯苯进行光催化降解，确定了六氯苯降解的最佳工艺条件，并就几种外加试剂对TiO₂/AC光催化降解六氯苯的强化作用进行了探讨。结果表明，制备的催化剂中TiO₂均匀分布在活性炭表面、呈单一的锐钛矿晶型，晶粒生长完善。该催化剂催化降解六氯苯的最佳工艺条件为：pH值为5、TiO₂负载量为18.2%、TiO₂/AC投加量为0.4 g/L、反应时间为60 min。在此条件下，六氯苯降解效率达90.3%。添加适量的H₂O₂、AgNO₃、K₂S₂O₈、KIO₄和KMnO₄均能提高TiO₂/活性炭对六氯苯的光催化降解效率。5种外加试剂的适宜添加量分别为0.3%、1.0、1.0、0.1和0.1 mmol/L，对TiO₂/AC光催化效率的强化作用大小顺序为：H₂O₂＞AgNO₃＞K₂S₂O₈＞KMnO₄＞KIO₄。     

多壁碳纳米管结构对复合光催化剂催化效果的影响

采用溶胶凝胶法制备了多壁碳纳米管负载纳米TiO₂的复合光催化剂（TiO₂/MWCNTs），以偶氮类染料甲基橙为目标污染物，在自制的光催化反应器上进行了光催化降解反应实验。主要研究同一甲基橙初始浓度（C₀)下，多壁碳纳米管不同管长和管径对复合光催化剂催化效果的影响。结果表明：该降解反应可用一级反应动力学方程描述，反应速率常数k随着多壁碳纳米管管长和管径的增大而增大；与纯纳米TiO₂相比，复合光催化剂对甲基橙的降解率提高了6％～18％，反应速率常数为前者的1.19～2.11倍；采用复合光催化剂的甲基橙光降解溶液自行沉降分离效果较好，静止沉降60 min后达到沉降平衡，剩余浊度为8.5 NTU，下降了90.6％。     

V/Ce共掺杂TiO2光催化降解甲醛的实验研究

采用溶胶凝胶法制备了不掺杂、V 掺杂、Ce掺杂、V/Ce共掺杂纳米TiO₂光催化剂，并将其分别负载于瓷砖上，利用X射线衍射分析（XRD）和扫描电镜分析（SEM）技术对薄膜样品的结构和形貌进行了表征。通过对甲醛的降解实验评价光催化剂的光催化活性。实验结果表明，光催化剂的负载量、共掺杂离子的掺杂量、掺杂配比、煅烧温度影响纳米TiO₂的光催化活性。V/Ce共掺杂TiO₂光催化剂产生了协同效应，其光催化活性优于纯TiO₂和单掺杂TiO₂样品。     

银钛共负载型光催化材料降解甲基橙废水简

以膨胀珍珠岩为载体，采用溶胶凝胶法对其进行负载，制备出不同类型的光催化材料（TiO₂-EP、Ag⁺-TiO₂-EP），并在模拟日光条件下，研究其对甲基橙溶液的降解效果。结果表明，浸渍3次且担载0.04% Ag⁺的负载型TiO₂光催化活性最高，在光催化剂用量为0.3 g，20 mL初始浓度为10 mg/L甲基橙溶液光照4 h后降解率可达81.6%，且甲基橙的光催化降解服从一级动力学方程。回收3次后仍有较强的活性，其2 h降解率为24.8%。     

La2O3/ZnO/TiO2光催化降解活性艳红K-2BP的研究

采用溶胶-凝胶法制备了La₂O₃/ZnO/TiO₂复合光催化剂,以紫外灯为光源,活性艳红K-2BP为模型降解物,研究了La₂O₃/ZnO/TiO₂的光催化性能。结果表明：当锌和镧的掺杂量w(ZnO)=20%, w(La₂O₃)=0.5%, 煅烧温度为500℃时,La₂O₃/ZnO/TiO₂复合光催化剂的光催化活性最高；当催化剂投加量4 g/L,通气量800 mL/min,初始pH值3.12时,La₂O₃/ZnO/TiO₂对活性艳红K-2BP的降解效果最好。实验证明,La₂O₃/ZnO/TiO₂对活性艳红K-2BP的降解遵从Langmuir-Hinshelwood动力学模型,测得其反应速率常数k＝11.5 mg/(L·min)；吸附常数K＝2.88×10^-2 L/mg。     

不同基质共代谢降解2,4,6-三硝基苯酚的研究

以葡萄糖、可溶性淀粉、乙酸钠和苯酚作为共基质，通过35℃恒温生化培养箱缺氧驯化污泥，间歇恒温振荡试验研究了在不同共代谢基质条件下，2,4,6-三硝基苯酚（TNP）的缺氧降解性能。结果表明，经过驯化的微生物加入葡萄糖和苯酚作为碳源，在TNP∶苯酚∶葡萄糖为10∶3∶100的比例下，TNP生物降解率可以从不加碳源时的31.2%提高到86.6%；不同共基质条件下TNP的降解均符合一级反应动力学方程，反应速率常数大小依次是K_苯酚＜K_葡萄糖＜K_{葡萄糖+苯酚}，其中葡萄糖和苯酚同时作为共基质时TNP降解速率常数最大为0.019 h^-1。     

MWNTs及MWNTs/TiO2对水中1,2,3-三氯苯的吸附特性研究

采用批量平衡实验，对比研究了多壁碳纳米管（MWNTs）及多壁碳纳米管/二氧化钛复合材料（MWNTs/TiO₂）对水中1,2,3-三氯苯的吸附特性。结果表明，在相同条件下，MWNTs及MWNTs/TiO₂对1,2,3-三氯苯（1,2,3-TCB）的最大吸附量分别为71.8 mg/g和3.05 mg/g，pH值在2~11之间变化时，两者的吸附均不受pH值变化的影响。2种吸附剂的吸附过程均符合拟二级动力学方程，但MWNTs/TiO₂对1,2,3-TCB的吸附速率常数为0.4159 g/(mg·min)，约为MWNTs的50倍左右，说明MWNTs/TiO₂具有更强的吸附驱动力。1,2,3-TCB在2种吸附剂上的吸附过程均可用Freundlich吸附等温线来描述，其热力学参数吉布斯自由能△G⁰均为负、标准焓变△H⁰与熵变△S⁰均为正表明，MWNTs及MWNTs/TiO₂吸附1,2,3-TCB过程为自发吸热反应。与MWNTs相比，MWNTs/TiO₂具有可光催化再生的优点，能用于被污染水体的原位修复。     

La_(1-x)Ce_xCu_yMn_(1-y)O_3/HZSM-5催化剂低温去除柴油机碳烟和NO_x

为实现对柴油机碳烟和NOx的低温同步去除,采用柠檬酸络合法制备分子筛负载钙钛矿型金属复合氧化物催化剂,应用X衍射分析仪(XRD)和电镜扫描仪(SEM)对催化剂性能进行表征,并在微型固定床反应器中对催化剂低温去除碳烟和NOx进行活性评价。利用程序升温反应(TPR)技术,进行催化剂活性评价、柴油机负荷和排放等特性实验。结果表明,A位用适量Ce部分取代La,B位用适量Cu部分取代Mn,可使碳颗粒燃烧温度降低,CO2选择性好,NOx转化率升高。La0.4Ce0.6Cu0.2Mn0.8O3/HZSM-5催化剂的最大NOx转化率为81.0%,Ti、Tm和Tf分别为250、350和475℃,表明该催化剂具有较好的催化活性,能在低温条件下去除碳烟和NOx。     

UV/H2O2/Fe-FeOxH2x-3和UV/H2O2工艺降解水中富里酸的研究

采用硼氢化钠还原法制备核-壳结构的Fe-FeO_xH_2x-3复合材料，研究了富里酸在UV/H₂O₂和UV/H₂O₂/Fe-FeO_xH_2x-3两种不同反应体系下的降解情况。结果表明，核-壳结构Fe-FeO_xH_2x-3的存在，提高了UV/H₂O₂降解富里酸的反应速率，TOC去除达到84%。采用XAD树脂吸附法对反应前后的富里酸进行化学分级表征，结果表明，富里酸经反应后憎水酸（HoA）、弱憎水酸（WHoA）和憎水中性物质（HoN）都有所减少，进而转化为亲水性物质（HiM）；用超滤膜法对富里酸进行物理分级表征，考察了富里酸在反应前后分子量分布的变化情况。同时，富里酸经过反应后生成的中间产物降低了三氯甲烷生成趋势。     

除氟活性铝氧化物(AlO_xH_y-F_n)的吸附除砷性能

以活性铝氧化物AlOxHy处理某高氟地下水的中试实验获得的吸附剂废料AlOxHy-Fn为对象,考察其对三价砷(As(Ⅲ))和五价砷(As(Ⅴ))吸附去除性能,并对吸附机理进行了探讨。研究显示,AlOxHy-Fn为多孔无定型且具有不规则表面的絮状结构,比表面积为218.88 m2/g,零电荷点pHZPC在pH为8左右;AlOxHy-Fn可快速吸附As(Ⅲ)和As(Ⅴ),且反应24 h后的平衡吸附量分别为0.60和3.41 mg/g,朗格缪尔模型可以很好地描述As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在AlOxHy-Fn表面的吸附,且As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的最大吸附容量分别为13.63和63.27 mg/g;AlOxHy-Fn在pH=4~10范围内对As(Ⅴ)去除率在90%以上,As(Ⅲ)在中性和弱碱性pH范围内吸附效果较好,但去除率仍在32%以下。AlOxHy-Fn表面性质、砷形态分布特征等对As(Ⅲ)与As(Ⅴ)的吸附有重要影响,电负性As(Ⅴ)较电中性As(Ⅲ)更容易吸附在AlOxHy-Fn表面。AlOxHy-Fn吸附除砷过程中,在pH为6时氟溶出量最低(0.40 mg/g),过高或过低pH均会导致氟溶出量增大;氟溶出量与As(Ⅴ)吸附量之间有明显正相关关系(R2=0.97),但与As(Ⅲ)吸附量无相关关系;铝溶出量在pH为4~10范围内均很低。将AlOxHy-Fn回用作为除砷吸附剂去除工业含砷废水的砷具有良好的技术经济可行性,且将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)是提高去除效果的重要手段。     

ZnO/Lix Ni1-xO光催化降解甲基橙的研究

采用溶胶凝胶法制备LixNi1-xO和ZnO粉体,利用球磨法制备ZnO/LixNi1-xO复合粉体,以紫外光为光源,通过降解甲基橙,研究了锂掺杂及n-p复合对氧化镍的光催化性能影响.结果表明:当投放量为0.1 g/L,x≤0.075(摩尔分数)的锂掺杂氧化镍均比未掺杂氧化镍的光催化活性高.当锂掺杂摩尔分数为0.025,...     

Oxidative dealkylation of five phenylurea herbicides by the fungus CunninghamellaechinulataThaxter

Microorganisms isolated from soil degrade phenylurea herbicides via two major pathways: (i) direct hydrolysis by an amidase leading to N,O-dimethylhydroxylamine, CO₂ and aniline¹ and (ii) N-dealkylation, which has been described as the first step in urea herbicide degradation by a variety of organisms including mammals, plants and microbial systems (for a review see reference 2).Until now no attempts have been made to investigate the mechanism of N-demethylation of substituted ureas in soil microorganisms, due to the instability of the N-hydroxymethyl intermediates. This reaction mechanism has only been described in detail in green plants^3–5. As among soil fungi Phycomycetes are known to demethylate phenylurea herbicides^6,7 this study has been made to identify intermediate hydroxymethyl compounds from urea herbicides, when incubated with the fungus $\text{Cunninghamella echinulata Thaxter}$.     

H4SiW12O40/TiO2/beads光催化降解亚甲基蓝的研究

以钛酸四丁酯为原料，空心微珠为载体，采用溶胶凝胶法制备TiO₂/beads光催化剂载体，然后浸渍法制备出H₄SiW₁₂O₄₀/TiO₂/beads表面负载修饰型复合光催化剂，并运用SEM、XRD、FT-IR和DRS对催化剂进行表征和分析。研究了H₄SiW₁₂O₄₀/TiO₂/beads对亚甲基蓝降解的光催化活性，考察了光强度、pH值、曝气量、底物浓度和催化剂用量等对催化效率的影响。实验结果表明，在中性条件下，H₄SiW₁₂O₄₀/TiO₂/beads催化剂的投加量为0.25 g/L，浓度为7.5 mg/L的亚甲基蓝溶液在250 W的紫外灯和600 W的可见光灯下光照60 min降解率分别可达到94.5%和55%。     

Fe2O3-Cr2O3/TiO2系列催化剂的结构和脱硝性能

研究以纳米TiO2为载体,浸渍负载过渡金属氧化物,以CO为还原剂的脱硝催化剂的脱硝性能。实验中以计算量的Ni(NO3)2和Fe(NO3)3混合溶液浸渍纳米TiO2粉末,室温下搅拌30 min至混合均匀,放入旋转蒸发器中,70℃下至水分蒸干为止;所得粉末在550℃下、空气气氛中焙烧4 h即得所需催化剂。用以上方法分别制备2%Fe2O3-10%Cr2O3/TiO2、4%Fe2O3-8%Cr2O3/TiO2、6%Fe2O3-6%Cr2O3/TiO2、8%Fe2O3-4%Cr2O3/TiO2与10%Fe2O3-2%Cr2O3/TiO2等5种催化剂样品。实验结果表明,制备的催化剂具有较好的结构,分散较为均匀。对于CO+NO反应,Fe2O3-Cr2O3/TiO2系列催化剂具有较好的催化活性,NO的转化率都达到了100%。其中,10%Fe2O3-2%Cr2O3/TiO2样品具有最好的低温活性,H2-TPR结果表明,这是由于10%Fe2O3-2%Cr2O3/TiO2催化剂更易于被CO预还原。