F-对弱吸附间苯二酚光催化降解效率的提升:游离·OH的作用

传统的光催化降解机制认为是光激发产生的氧化活性物质优先对吸附在催化剂表面的污染物分子进行降解,因此,弱吸附性有机物难以接触到光催化剂并发生降解.为探究提升弱吸附有机物光催化降解的机理,本文构建了一个高暴露{001}晶面TiO_2({001}-TiO_2)降解弱吸附间苯二酚(RE)的光催化体系.实验结果表明,所制备的{001}-TiO_2具有强亲水性,并能提供大量的F~-吸附位点.RE在{001}-TiO_2表面的吸附能力很弱,并且光催化降解效果很差.F~-的加入可使RE的光催化降解速率提升近3倍.通过自由基猝灭实验发现,RE的降解主要取决于溶液中游离羟基自由基(·OH)的作用,由于F~-能与{001}-TiO_2亲水表面的羟基及·OH形成强烈的竞争吸附,从而使·OH游离到溶液中氧化降解RE.EPR测试进一步证实了F~-不仅可以促使TiO_2产生更多的游离·OH,同时也能激发产生更多超氧自由基(·O~-_2),推测·O~-_2主要由有效分离的光生电子与O_2或·OH反应生成.综上,本研究明确了游离·OH对弱吸附RE的光催化降解效率起决定作用,F~-促使游离自由基产生的机制可为弱吸附有机污染物的降解提供新思路.     

防晒剂对氨基苯甲酸在硝酸根溶液中的光解研究

以氙灯为模拟太阳光光源,研究了防晒剂分子对氨基苯甲酸（PABA）在硝酸根溶液中的光解,探讨了pH值、硝酸根离子的浓度和天然水体中广泛存在的腐殖质浓度对防晒剂PABA光解速率的影响.结果表明,PABA在硝酸根溶液中的光解反应符合一级动力学规律,PABA的光化学反应速率随硝酸根离子浓度的提高显著增大,其速率常数可由0.00...     

Adsorption behavior of Azo Dye C. I. Acid Red 14 in aqueous solution on surface soils

Azo dyes have received considerable attention because of their association with various human health problems. The aim of the investigation is to determine the adsorption behavior ofazo dyes in aqueous solution on DG06, GSE17200, and GSE17201 soils using C. I. Acid Red 14 （AR14） as example. The experimental results indicate that the Freundlich model expresses the adsorption isotherm better than the Langmuir model and the pseudo-second-order model achieves adsorption of AR14 on the three soils well. Based on the pseudo-second-order model, the adsorption thermodynamic of AR14 on DG06 soil have been studied and the thermodynamics parameter of AGO is determined and AGO value shows the adsorption process of AR14 on DG06 is mainly physical in nature. Furthermore, the effects of temperature, pH and salinity （NaC1） on adsorption have been investigated. The decrease in pH or the increase in salinity enhances the adsorption of AR14 by DG06, GSE17200, and GSE17201.     

海水环境因子对聚乙烯微塑料吸附锌离子行为的影响研究

聚乙烯（PE）微塑料是一种新型海洋污染物,易与海水中的锌离子（Zn2+）吸附产生复合生态毒性,危害海洋生态系统。不同海水环境因子对PE微塑料吸附Zn2+行为的影响不同,本文探究了Zn2+浓度、微塑料的投加量、盐度和pH等对3种不同目数的PE微塑料吸附Zn2+行为的影响,并对其吸附动力学和热力学进行了讨论。结果表明,3种不同目数的PE微塑料对Zn2+的最佳吸附时间均为4 h;吸附能力为30目<100目<500目,最大平衡吸附量分别为1.428 mg/g、1.454 mg/g和1.498 mg/g;盐度（0～10）对吸附量的抑制率为7%;吸附量随pH的增加而增加,3种目数PE微塑料的最佳投加量均为0.1 g。Freundlich模型为最佳等温吸附方程,3种目数PE微塑料的拟合相关系数R2均大于0.982（p < 0.01）,说明存在多层化学吸附。准二级动力学方程为最佳吸附动力学方程,3种目数PE微塑料拟合相关系数 R2均大于0.991（p < 0.01）,表明该吸附过程主要为化学吸附。吸附热力学 ?G < 0, ?H > 0,说明PE微塑料对Zn 2+的吸附为自发吸热过程。     

NaOH改性桤木锯末对废水中Cd2+,Pb2+的吸附

文章研究了NaOH改性桤木锯末对水中Cd2+和Pb3+的吸附特性,探讨了pH值、锯末用量、吸附时间对吸附昔的影响及其吸附动力学和吸附柱动力学.结果表明:(1)锯末吸附Cd2+和Pb2+的最佳pH值分别为1.0和5.0(2)随锯末用量增加,锯末对Cd2+和Pb2+的吸附量减少,吸附率增加,对Cd2+和Pb2+吸附率分别可...     

以一种黏土矿物材料为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解

为实现以甲基橙为代表的偶氮类染料的高效降解,采用一种黏土矿物材料——Quantum Energy? Radiating Material（下称QE）为催化剂,系统分析了其在非均相类芬顿反应中的催化剂协同静态吸附作用,并考察了不同因素对甲基橙去除效果的影响,同时基于降解过程中Fe2+和总Fe析出量（以ρ计）、·OH等的变化过程,探讨了QE降解甲基橙的作用机制.结果表明,QE对甲基橙具有良好的吸附作用,同时,其作为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解受到pH、温度、c（H₂O₂）、催化剂投加量等因素的影响.优化后的降解条件:初始ρ（甲基橙）为50 mg/L、QE投加量为5 g/L、c（H₂O₂）为100 mmol/L、pH为2、温度为60℃,在该条件下反应40 min后,甲基橙的去除率可达到99%.以叔丁醇作为·OH淬灭剂,随着c（叔丁醇）的增高,反应体系中甲基橙的去除率随之下降,说明·OH在该体系甲基橙降解中起重要作用;对在反应过程中Fe2+和总Fe析出量的监测数据表明,体系中QE对甲基橙的降解为均相芬顿反应、非均相芬顿反应和吸附作用协同作用的结果.研究显示,以QE为催化剂,通过吸附协同催化氧化作用可以有效处理含甲基橙的染料废水.      

Effect of dye-metal complexation on photocatalytic decomposition of the dyes on TiO2 under visible irradiation

The photocatalytic degradation of dyes (Acid Chrome Blue K (ACBK) and Alizarin Red (AR)) with strong complexation ability was investigated in the presence of metal ions under visible light irradiation.It was found that, at low dye-metal ratio, the photodegradation of ACBK was markedly inhibited by the addition of high oxidative potential Cu2+.However, at high dye-metal ratio, the presence of Cu2+ enhanced the photodegradation of ACBK.The negtive effect of Cu2+ on the photodegradation of AR was observed for all dye-metal ratios.The relative chemical inert Zn2+ tended to enhance the photodegradation of both anionic dyes.The mechanism underlying the different effect of Cu2+ is discussed from the different roles of surface-adsorbed and dye-coordinated Cu2+ in the photodegradation of dyes.     

阿替洛尔在硝酸根溶液中的光降解研究

以氙灯为模拟太阳光光源,研究了β阻滞剂阿替洛尔(ATL)在硝酸根溶液中的光解,探讨了硝酸根离子浓度、溶液pH值、碳酸氢根离子浓度和腐殖质浓度对ATL光解的影响.结果表明,ATL在不同浓度硝酸根溶液中的光解反应符合准一级动力学规律,增大硝酸根离子浓度促进了ATL的光降解率,当硝酸根离子浓度由0增至5 mmol.L-1时其速率常数由0.002 26min-1增至0.009 4 min-1;酸性或碱性溶液有利于ATL在硝酸根溶液中的光解,碳酸氢根离子浓度对光解无明显影响,而加入Suwannee富里酸(SRFA)对光解产生抑制作用.采用异丙醇作为羟基自由基分子探针检测到.OH存在于ATL光解过程中.采用SPE-LC-MS方法鉴定了ATL在硝酸根溶液中的主要光解产物,并提出了可能的光解途径.     

二溴硝基甲烷在紫外光照条件下的光降解

以二溴硝基甲烷为研究,采用单一控制变量法研究了光照强度、初始物浓度、自由氯、溴离子、pH值等影响因子对二溴硝基甲烷光降解的影响,探讨了二溴硝基甲烷的光降解动力学规律.结果表明：二溴硝基甲烷在紫外光条件下的降解遵循一级反应动力学规律,其光降解效率随二溴硝基甲烷初始浓度的增加而减小,随光照强度和pH值增加而增加;溴离子的存在能促进二溴硝基甲烷的光降解;添加自由氯能够显著加快二溴硝基甲烷的光降解效率,并且会使二溴硝基甲烷在光降解的过程中转化为以一溴一氯硝基甲烷为主的其他卤代硝基甲烷.此研究结果可为水处理过程中控制二溴硝基甲烷的形成、降低水质安全风险提供参考.     

鸟粪石-沸石复合材料对水中镉的吸附性能研究

研究以氧化镁负载沸石回收污水中氮磷得到的鸟粪石-沸石复合材料(STR-NZ)为吸附剂,用于对水体中重金属镉的吸附去除.实验采用SEM-EDS、XRD和FTIR等手段对STR-NZ材料进行表征,并考察了投加量、初始pH和反应时间等对STR-NZ材料去除水中Cd~(2+)的影响.结果表明:氧化镁负载沸石材料主要以鸟粪石沉淀的方式实现对水中磷酸盐和氨氮的回收;STR-NZ对水溶液中Cd~(2+)的吸附量随pH的增大呈先增加后趋于平衡的趋势,当Cd~(2+)的初始浓度为50 mg·L~(-1)时,STR-NZ的最佳投加量为0.2 g·L~(-1),Cd~(2+)最大吸附量为249.35 mg·g~(-1), STR-NZ对Cd~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学模型,对Cd~(2+)的等温吸附符合Langmuir等温吸附模型,STR-NZ主要通过Cd_5(PO_4)_3(OH)沉淀的方式实现对水中Cd~(2+)的去除.     

多相流染料废水的臭氧高级氧化脱色行为研究

以亚甲基蓝(MB)模拟染料废水,研究了多相流中染料的臭氧氧化脱色动力学,考察了活性炭、缓冲条件下的pH值以及羟基自由基(.OH)捕获剂对染料脱色行为的影响。试验结果表明,染料MB的臭氧氧化脱色过程符合伪一级动力学。活性炭的相界面催化作用能够促进染料的脱色,当颗粒状活性炭(GAC)浓度由3 g/L增大至15 g/L时,脱色速率呈现增大的趋势,且粉末状活性炭(PAC)催化脱色能力更强。缓冲条件下的pH增大,脱色速率明显加快,而且添加活性炭(>9 g/L)比自由基较活跃(pH=12.7)时的脱色速率常数k提高了一倍。强碱性(pH=12.7)缓冲条件下加入足够量(0.003 mol/L)羟基自由基捕获剂,结果表明HCO3-捕获自由基的能力强于叔丁醇,但由于捕获剂对自由基反应路径的控制作用依然有限,导致染料的脱色速率仍比酸性(pH=2.5)条件下快。     

胡敏酸-针铁矿复合胶体对Pb2+的吸附特征

采用批平衡试验法,研究了胡敏酸-针铁矿复合胶体对Pb2+的等温吸附特征及pH值、离子强度、温度及共存Cd2+对复合胶体吸附Pb2+的影响.结果表明:在相同离子强度和温度条件下,pH值升高,最大吸附量(Smax)和吸附平衡常数(k)均增大,有利于吸附反应的进行.等温吸附方程以Langmuir方程拟合效果最好.当Pb2+平衡浓度为124.7mg/L时,吸附量增幅最大,达35mg/g.复合胶体对Pb2+的吸附动力学方程以Elovich方程拟合效果最好.pH值增大,平衡吸附速率提高.在相同pH值和离子强度条件下,温度升高,最大吸附量、吸附平衡常数、自由能变△G°的绝对值均增加,表明升高温度有利于吸附反应的进行.在相同温度和pH值条件下,复合胶体对Pb2+的吸附量随着离子强度的增加而增加.当存在Cd2+时,复合胶体对Pb2+的吸附量有所降低,但Cd2+对Pb2+竞争吸附影响不大.     

Adsorption of humic acid from aqueous solution on bilayer hexadecyltrimethyl ammonium bromide-modified zeolite

Surfactant-modified natural zeolites (SMNZ) with different coverage types were prepared by loading hexadecyltrimethyl ammonium bromide (HTAB) onto the surface of a natural zeolite. The adsorption behavior of humic acid (HA) on SMNZ was investigated. Results indicate that the adsorbent SMNZ exhibited a higher affinity toward HA than the natural zeolite. HA removal efficiency by SMNZ increased with HTAB loading. Coexisting Ca²⁺ in solution favored HA adsorption onto SMNZ. Adsorption capacity decreased with an increasing solution pH. For typical SMNZ with bilayer HTAB coverage, HA adsorption process is well described by a pseudo-second-order kinetic model. The experimental isotherm data fitted well with the Langmuir model. Calculated maximum HA adsorption capacities for SMNZ with bilayer HTAB coverage at pH 5.5 and 7.5 were 63 and 41 mg·g⁻¹, respectively. E2/E3 (absorbance at 250 nm to that at 365 nm) and E4/E6 (absorbance at 465 nm to that at 665 nm) ratios of the residual HA in solution were lower than that of the original HA solution. This indicates that the HA fractions with high polar functional groups, low molecular weight (MW), and aromaticity had a stronger tendency for adsorption onto SMNZ with bilayer HTAB coverage. Results show that HTAB-modified natural zeolite is a promising adsorbent for removal of HA from aqueous solution.     

铁纳米线对水中Cu2+的吸附性能及机理

为研究nZVI（纳米零价铁）材料对水中Cu2+的吸附性能,采用液相还原法合成核壳结构的nZVI,即FSCNs（铁纳米线,Fe@Fe₂O₃ core-shell nanowires）.通过批处理吸附试验研究pH、离子强度、FSCNs投加量、反应时间、初始ρ（Cu2+）、反应温度等因素对Cu2+去除率的影响,运用动力学模型、等温吸附模型和吸附热力学模型分析FSCNs对Cu2+的吸附特性,并利用SEM（扫描电镜）、XRD（X射线衍射）和XPS（X射线光电子能谱）等表征手段探讨FSCNs对Cu2+的吸附机制.结果表明:①在pH为5、离子强度为0.01 mol/L、FSCNs投加量为0.5 g/L、反应温度为318 K条件下,FSCNs对Cu2+产生的吸附容量最大,为387.6 mg/g.②FSCNs对Cu2+的吸附反应在30 min内达到吸附平衡,此时的最大吸附率可达96%;FSCNs对Cu2+的吸附更符合准二级动力学模型（R2≥0.992）,表明化学吸附可能为该反应的限制步骤;Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能较好地拟合吸附结果（R2≥0.992）;该吸附过程是自发的吸热反应〔ΔG0（吉布斯标准自由能） < 0,ΔH0（标准焓变）>0〕.③大部分Cu2+在加入FSCNs后转化为Cu、Cu₂O和CuO,被吸附在FSCNs表面,吸附、还原与共沉淀可能是FSCNs去除水中Cu2+的主要机理.研究显示,FSCNs对Cu2+的最大吸附容量为387.6 mg/g,能快速高效吸附水中的Cu2+,应用前景良好.      

壳聚糖改性竹制粉末活性炭吸附剂对微囊藻毒素的吸附特性研究

研究了壳聚糖改性的竹制粉末活性炭吸附剂对饮用水中微囊藻毒素Microcystin-RR(MCRR)的吸附效果和机理.结果表明,这种新合成的吸附剂具有一定的孔结构,比表面积为203.63m·2g-1,平均孔径为7.23nm,并且具有较高比例的介孔分布,这种特性使得其对最长分子尺寸为2.86nm的MCRR具有较好的捕捉效果.吸附动力学实验表明,接触时间达到100min后,吸附趋于稳定,该吸附剂对MCRR的吸附行为可以用Langmuir模型(Ce/Qe=0.014Ce+0.81,R2=0.99)和Freundlich模型(lnQe=0.61lnCe+1.04,R2=0.99)较好地描述;在中性条件下该吸附剂对MCRR的最大吸附量达到69.93μg·g-1,具有较强的吸附能力.受吸附剂本身等电点及MCRR分子带电性能的影响,吸附剂对MCRR的吸附受pH影响较大,在pH=3时吸附能力最强;此外,天然有机物(NOM)的存在会对MCRR的吸附产生明显的竞争作用.脱附实验表明,改变脱附溶液的pH对提高脱附效率影响不大,甲醇作为脱附剂具有较好的脱附效果,脱附率可达到96%.     

Photodegradation of bisphenol A in Fe(Ⅲ)-oxalate complexes solution

Introduction B isphenol A (2, 2-bis (4-dihydroxydiphenyl) propane) (BPA ) is w idely used as a raw m aterial for polycarbonate and epoxy resins. In previous studies, the residue level of B PA w as detected to be at a rather high level in natural w ater en…     

改性聚乙烯醇吸附镍离子的动力学与热力学研究

研究了自制改性聚乙烯醇对Ni~(2+)的吸附行为,在不同的吸附条件下,探讨相关因素的影响,并对实验数据进行动力学与热力学的拟合。结果表明,室温下,在溶液p H=6.0,NaNO_3的浓度为0.1 mol/L,吸附时间为60 min,液固比为250 m L/g,改性聚乙烯醇对浓度为0.1 mol/L Ni2+的吸附效果好,去除率达到98.05%;当干扰因子设定为0.1 mol/L的Ca(NO_3)_2,对Ni2+的去除率降到59.29%。改性聚乙烯醇对Ni2+的吸附动力学符合准二级动力学方程;Langmuir等温模型的拟合度较高,推测改性聚乙烯醇表面是均一的等质体,计算的最大吸附量为1.35 mmol/g,与实验结果一致;D-R等温模型的拟合度次之,在各温度下,E16 k J/mol,说明改性聚乙烯醇对Ni2+的吸附是以化学吸附为主。通过Van’t Hoff方程的拟合,计算得到的吉布斯自由能以及熵变和焓变表明该吸附过程为吸热化学反应。     

硝酸根对有机磷光解释放磷酸根的影响

为了解硝酸根（NO₃^-）的光化学活性对水体中有机磷间接光解释放磷酸根过程的影响,采用室内模拟实验,研究了NO₃^-在草甘膦光解转化为磷酸根中的作用及NO₃^-浓度对该反应速度的影响,并以甲醇为羟基自由基（·OH）猝灭剂,印证了NO₃^-对富营养化湖泊水体中有机磷光解释放磷的作用.结果表明,在紫外光（UV）照射下,草甘膦可以直接光解转化为磷酸根,其磷酸根的释放量随着溶液初始pH和草甘膦浓度的增加而增大.加入NO₃^-处理,光照60min后,磷酸根的释放量由空白处理的0.05mg/L增加到了0.43mg/L.添加Fe³⁺可促进这一过程,而添加腐殖酸（HA）和碳酸氢根（HCO₃^-）则可以显著抑制磷酸根的释放.在湖泊水体中,添加草甘膦,磷酸根的释放量显著高于空白,而增加湖水中NO₃^-浓度时,磷酸根的释放量则进一步增大.在湖水/草甘膦/NO₃^-体系中添加·OH猝灭剂甲醇后,磷酸根的释放量显著降低.可见在紫外光条件下,NO₃^-的光化学作用对有机磷释放磷酸根过程具有重要影响.     

二价铁催化过碳酸钠处理水中乙苯

采用Fe(II)催化过碳酸钠(SPC)体系处理水溶液中的乙苯(EB),考察c(SPC)、c(Fe(II))、阴离子浓度、天然有机物(NOM)以及溶液初始pH值对EB降解效果的影响,并确定EB降解过程中起主导作用的自由基.结果表明,对于浓度为1mmol/L的EB溶液,c(SPC)、c(Fe(II))均为12mmol/L时,20min内EB可被完全去除; Cl^-、HCO₃^-、NOM的存在均会抑制EB降解,SO₄^2-和NO₃^-对EB降解无影响;溶液初始pH值(pH3.00~11.00) 越高,EB去除率越低,但当pH=9时,降解效果仍很显著,表明该体系能够在较宽pH值范围内高效降解水溶液中EB;自由基探针试验证实体系中存在^·OH和O₂^·-,自由基清扫试验表明^·OH对EB降解起主导作用.     

过硫酸盐协同光催化纳米ZnO降解盐酸四环素的影响机制

以水葫芦为原料,制备了负载纳米ZnO的生物炭材料（ZnO-BC）,研究了单独光催化ZnO-BC和过硫酸钠（PS）协同ZnO-BC/UV体系氧化降解盐酸四环素（TC）.结果表明,PS协同ZnO-BC /UV体系的降解反应速率比单独光催化ZnO-BC时有显著提高,120min后降解率达到89.48%.PS可作为强氧化剂,利用纳米ZnO的光生电子产生SO₄^-·和·OH协同光催化反应.TC的反应过程可分为两个阶段：暗吸附阶段和光催化反应阶段.影响因素和响应面试验结果得出的影响顺序为PS浓度 > 紫外灯功率 > 初始pH值 > 纳米ZnO质量浓度.猝灭试验表明,在TC的降解中,SO₄^-·和·OH是参与反应的主要自由基.起氧化作用的自由基一部分在溶液中产生,另一部分由生物炭材料表面含氧官能团的作用和紫外光激发纳米ZnO产生.在此基础上,探讨了在TC降解过程中,PS与ZnO-BC的协同机理和协同作用的规律.