高度有序的TiO2纳米管阵列光催化性能研究

采用恒压阳极氧化法在纯钛箔表面制备TiO2纳米管阵列,利用SEM和XRD对其进行了形貌和晶型的分析和表征,并通过TiO2纳米管阵列膜对甲基橙光催化降解,探讨光照时间、甲基橙溶液的初始浓度、溶液的初始pH值和H2O2加入浓度等因素对甲基橙的脱色率影响.结果表明,H2O2加入浓度为50mg·L-1,紫外光照射2h,溶液为中性时,在30 mg·L-1的甲基橙溶液(50mL)中,甲基橙溶液的脱色率达到100%.当H2O2加入浓度进一步增大到100 mg·L-1时,光催化的效率进一步提高,紫外光照射1h,甲基橙溶液的脱色率就已经达到了100%,并未出现抑制光催化的现象.同时还研究了TiO2纳米管阵列电极的稳定性.实验结果表明,随着TiO2纳米管阵列使用次数的增加,其光催化效果略有所下降.     

磷钨酸光催化降解甲基橙溶液的研究

以磷钨酸为光催化剂,在紫外灯照射下,对模拟染料废水甲基橙溶液进行光催化降解反应;研究了催化剂加入量、甲基橙初始质量浓度、外加TiO2和氧化剂H2O2、KIO4对甲基橙溶液光催化脱色效果的影响。结果表明:100mL20mg/L甲基橙溶液光催化剂最佳用量80m g;在较低浓度下,甲基橙溶液的光催化降解反应符合一级动力学方程;在特定条件下,(TiO2+H3PW12O40)/UV、(H2O2+H3PW12O40)/UV和(KIO4+H3PW12O40)/UV光催化体系对甲基橙溶液光催化脱色效果优于H3PW12O40/UV光催化体系。     

微波诱导催化剂Fe_2O_3/Al_2O_3制备及PEG对其活性影响

以AlCl·36H2O、FeCl·36H2O和CO(NH)22为原料,采用均匀沉淀法制备微波诱导催化剂Fe2O3/Al2O3,用X射线衍射仪(XRD)对其结构进行了表征,研究了加入聚乙二醇(PEG200)作为分散剂对产物的影响。结果表明:加入体积分数为0.05%PEG后,对于20mg/L的甲基橙模拟废水,在微波功率为900W,催化剂投加量为2g/L,处理5min后脱色率可达95.8%。     

酸性大红GR的Fe~(2+)促进超声化学降解实验研究

采用超声波降解偶氮染料模拟废水酸性大红GR溶液,考察了反应时间、溶液温度、pH值、Fe2+浓度等因素对降解效果的影响。实验结果表明,该法能有效去除酸性大红GR,低温、酸性有利于酸性大红GR的降解;外加Fe2+和超声过程中产生的H2O2反应生成的·OH强化了酸性大红GR的声化学脱色和降解过程,脱色过程符合一级反应。5mmol/L的Fe2+促进超声反应6h,酸性大红GR脱色率达90.5%,COD去除率为65.2%。     

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。     

逆电渗析反应器阴、阳极联合降解酸性橙Ⅱ实验研究

通过对由溶液浓差能驱动的逆电渗析(RED)反应器阴、阳极联合降解酸性橙Ⅱ模拟废水串、并联两种流程的实验研究,结果发现:在膜电势作用下,有机废水流经RED反应器阴、阳极时会生成两种强氧化剂—次氯酸(HClO)和过氧化氢(H_2O_2),在强氧化剂的作用下废水中有机物会发生氧化降解.在通过正交实验方法获得的最佳操作条件下,对1 L浓度为150 mg·L~(-1)酸性橙Ⅱ模拟废水进行20 min的降解实验.3次实验结果表明,串、并联流程的酸性橙Ⅱ平均降解率分别为59.26%和87.93%,平均脱色率分别为57.08%和86.87%,均低于RED阴、阳极独立降解时的降解率和脱色率.原因在于:在联合降解条件下反应器阴、阳极之间的产物会相互干扰,使得废水中有机物降解率降低.但降解过程中循环废水的pH值可以保持稳定.     

高浓度甲基橙溶液的低压湿式催化氧化处理

以高浓度甲基橙溶液模拟偶氮染料废水,采用低压湿式催化氧化法(LPWCO)进行处理,考察了H2O2投量、温度、FeSO4投量、硫酸浓度、甲基橙浓度等因素对甲基橙脱色率的影响。结果表明,LPWCO法能有效地使高浓度(大于400mg/L)甲基橙溶液脱色,脱色率大于95%,而H2O2投量不到Fenton法的5%。     

滑动弧等离子体处理三种染料废水的研究

偶氮染料酸性橙Ⅱ、吩嗪染料中性红和三苯甲烷染料碱性艳蓝BO是3种具有代表性的常用工业染料。通过气液两相滑动弧放电等离子体产处理这3种染料,对其脱色效果、反应动力学、降解效果及降解路径进行了分析。实验结果显示:当放电电压10 k V、频率50 Hz、载气(空气)流速0.8 m~3/h、液体流速60 m L/min、染料溶液体积500 m L、浓度200 mg/L,放电处理60 min时,滑动弧等离子体对染料溶液的具有较好的脱色效果,酸性橙II、中性红和碱性艳蓝BO的脱色率分别为84.1%、72.7%与89.7%。3种染料的脱色反应符合一级反应动力学规律,其中碱性艳蓝在前30 min的脱色速率最快,可达0.0631 min~(-1),远大于酸性橙II和中性红,而后30 min的反应速率均明显放慢,低于酸性橙II和中性红的同期脱色速率。滑动弧等离子体对3种染料的降解效果(COD去除率)不高,经过60 min的处理降解率分别仅为27.4%、37.3%和28.2%。最后,通过降解过程中的UV-Vis色谱变化对3种染料的降解路径作了初步推测,即等离子体先破坏染料的发色体系与共轭体系,随后发生开环反应,最后再降解为小分子结构。     

纳米TiO2光催化降解海洋石油污染

以紫外灯为光源,考察了自制纳米TiO2在TiO2/H2O2光催化体系中降解海洋石油污染的效率.研究光催化降解催化剂用量、溶液pH值、污染物浓度以及催化时间等因素对光催化降解海洋石油污染的影响。结果表明,纳米TiO2/H2O2光催化体系能有效降解海洋石油污染,且比单独使用纳米TiO2光催化效果好,纳米TiO2光催化/H2O2体系中由于在紫外光的照射下H2O2分解为大量的.OH从而使得降解效率在短时间内大大提高。优化的光催化降解条件为:降解1 L油污染海水的催化剂用量为10 mg、油污染海水的初始浓度为120 mg/L、催化时间为30 min,当pH=6～7时,加入H2O2的体积(质量浓度为60%)为10 mL,油污染海水的降解率可达98.12%。     

EDTA催化Fe3+/H2O2降解水中孔雀石绿

以孔雀石绿(malachite green, MG)为目标物,在pH=7的中性条件下,考察EDTA对Fe3 /H2O2降解水中孔雀石绿的影响,发现EDTA很大程度地促进了Fe3 /H2O2对孔雀石绿的降解. EDRA的加入可以使MG的脱色率由43%升至98.3%.在本实验条件下, EDTA的投加量增加5倍时, MG的脱色率上升40%.随着H2O2投量的增加, MG的脱色率显著上升.随着温度的升高, MG的脱色率显著上升.叔丁醇的加入抑制了EDTA对Fe3 /H2O2降解孔雀石绿的催化效果.总量相同H2O2的多次投加并未获得明显优于一次投加的去除效果. EDTA催化Fe3 /H2O2降解水中孔雀石绿并不遵循简单的羟基自由基机理,同时存在的中间价态铁的物种起着主要的氧化作用.随着反应的进行, EDTA被部分降解.     

氧化亚铜类Fenton氧化降解染料活性艳蓝KN-R的研究

氧化亚铜(Cu2O)与H2O2组成的类Fenton体系能很好的氧化降解印染废水中的有机物.实验用Cu2O类Fenton氧化降解染料活性艳蓝KN-R,研究表明,Cu2O类Fenton能很好的氧化降解染料活性艳蓝KN-R.在KN-R的溶液初始pH值为2,水浴温度为50℃的条件下,用0.429 g Cu2O(0.3 mmol)和0.1 mL、质量分数为30%的H2O2处理50 mL、质量浓度为100mg/L的KN-R溶液1 h,其脱色率为95.09%,TOC去除率为56.38%.     

煤渣对染料酸性橙Ⅱ废水的脱色研究

采用煤渣对酸性橙Ⅱ模拟废水进行吸附脱色处理,考察了煤渣粒径、吸附时间、酸性橙Ⅱ初始浓度、煤渣投加量和pH值对吸附效果的影响,测定了吸附等温线。结果表明,在酸性橙Ⅱ初始浓度为100mg/L、不调节pH值的情况下,采用20g/L的煤渣作吸附剂,可有效解决酸性橙Ⅱ废水的脱色问题,脱色率可达97%以上。煤渣对水中染料酸性橙Ⅱ的吸附规律可较好地采用Freundlich和Langmuir模式描述。为使出水浊度符合国家标准,又将煤渣与PAC复合使用处理酸性橙Ⅱ模拟废水。结果表明,加入10mg/L的PAC后,出水色度和浊度均可达到国家排放标准。     

可见光-芬顿降解甲基橙效果的正交试验研究

在节能灯光照条件下,Fe2+/C2O2-4/H2O2体系对甲基橙具有较好的降解效果,并通过正交试验得出降解1 000 mL 100 mg/L甲基橙溶液的最佳条件是:H2O2浓度为7.8 mmol/L,Fe2+浓度为0.8 mmol/L,草酸钠浓度为74.6 mmol/L,反应时间60 min.     

Al_2O_3光催化降解染料性能研究

液相加热法制备了Al2O3作为光催化剂,研究了不同光源、光照时间、催化剂用量和溶液酸度等条件对常见有机染料光催化降解性能影响。结果表明,用太阳光作为光源照射3h,50mL染料溶液中加入Al2O3 30mg,溶液pH8～10,孔雀石绿,酚藏花红,甲基紫等染料脱色率达93%以上。将使用过的Al2O3经过简单处理,孔雀石绿溶液脱色率仍达到94.1%,催化性能稳定,可以重复利用。通过紫外可见光谱分析,表明染料分子在催化剂和光照条件下发生了降解。     

超声波/H2O2/CuO协同氧化降解苯酚

以CuO为催化剂,利用超声波(US)、H2O2及US/H2O2降解苯酚模拟废水,考察了多种因素的影响,并对其降解动力学进行了分析.结果表明,CuO催化作用明显;H2O2投加量的增加对降解反应先促进后抑制;溶液pH值先升高后降低,当溶液初始pH值为5.50时,苯酚的降解效果最好.在溶液初始pH值为5.50,CuO加入量为1mg/mL,H2O2投加量为40mmol/L时,US/H2O2/CuO降解苯酚的速率常数(k)为3.04(10-2min-1,明显大于US、US/H2O2、H2O2/CuO处理下的k值(5.25(10-4,2.31(10-3,2.31(10-2min-1),降解过程均符合表观一级反应动力学.     

ZnO包覆Al_2O_3的制备表征及光催化性能研究

采用化学沉积法制备了ZnO包覆Al2O3光催化剂,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)进行了表征。在自制的光化学反应器中,以中压汞灯作光源,一定浓度的甲基橙为光催化反应模型化合物,研究了光催化剂的活性。考察了甲基橙初始浓度、催化剂加投量、pH值、温度、光照强度、反应液体积等因素对脱色率的影响。实验结果表明,ZnO包覆Al2O3复合光催化剂具有较高的光催化活性。在250W中压汞灯下光照3h,0.10g复合光催化剂能使200mL,10mg/L甲基橙溶液的脱色率达到92.21%。     

Fe_2O_3-TiO_2光催化降解水中酸性橙Ⅱ研究

通过溶胶-凝胶法制备TiO2/Fe2O3复合半导体催化剂,用SEM、X-ray衍射仪对催化剂进行表征,设计了光催化降解反应装置以研究光催化降解水中酸性橙。探讨了Fe2O3-TiO2催化剂对可见光吸收性能,以及降解水中酸性橙Ⅱ的催化性能影响。实验结果表明:Fe2O3修饰的TiO2出现明显的红移,20%wFe2O3修饰的TiO2催化剂催化效率较高;TOC结果表明,低pH值条件有利于酸性橙Ⅱ的矿化。     

分子筛固载Fe~(2+)-Fenton法降解水中甲基橙的研究

单因素实验考察了不同Fe2+负载量、甲基橙溶液初始浓度、温度、催化剂用量、pH值以及H2O2浓度对降解率的影响。正交实验优化了降解反应条件,得出各因素影响显著性的先后顺序为:pH值、温度、反应时间、催化剂用量、H2O2浓度。结果表明:在常压、温度为35℃,起始pH值为3.00、H2O2浓度为0.552mmol/L、催化剂浓度为0.83g/L、反应时间为80min的最佳条件下,甲基橙降解率可达98.15%。对催化剂进行了紫外照射处理回收再生,功率100W条件下,照射3h后再生催化剂活性可达原来的80.64%。     

镀铜铁内电解法用于甲基橙的脱色研究

采用镀铜铁内电解法对甲基橙染料废水进行了降解脱色研究,考察了pH、铁屑投加量、反应时间、初始浓度对脱色效果的影响,并对镀铜铁内电解降解甲基橙的过程进行了原位循环伏安跟踪监测。结果表明:最佳反应条件为酸性条件pH值2~4,铁屑投加量为400g/L,反应时间为100min,脱色率为96.0%;镀铜铁内电解降解甲基橙过程发生了氧化还原反应,生成了甲基橙的氧化产物与还原产物。     

纳米TiO_2光催化降解印染废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2光催化剂,并用X射线衍射仪和扫描电镜对制备的TiO2进行结构表征。详细考察了照射时间、废水初始浓度、TiO2用量、pH、光源种类、H2O2、H2O2/Fe2+对实际印染废水的降解效果。研究结果表明:当反应时间为3h时,印染废水COD去除率为95.9%,脱色率达100%;印染废水的脱色率和COD去除率与印染废水的初始浓度成反比关系;TiO2光催化剂最佳用量为80mg/L;印染废水最佳降解的pH为6.0。当添加辅助氧化剂H2O2用量为600mg/L时,能进一步提高印染废水的COD去除率,特别是H2O2和Fe2+共同作用下,COD去除率达到99.%。