TiO2光催化联合技术降解苯酚机制及动力学

主要研究了TiO2光催化体系结合H2O2或外加电催化(EC)体系对苯酚催化降解效率的影响,评价比较TiO2/UV、H2O2/UV、TiO2/UV/H2O2、TiO2/UV/EC体系下苯酚降解机制及动力学.结果表明,TiO2/UV/H2O2和TiO2/UV/EC体系下苯酚降解效率明显高于TiO2/UV体系,当苯酚溶液pH值为6,TiO2质量浓度0.2 g·L-1,紫外光照2 h,光催化降解效果达到86%,当电流密度为12 mA·cm-2,则苯酚可达到100%去除.比较了不同催化体系下的能量利用率,苯酚降解15 min,TiO2/UV/EC体系能量利用率最大为0.030 6 g·(kW·h)-1,其能量消耗为0.0640 kW·h-1,说明采用TiO2/UV/EC体系能更多地利用能量降解苯酚.通过不同催化体系下中间产物分析,建立苯酚及其中间产物对苯二酚、邻苯二酚和苯醌的拟一级降解动力学模型,通过模型验证各催化体系下苯酚的降解历程,同时也说明了TiO2/UV/EC体系有利于苯酚及其中间产物的降解.     

纳米TiO2光催化氧化酸性嫩黄研究

采用纳米TiO2光催化降解酸性嫩黄.当进水中嫩黄质量浓度为20 mg·L-1时,通过速率常数的比较得出反应的最佳条件为:TiO2的投加质量浓度为600 mg·L-1,pH值为3.56.当向UV/TiO2体系中投加H2O2对,UV/TiO2体系与H2O2具有协同作用.向溶液中充氧也能提高酸性嫩黄的光催化降解速率,但效果不如投加H2O2明显.     

降解偶氮染料AO7的研究：动力学及反应途径

紫外光分解过硫酸盐(S2O2-8)是一种新型的高级氧化技术,可以产生强氧化性的硫酸根自由基(SO-4).以偶氮染料AO7为目标污染物,重点研究了反应体系氧化剂K2S2O8浓度、溶液初始pH值和无机阴离子(H2PO-4、HCO-3、NO-3和Cl-)对反应体系的影响.结果表明,AO7的降解遵循准一级动力学,当AO7初始浓度为0.14 mmol/L时,最佳的氧化剂K2S2O8与污染物AO7的摩尔比为20.pH值对UV/K2S2O8体系降解AO7的反应速率影响较大,增大pH有利于SO-4转化为·OH.溶液中的无机离子对反应体系有一定的抑制作用.采用GC/MS分析了UV/K2S2O8体系降解AO7的主要中间产物(萘酚、1,2-苯并吡喃酮、邻苯二甲酸),并根据中间产物的分析推测了降解途径.     

UV/K_2S_2O_8降解偶氮染料AO7的研究:动力学及反应途径

紫外光分解过硫酸盐(S2O28-)是一种新型的高级氧化技术,可以产生强氧化性的硫酸根自由基(SO·4-).以偶氮染料AO7为目标污染物,重点研究了反应体系氧化剂K2S2O8浓度、溶液初始pH值和无机阴离子(H2PO4-、HCO3-、NO3-和Cl-)对反应体系的影响.结果表明,AO7的降解遵循准一级动力学,当AO7初始浓度为0.14mmol/L时,最佳的氧化剂K2S2O8与污染物AO7的摩尔比为20.pH值对UV/K2S2O8体系降解AO7的反应速率影响较大,增大pH有利于SO·4-转化为·OH.溶液中的无机离子对反应体系有一定的抑制作用.采用GC/MS分析了UV/K2S2O8体系降解AO7的主要中间产物(萘酚、1,2-苯并吡喃酮、邻苯二甲酸),并根据中间产物的分析推测了降解途径.     

TiO2光催化降解水中内分泌干扰物17β-雌二醇

以低压汞灯为光源,采用间歇式光氧化反应器,研究了17β-雌二醇(E2)在纳米TiO2(Degussa P-25)悬浆体系中的光催化降解.考察了溶液pH、E2初始浓度、TiO2光催化剂投加量、UV光强、H2O2、O2对E2光催化降解的影响.结果表明,TiO2光催化工艺可以有效地去除水中的E2,E2的光降解过程符合一级反应动力学模型;TiO2投加量为200 mg/L时,在14 W低压汞灯照射下,初始浓度为400 μg/L的E2在自来水中的光降解一级反应速率常数为0.018 min-1,E2的光催化降解速率常数与其初始浓度、TiO2光催化剂的用量、溶液的pH值、UV光强等因素有关;外加H2O2、O2可以影响催化剂的光降解效率.     

基于柱状发光体悬浆式光催化反应器绝对量子产率的计算方法

与均相体系不同 ,多相光催化体系不能忽略催化剂颗粒对光子的散射 ,但严格求解光辐射传递方程在数学上是很困难的 .通常采用的输入光强计算表观量子产率的方法往往低估了真实的光量子产率 .本文针对带有柱状发光体圆筒形悬浆体系反应器 ,在做出一些合理的简化后 ,提出了一种以二氧化钛为催化剂在近紫外光辐照下多相光催化绝对量子产率的计算方法 .以苯酚为模型化合物 ,应用在典型反应器中光催化降解的实验结果 ,求得局域体积光子吸收速率 (LVRPA)在反应器内的分布 ,计算了绝对光量子产率 .表观量子产率与绝对量子产率相差7.08% ,约有1.1%输入光辐射从反应器筒壁上被淬灭 .本方法可用来评价不同催化剂或同一催化剂不同模型化合物的光催化效率 ,也为光催化反应器的设计提供了依据 .     

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。     

VUV/TiO_2/O_3去除水中微量硝基苯的研究

采用负载在钛片上的二氧化钛(TiO2)薄膜光催化剂,以能发射185 nm真空紫外线(VUV)的紫外灯为光源,研究臭氧强化的真空紫外光催化方法(VUV/TiO2/O3)对水中微量硝基苯的去除效果.结果表明,VUV/TiO2/O3是一种有效地去除水中微量硝基苯的方法,VUV/TiO2/O3的表观一级反应速率常数比UV/TiO2/O3和VUV/O3分别高102.8%和30.8%,去离子水中50 μg/L的硝基苯反应60 s后就降低到检测限以下.VUV/TiO2/O3对硝基苯的降解速率随臭氧投加量的增加而显著增大,臭氧投加量1.52 mg/L时的反应速率比不加臭氧时提高了134.4%;虽然表观一级反应速率常数随初始浓度增加而稍有下降,但初始浓度170 μg/L的硝基苯反应2 min后也无法检出.水中常见的重碳酸盐和腐殖酸对硝基苯降解有显著的抑制作用,两者浓度分别为2 mmol/L和3.2 mg/L时,VUV/TiO2/O3对硝基苯的表观反应速率常数分别下降82.9%和71.6%,反应速率常数的倒数与重碳酸氢根浓度线性相关.VUV/TiO2/O3能快速有效地去除地表水(含碳酸盐和天然有机物)中的微量硝基苯,4 min内初始浓度为90 μg/L的硝基苯去除率达到96%,UV254降低了80%.     

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%。     

邻-氯酚在TiO_2膜上光催化降解及反应动力学特征

以钛酸四丁酯为原料采用Sol Gel法制备了玻璃负载TiO2 膜光催化剂 ,应用XRD表征了不同实验条件下薄膜中TiO2 的晶相结构和粒度。分析了不同层数TiO2 膜的光催化活性和溶液 pH值对邻 氯酚 (2 CP)的影响。结果表明 :处理温度为 50 0℃时不同厚度薄膜中TiO2 均为锐钛矿晶型 ,粒径 8～ 33nm ,5层涂膜光催化活性最高。在高 pH值和低pH值区域 2 CP ,在TiO2 膜上的光催化降解速率较大。 2 CP初始浓度 (C0 )与反应速率 (r0 )的关系符合Langmuir Hinshelwood方程 ,当C0 ≤ 0 .6mmol·L- 1 时 ,降解反应可用一级动力学模式来描述。     

Parameters effect on heterogeneous photocatalysed degradation of phenol in aqueous dispersion of TiO_2

In this study, photocatalytic degradation of phenol selected as model compound of organic pollutant had been investigated in aqueous titanium dioxide (TiO2) dispersion under UV irradiation. The effects of various parameters such as pH, catalyst concentration, phenol concentration, anions, metal ions, electron acceptors, and surfactants on the photocatalytic degradation of phenol were investigated. The degradation kinetics was determined by the change in phenol concentration employing UV-Vis spectrometry as a function of irradiation time. The degradation kinetics of phenol follows pseudo first-order kinetics. The results showed a significant dependence of the photocatalytic degradation of phenol on the functional parameters. The probable promising roles of the additives on the degradation process were discussed.     

Parameters e ect on heterogeneous photocatalysed degradation of phenol in aqueous dispersion of TiO2

Photocatalytic degradation of phenol selected as model compound of organic pollutant had been investigated in aqueous titanium dioxide (TiO2) dispersion under UV irradiation. The e ects of various parameters such as pH, catalyst concentration, phenol concentration, anions, metal ions, electron acceptors, and surfactants on the photocatalytic degradation of phenol were investigated. The degradation kinetics was determined by the change in phenol concentration employing UV-Vis spectrometry as a function of irradiation time. The degradation kinetics of phenol follows pseudo first-order kinetics. The results showed a significant dependence of the photocatalytic degradation of phenol on the functional parameters. The probable promising roles of the additives on the degradation process were discussed     

CTMAB/TiO_2表面修饰膨胀珍珠岩制备及降解苯酚研究

用溴化十六烷基三甲铵(CTMAB)和/或TiO2对膨胀珍珠岩(EP)进行表面修饰,获得不同表面修饰膨胀珍珠岩(EP、TiO2-EP、CTMAB-EP和TiO2/CTMAB-EP)。并研究了其对水中苯酚的吸附降解动力学方程以及去除效果和影响因素。结果表明,膨胀珍珠岩对苯酚的吸附去除能力很小,CTMAB对其进行表面修饰后可小幅提高对苯酚的去除率,同时负载CTMAB和TiO2的膨胀珍珠岩对水中苯酚的去除率有很大提高;修复材料投加量、振荡时间、苯酚初始浓度和pH值等对苯酚的去除效果有较大影响;在溶液初始pH小于8时,TiO2对苯酚的光催化降解能力随pH增加而提高,强酸或强碱环境均不适合苯酚的光催化降解。在膨胀珍珠岩上同时负载CTMAB和TiO2可望成为一种高效去除环境中有机污染物的新型环境修复材料。     

克百威光催化降解动力学的研究

采用TiO2光催化技术对克百威的降解进行了研究,并系统地考察了催化剂用量,溶液初始pH值,底物浓度,活性氧物种和各种阴阳离子对其降解动力学的影响.用Langmuir-Hinshelwood动力学模型对克百威的光催化降解进行了研究,结果表明,克百威在弱碱性条件下降解速率最快,×OH对克百威降解贡献比约为93.4%,h+和其他ROSs的贡献则相对较小.而水溶液中的阴离子BrO3-和S2O82-对克百威的光催化降解有促进作用,I-则有明显的抑制作用,并且水溶液中的K+,Ca2+,Na+,Mg2+和Cu2+等金属阳离子对克百威的降解也均体现了一定程度的抑制作用.     

Formaldehyde degradation by UV/TiO2/O3process using continuous flow mode

The degradation of formaldehyde gas was studied using UV/TiO2/O3 process under the condition of continuous flow mode. The effects of humidity, initial formaldehyde concentration, residence time and ozone adding amount on degradation of formaldehyde gas were investigated. The experimental results indicated that the combination of ozonation with photocatalytic oxidation on the degradation of formaldehyde showed a synergetic action, e.g,, it could considerably increase decomposing of formaldehyde. The degradation efficiency of formaldehyde was between 73.6% and 79.4% while the initial concentration in the range of 1.84--24 mg/m^3 by O3/TiO2flJV process. The optimal humidity was about 50% in UV/TiO2/O3 processs and degradation of formaldehyde increases from 39.0% to 94.1% when the ozone content increased from 0 to 141 mg/m^3. Furthermore, the kinetics of formaldehyde degradation reaction could be described by Langmuir-Hinshelwood model. The rate constant k of 46.72 mg/（m^3.min） and Langmuir adsorption coefficient K of 0.0268 m^3/mg were obtained.     

TiO_2/ACF光催化反应器的设计及降解苯酚的研究

以硫酸钛为原料,活性炭纤维(ACF)为载体,通过水解法制备出光催化剂(TiO2/ACF)。利用SEM、XRD等技术对其进行表征确认,ACF表面负载有大量以锐钛矿型为主的TiO2。在考虑工艺操作的应用性,以及反应器中的光-固(催化剂)-液(反应器溶液)-气(空气)等各要素之间的良好接触和匹配关系的情况下,设计、制作光催化氧化反应器。以主波长为254 nm的紫外灯作为光源,利用制备的TiO2/ACF光催化降解苯酚溶液,考察了动态条件下苯酚的去除效果。结果表明:在苯酚初始质量浓度为40 mg/L,废水pH=7.5,反应器内紫外灯光强为1.75 W/L,通入空气量Q=2.6 mL/(min.L)的情况下,当废水在反应器内HRT约为7.67 h时,苯酚去除率可达91%,COD去除率约为79%。     

聚苯胺/TiO2-SiO2复合催化剂去除空气中甲醛的研究

为提高空气净化效果,研究了聚苯胺(PANi)/TiO2-SiO2复合催化剂对甲醛的吸附和协同光催化作用.考察了TiO2-SiO2涂敷层数、PANi浓度和不同酸(有机酸、盐酸)掺杂对紫外光催化氧化甲醛的影响,以及PANi/TiO2-SiO2在可见光下去除甲醛的效果.结果表明,复合聚苯胺的存在使吸光范围拓展到可见光区,提高了对甲醛的吸附.涂敷3层TiO2-SiO2、吸附浓度0.26g/L的PANi溶液所得复合催化剂紫外光催化效果最好,与没有PANi的催化剂相比,使甲醛去除率提高2倍.有机酸掺杂比无机酸掺杂的PANi复合催化剂紫外光催化甲醛的初期反应快,但最终甲醛的去除率相同.PANi/TiO2-SiO2具有显著的可见光催化氧化去除甲醛的活性,对低浓度甲醛氧化去除速率更快.     

Photocatalytic degradation of the dye sulforhodamine-B： A comparative study of different light sources

The photocatalytic degradation of dye pollutant sulforhodamine-B （SRB） in aqueous titanium dioxide （TiO2） dispersions was examined under three lighting regimes： UV light （330 nm〈λ〈 380 nm）, sunlight, and visible light （λ〉450 nm）, all investigated at pH=2.5. Total organic carbon （TOC） and chemical oxygen demand （CODer） assays show that the degradation rate of SRB is much higher when irradiated with UV and sunlight compared with visible light. The temporal concentration changes of SRB illustrated a first-order reaction and the rate constant, k, is 0.197 min^-1, 0.152 min^-1, 0.027 min^-1, respectively, under the three lighting conditions. The final mineralized products were amine compounds identified by infrared spectrophotometry. When irradiated with visible light, the photocatalytic degradation rate could be improved by lowering the H2O2 concentration and inhibited by increasing the H2O2 concentration, but results contrary to the above were obtained when UV light was used for irradiation.     

TiO2/PS/Fe3O4 光催化剂的低温制备及其光催化和磁回收性能

以聚苯乙烯(PS)包覆油酸修饰过的纳米Fe3O4为磁核,在低温(90℃)、中性(pH=7左右)条件下,制备了以PS为惰性隔离层的磁载TiO2光催化剂.用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外分光光度计(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)对催化剂的物相组成、形貌、表面性质、磁学性质进行了表征.以苯酚为模拟污染物,考察了其光催化活性,以自制的磁回收装置,考察其回收特性.结果表明,低温制备的TiO2为锐钛矿结构,平均粒径为2～5 nm,催化剂TiO2/PS/Fe3O4[其中物质的量比为n(TiO2)∶n(St)∶n(Fe3O4)=60∶2.5∶1]具有结构完整的壳/壳/核结构,TiO2在PS/Fe3O4表面负载牢固;光催化降解苯酚遵循一级反应动力学方程,TiO2/PS/Fe3O4[n(TiO2)∶n(St)∶n(Fe3O4)=60∶2.5∶1]的反应速率常数K=0.025 8,与纯TiO2的活性接近(K=0.026 2);循环使用5次后,反应速率常数仅降低0.003 4.所制催化剂具有较强的磁感应强度,平均回收率可达到92%以上.该低温水解法制备的磁载TiO2光催化剂具有良好的应用前景.