光助电催化降解偶氮染料酸性橙II的降解过程研究

使用自制的具有电催化活性和光催化活性TiO2改性的β-PbO2电极,研究了光助电催化氧化过程、电催化氧化过程和光催化氧化过程对于偶氮染料酸性橙II的降解.用紫外可见光谱和高效液相色谱分析了3种降解过程中不同的降解行为,对降解产物进行了FTIR和GC-MS分析.结果表明,单独电催化过程不同于其它2种过程,出现了醌类物质的大量累积;而在光助电催化氧化过程中,光催化氧化过程大大抑制了电催化氧化过程中累积的高毒性醌类物质.在2h内,光助电催化氧化过程是其它2种过程TOC去除率的1.56倍,产生了明显的协同作用.3种降解过程遵循相同的降解历程,都经历了产生醌类物质到低分子量有机酸的步骤.     

紫外光协助下DSA电极对1,4-苯醌的强化开环作用研究

以商品化DSA电极为光电极,以1,4-苯醌为模型污染物进行了光电催化降解,考察了外加电解质、外加电场强度和初始pH条件等因素的影响.结果表明,光电催化氧化过程的TOC去除率是单独光催化氧化和电催化氧化过程之和的1.25倍,光电催化降解过程具有更高的降解效率,证明光催化氧化和电催化氧化过程的耦合产生了一定的协同作用.外加电解质和外加电场均能在一定浓度和强度范围内有效提高光电催化降解效率.酸性和中性pH条件利于1,4-苯醌的开环矿化.探讨了光电催化氧化机制,指出以电化学氧化作用为主导的光助电催化氧化过程能够高效产生羟基自由基,降解效率可调,在水处理中更具实用价值.     

Pd/C气体扩散电极用于电生成H2O2降解苯酚的研究

采用自制的Pd/C气体扩散阴极和Ti/IrO2/RuO2阳极,在无隔膜电解槽中对苯酚模拟废水降解效果及机制进行了研究,采用电子自旋共振法(ESR)对电解体系中产生的羟自由基(·OH)进行了检测.结果表明,在Pd/C气体扩散体系中掺杂Pd催化剂可以促进H2 O2的生成(H2 O2的稳定浓度是7.5 mg/L),有利于·OH的产生.经电化学氧化处理120 min后,苯酚和COD的去除率分别达到97.2%和50%,表明在电催化氧化过程中苯酚被氧化生成了大量低分子量中间产物.废水的BOD5/COD值达到0.73是处理前的9.1倍,苯酚废水的可生化降解性通过电化学氧化处理后显著提高.在该电化学体系中苯酚的降解是在阳极直接、间接氧化及阴极产生的H2 O2、·OH的氧化共同作用下完成的.通过对紫外扫描光谱图的分析推断出苯酚在电解过程中有醌类物质生成;由GC-MS检测到了邻苯二酚、对苯二酚、苯醌等芳香族化合物和己二酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、丁二酸、丙二酸、乙二酸等短链羧酸,据此提出了苯酚降解的可能历程.     

光电催化氧化体系降解苯胺类污染物的同步耦合反应机制研究

以3,4-二甲基苯胺(3,4-dimethylaniline,3,4-DMA)为苯胺类污染物的代表,通过降解贡献度分析、不同影响因素下动力学公式的建立及中间产物分析来探究其在高盐光电催化氧化体系下的同步耦合反应机制.结果表明,氯类活性物质与羟基自由基对3,4-DMA 10 min降解的贡献率分别为87.55%和7.9%,UV直接氧化、阳极直接氧化、光生空穴直接氧化的作用均可忽略.在不同的初始pH值(A)、初始氯化钠浓度(B)、电流密度(C)、光照强度(D)条件下,光电体系中的光催化与电催化反应均表现出协同效应,且电催化反应占主导.4种影响因素可通过影响氯类活性物质与羟基自由基的产生来对耦合机制产生作用.根据所得动力学公式ln(c_0/c_t)=0.0042A~(-0.2422)B~(0.3378)C~(1.4742)D~(0.2300)t,4种因素对反应体系的作用强弱顺序为:电流密度(C)初始氯化钠浓度(B)初始pH值(A)光照强度(D).基于GC/MS对中间产物的检测结果,提出3,4-DMA的两种可能降解路径:①3,4-DMA依次降解为3,4-二甲基苯酚、邻二甲苯、邻甲基苯甲酸、甲苯、苯甲醛、烷烃类物质、CO_2和H_2O;②3,4-DMA依次降解为含N联苯类物质、脂肪酸类物质、CO_2和H_2O.     

两维紫外吸收光谱解析有机污染物降解动力学过程

通过解析降解反应过程中测得的两维紫外吸收光谱，可较简便地获得有关污染物降解的动力学模型、速率常数等动力学信息。研究结果表明，苯酚在Ti/SnO2 Sb2O3电极上的电催化降解反应是按串连反应动力学模型进行的，降解中必须经历有紫外吸收的芳香中间体生成过程。中间产物的产生和进一步氧化分解的速率在较大程度上决定了电极对有机污染物的电催化降解效率。阴极对整个电催化降解过程影响较小。     

生物合成施氏矿物作为类芬顿反应催化剂降解甲基橙的研究

应用生物合成施氏矿物作为光助类芬顿反应催化剂促进甲基橙的降解.施氏矿物通过A.f-LX5细胞悬浮液在初始p H值2.5和28℃时氧化Fe SO43d生成,并进行X射线衍射和扫描电子显微镜表征.本研究分析了不同初始p H、H2O2浓度及催化剂装载量对在光助类芬顿反应中甲基橙氧化降解效率的影响.结果表明,生物合成施氏矿物具有较高的催化活性,并且通过羟基自由基机制使甲基橙降解.在近中性、较高Cl-、SO2-4及NO-3浓度条件下,施氏矿物仍然能保持较高催化甲基橙降解的效率.本研究验证了以生物合成施氏矿物作为催化剂的异相光助类芬顿反应是一种处理含甲基橙废水有应用前景的高级氧化技术.     

光、电催化氧化降解染料废水的研究

在光催化剂的参与下,光催化产生·OH、·O2-等自由基,电催化产生·OH、OH-等自由基,这些自由基是水系中存在的氧化能力最强的氧化剂.本实验将光、电协同催化应用于直接深兰L废水的处理上,研究了影响染料废水脱色(降解)的有关因素.表明了在电场作用下,光催化氧化的效果将得到加强,从而大大提高了染料废水的降解速率.     

有机污染物苯胺在催化电极上氧化降解的途径

采用循环伏安法和测定催化电极在不同介质中的阳极极化曲线得到析氧电位的方法,考察了有机污染物苯胺在催化电极上的电催化氧化行为.研究结果表明,苯胺在不同催化电极和反应介质中的电催化氧化降解途径可分为协同氧化降解和间接氧化降解2种模型.催化电极对有机污染物的电催化性能、电极的析氧电位大小以及处理体系的介质环境等多方面因素决定了电催化氧化的降解途径并将影响电化学降解的效率.      

光电催化氧化处理高含氯采油废水的研究

以高压汞灯为光源,考察了在光催化、电氧化、光电催化及光电催化/H₂O₂体系中降解实际油田采油废水的效率.研究了实际高含氯采油废水在TiO₂悬浮态光电催化反应器中的降解动力学.结果表明,在相同的槽电压和反应时间下,光电催化体系降解有机污染物的效率均高于电化学氧化和光催化,而且在电氧化和光电催化氧化体系中均检测到有一定量的活性氯产生,从而可以提高有机污染物的降解效率.光电催化/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.同时详细研究了采油废水的初始ρ(COD_Cr),槽电压和溶液pH等对光电催化降解的影响.      

阴极原位产H2O2强化光电催化降解水中EDTA的研究

本研究构建了以活性碳纤维(Activated Carbon Fiber,ACF)为阴极,TiO_2/Ti与Ru O_2/Ti为双阳极的光电催化体系.该体系中,Ru O_2/Ti电阳极和TiO_2/Ti光阳极均有氧化作用,可同时氧化降解污染物;且电阳极具有较强析氧作用,能产生大量O_2;ACF阴极具有还原作用,可将体系中产生的O_2原位还原为H_2O_2;H_2O_2在紫外光下产生·OH,进而强化光电催化与电催化氧化过程,实现对水中乙二胺四乙酸二钠(EDTA)的高效去除.本论文详细考察了电流密度、pH、曝气等因素对EDTA降解效果的影响.结果表明,在EDTA初始浓度为300 mg·L~(-1)、溶液初始pH=4.84、电流密度为12 m A·cm~(-2)和光电流密度为0.012 m A·cm~(-2)的条件下,反应90 min后,EDTA降解率高于90%.该催化体系实现了EDTA的高效降解.     

光助芬顿氧化法降解染料废水的应用研究综述

为提高有机染料废水的降解效率,高级氧化技术（AOPs）在处理有机染料废水中已经得到了成功的应用。其中,芬顿（Fenton）氧化,尤其是光助芬顿氧化法（Photo—Fenton）倍受研究人员的关注。阐述了光助芬顿氧化法的产生与发展．反应机理以及影响其降解染料废水的几方面因素。对光助芬顿氧化法今后的发展方向提出了一些建议。     

活性炭电催化氧化技术降解废水中氯苯机理研究

采用活性炭电催化氧化技术,研究氯苯降解机理.配制质量浓度100mg/L的氯苯水溶液,在活性炭电催化反应器槽电流1.0 A,降解时间为10～120 min条件下,采用高效液相色谱仪和气-质联用仪定性分析氯苯降解产物,研究氯苯降解过程;控制降解时间30 min,在槽电流分别为0.5,1.0,2.0 A条件下,分析水样中强氧化剂·OH含量.研究结果表明,不同的时间,废水中氯苯降解生成的中间产物不同,中间产物主要有对氯苯酚、对苯二酚、对苯醌、丁烯二酸和草酸等:氯苯废水在电催化作用下,产生具有强氧化能力的·OH,其降解过程为:·OH先攻击苯环C1基团的对位,在亲电加成作用下生成对氯苯酚,C1基团再被·OH取代生成对苯二酚和对苯醌,接着被氧化开环形成有机酸类物质,最终被矿化为CO2和H2O,但有机酸矿化的过程比较缓慢.     

超声辅助电催化氧化降解苯酚影响因素的研究

为探讨水体中苯酚的超声辅助电催化氧化降解,考察了超声的频率和声强、溶液的pH值、温度、支持电解质的浓度,电流密度以及苯酚的浓度等因素的影响。在超声声强分别为21.1W/cm2和27.1W/cm2下电催化氧化降解40min,COD去除率分别为59.3%和64.4%,明显高于无超声作用下41.6%的COD去除率;在中性和弱碱性介质中(pH0值在7￣11之间)苯酚的降解效果较好,pH0=10时,苯酚降解的准一级反应速率常数最大;体系的初始pH值超过11,苯酚的降解速率下降很快,这主要是因为体系的碱性太强导致许多副反应的发生,降低了电流效率,反而不利于污染物的氧化降解;溶液中的支持电解质Na2SO4的浓度(CNa2SO4)为10g/L时,苯酚降解的准一级反应速率常数和电催化氧化降解反应时的槽电压均达到最优;在电催化氧化降解过程中,随着电流密度的增加,污染物的氧化降解速率和效率也随之增大。综合考虑降解效率和电流效率两方面因素,电流密度在10￣30mA/cm2范围内较为适宜。     

有机污染物在电化学反应器中电化学降解过程研究

本文研究环氧丙烷皂化废水在滤压式电化学反应器中的电催化氧化降解过程.提高电流密度能提高降解速率,但增加了能耗,综合考虑最佳的电流密度是10mA/cm2.     

石墨烯三维电极-电Fenton系统降解甲基橙

将三维电极和电Fenton系统结合电催化氧化降解甲基橙废水.制备了Fe₃O₄负载的氧化石墨烯粒子电极GO@Fe₃O₄（GF）和球形凝胶结构SA/GO@Fe₃O₄（SGF）粒子电极,对两种粒子电极进行了表征,探讨了三维电极-电Fenton（3D-EF）系统电催化氧化性能的影响因素,并进行了反应动力学分析,结合Box-Benhnken中心复合响应面设计建立响应面二次多元回归方程模型;采用紫外可见光谱和GC-MS技术研究甲基橙降解过程.结果表明,SGF粒子电极表面形成三维网络状褶皱结构.在初始pH=5,粒子电极投加量3.0g/L,反应时间90min,电流密度30mA/cm²,外加电压7V的反应条件下,SGF粒子电极体系的甲基橙色度和COD去除率分别是98.8%和87.5%,均高于GF粒子电极体系的甲基橙色度去除率87.2%和COD去除率71.2%.响应面模型预测的反应条件和甲基橙色度去除率和实验结果吻合.推测甲基橙降解过程分为3个阶段：断键氧化过程、开环过程和完全氧化过程.     

废物处理与综合利用 石油、天然气工业废物处理与综合利用

X741.031200603440光电催化氧化处理高含氯采油废水的研究/李桂英…(中科院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室)∥环境科学研究/中国环科院.-2006,19(1).-30~34环图X-6以高压汞灯为光源,考察了在光催化、电氧化、光电催化及光电催化/H2O2体系中降解实际油田采油废水的效率。研究了实际高含氯采油废水在TiO2悬浮态光电催化反应器中的降解动力学。结果表明,在相同的槽电压和反应时间下,光电催化体系降解有机污染物的效率均高于电化学氧化和光催化,而且在电氧化和光电催化氧化体系中均检测到有一定量的活性氯产生,从而可以提高有…     

石墨烯三维电极-电Fenton系统降解甲基橙

将三维电极和电Fenton系统结合电催化氧化降解甲基橙废水.制备了Fe₃O₄负载的氧化石墨烯粒子电极GO@Fe₃O₄（GF）和球形凝胶结构SA/GO@Fe₃O₄（SGF）粒子电极,对两种粒子电极进行了表征,探讨了三维电极-电Fenton（3D-EF）系统电催化氧化性能的影响因素,并进行了反应动力学分析,结合Box-Benhnken中心复合响应面设计建立响应面二次多元回归方程模型;采用紫外可见光谱和GC-MS技术研究甲基橙降解过程.结果表明,SGF粒子电极表面形成三维网络状褶皱结构.在初始pH=5,粒子电极投加量3.0g/L,反应时间90min,电流密度30mA/cm²,外加电压7V的反应条件下,SGF粒子电极体系的甲基橙色度和COD去除率分别是98.8%和87.5%,均高于GF粒子电极体系的甲基橙色度去除率87.2%和COD去除率71.2%.响应面模型预测的反应条件和甲基橙色度去除率和实验结果吻合.推测甲基橙降解过程分为3个阶段：断键氧化过程、开环过程和完全氧化过程.     

Mn2+协同PDS对酸性蓝80的电催化降解性能研究

以酸性蓝80（AB80）模拟染料废水,采用E-Mn²⁺-PDS协同体系,对AB80进行电催化降解实验.对比了不同催化体系的降解效率,探讨了Mn²⁺与PDS浓度、pH值和电流密度等单因素对E-Mn²⁺-PDS体系电催化降解效率的影响,对E-Mn²⁺-PDS体系中的氧化性物质、AB80的分解产物及其在体系中的矿化程度进行了研究,并分析了降解机理.结果表明：与其他催化体系比较,E-Mn²⁺-PDS协同体系最优,对AB80的降解率高达99.9%.pH值是最主要的影响因素,pH=3时,E-Mn²⁺-PDS协同体系的降解率为99.6%;协同体系中的氧化性物质包括硫酸根自由基（SO₄^-×）,羟基自由基（HO×）,还有活性Mn³⁺;AB80在协同体系中经过多种化学反应形成11种主要分解产物.协同体系对AB80的矿化率是直接电催化的2.6倍;降解机理为：PDS被Mn²⁺与电流激发出SO₄^-×后,SO₄^-×与水反应生成HO×,然后HO×与电流将Mn²⁺氧化为活性Mn³⁺,三种氧化性物质协同降解污染物.     

金属离子对NaNO2催化氧化降解酸性蓝129的影响

选取蒽醌染料酸性蓝129(AB129)为研究对象,采用催化湿式氧化技术,在以NaNO2为催化剂的基础上,详细考察了Cu2+、Ni2+、Mn2+、Co2+、Cr3+、Fe3+6种金属离子助催化剂对AB129降解的影响.染料溶液初始浓度固定为100mg/L,初始pH值为2.5,氧气压力为0.5MPa,温度为150℃,当助催化剂:NaNO2:AB129的物质的量之比为0.2:0.6:1时,在相同的反应时间内6种金属离子的催化活性大小依次为Fe3+>Cu2+>Cr3+>Co2+>Mn2+≈Ni2+,并且在NaNO2/FeCl3体系下,反应2h后,AB129的脱色率达到了100%.在此基础上进一步考察了NaNO2/FeCl3体系中COD的变化情况,结果显示,反应4h后,NaNO2和FeCl3联合使用相对于单独使用FeCl3和NaNO2时,体系COD去除率分别提高了21%和45%,达到了68%.结合UV-vis光谱图可知,AB129分子最终矿化为CO2和小分子有机物.可能的催化循环机理为反应过程中M(n+1)+/Mn+、NO、NO2和ONOOH之间发生循环转化对体系产生催化作用,其中ONOOH和助催化剂离子被认为是起氧化作用的活性物质.     

芳香有机物电化学氧化降解的研究

为了考察物质结构对难生物降解芳香化合物电催化氧化的影响,实验研究了典型的酚类和胺类芳香污染物的电化学氧化降解。结果表明:电催化氧化技术可有效处理水中的芳香化合物,苯环上取代基对有机物的电催化降解活性有很大影响,带有供电子取代基团的芳香化合物的电催化降解速率比带有吸电子取代基团的芳香化合物的电催化降解速率快。处理2 h,苯酚、苯胺和甲苯胺接近完全去除,对氯苯酚和对氯苯胺的去除率超过90%,对硝基苯酚和2,4-二氯酚的去除率也达到70%左右。