ZnFe_2O_4/TiO_2光催化剂制备及乙酰甲胺磷降解性能研究

分别采用共沉淀法和溶胶-凝胶法制备了ZnFe2O4和掺杂ZnFe2O4的纳米级TiO2光催化剂,进行了XRD、TEM和UV visDRS表征,以卤素灯为光源对纳米TiO2降解水溶液中乙酰甲胺磷农药进行了研究。考察了反应液初始pH值、催化剂用量、H2O2用量对降解率的影响。实验结果表明,焙烧温度为400℃、掺杂量为0.5%的ZnFe2O4/TiO2纳米粉体降解效果最佳,在相同条件下,反应2h后农药降解率可比纯TiO2提高20%左右。正交实验优化了降解反应条件,在常温常压下,起始pH值为12、H2O2浓度为12mmol/L、催化剂浓度为0.5g/L、反应3h后,初始浓度为1.0×10-4mol/L的乙酰甲胺磷农药降解率可达61.2%。     

新型Fe_3O_4@GO@TiO_2光-芬顿催化剂降解刚果红

采用水热法制备了Fe_3O_4@GO@TiO_2三元复合光-芬顿催化剂,应用于刚果红的降解。用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)对催化剂结构进行了表征;采用单因素实验考查了刚果红溶液初始p H、底物初始质量浓度、H_2O_2添加量、降解温度对刚果红降解效果的影响,建立了理想的催化降解条件;通过多次循环使用评价了催化剂的使用稳定性。结果表明,Fe_3O_4@GO@TiO_2三元复合光-芬顿催化剂为近球形颗粒,直径约为2μm;XRD图谱证明催化剂为三元结构;当催化剂用量为500 mg/L时,催化降解刚果红的理想条件为溶液初始p H=3.0~5.0,底物初始质量浓度30 mg/L,H_2O_2添加量为1.5%,降解温度50℃;催化反应200 min时脱色率达到90%以上;循环使用5次后,铁离子溶出量低于0.17 mg/L,磁性Fe_3O_4回收率高,脱色率始终在90%以上,催化前后X射线衍射图谱几乎没有变化,说明催化剂具有良好的使用稳定性。     

二氧化氯降解水中柱孢藻毒素的研究

实验考察了在不同二氧化氯投加量、柱孢藻毒素(CYN)初始浓度、pH值及温度下柱孢藻毒素的降解效果,对二氧化氯降解柱孢藻毒素的反应动力学进行了探讨。结果表明,ClO_2能有效地降解柱孢藻毒素。CYN降解率随ClO_2投加量的增大而提高。当CYN初始浓度在15.11μg/L以下,CYN初始浓度对ClO_2降解CYN的影响不明显;当高于15.11μg/L增大,CYN初始浓度CYN降解率提高。温度为25℃的CYN降解率接近于30℃的,两者的CYN降解率均高于15℃的。酸性条件下CYN降解率高于碱性和中性条件的。在25℃/pH值7.05,柱孢藻毒素初始浓度为28.04μg/L,ClO_2投加量为0.5 mg/L 30 min CYN降解率达83.69%,120 min达92.62%。ClO_2降解CYN的反应为三级反应,在温度30、25和15℃时相应的速率常数分别为9.30×10~(-4)、9.90×10~(-4)和9.83×10~(-5)L~2/(μg~2·s);反应活化能为12.29 kJ/mol,ClO_2降解CYN在常温下反应迅速。     

光助Fenton反应降解水溶性染料曙红Y脱色研究

对水溶性染料曙红Y使用Fenton试剂结合光催化氧化降解褪色的过程进行了研究,对该反应的4种主要影响因素加以分析:染料浓度、Fenton试剂用量、光源、初始pH值。经过系列的研究分析得出了曙红Y降解的最佳降解条件,并对Fenton试剂光催化氧化反应机理进行了初步探讨。实验结果表明:太阳光照射能有效地促进曙红Y的降解褪色(脱色率大于95%),明显缩短褪色时间,节约氧化剂的用量。当Fe2+浓度在3.50×10-5~7.19×10-5mol/L之间以及H2O2的摩尔量为染料摩尔量的50~100倍时,太阳光光照能有效地促进0.10 g/L以下浓度的曙红Y的降解。     

超声波-生物接触氧化联用降解邻硝基氯苯

采用超声波-生物接触氧化法降解土壤及地下水中的邻硝基氯苯,探讨了土壤的p H值,超声波辐射功率和频率,以及生物接触氧化的不同曝气量下对土壤和地下水中的邻硝基氯苯降解率的影响,考查最优工艺参数。结果表明,超声波预处理时,超声波辐射功率在1 500 W,频率在120 k Hz时,地下水降解率可达到71.5%;超声波-生物接触氧化法联合处理时,曝气量为60 L/(m~3·min),地下水降解率最终可达到92%;超声波预处理有助于提高后续生物接触氧化法对邻硝基氯苯的降解作用。     

漆酶催化氧化废水中17α-乙炔基雌二醇

用漆酶催化氧化法处理废水中的17α-乙炔基雌二醇(简称EE2)。考察了温度、pH值、起始底物浓度、起始漆酶浓度和助催化剂等因素对EE2去除率的影响。实验结果表明漆酶能有效催化氧化废水中的EE2,适宜的反应条件为:温度35℃,pH值5.38,漆酶与EE2起始浓度之比宜大于0.178 U/μmol,反应180 min,EE2的去除率大于92%。其他反应条件一定,EE2起始浓度在0.017 1-0.051 3mmol/L之间,EE2去除率随其浓度升高而缓慢下降,但去除量逐渐升高;EE2起始浓度在0.051 3~0.137 6 mmol/L之间,EE2的去除率和去除量都显著降低。磁力搅拌和助催化剂ABTS都能显著加快反应速度,提高EE2去除率。     

赤铁矿光助类Fenton降解有毒有机污染物

可见光照射下(λ>420 nm)采用天然赤铁矿为催化剂降解罗丹明B(rhodamine B,RhB)和无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,DCP),探讨了溶液pH、催化剂用量、溶液中溶铁量对降解反应的影响,通过紫外-可见分光光度计、红外光谱仪、苯甲酸荧光光度法以及COD等跟踪降解过程,并对反应机制做了初步探讨.结果表明,Cata/RhB/H2O2/vis体系能有效地降解RhB,降解最佳条件为:催化剂用量0.6 g.L-1、pH为3.0、H2O2浓度1.5×10-3mol.L-1,反应180 min可完全脱色,且溶铁对催化体系的贡献较小;对2,4-DCP的降解,24 h后,降解率达56%.且该催化剂具有良好的稳定性,循环使用6次,催化剂活性无明显变化.苯甲酸荧光光度法检测到反应体系中产生了高活性氧化物种.OH,反应机制主要是.OH的异相类Fenton过程.     

陶粒负载纳米TiO2催化臭氧化降解水中微量硝基苯

制备了以陶粒为载体的纳米二氧化钛催化剂,并以硝基苯为稳定性有机污染物的目标降解物,研究了其对臭氧化的催化性能,对影响催化效果因素及降解机理进行了探讨.实验对不同温度条件下烧结的催化剂催化臭氧化有机物能力进行了比较,使用SEM进行表征,确定最佳烧结温度.通过改变催化剂投量、硝基苯初始浓度、pH值、添加不同浓度自由基抑制剂和催化剂重复使用实验等,表明在700℃温度下烧结的催化剂具有最大催化活性;硝基苯臭氧化反应中主要氧化剂为羟基自由基,其降解反应为一级反应;硝基苯的去除率随催化剂投量增加而增大;在pH为10时催化剂具有最好的催化效果,对硝基苯的去除率为46.5%;催化剂连续3次重复使用性能良好.     

陶粒负载纳米TiＯ2催化臭氧化降解水中微量硝基苯

制备了以陶粒为载体的纳米二氧化钛催化剂,并以硝基苯为稳定性有机污染物的目标降解物,研究了其对臭氧化的催化性能,对影响催化效果因素及降解机理进行了探讨.实验对不同温度条件下烧结的催化剂催化臭氧化有机物能力进行了比较,使用SEM进行表征,确定最佳烧结温度.通过改变催化剂投量、硝基苯初始浓度、pH值、添加不同浓度自由基抑制剂和催化剂重复使用实验等,表明在700℃温度下烧结的催化剂具有最大催化活性;硝基苯臭氧化反应中主要氧化剂为羟基自由基,其降解反应为一级反应;硝基苯的去除率随催化剂投量增加而增大;在pH为10时催化剂具有最好的催化效果,对硝基苯的去除率为46.5%;催化剂连续3次重复使用性能良好.     

臭氧法降解水中对甲基苯磺酸的动力学研究

采用臭氧法降解对甲基苯磺酸废水,研究了对甲基苯磺酸降解的影响因素和动力学.考察了反应液初始浓度、初始pH值、臭氧投量、反应温度、常见无机离子等因素对臭氧氧化降解对甲基苯磺酸反应速率的影响.结果表明,对甲基苯磺酸初始浓度0.29mmol.L-1,pH9.0,臭氧投量3.75×10-6mol.s-1,控制温度25℃,反应6...     

Ag掺杂改性TiO_2催化降解水体中的邻苯二甲酸二甲酯

邻苯二甲酸酯是环境中普遍存在的有机污染物(内分泌干扰物)之一。通过湿式机械混合法制备Ag掺杂改性TiO2催化剂。光催化降解实验的结果表明Ag掺杂浓度为1×10-4mol/g,焙烧温度为400℃下所得的催化剂活性较好。对降解体系的研究表明,当催化剂的投加量为0.1~0.3 g/L、pH=5~8时降解效率较高(62.0%)。相对于催化剂的降解过程而言,其吸附作用是比较小的,而是以光催化反应为主。并利用荧光光谱对催化剂的性能进行了初步表征。     

磁性Fe3O4-CuO非均相活化过碳酸钠降解AO7

采用一步水热法合成了可磁性回收的Fe₃O₄-CuO材料并通过SEM-EDS和XRD进行表征.利用Fe₃O₄-CuO活化过碳酸盐（SPC）降解偶氮染料AO7,探究了Fe₃O₄-CuO投加量、SPC初始浓度、初始pH值和背景氯离子对Fe₃O₄-CuO/SPC体系降解AO7的影响,分析了体系的主要反应机理.实验结果表明,Fe₃O₄-CuO可以活化SPC降解AO7,反应随Fe₃O₄-CuO和SPC投加量的增加而加快,但过高的SPC投加量反而抑制AO7的降解.由于SPC的缓冲能力,该体系拥有广泛的pH适应能力且反应随着初始pH的升高而加快.染料废水中常见的Cl^-对AO7的降解有促进作用,Cl^-浓度越高降解速度越快.AO7的降解主要发生在材料表面,反应的主要活性物种为·OH,Fe₃O₄-CuO重复使用4次后依旧保持较高的催化活性体现了其良好的稳定性.该体系对AO7具有优异的脱色能力和较好的矿化效果.     

UV/TiO2去除水中磺胺甲 唑的动力学及影响因素分析

采用UV/TiO2工艺去除磺胺甲 唑(SMX),研究了SMX在纳米TiO2(Degussa P-25)悬浆体系中的光催化去除效果,考察了TiO2投加量、SMX初始质量浓度、pH值、CO32-和叔丁醇等因素对SMX去除效果的影响.结果表明,UV/TiO2工艺可以有效地去除水中的SMX,其反应过程符合拟一级反应动力学模型.当TiO2投加量为500mg/L,SMX初始质量浓度为5mg/L,反应液pH值为7时,SMX的去除率达到98.76%,反应速率常数k为0.1438min-1,半衰期t1/2为4.82min.相同条件下,反应速率在TiO2投加量为500mg/L 时最大,pH7时最大,并随SMX初始质量浓度增加而降低.少量CO32-投加不利于SMX的去除,但大量CO32-投加明显促进反应速率.叔丁醇对SMX光催化去除存在显著的抑制效果.同时引入和计算了每一对数减小级电能输入(EEo)指标以评价该工艺的电能利用效率.     

非均相催化降解去除废水中过氧化氢异丙苯

为消除废水中CHP(过氧化氢异丙苯)对废水生物处理系统的不利影响,筛选出MnO₂为适合催化CHP降解脱毒的非均相催化剂,并以MnO₂为催化剂,催化降解自配废水中的CHP,采用间歇试验考察了反应pH、温度、MnO₂投加量、初始ρ(CHP)对CHP去除效果的影响,对CHP降解动力学进行了分析,同时对处理前后废水组分和生物毒性做了鉴定.结果表明:CHP催化降解速率与温度、初始ρ(CHP)和ρ(MnO₂)呈正相关;pH为4～10,温度为50～70 ℃,ρ(MnO₂)为10～20 g/L是较为优化的反应条件.MnO₂催化降解CHP的反应符合表面反应机制,催化剂表面接触面积越大,CHP降解速率越快;在pH为2或3时,CHP降解速率显著高于pH为4～10时,但Mn溶出较为显著.在初始ρ(CHP)为0.4～1.0 g/L时,CHP催化降解反应遵循一级反应动力学,符合Arrhenius方程,E_a(表观活化能)为37.56 kJ/mol.反应产物主要为2-苯基-2-丙醇,处理后废水的OUR(耗氧速率)抑制率由63%降为0,对活性污泥没有抑制.      

光催化降解制浆漂白废水试验条件的优化

制浆漂白废水的主要成分之一氯代愈创木酚在TiO2作催化剂、254nm波长的紫外光作光源时,发生光催化降解反应,苯环特征峰在反应过程中逐渐消失。采用正交试验得到较佳的试验条件,结果表明,有机物的初始浓度是一个关键因素,其次是溶液的酸碱度,降解时间的延长可以提高光催化降解效果,同时还要考虑催化剂的用量和反应器的循环流量等工艺参数。在初始浓度为0.05mmol/L、循环流量20L/h、催化剂用量250mg/L、pH值10、反应180min时,降解率达到99%。     

L-半胱氨酸对酰胺类除草剂的离体脱氯反应与机制

研究了L-半胱氨酸与酰胺类除草剂的反应动力学、热力学及其机制.结果表明,L-半胱氨酸促进酰胺类除草剂的降解,该反应遵循二级动力学方程;除草剂降解速率同除草剂分子的亲电常数线性相关,降低顺序为甲草胺(kL-cysteine=7.65×10-3mol/(L×s))>乙草胺(kL-cysteine=7.23×10-3mol/(L×s))>丁草胺(kL-cysteine=6.01×10-3mol/(L×s))>S-异丙甲草胺(kL-cysteine=2.15×10-3mol/(L×s)),这与其土壤和高效菌降解速率顺序相一致;产物的质谱鉴定表明,L-半胱氨酸取代除草剂分子中氯原子.表明该反应为双分子亲核取代脱氯反应.热力学分析显示,该反应为焓控反应.除草剂间降解速率的差异性由熵变控制,且除草剂的降解速率与反应熵变(ΔS)具有良好的线性关系,ΔS数值越负,除草剂的降解速率越小.分子中N原子上的醚键取代基支链结构及链长度对反应速率影响较大,而芳环取代基结构没有明显影响.     

Fe2+催化过碳酸钠降解水体中的磺胺二甲嘧啶

研究了过碳酸钠(SPC)在Fe~(2+)催化作用下对磺胺二甲嘧啶(SMT)的降解作用,探究了Fe~(2+)和SPC的初始浓度及溶液初始p H对Fe~(2+)/SPC体系降解磺胺二甲嘧啶的影响,分析了体系中起主要作用的活性物种,并采用HPLC-MS/MS技术鉴定其降解的主要产物并提出可能的降解途径.结果表明,适当提高Fe~(2+)与SPC初始浓度可以提高磺胺二甲嘧啶的降解率,但超过一定范围后反而会抑制其降解,实验中Fe~(2+)/SPC/SMT的最佳物质的量比为15∶10∶1,此时磺胺二甲嘧啶的降解率可以达到84%;溶液初始p H的提高会抑制磺胺二甲嘧啶的降解,但抑制幅度不大,即使在偏碱性条件下仍能达到75%的降解率;Fe~(2+)/SPC体系中主要活性物种是HO·;磺胺二甲嘧啶可能的降解途径有3种,主要包括苯环相连N原子的羟基化、磺酰胺键[S—N]的断裂及分子间重排脱SO2.     

CoTPPS4催化处理敌敌畏生产废水的研究

用CoTPPS4作催化剂,Na2S2O8/H2O2为混合氧化剂处理含DDVP农药生产废水.探讨了氧化刺种类、混合氧化剂比例、催化剂投加量、农药初始浓度和pH值等因素对催化处理活性的影响,并对催化处理反应动力学进行了研究.结果表明,在pH＝9溶液中,农药初始浓度为28.93 mg/L、CoTPPS4加入量为2.4×10-...     

纳米TiO2催化臭氧化对松花江水中氨氮的影响

研究了以负载于陶粒、硅胶、沸石表面的纳米TiO₂作为催化剂时,催化臭氧化松花江水过程中氨氮浓度的变化.结果表明,在单独臭氧化过程中,氨氮浓度先升高后下降,反应30 min后的氨氮浓度与初始浓度相近.在以TiO₂/陶粒、TiO₂/硅胶为催化剂的催化臭氧化过程中,氨氮浓度也是先升高后下降,但反应过程中氨氮的平均浓度要高于单独臭氧化过程.以TiO₂/沸石为催化剂时,催化臭氧化过程中氨氮浓度先下降,然后略有升高,继而又下降,30 min时对氨氮的去除率接近80%.单独臭氧化和催化臭氧化过程中,增大臭氧投量,氨氮浓度最大值出现的时间提前,并且反应过程中氨氮浓度平均值降低.增大催化剂TiO₂/陶粒、TiO₂/硅胶的投量,催化臭氧化过程中氨氮浓度平均值升高.增大TiO₂/沸石投量,有利于氨氮的去除,但投量增大到50g以上时,对氨氮的去除效果影响很小.温度从10℃升高到30℃,对TiO₂/陶粒、TiO₂/硅胶催化臭氧化过程中氨氮浓度的变化影响不大.而以TiO₂/沸石为催化剂时,温度升高有利于催化臭氧化过程中氨氮的去除.     

光催化氧化法处理染料中间体H酸水溶液

为了去除水中难氧化的有害染料中间体Ｈ酸,研究以ＴＩＯ２、ＺｎＯ、ＣｄＳ和Ｆｅ２Ｏ３为催化剂,采用低压汞灯为光源,对Ｈ酸水溶液进行光催化氧化实验．结果表明：ＴｉＯ２和ＣｄＳ的催化效果最好．采用ＴｉＯ２作催化剂,光催化氧化５ｈ后,Ｈ酸分解率可达９０％,反应速率遵从Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｈｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ方程,Ｋ＝１２．３Ｌ／ｍｍｏｌ,ｋ＝２５．２×１０－６ｍｏｌ／ｈ．溶液中投加１０ｍｇ／Ｌ的Ｆｅ３＋或Ａｇ＋,可使反应时间缩短２—３ｈ．研究探讨了ｐＨ、ＴｉＯ２投加量和Ｈ酸浓度对催化氧化过程的影响．