还原氧化石墨烯/磷酸银光催化剂制备及其对卡马西平的降解

为进一步增强Ag_3PO_4的催化应用性能,采用水热还原法制备还原氧化石墨烯/磷酸银(rGO/Ag3PO4)复合光催化剂并对其进行表征;考察了氧化石墨烯(GO)掺量、溶液pH、光源对其光催化降解卡马西平效果的影响;通过对催化降解过程中活性物种的确定,初步推断其降解机理。结果表明,复合改性有助于提高Ag_3PO_4颗粒分散性,增强其光响应能力和光催化活性。当GO掺量为0.7%,初始pH为5～9时,全波段辐射处理初始浓度200μg·L~(-1),卡马西平在6 min内基本可实现对其完全降解。催化降解过程中光生空穴是主要的活性物质,其与羟基自由基、水合电子共同作用实现卡马西平的降解。     

基于过碳酸钠的类Fenton体系对亚甲基蓝的降解动力学

采用改良低温结晶法制备过碳酸钠(sodium percarbonate,SPC),对其进行XRD表征,并用以作为氧化剂构建类Fenton体系(SPC/Fe~(2+))降解亚甲基蓝(MB),对其降解的影响因素及反应动力学进行了研究。结果表明,在该体系中,当溶液初始pH分别为2~10时,亚甲基蓝的去除率在1 min时均可达到97%以上,说明该体系可高效去除水体中的亚甲基蓝,反应速率快,且过碳酸钠的使用可以拓宽Fenton反应的pH范围。该反应的最佳工艺条件为0.75 g·L~(-1)硫酸亚铁,300 mg·L~(-1)过碳酸钠,亚甲基蓝去除率在反应10 min后可达99.0%。亚甲基蓝在该体系中的降解遵循二级反应动力学方程,反应速率常数分别为64.50×10~(-3)L·(mol·s)~(-1),快于Fenton体系的17.83×10~(-3)L·(mol·s)~(-1)。该体系反应活化能为16.6 kJ·mol~(-1),远小于Fenton体系(46.234 kJ·mol~(-1)),说明以过碳酸钠为氧化剂更有利于非均相类Fenton反应的发生。     

Zn_(0.9)Fe_(0.1)S硫化物的制备及其光催化降解双酚A的性能

以沉淀法制备的Zn0.9Fe0.1S硫化物为光催化剂,双酚A(BPA)为目标污染物,在紫外光下建立UV+硫化物+H2O2光催化体系。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、比表面积测试(BET)对催化剂微观形貌进行分析,并考察了过氧化氢加入量、初始pH、BPA初始浓度、催化剂用量等因素对BPA降解率的影响,研究了该硫化物催化剂的使用寿命。结果表明:当pH=5,过氧化氢的加入量=0.20 mmol·L~(-1),BPA初始浓度为10 mg·L~(-1),催化剂的加入量为0.08 g时,对BPA的去除率最高,达90%以上。催化剂连续使用7次后,对BPA的降解率仍然能达到80%。说明该硫化物催化剂具有较好的稳定性并且与H2O2在光催化作用下具有良好的协同作用,而催化剂的加入也极大地提高了光催化工艺对BPA的处理效果。相比传统光-Fenton体系,UV+硫化物+H2O2光催化体系不仅可以提高BPA的降解率,还降低了H2O2的使用量,降低处理成本。     

Cu~(2+)-TiO_2/偕胺肟纤维的制备及其光催化降解性能

以偕胺肟纤维为配体和载体,常温下通过"配位-水解"方法,制备Cu~(2+)改性TiO_2/偕胺肟纤维复合材料(Cu~(2+)-TiO_2/AOCF)。采用XRD、SEM和EDS对Cu~(2+)-TiO_2/AOCF晶体结构、形貌和表面成分进行分析表征。结果表明,TiO_2纳米颗粒均匀分布在纤维表面,呈无定型态。以光催化降解活性黄染料的降解率为指标,优化了制备工艺条件,结果显示,Cu~(2+)-TiO_2/AOCF的最佳制备条件:氯化铜浓度c=1.5 mmol·L~(-1)、掺杂时间t=20 min、pH=3.0。对活性黄和甲基橙的光催化降解反应表明,当染料溶液pH=2.0、太阳光光源、催化剂用量为0.500 0 g·L~(-1)时,催化降解效率能达到95.7%。催化剂可重复使用6~8次且能保持光催化能力,2种溶液的催化降解反应均符合一级反应动力学特征。紫外可见光谱(UV-vis)和光致发光光谱(PL)分析表明,Cu~(2+)的改性降低了TiO_2禁带宽度,使其光谱响应范围变宽。     

非均相催化臭氧化降解水中苯酚动力学

在常温常压下对MgO催化臭氧化降解苯酚的动力学进行了详细研究,考察了MgO加量、臭氧投加量、pH值、苯酚初始浓度和反应温度对催化臭氧化降解苯酚废水的反应速率常数k的影响,分析了多相催化臭氧化的反应活化能,构建了反应动力模型。结果表明,臭氧对苯酚的催化降解遵循表观拟一级反应动力学,且反应速率常数k随着MgO加量(20~80 mg·L~(-1))的增加而增大,在MgO加量为40 mg·L~(-1)时达到0.185 7 min~(-1);随着臭氧加量(0.54~5.5 mg·min~(-1))的增加,k从0.030 49 min~(-1)增大到0.217 77 min~(-1);随着溶液初始pH(1.7~10.15)的升高,k从0.087 75 min~(-1)增加到0.205 49 min~(-1);随着初始苯酚浓度(50~400 mg·L~(-1))的增加,k从0.253 68 min~(-1)降低到0.036 82 min~(-1);随着反应温度(10~50℃)的增加,k从0.120 62 min~(-1)增加到0.466 46 min~(-1)。证明了催化臭氧化降解苯酚的表观反应速率常数分别与催化剂加量、臭氧加量、pH和反应温度成正相关,与苯酚初始浓度则成负相关。反应活化能较低(Ea=2.616 7×104J·mol~(-1)),并且动力学模型计算数值与实际数据吻合良好(平均相对误差为8.9%)。     

壳聚糖/纳米CdS复合颗粒可见光光催化降解猩红B动力学研究

采用仿生矿化法制备了壳聚糖/纳米CdS复合颗粒光催化剂,并用于可见光光催化降解猩红B染料模拟废水,研究了猩红B初始浓度、pH、催化剂投加量和催化剂重复使用次数等因素对猩红B光催化降解的影响.X射线衍射(XRD)分析表明,壳聚糖能有效负载CdS纳米微晶.采用Langmuir-Hinshelwood模型描述壳聚糖/纳米CdS复合颗粒可见光光催化降解猩红B反应动力学行为,在猩红B初始质量浓度较低(≤20 mg/L)时,光催化降解过程符合假一级动力学方程.降低猩红B初始浓度和溶液pH都可显著增大光催化降解速率常数;催化剂投加量小于0.7 g/L时,光催化降解速率随其增加而增大,但催化剂投加量过大会使光催化降解速率减小;催化剂重复使用第5次时,猩红B光催化降解速率常数仍为第1次使用时的63.4%.     

UV-TiO_2光催化氧化降解双酚A的动力学研究

采用自制光催化氧化反应器,研究了双酚A(BPA)在纳米TiO_2悬浆体系中的光催化氧化特性.结果表明:(1)UV-TiO_2对水中BPA有较强光催化氧化降解作用.在10 W低压汞灯照射下,当纳米TiO_2用量为1.0 g/L、pH为5.5、BPA初始质量浓度为10 mg/L、曝气量为4.0 mL/min、温度为室温、反应时间为120 min时,BPA去除率可达97.1%.当pH≥9.5时,120 min后BPA已经基本光催化氧化降解完全.(2)BPA的光催化氧化降解曲线均很好地符合一级反应动力学方程.其速率常数与纳米TiO_2用量、pH、BPA初始浓度、曝气量有关;促进·OH和电子-空穴对的生成是提高光催化氧化反应速率的重要途径.     

光诱导腐殖酸产生自由基对天然水中雌二醇光降解效能的影响

以腐殖酸(humic acid,HA)为光敏化剂,采用300 W氙灯模拟太阳光,研究雌二醇(E2)在HA溶液中的光降解动力学。结果表明:E2在HA溶液中的光解反应符合准一级动力学模型,HA对E2光解速率起促进作用,且随着HA浓度的增加(由0增至12 mg·L~(-1))对E2的促进作用增强;当HA继续升高至24 mg·L~(-1)时,HA的光掩蔽作用增强,对E2光解的促进作用减弱。采用电子顺磁共振技术(EPR)直接证明了HA在E2的光解过程中会产生羟基自由基(·OH)。自由基淬灭实验表明·OH和单线态氧(1O2)对E2光解贡献率分别为62%和20%。TOC的去除率远低于E2的去除率,说明E2在光降解过程中并没有被完全矿化。     

固定化催化剂TiO2膜光催化降解三氯乙醛的研究

研究了负载于玻璃上的固定化催化剂TiO2膜光催化降解水中三氯乙醛的效果,探讨了TiO2膜光催化降解三氯乙醛的机理,考察了溶液pH值和三氯乙醛初始浓度埘TiO2膜光催化降解三氯乙醛的影响,并研究了固定化催化剂TiO2膜光催化降解三氯乙醛的动力学.结果表明,固定化催化剂TiO2膜光催化降解水中三氯乙醛的效果良好,当三氯乙醛初始浓度为2.25 mg/L时,在紫外光照时间3 h下,三氯乙醛的降解率高达100%.在相司紫外光照时间下,三氯乙醛的光催化降解率随着三氯乙醛初始浓度的增大而下降.在溶液pH=6.5时,三氯乙醛的降解效率最高.固定化催化剂TiO2膜光催化降解三氯乙醛的反应遵循一级反应动力学,反应速率常数随三氯乙醛初始浓度的增大而减小.     

光催化降解水体异味物质2-MIB的机理

以水体异味物质2-甲基异莰醇(2-methylisoborneol,2-MIB)为研究对象,在紫外光(λ<380 nm)照射下,探讨TiO2(P25)对2-MIB的光催化降解特性及光化学作用机理。结果表明,UV/TiO2光催化体系可以有效去除水体异味物质2-MIB,紫外光照射60 min,对2-MIB的降解率达95%。同时研究了光催化降解体系介质pH,共存腐殖酸(HA)和过硫酸钾(K2S2O8)对UV/TiO2光催化体系降解2-MIB的影响,发现低浓度HA([HA]≤0.5 mg/L)可以提高2-MIB降解速率,当HA浓度高于0.5 mg/L,2-MIB降解反应受到抑制;同时当加入电子受体K2S2O8后,降解体系中活性物种羟基自由基(.OH)明显增加,提高了TiO2对2-MIB的降解能力。利用苯甲酸荧光光度法和POD-DPD显色法跟踪测定降解过程中羟基自由基(·OH)和过氧化氢(H2O2)的变化,表明光催化反应涉及·OH机理。     

ZnIn_2S_4可见光催化降解水中的双氯芬酸

通过水热法制备了可见光下响应的光催化剂ZnIn_2S_4,研究了水中痕量医药类物质双氯芬酸的光解和光催化降解效果与降解途径,同时对催化剂进行了扫描电镜、X射线衍射、紫外可见漫反射、氮吸附和羟基自由基捕获的测试。结果表明,ZnIn_2S_4的比表面积为91.3 m2·g-1,且在可见光照射下具有良好光催化性能。以卤钨灯模拟太阳光,在双氯芬酸初始浓度100μg·L~(-1),ZnIn_2S_4投加浓度10 mg·L~(-1)条件下反应5 h可降解水中98%的双氯芬酸。卤钨灯直接光解5 h可降解91%的双氯芬酸。光解和光催化反应均符合假一级反应动力学,光催化反应速率是光解反应速率的1.5倍。双氯芬酸光解过程中主要发生光环化反应,生成了2-(1-氯-9H-咔吧唑-8-基)-乙酸;光催化过程则主要通过羟基自由基氧化降解双氯芬酸,中间产物主要有1-氯-8-甲基-9H-咔吧唑及2,6-二氯-N-邻甲苯基苯胺。     

活性炭负载三价铁光催化臭氧氧化降解莠去津生产废水

莠去津(atrazine)是一种广泛使用的除草剂,其生产废水具有高有机物浓度和高盐度等特点,处理难度大,为此针对性地开发和评价了活性炭负载三价铁催化剂(AC-Fe~(3+))光催化臭氧氧化对莠去津生产废水的降解效果,考察了催化剂投加量、紫外功率、曝气强度对该废水COD和NH_3-N降解的影响,探究了负载型光催化氧化体系下的降解机理及吸附降解动力学。结果表明,加入AC-Fe~(3+)催化剂后,降解效果得到显著的提升,AC-Fe~(3+)可以有效延缓高盐对处理过程的不利影响。当催化剂投量为40 g·L~(-1),紫外线功率为14 W,曝气强度为800 L·h~(-1)时,废水COD和NH_3-N的去除率分别可以达到70.9%和87.7%。研究结果可为含高盐、高有机物工业废水的高效处理提供一种新思路。     

CoFe_2O_4/TiO_2/鳞片石墨粒子电极光电催化降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶法制成CoFe_2O_4/TiO_2/鳞片石墨粒子电极,用电子扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和X-射线光电子能谱仪(XPS)对该粒子电极的形貌、晶体结构和元素组成进行分析,并将其应用于罗丹明B(Rh B)的光电催化实验;考察电解质浓度、粒子电极投加量、电压、pH和初始浓度等因素对罗丹明B降解的影响,并研究了罗丹明B的光电催化降解动力学。结果表明:光催化和电化学联合作用时,产生协同作用;在电解质Na_2SO_4溶液浓度为0.03 mol·L~(-1),粒子电极投加量为6.67 g·L~(-1),外加电压为8 V,pH为3,反应时间为45 min时,浓度为15 mg·L~(-1)的罗丹明B的去除率达到97.6%;罗丹明B的光电催化降解反应符合假一级动力学模型。     

零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水

采用零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水,研究了初始pH、零价铁投加量、过氧化氢(H_2O_2)投加量及温度对红水中总有机碳(TOC)去除效果的影响,同时进行了TOC去除过程中反应动力学的探讨。结果表明,零价铁耦合芬顿氧化体系可有效降解TNT红水中的2,4-二硝基甲苯-3-磺酸钠和2,4-二硝基甲苯-5-磺酸钠。在初始pH为2,温度为20?C的条件下,加入1.5 g·L~(-1)零价铁反应1 h后,再加入100 mL·L~(-1)H_2O_2反应4 h,红水中二硝基甲苯磺酸盐浓度从500 mg·L~(-1)降至0 mg·L~(-1),去除率为100%,TOC浓度从150 mg·L~(-1)降至30 mg·L~(-1),去除率达到80%。反应中TOC的降解过程遵循拟二级反应动力学方程。零价铁耦合芬顿氧化法可以作为TNT红水的有效处理途径。     

TiO_2膜光催化降解4,4’-二溴联苯的研究

研究了负载于玻璃上的同定化催化剂TiO2膜光催化降解水中4,4'-二溴联苯(4,4'-DBB)的效果,考察了溶液pH值和4,4'-DBB初始浓度等对TiO2膜光催化降解4,4'-DBB的影响,探讨了降解机理.结果表明.TiO2膜光催化降解水中4,4'-DBB的效果良好,紫外光照射8 b,初始浓度为4 mg/L的4,4'-DBB的降解率高达94%,降解速率随着4,4'-DBB初始浓度的增大而下降.在溶液pH=1时,4,4'-DBB的降解效率最高.超声的加入使降解反应的速率加快.经拟合发现4,4'-DBB的降解符合拟一级反应规律,并推导出动力学方程.     

K2FeO4协同TiO2光催化降解水中邻苯二甲酸二甲酯

针对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)难降解的特性,采用高铁酸盐-光催化的协同工艺降解水中的DMP;研究了不同参数对DMP降解效能的影响;探讨了光催化降解DMP的机理。结果表明,Fe(Ⅵ)-TiO_2-UV体系对DMP的降解率明显优于其他2种体系(高铁酸盐体系和TiO_2-UV降解体系),说明光催化与高铁酸盐的组合产生明显的协同效应;当DMP初始浓度为5 mg·L~(-1)、pH=9、高铁酸盐和二氧化钛投加浓度分别为31.7 mg·L~(-1)和40mg·L~(-1)时,DMP降解率较高(75%);在Fe(Ⅵ)-TiO_2-UV体系光降解DMP过程中,TiO_2催化剂表面产生的Fe—O—(有机)络合物会抑制DMP降解,用1%HCl溶液洗涤TiO_2,可恢复其活性;用Fe(VI)-TiO_2-UV体系降解实际生产废水和模拟废水中DMP,DMP降解率分别为67%和78.2%。高铁酸盐-光催化联合工艺的协同作用极大地提高了DMP的降解率。     

微波-Fenton高级氧化工艺降解水中BPA

以提高目标物的降解效果和投加药剂利用率、缩短反应时间及节约处理成本为目的,探讨4种不同光助-Fenton氧化工艺对环境内分泌干扰物双酚A(BPA)的降解效果。以BPA的去除率和反应速率作为评价指标,采用紫外分光光度计、TOC测定仪及分子荧光光度计分别对BPA的去除率、反应体系的矿化度和·OH的生成量进行研究。确定了微波-Fenton氧化工艺降解水中BPA的效果最佳,并深入研究pH值、H_2O_2投加量、n(H_2O_2)/n(Fe2+)、微波反应功率及时间对微波-Fenton氧化工艺的影响。结果表明:pH=3,n(H_2O_2)/n(Fe2+)为20,H_2O_2浓度为2 mmol·L~(~(-1)),反应时间为5 min,反应功率为300 W的条件下,BPA初始浓度为100 mg·L~(~(-1))时其去除率最高达99.67%,矿化度达53%;pH值在2~6范围内对BPA均有降解效果,铁泥量也有一定的减少。为微波-Fenton氧化工艺的实际应用奠定了理论基础,并且提供了技术支持。     

Mn掺杂TiO_2纳米材料的制备及可见光催化降解水中腐殖酸

以钛酸正丁酯为钛源,MnSO_4为锰源,采用溶胶-凝胶法,制备Mn-TiO_2光催化剂。经扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)等手段进行表征,同时通过对水中腐殖酸(HA)的降解实验,探讨不同煅烧温度下制备Mn-TiO_2的可见光催化性能。结果表明,在350~500℃煅烧下制备的Mn-TiO_2均为锐钛矿型,其光响应范围可不同程度拓宽到可见光区;煅烧温度是影响可见光催化活性的重要因素,过高或过低都不利,400℃煅烧制备的Mn-TiO_2催化剂可见光活性最佳;投加此催化剂1 g·L~(-1),对初始浓度5 mg·L~(-1)的HA水溶液可见光反应240min后,降解率达75.1%,且光催化反应过程符合准一级动力学,其表观速率常数为0.006 6 min~(-1)。     

一种光催化体系光催化降解苯胺的研究

以钛酸丁酯为原料．以膨润土为载体,用酸性溶胶法合成TiO2纳米复合物,并利用该复合物作催化剂,在H2O2存在下进行光催化降解苯胺溶液。结果表明,该催化剂在UV／H2O2系统中对苯胺溶液有很好的光催化降解效果,其效果优于纯TiO2;H2O2的存在提高了苯胺光催化降解速率,在本实验条件下其最佳摩尔浓度是5mmol／L;溶液pH是影响反应速率的重要因素．pH在中性范围内具有更强的光催化活性;该体系中苯胺能够有效地被降解,其光催化反应遵循一级反应动力学规律。     

以萘为共代谢的芘的好氧生物降解

为更好有效去除地下水中的常见污染物芘,以萘为降解基质,利用苍白杆菌降解芘,并对反应影响因素进行了研究,模拟了反应动力学。结果表明:浓度为100 mg·L~(-1)、pH=7、25℃、萘的初始反应24 h后萘的去除率达到99.84%,芘的去除率达到37.5%。另外,菌株在萘初始浓度不同的条件下对萘的降解符合一级动力学,对芘的降解符合二级动力学。结果表明苍白杆菌在去除地下水中的萘和芘方面具有很大前景。