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。     

BiVO_4联合H_2O_2或K_2S_2O_8光催化降解布洛芬

以水热法制备了BiVO_4光催化剂,并用X射线衍射和扫描电镜对其进行表征。在模拟太阳光照射下,以布洛芬为目标污染物,考察了BiVO_4联合H_2O_2或K_2S_2O_8工艺对布洛芬的光催化降解效果,得出了H_2O_2或K_2S_2O_8的最佳投加量。通过淬灭实验,研究了光催化联合体系降解布洛芬的机制。X射线衍射谱图表明所合成的BiVO_4光催化剂为纯的单斜晶相,扫描电镜结果表明制备的粉末形貌单一,且呈现微球状。加入H_2O_2或K_2S_2O_8后,一定程度上促进了BiVO_4光催化降解布洛芬的效率,H_2O_2和K_2S_2O_8的最佳投加量分别为3.0 mmol·L~(-1)和1.5 g·L~(-1)。BiVO_4/H_2O_2/hν体系和BiVO_4/K_2S_2O_8/hν体系降解水中布洛芬主要是基于·OH自由基的氧化作用。通过对比2个体系中·OH和O~(·-)_2对布洛芬降解速率的贡献,发现K_2S_2O_8对BiVO_4光催化体系的促进作用远远大于H_2O_2对该体系的促进作用。     

N掺杂TiO_2可见光催化降解有机物机理研究

实验研究了掺杂N的TiO2光催化剂在可见光下对有机物的降解机理,研究方法有：加入自由基俘获剂探索对反应速率的影响、有机物降解过程TOC与脱色比较,化学探针法测定了实验中存在的HO.。结果表明,有机物在脱色的同时苯环也在断裂,说明有机物的降解是受无选择性的氧化剂攻击而完成;除亚甲基蓝以外,加入自由基俘获剂对可见光反应速率均有抑制现象,证明自由基的攻击是有机物可见光催化降解的主要途径。分别以二甲基亚砜和水杨酸为分子探针,实验结果证明了光催化反应系统中存在HO.物种,前者与HO.反应形成特定的偶氮结构有机物在425 nm处有吸收,后者与HO.反应生成2,3-二羟基苯甲酸和2,5-二羟基苯甲酸。亚甲基蓝、苯酚和水杨酸经5 h的可见光催化降解后,其TOC分别降低了62.8%、78.9%和96.0%,说明掺杂N的TiO2有较强的可见光催化降解有机物能力。     

N掺杂TiO2可见光催化降解有机物机理研究

实验研究了掺杂N的TiO2光催化剂在可见光下对有机物的降解机理,研究方法有:加入自由基俘获剂探索对反应速率的影响、有机物降解过程TOC与脱色比较,化学探针法测定了实验中存在的HO.。结果表明,有机物在脱色的同时苯环也在断裂,说明有机物的降解是受无选择性的氧化剂攻击而完成;除亚甲基蓝以外,加入自由基俘获剂对可见光反应速率均有抑制现象,证明自由基的攻击是有机物可见光催化降解的主要途径。分别以二甲基亚砜和水杨酸为分子探针,实验结果证明了光催化反应系统中存在HO.物种,前者与HO.反应形成特定的偶氮结构有机物在425 nm处有吸收,后者与HO.反应生成2,3-二羟基苯甲酸和2,5-二羟基苯甲酸。亚甲基蓝、苯酚和水杨酸经5 h的可见光催化降解后,其TOC分别降低了62.8%、78.9%和96.0%,说明掺杂N的TiO2有较强的可见光催化降解有机物能力。     

臭氧-过硫酸盐工艺深度处理垃圾焚烧渗沥液

针对垃圾焚烧渗沥液经"厌氧-缺氧-好氧"生物组合工艺处理后的出水COD仍在500 mg·L~(-1)左右,且可生化性差(B/C=0.13)的问题,研究采用"臭氧-过硫酸盐"氧化体系进一步处理,以提高其可生化性。研究了臭氧和过硫酸盐投量对该废水处理的效果影响。结果表明,臭氧浓度和S_2O_8~(2-)浓度分别为19.8 g·m~(-3)和0.4 g·L~(-1)时,且反应20 min,出水的B/C从0.13提高到0.49,表明该氧化体系适用于深度处理垃圾焚烧渗沥液生物组合工艺处理后的出水。采用紫外-可见光谱、三维荧光光谱、红外光谱和气质联用对处理系统废水中有机物进行表征分析,表明废水在"臭氧-过硫酸盐"氧化过程中芳香族化合物发生了开环、断链等反应,芳构化程度降低,不饱和的C=C键被破坏,产生C=O和C—O键,并生成一些结构简单的长链烷烃。自由基捕获研究表明,氧化体系中·OH和·SO_4~-2种自由基均存在,以臭氧直接氧化为主。     

高铁酸盐与过硫酸钠联合降解水中滴滴涕和六六六

针对滴滴涕(DDTs)和六六六(HCHs)等有机氯农药(OCPs)难以同步降解的问题,采用高铁酸钾(K_2FeO_4)和过硫酸钠(Na_2S_2O_8)联合降解水溶液中的7种OCPs;分别考察了K_2FeO_4投加量、Na_2S_2O_8投加量和溶液初始pH因素的单独作用及交互作用对OCPs降解率的影响;采用气相色谱-质谱联用仪分析鉴定了降解产物,并探讨了K_2FeO_4/Na_2S_2O_8体系对各OCPs的降解机理。结果表明:K_2FeO_4/Na_2S_2O_8体系处理的OCPs降解率大于K_2FeO_4单独处理下的降解率;碱性环境(pH=9～11)有利于α-HCH和γ-HCH的降解,弱碱性环境(pH=7～9)有利于DDTs的降解,中性环境(pH=7)有利于β-HCH的降解。采用二次多项式和逐步回归法可以较好地拟合和预测OCPs降解率与反应条件的关系,当K_2FeO_4投加量8 g·L~(-1)、Na_2S_2O_8投加量2 g·L~(-1)、pH=11时,总环境风险削减率可达79.16%,与验证实验结果相近。这表明模型具有较好的预测能力。K_2FeO_4/Na_2S_2O_8联合处理对OCPs的降解途径主要为脱氯脱氢,但仍有不完全脱氯产物残留。与K_2FeO_4单独处理相比,K_2FeO_4/Na_2S_2O_8双氧化体系实现了对DDTs和HCHs的高效同步降解。     

ZnIn_2S_4光催化降解水中痕量药物卡马西平的特性

采用水热合成法制备光催化剂Zn In2S4,考察其光催化降解水中痕量医药类物质卡马西平的特性。研究表明,卡马西平初始浓度100μg·L~(-1)、溶液pH 5~9、Zn In2S4投加量50 mg·L~(-1)与碘镓灯(350~450 nm)光照反应3 h后,卡马西平的去除率为90%。动力学分析表明,卡马西平的光催化降解符合一级反应动力学,添加催化剂时的反应速率常数是不加催化剂的2.85倍,催化剂明显提高了降解反应速率。催化剂循环使用2个周期后,卡马西平的去除率由90%降至70%并保持稳定,表明催化剂结构趋稳后仍具有较高的催化活性。羟基自由基(·OH)实验证实了卡马西平降解过程中·OH为主要活性物种,但卡马西平的矿化率却只有3%,由于反应后的溶液呈酸性,因此推测光催化过程中卡马西平与·OH作用后大都转化为酸性中间产物而未被彻底氧化。     

钒氧化物活化过硫酸钠降解2,4,6-三氯酚的机制

研究了三氧化二钒(V_2O_3)活化过硫酸钠(SPS)降解2,4,6-三氯酚(TCP)的效果,分别考察了V_2O_3投加量、SPS和TCP浓度对其降解的影响。结果表明,在V_2O_3投加量为0.05 g·L~(-1),SPS浓度为1.0 mmol·L~(-1),TCP初始浓度为5.0mg·L~(-1)时,反应24 h,有72.4%的TCP被降解。提高V_2O_3投加量不利于TCP的降解,而增加SPS浓度能有效增加TCP的降解速率;利用自由基淬灭反应和电子顺磁共振技术(EPR)对反应体系的主导自由基进行了鉴定,发现羟基是体系降解TCP的主要活性物种,推测并初步证实了V_2O_3活化SPS的过程,发现了二氧化钒(VO_2)和五氧化二钒(V_2O_5)也能活化SPS降解TCP。     

可见光响应的碘掺杂TiO2光催化剂的制备及其作用机理

以钛酸四丁酯为前驱物制备了碘掺杂TiO2催化剂(I-TiO2),考察了碘掺杂量、水解水量、水解温度和煅烧温度对催化剂物理化学性质与光催化活性的影响。X射线衍射(XRD)结果显示,I-TiO2由锐钛矿相和金红石相组成。在可见光照射下,通过降解水溶液中的苯酚评价了I-TiO2催化剂的光催化性能。结果表明,在水解温度为20℃,水解水量为300 mL,煅烧温度为400℃,碘钛比(摩尔比)为20%的制备条件下,催化剂显示了最优的光催化活性。通过向反应体系中引入自由基捕获剂及降低溶解氧,证实光催化降解苯酚主要由光生空穴或吸附的羟基自由基引发。     

一种新型铋基光催化剂的合成及其可见光催化性能

采用水热法合成铋基光催化剂Bi4VO8Br,通过X-射线粉末衍射、扫描电镜等手段对其进行表征.选择甲基橙为目标降解物来评价不同条件下合成的Bi4VO8Br在可见光下的光催化活性,发现pH 3、反应时间15 h、反应温度160℃为材料水热合成的最佳条件.考察了Bi4VO8Br在可见光及紫外光下对几种农药和增塑剂的光催化降解性能,显示了Bi4VO8Br对不易光解的含苯环有机物的可见光高活性.五氯酚的光催化过程影响因素优化结果表明,可见光和紫外光分别照射120 min和20 min,其降解率分别达到97％和99％,Bi4VO8Br表面上活性基团的捕获即空穴的氧化作用是主要反应原理.     

TiO_2光催化耦合SO_4~-·体系对硝基苯酚的降解性能及动力学

利用溶胶-凝胶法在改性的ZSM-5分子筛上负载TiO_2制备复合光催化剂TiO_2/ZSM-5m,采用扫描电镜、N2吸附-脱附等温线和X射线衍射对材料进行表征。通过耦合Fe~(2+)/S_2O_8~(2-)产硫酸根自由基SO_4~-·体系,以对硝基苯酚(pNP)为目标污染物,系统考察了初始pH、TiO_2/ZSM-5m投加量、FeSO_4、Na_2S_2O_8浓度和初始浓度对pNP降解性能的影响。结果表明,在TiO_2/ZSM-5_m投加量为0.8g/L,pH为4.0,FeSO_4为0.4g/L,Na_2S_2O_8为2.4g/L,常温下反应240min的优化条件下,对pNP(初始浓度50mg/L)去除率达到99.31%,光催化降解动力学符合Langmuir-Hinshelwood模型,UV-vis图谱推测对硝基苯酚分子结构发生改变,被有效降解。     

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。     

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)。     

无过氧化氢添加Fenton氧化法降解有机物的可行性研究

Fenton反应可以氧化分解有机物,在反应中的关键氧化剂羟基自由基(HO·)是通过亚铁离子与过氧化氢作用生成的,因此,传统的Fenton氧化必须由外部添加过氧化氢.研究了一种新的方法,即采用Nafion膜固定化亚铁离子,并通过光催化反应提供Fenton氧化所需的过氧化氢,使得Fenton反应在不添加过氧化氢的条件下也能够连续进行.结果表明,以甲酸为代表有机物,该方法可以在不添加过氧化氢的条件下起到分解甲酸的作用.而且,通过对负载亚铁离子Nafion膜的再生,可以使该方法的降解能力保持在稳定的范围.     

离子液体辅助水热法合成锡酸锌及其光催化性能

采用离子液体辅助水热法制备锡酸锌,考察了离子液体添加量对锡酸锌晶相、形貌及光催化性能的影响。通过XRD、TEM分别对锡酸锌的晶相和形貌进行研究。通过在紫外光照射下光催化降解亚甲基蓝溶液对锡酸锌的光催化性能进行表征。当[Emim]BF_4添加量为0.5 mmol时,制得的八面体锡酸锌结晶度高且对染料亚甲基蓝有较高光催化降解能力。自由基捕获实验证明羟基自由基是光催化反应的主要活性物种。     

零价铁活化过硫酸钠降解含油废水

将零价铁活化过硫酸钠产生硫酸根自由基的高级氧化技术应用于处理含油废水。研究了过硫酸钠浓度、零价铁投加量、p H值对油降解率的影响,分析了反应过程中S2O2-8和Fe2+的浓度变化。通过投加柠檬酸强化了降解效率,并探讨了油降解的动力学过程。结果表明,零价铁活化产生硫酸根自由基是处理含油废水行之有效的手段。当过硫酸钠浓度119 mg·L~(-1)、Fe0投加量为50 mg·L~(-1)、p H=1.0,反应4 h后油降解率达到79.26%。Fe/Ps体系中,存在不同的主反应过程,其中Fe2+为主要活性物质,其浓度与降解速率正相关。适量投加柠檬酸可以优化控制Fe2+浓度,油降解率可提高20.64%。油降解动力学过程用准一级动力学方程描述。     

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。     

过硫酸钠/钴离子/超声波协同降解酸性橙7

以酸性橙7(AO7)为目标污染物,研究了过硫酸钠(Na_2S_2O_8)/钴离子(Co~(2+))/超声波(US)协同降解水体中AO7的过程及其降解机理,并分别考察了Na_2S_2O_8初始浓度、AO7初始浓度、催化剂投加量和超声波功率对AO7降解率的影响。实验结果表明,过硫酸钠/钴离子/超声波协同工艺能有效的降解水中的酸性橙7。初始AO7浓度越低降解效果越好。超声功率在200~450 W之间时,AO7的降解率随着超声波功率的增大同样先升高后降低。在体系中加入乙醇和叔丁醇后明显抑制AO7的降解,证明该体系中主要氧化物种为硫酸根自由基(SO-4·)和羟基自由基(·OH)。     

VUV/UV/Cl2工艺去除饮用水中的乐果

乐果是常规饮用水处理技术难以去除的一种典型有机磷农药。为了能够控制并去除饮用水中的农药残留,达到进一步净化水质的目的,建立了降解动力学模型,采用模拟降解饮用水中乐果的方法,对比了乐果在紫外(UV)、氯(Cl2)、紫外/氯(UV/Cl2)、真空紫外/紫外(VUV/UV)和真空紫外/紫外/氯(VUV/UV/Cl2)5种工艺下的去除效果,并考察了乐果初始浓度、Cl2投加量、溶液p H、水中共存天然有机物(NOM)和无机阴离子(N O_3~-、Cl-、HCO_3~-、SO_4~(2-))对VUV/UV/Cl2工艺降解乐果的影响。结果表明:VUV/UV/Cl2对乐果的降解效率最高,乐果的去除率随其初始浓度的增加而减小;适当增加Cl2投加量,可提高乐果的降解效率;提高p H有利于乐果的降解;NOM对乐果的降解有一定的抑制作用;水中共存无机阴离子NO_3~-、Cl-和HCO_3~-可以捕获反应体系中的强氧化性羟基自由基(HO·),对乐果的降解起到抑制作用,而SO_4~(2-)因其捕获HO·的速率很低,无抑制作用。     

抗坏血酸对三价铁/过氧化钙体系降解头孢氨苄的影响

通过添加抗坏血酸(AA)能够缓解铁离子形成沉淀和加速Fe~(3+)转化为Fe~(2+),催化CP产生活性氧物质(ROSs),对CFX降解起到促进作用。研究了Fe~(3+)/AA/CP体系降解CFX的Fe~(3+)浓度、AA浓度、CP浓度、初始pH等主要影响因素。结果表明:在Fe~(3+)浓度0.60 mmol·L~(-1)、AA浓度0.15 mmol·L~(-1)、CP浓度0.144 g·L~(-1)、CFX的初始浓度0.15 mmol·L~(-1)和初始pH=3.00的室温条件下,20 min内CFX的降解率可达到100%。随着初始pH升高,CFX的降解率随之降低。反应过程中降解CFX的活性物质为羟基自由基(HO·)和超氧自由基(O2-·),其中HO·对CFX降解起到主导作用。水中阴离子的影响表明,SO_4~(2-)、Cl~-对CFX的降解影响较小;但HCO3-对CFX的降解有明显的抑制作用。在处理成分较复杂的实际养殖废水实验中,发现只有提高药剂量才能达到有效降解实际废水中头孢氨苄的目的。