PW_(12)/SiO_2光催化降解水中苯酚

采用溶胶-凝胶法制备了二氧化硅负载H3PW12O40催化剂,并采用红外光谱、XRD及BET对其进行了表征。研究了其对水中苯酚的光催化降解性。讨论了负载催化剂用量、光照时间对苯酚和TOC去除率的影响。结果表明:PW12/SiO2负载型催化剂用量为3g/L,光照6h,10mg/L苯酚水溶液中苯酚去除率为93.06%,TOC去除率为73.20%。PW12/SiO2多相光催化10mg/L苯酚水溶液降解反应和苯酚水溶液直接光解反应均为一级动力学反应。     

Fe3O4/CeO2复合材料催化降解橙黄G的效能及降解途径

为研究磁性纳米Fe₃O₄/CeO₂复合材料在高浓度难降解有机废水处理中的应用,利用共沉淀法制备Fe₃O₄/CeO₂复合材料,并将其作为非均相类Fenton催化剂降解橙黄G染料废水,利用单因素法优化出最佳降解工艺,同时利用TOF-MS/MS(飞行时间质谱)检测降解中间产物,推测出可能降解途径.结果表明,当Ce/Fe为1 :1(质量比)时制备的Fe₃O₄/CeO₂复合材料催化效果最佳.最佳降解工艺条件:初始pH为2.0,温度为30 ℃,H₂O₂投加量为30 mmol/L,Fe₃O₄/CeO₂复合材料的投加量为2.0 g/L,初始ρ(橙黄G)为50 mg/L.在最佳降解工艺条件下反应120 min后,橙黄G去除率为96.2%,TOC去除率为65.0%,Fe₃O₄/CeO₂复合材料至少可重复利用6次.研究显示,橙黄G降解主要有三条可能的降解途径,包括偶氮键断裂、偶氮键与苯环断开、脱磺酸基、羟基化以及开环等过程,共检测出八种可能的降解中间产物,主要有苯胺、苯酚、萘酚以及羧酸等.      

铁铜催化剂非均相Fenton降解苯酚及机制研究

通过浸渍法制备了负载于活性炭(AC)上的金属催化剂Fe/AC、Cu/AC和Fe-Cu/AC,并通过X射线衍射(XRD)、物理吸附仪及X射线光电子能谱(XPS)对其进行了表征.研究了非均相Fenton反应催化H2O2降解苯酚废水的工艺参数,并通过中间产物分析和电子自旋共振谱(ESR)探讨了过程反应机制.实验表明,Cu/AC催化剂中铜主要以CuO形式存在,Fe/AC中铁以多价态形式存在,以无定形形态分散于活性炭中.Fe/AC、Cu/AC和Fe-Cu/AC催化过氧化氢降解苯酚60 min内降解率分别达到96.7%、77.5%和99%;Cu/AC和Fe-Cu/AC催化剂中活性组分铜和铁有一定溶出,而Fe/AC中活性组分铁溶出很少,苯酚降解主要是以非均相催化为主,同时在三轮循环实验后的苯酚降解率仍然高达93%以上,显示了良好的催化稳定性.在优化条件pH=3、T=303 K及初始H2O2为4.38 mmol.L-1下,Fe/AC催化过氧化氢对苯酚和TOC去除率分别达到97%和53%,没有催化剂时苯酚几乎不降解.ESR结果表明Fe/AC催化过氧化氢产生了羟基自由基,证明苯酚降解是以羟基自由基氧化为主;通过高效液相色谱(HPLC)检测苯酚降解中间产物主要有邻苯二酚、对苯二酚和对苯醌,推测苯酚降解途径主要为邻位和对位的羟基取代反应.     

LED联合玻璃纤维光催化填料对苯酚的降解研究

以钛酸四丁酯为原料,采用浸渍提拉法制备了负载TiO₂的玻璃纤维光催化填料,考察溶液初始pH值、苯酚初始浓度、UV-LED消耗功率以及曝气强度对光催化降解效果的影响.结果表明,在溶液pH=3、苯酚初始浓度为10mg/L、UV-LED输出功率为2.968W,曝气强度为1.8L/min时,光催化反应装置对苯酚的降解率可达97.05%,降解过程遵循准一级反应动力学.此外,该反应装置的能耗较低,催化剂负载的牢固性较好.     

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.     

新型无极准分子光源深度处理水相中含N-杂环化合物

采用微波激发Kr/I2混合气体产生的206 nm准分子紫外光降解水相含N-杂环化合物,考察了206 nm准分子光直接光解模拟喹啉和吲哚废水的效果.结果表明,初始浓度为20 mg.L-1的吲哚溶液,光照80 min时去除率达62.0%,150 min时TOC去除达50.7%.光照时间、初始浓度和溶液的pH值对喹啉的降解有一定的影响.相同条件下,喹啉的去除率和TOC损失率都明显低于吲哚.光解后的溶液经旋转蒸发提取,顶空注射进入气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)定性分析,结果表明,光照下喹啉发生开环降解,生成了甲苯、二甲苯、酸、醛和酯类化合物,而吲哚降解过程中发生了聚合反应.最后,根据中间产物,推断了206 nm准分子光源光解喹啉和吲哚的机制.     

光催化与Fenton试剂对硝基苯酚降解的研究

文章对光催化/Fenton试剂联合降解硝基苯酚模拟废水进行了研究。探讨了硝基苯酚溶液的初始浓度、pH、亚铁离子浓度、双氧水浓度、催化剂量等对对硝基苯酚降解效果影响。结果表明,对于200mL,浓度为100mg/L的硝基苯酚溶液,当加入Fe2+为20mg/L,5mmol/LH2O2,催化剂TiO2为0.6g/L,紫外灯功率为250W且反应40min后,对硝基苯酚的降解率达到约100%。通过对比试验,发现光催化和Fenton试剂对对硝基苯酚的降解起协同作用,并通过GC/MS技术测定中间产物并给出了可能的降解途径。     

PDS协同g-C_3N_4可见光催化降解水体中布洛芬

以尿素为主要原料,采用热聚合法制备光催化剂g-C_3N_4(石墨相碳化氮),对其进行X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪分析仪(FT-IR)表征。通过过硫酸钾(PDS)协同g-C_3N_4可见光催化降解布洛芬实验,探究各种因素对布洛芬光解效率的影响;通过淬灭实验、荧光光谱(PL)测试以及降解中间产物分析,推导了PDS协同g-C_3N_4光催化降解布洛芬的反应机理。结果表明:g-C_3N_4是由片状薄层堆积而成的,在g-C_3N_4投加量为1. 0 g/L,布洛芬初始浓度为10 mg/L,PDS的最佳添加量为3. 334 mmol/L,pH为3时,布洛芬的光催化降解效果最佳,光反应4 h内布洛芬的降解率达到90%以上。PDS的加入显著提升了g-C_3N_4对布洛芬的光催化降解率,其中h~+在光解过程中起主导作用,加入PDS不仅会生成能光解布洛芬的SO_4~-·,还可以降低催化剂g-C_3N_4光生空穴和电子的复合程度,提高h~+的利用率。布洛芬降解过程生成一系列小分子中间产物,最终生成无机盐和水。     

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.      

TiO2光催化氧化苯酚动力学研究

以中压汞灯为光源,研究了苯酚在ＴｉＯ２水悬浮液中降解动力学,考察了苯酚在起始浓度,气相氧浓度,催化剂投加量（ＴｉＯ２）光强度以及催化剂煅烧温度对苯酚光解速率的影响,揭示了苯酚多相光催化氧化反应的特点,反应过程符合表现一级动力学规律,气相氧的影响为一级,苯酚初始浓度的影响为负一级,在一定光强度下,催化剂的投加量存在一最值值,说明有效光强度,气相氧以及催化剂投加量是光催化氧化反应的关键因素,适当地热处     

Degradation of Reactive Yellow 86 with photo-Fenton process driven by solar light

The decolorization of Reactive Yellow 86(RY 86),one of reactive azo dyes,was investigated in the presence of Fenton reagent under solar light irradiation.The decolorization rate was strongly influenced by pH,initial concentrations of H 2 O 2 and Fe(II),and so on.An initial concentration of 40 mg/L was decolored more than 90% after 20 min under optimum conditions.The activation energy of the solar photo-Fenton reaction was 1.50 kJ/mol for RY 86 in the temperature range of 10-60°C.In the kinetic study,the rate constant of RY 86 with OH· radicals could be estimated to be 1.7 × 10 10 L/(mol·sec).The decolorization efficiency of RY 86 under solar light irradiation was comparable to the artificial light irradiation.The decrease of TOC as a result of mineralization of RY 86 was observed during photo-Fenton process.The rate of RY 86 mineralization was about 83% under UV irradiation after 24 hr.The formation of chloride,sulfate,nitrate and ammonium ions as end-products was observed during the photocatalytic process.The decomposition of RY 86 gave two kinds of intermediate products.The degradation mechanism of RY 86 was proposed on the base of the identified intermediates.     

超声波/零价铁协同降解苯酚的研究

研究了超声波/零价铁协同降解苯酚的过程,并对其降解机理进行了研究,分别考察了零价铁投加量,溶液初始浓度,初始pH值,超声功率等因素对苯酚降解的影响规律。结果表明,超声波/零价铁工艺能有效的降解水中的苯酚,零价铁的最佳投加量为0.8 g/L,苯酚浓度越低处理效果越好,苯酚在酸性条件的降解率高于碱性条件,在0~400 W超声作用下,功率越大,降解率越大;超声波与零价铁粉对苯酚的降解具有协同作用,其降解过程符合一级动力学规律。在体系中加入自由基捕获剂正丁醇抑制了苯酚的降解,说明苯酚的降解过程主要依靠羟基自由基(.OH)的氧化作用。     

二氧化钛悬浆体系太阳光催化降解甲基橙研究

利用太阳光作为光源，采用二氧化钛悬浆体系，考察了甲基橙溶液光催化降解反应中影响反应速度的相关因素．实验结果表明，太阳光强度、二氧化钛的投加量、反应器的Ａ／Ｖ值、溶液的初始浓度是影响反应速率的重要因素．在平均照度为９２６００ｌｘ的晴天，初始浓度为２０ｍｇ／Ｌ的甲基橙溶液，初始ｐＨ为３８８，反应器Ａ／Ｖ值为３６ｍ－１时，光照２ｈ后色度去除率达９０％以上，４ｈ后ＴＯＣ去除率接近７０％．实验结果证明了非聚焦开放式反应器构型和二氧化钛悬浆体系能很好地利用太阳能、有效地完成对甲基橙的脱色和有机碳的去除．各因素与甲基橙脱色速率的关系将作为进一步设计反应器的重要参数．     

UV/Fenton反应对直接黑38的脱色与矿化

为了研究过程参数对photo-Fenton法降解偶氮染料直接黑38人工废水的影响,进行了实验室规模的UV/Fenton反应光催化降解染料直接黑38的研究。在一定的时间段内检测水溶液直接黑38的UV吸光度、总有机碳(TOC)浓度的变化,确定了直接黑38废水的降解速度。以单因素实验方法确定了pH值、[Fe2+]、[H2O2]比例及其初始浓度对降解速度的影响。实验结果表明,在pH为3,染料浓度为30mg/L,[Fe2+]/[H2O2]比例1:100,[Fe2+]=0.12mmol/L,[H2O2]=12mmol/L条件下,UV/Fenton方法能在50min内使染料脱色率达90%,使TOC的去除率达到57%。实验证明了photo-Fenton法对于含有偶氮染料废水的脱色与矿化具有很好的应用前景。     

Bi2WO6可见光催化降解活性艳红X-3B的研究

采用水热合成法制备Bi2WO6催化剂,并通过XRD,UV-vis DRS等手段对其进行表征;以活性艳红X-3B为目标污染物,研究催化剂量、X-3B初始浓度、反应溶液pH值以及H2O2等因素在可见光辐射下对其光催化降解效果的影响.结果表明,所制备的Bi2WO6催化剂结晶度好,具有较强的可见光吸收能力;最佳催化反应条件为: X-3B初始浓度20mg/L,Bi2WO6用量2g/L, pH5.18(原始pH值).在此条件下,光照60min,对X-3B的去除率可达到86%;加入2mL/L 30%的H2O2,光照30min,降解率可达到96%以上,降解反应符合一级反应动力学.光催化反应可以有效地破坏X-3B的发色基团偶氮结构使其脱色,但在所设定的反应时间(80 min)内X-3B不能被完全矿化,反应过程中有中间产物生成.     

改性沼渣生物质炭活化过硫酸盐降解酚类性能

通过高温热解+稀盐酸改性制备改性沼渣生物质炭(ZBC-800),研究了ZBC-800活化过硫酸盐(PS)的效能,考察了活化剂、PS投加量、初始pH值对苯酚降解效果的影响,并实际运用于含酚类焦化废水TOC去除.结果表明,ZBC-800活化PS对苯酚去除效果显著,120min去除率达到91.58%,体系中主要通过产生¹O₂的非自由基途径降解苯酚;苯酚的去除效率随着ZBC-800投加量增加而提升,但高浓度PS会起到一定的抑制;不同初始pH值(4.10、6.80、8.40、10.00)对苯酚的降解效果基本没有影响,最终去除效率范围为91.58%~93.10%;针对实际含酚焦化废水,在初始pH=3、8.94g/L ZBC-800和0.5g/L PS体系下,TOC去除率达86.09%.表明ZBC-800可高效活化PS降解苯酚,效果显著,并在实际废水中表现出较好的降解能力,具有一定的应用前景.     

二氧化钛悬浆体系中过硫酸盐对苯酚光催化降解的影响

研究了二氧化钛悬浮溶液中过硫酸盐对苯酚的吸附和光催化降解动力学的影响.在过硫酸盐浓度较低的条件下,S2 O2 - 8的加入能有效提高苯酚的光催化降解速率和表观量子产率,UV TiO2 K2 S2 O8体系下的表观量子产率大于UV TiO2 与UV K2 S2 O8两体系下表观量子产率之和;但是,当过硫酸盐浓度较高时,随着S2 O2 - 8浓度的增加,竞争性吸附加剧,二氧化钛表面的苯酚吸附量急剧减少,导致苯酚的降解速率和表观量子产率不升反降,苯酚平衡吸附量与光催化降解速率呈高度一致性.在本实验条件下,当K2 S2 O8浓度为5 0 0mg·L- 1 时表观量子产率达到最大,协同因子达0 3 9.在不同强度的入射光条件下,也能得到相似的结果.此外,讨论了pH值对不同体系TOC去除率的影响,并对在K2 S2 O8存在时TiO2 的光催化机理进行了探讨     

二氧化钛光催化降解双酚AF研究

系统研究了双酚AF在二氧化钛溶液中的光催化降解行为。就溶解氧、二氧化钛投加量、氟离子浓度和双酚AF的初始浓度等因素对双酚AF降解的影响进行了详细讨论。研究重点是双酚AF的降解动力学以及在降解过程中所产生的氟离子浓度。当双酚AF的初始浓度是40μmol/L时,经过540 min的光催化降解,反应体系的总有机碳去除率超过97%,此时溶液中氟离子的浓度为0.98 mg/L。双酚AF在二氧化钛溶液中的降解符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型,其降解动力学常数是1.21μmol/(L·min)。结果表明,二氧化钛光催化可以有效的去除双酚AF,并且不产生其它二次污染物。     

超声波/铁-炭微电解协同降解苯酚

采用超声波/铁-炭微电解联用体系,以苯酚为目标污染物,考察了苯酚溶液初始pH值、初始浓度、铁屑与活性炭投加量等因素对联用体系降解苯酚效果的影响.结果表明:考察范围内,苯酚降解率随其初始浓度和溶液初始pH值的增加而降低,随铁屑与活性炭投加量的增加而升高.当苯酚初始浓度由50mg·L-1增至270mg·L-1,溶液初始pH值由3.0增至9.0时,降解率分别由91.3%和78.4%降至34.7%和50.7%;铁屑投加量为每L苯酚溶液中40g、160g和320g,铁屑与活性炭体积比均为1∶1时,降解率依次为31.8%、51.9%和72.8%.对比实验及动力学分析表明:联用体系中超声波(US)和铁-炭微电解对苯酚降解具有明显的协同作用,协同因子Ｅ＝5.12,且降解过程符合假一级动力学规律,并根据降解速率常数随各影响因素的变化关系确定了宏观动力学模型.