Ti/RuO2-SnO2-TiO2涂层电极电催化氧化苯酚废水研究

采用热分解法将SnO_2掺杂于RuO_2-TiO_2涂层中,制得性能高效的Ti/RuO_2-SnO_2-TiO_2阳极氧化电极。以该自制电极为阳极、钛板为阴极构成电催化氧化体系,对模拟苯酚废水进行电催化氧化试验。利用高效液相色谱探讨了苯酚废水溶液在该体系中的电催化氧化反应历程,并推断出氧化降解途径。采用SEM和XRD表征电极涂层结构和形貌,循环伏安法测试电极电化学性能。通过单因素试验考察反应时间、电流密度(CD)、电极间距、Na_2SO_4电解质浓度、苯酚质量浓度、pH值五个因素对电催化氧化试验的影响,结果表明:在反应时间为240 min、电流密度为102.6 mA/cm~2、电极间距为1.5 cm、电解质浓度为0.5 mol/L、苯酚质量浓度为300 mg/L、pH=5的最佳试验条件下,苯酚的降解率达到98%以上,COD的去除率达到90%以上。     

水溶液中壬基酚聚氧乙烯醚的UV/H2O2矿化试验

采用UV/H2O2催化氧化工艺进行水中壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)的降解和矿化试验,考察了H2O2投加量、溶液初始pH值、UV功率和反应温度对NP-10矿化效率的影响,并采用GC-MS对降解过程中间产物进行初步分析。结果表明:UV/H2O2体系能有效降解水溶液中的NP-10,在NP-10初始质量浓度为100.0mg/L、UV功率为45W、H2O2投加量为10.0mmol/L、溶液初始pH值为3.0、反应温度为25℃的条件下,20min时NP-10的去除率可达98.0%以上,240min时TOC去除率可达98.3%;NP-10的矿化过程符合拟一级动力学,矿化速率常数随光强和H2O2投加量的增加而增加,较低的pH值和较高的反应温度有助于NP-10的矿化;降解中间产物主要是酚类化合物;随着反应时间的增加,NP-10及其降解中间产物可以被完全矿化成CO2和H2O。     

超声波和Fenton试剂联用降解氯苯的试验研究

以超声波(US)和Fenton试剂联用对氯苯(CB)的脱氯降解作用进行了研究.采用单因素法,重点考察了Fenton试剂配比(n(H_2O_2):n(Fe~(2+)))、Fenton试剂用量、CB初始浓度、溶液初始pH值和超声波功率等因素对脱氯降解效果的影响,研究了CB浓度与反应时间的变化关系.结果表明,US/Fenton试剂对CB具有良好的脱氯降解作用,当CB初始质量浓度为100 mg·L~(-1)、H_2O_2与Fe~(2+) 的物质的量比为40:1、H_2O_2的浓度为10 mmol·L~(-1)、溶液初始pH值为3、超声波功率为250 W时,CB脱氯率最大可达93.5%.US/Fenton试剂对于CB的脱氯降解反应符合1级衰减模型,速率常数k'=0.266 min~(-1).     

高铁酸钾氧化去除水中邻氯苯酚的研究

以实验室自制高铁酸钾(K2FeO4)为氧化剂,对水中邻氯苯酚(OCP)的氧化条件进行了研究.结果表明,当高铁酸钾的投加量与邻氯苯酚质量比为5:1时,邻氯苯酚去除率达到60％;当投加氧化剂后反应时间为10 min时,邻氯苯酚去除率达到60％;在反应温度为30℃时,邻氯苯酚有效去除率达到60％;在反应体系pH值为9～ 10时,邻氯苯酚去除率为65％.反应体系中pH值9～ 10,反应时间10 min,温度30℃,氧化剂投加量质量比5:1,为K2FeO4去除水中邻氯苯酚的最佳试验条件.     

“Cu核-Cu2O壳”粒子可见光催化降解酚类废水的研究

以对硝基苯酚溶液为模拟废水,用自制的"Cu核-Cu2O壳"粒子对其进行光催化氧化试验,考察了光照时间、催化剂用量、对硝基苯酚的初始质量浓度、溶液的pH值和光源等对降解过程的影响。结果表明,对硝基苯酚溶液质量浓度为40 mg.L-1,催化剂投加量为2g.L-1,光照120min后降解率达到95%,降解反应符合一级反应动力学。与其他同类光催化剂相比,"Cu核-Cu2O壳"粒子具有较高的光催化活性,而且光催化过程中有氢氧自由基产生,对对硝基苯酚的降解较彻底。     

阴极扩展电催化还原法对五氯苯酚的脱氯特性

以负载Pd催化剂的活性碳纤维作为扩展阴极,对吸附在活性碳纤维上的五氯苯酚进行了电催化还原脱氯研究.考察了电解质浓度、催化剂含量、电流密度等主要因素对还原脱氯效率的影响.结果表明,电解质浓度0.25 mol·L-1,温度40℃,电流密度25 mA·cm-2,催化剂Pd的含量5%,反应4 h,五氯苯酚的降解率可达到94.3%.通过中间产物的分析对电催化还原脱氯反应机理进行了初步探讨.     

石墨烯电极电活化过硫酸盐降解含酚废水研究

以苯酚为目标污染物,利用石墨烯电极自身性质及电活化共同作用下活化过硫酸盐(PDS)产生氧化性自由基降解苯酚,对影响苯酚降解的因素(包括电流密度、初始pH值、PDS浓度及影响反应的主导自由基)进行探讨。通过系统中加入一定量的甲醇和叔丁醇作为自由基猝灭剂的猝灭试验确定降解过程中的主导自由基。结果表明,在未通电情况下石墨烯电极对苯酚也具有去除作用,可以吸附苯酚。在通电情况下,由于电活化和石墨烯活化的双重作用,相比于单一石墨烯体系和单一PDS体系,石墨烯/PDS体系对苯酚的降解率显著提高,在n(PDS)∶n (phenol)为50∶1、苯酚初始质量浓度为25mg/L、pH值为11、电流密度为30 mA/cm²的条件下,在90 min内苯酚的降解率可达98.91%。通过淬灭试验确定在石墨烯/PDS降解苯酚体系中以硫酸根自由基为主(SO₄^-·)、羟基自由基(·OH)为辅。综上所述,在未通电情况下,石墨烯可以利用自身吸附作用去除苯酚,在通电情况下,石墨烯电极利用自身性质以及电活化活化过硫酸盐,与单一PDS体系和单一石墨烯体系相比,有效提高了过硫酸盐的活化程度,提高了苯酚的降解率。     

掺硼金刚石膜电极电化学氧化双酚A的影响因素及机理研究

采用响应曲面法系统研究了掺硼金刚石(Boron-doped Diamond,BDD)膜电极电化学氧化双酚A (BisphenolA,BPA)的影响因素及含氯副产物的生成。结果表明,电流密度是影响降解速率常数(k)和氯离子消耗量(Δc(Cl-))的最主要因素。以BPA有效降解的同时生成较少量的含氯副产物为标准,通过响应曲面法计算得到的最优反应条件为:对0. 06 mmol/L BPA、40 mmol/L NaCl(pH=8)的溶液,当电流密度为15 mA/cm2时,k为0. 318 min-1,Δc(Cl-)仅为3. 55 mmol/L。BDD电极电解不仅生成了高浓度的高氯酸盐,还生成了1,1,2,2-四氯乙烷、2,3,4,6-四氯苯酚和五氯苯酚等仅在BDD体系中被检测到的含氯有机副产物。综上,经BDD电极电化学氧化处理后尽管整个BPA溶液的毒性明显降低,但还需特别关注反应过程中生成的含氯副产物。     

H2O2辅助TiO2/CdS/壳聚糖复合膜光催化甲基橙脱色研究

为利用可见光对染料废水进行高效脱色,采用仿生矿化法制备了具有可见光响应的TiO2/CdS/壳聚糖复合膜光催化剂.用氙灯模拟日光,以甲基橙为目标污染物,探讨了催化剂用量、H2O2投加量、甲基橙初始浓度、溶液pH值、无机阴离子和催化剂重复使用对甲基橙溶液脱色效果的影响.结果表明,甲基橙质量浓度为15 mg/L,催化剂质量浓度为1.00 g/L,H2O2浓度为3.9 mmol/L,pH值为6.0时,光照130 min后甲基橙溶液的脱色率可达到99.90%.催化剂重复使用试验表明,制得的催化剂使用寿命较长,且其反应活性良好.     

星豹蛛头胸部乙酰胆碱酯酶最佳反应体系及其药剂敏感度

利用正交试验法研究5个因素对测定星豹蛛(Pardosa astrigera)头胸部乙酰胆碱酯酶(AChE)活性的影响,以建立酶活测定的最佳反应体系.结果表明,各因素对AChE的比活力影响由大到小的顺序为反应体系的pH值、反应时间、酶质量浓度、反应温度和底物浓度.测定AChE活性的最佳反应条件是: 酶质量浓度为12 g·L-1,底物浓度为0.6 mmol·L-1,反应体系pH值为7.0,反应温度为30 ℃,反应时间为5 min.此外,4种杀虫剂对星豹蛛头胸部AChE活性的影响试验结果表明,灭多威、辛硫磷、高效氯氰菊酯、毒死蜱对AChE的抑制中浓度(IC50)分别为7.76×10-5 mol·L-1、1.76×10-4 mol·L-1、4.12×10-4 mol·L-1和4.94×10-4 mol·L-1,并且上述4种杀虫剂对AChE的抑制具有明显的剂量关系.     

超声波对微电解处理硝基苯的协同效应研究

以硝基苯为目标污染物,考察超声波对微电解技术的协同效应.结果表明,无机械搅拌条件下,硝基苯溶液初始质量浓度为50 mg·L~(-1)、超声波功率密度为200 W·L~(-1)、溶液初始pH值为3.0时,超声波/微电解协同体系降解效果显著高于超声波与微电解单独作用之和,降解过程超声波和微电解间存在显著协同效应,比较3者的降解速率常数可知超声波与微电解间的协同因子达4.875.研究表明,超声波能有效防止铁屑表面钝化和板结现象,超声波促进微电解体系中·OH生成是超声波对微电解降解硝基苯产生明显协同效应的主要原因.     

微波Sol-Gel制备TiO2的研究及其对活性艳红X-3B的降解

采用微波Sol-Gel法在石英表面制备了负载型TiO2光催化剂,通过紫外吸收光谱和X衍射分析表征了TiO2溶胶的变化过程及锐钛型TiO2的生成。以活性艳红X-3B为模拟污染物进行光催化降解,探讨了微波功率、反应温度和反应时间对微波Sol-Gel法制备TiO2光催化活性的影响。由因素试验确定了最佳工艺条件:微波功率400W,反应温度90℃,反应时间2min。在此条件下制备的TiO2催化剂对活性艳红X-3B溶液进行光催化降解,反应30 min的脱色率达93%,TOC去除率为55%。采用中空纤维膜三相液相微萃取-毛细管电泳(HF-LLLME-CE)联用技术对降解生成的小分子有机物进行了测定。     

TiO2悬浆体系光催化降解酸性红B动力学分析

采用TiO2悬浆体系, 以高硼紫外灯为光源, 考察了酸性红B 光催化降解中溶液初始质量浓度、催化剂投加量、无机盐、空气通入量、pH 值对光催化降解速率影响.用Langmuir-hinshelwood 方程描述酸性红B光催化动力学行为. 结果表明:初始质量浓度增加, 反应由一级向零级过渡; 催化剂投加量在0.5～2.5 g/L时, 30 mg/L酸性红B一级反应速率常数与投加量成线性关系; 5种溶解性无机盐对光催化降解酸性红B存在抑制作用, 阴离子影响大于阳离子; 通入空气影响动力学行为, 改变反应级数.本实验在pH 值为3时光催化降解效果最佳, 且酸性条件下比碱性下条件效果更好;TiO2表面吸附能力随pH 值增大而减弱,光催化过程控制步骤在酸性和碱性条件不同.     

Enzyme Electrodes for Glucose Oxidation Prepared by Electropolymerization of Pyrrole

In this work, a method of fabricating enzyme electrodes with the potential application for biofuel cells and biosensors was investigated. Enzyme electrodes were prepared by entrapping native glucose oxidase (GOx) and ferrocene wired GOx (FeFcGOx), as the dopants, in conducting polypyrrole matrices by electropolymerization. Furthermore, the developed polymer enzyme layer was characterized by physical and electrochemical analysis, and glucose oxidation activity on both electrodes was studied. Both electrodes showed direct electrical communication between the enzyme and electrode surface. Low glucose oxidation current was observed from the electrode containing GOx. Higher glucose oxidation current was obtained with FeFcGOx, and the current increased with the escalating glucose concentration suggesting that efficient electron transfer between the enzyme and the electrode surface were achieved. A maximum sensitivity of 20 mM for glucose concentration was obtained for the polymer electrode prepared from FeFcGOx.     

TiO2光催化氧化法处理草浆纸厂废水的研究

以TiO2做催化剂,用光催化氧化法处理碱法草浆纸厂废水.讨论了pH值、H2O2的用量、催化剂用量、光照时间等因素对CODCr去除率的影响,优选了反应条件.结果表明:在 pH=6.08,TiO2用量为0.03 g,光照时间3 h,H2O2量(体积分数)为0.60%的条件下,废水的CODCr去除率可达96%以上.处理后废水达到排放标准.     

掺Fe金红石TiO2的制备及其可见光催化活性的评价研究

为提高金红石型TiO2的可见光吸收性能和光催化活性,以FeC2O4为Fe源,用浸渍法制备了掺铁金红石TiO2光催化剂。采用XRD、UV-Vis等手段对催化剂进行表征;以阿特拉津为目标污染物,在Vis/H2O2条件下对其催化活性进行了评估。结果表明,Fe以Fe2O3的形式负载在金红石型TiO2的表面;掺铁后金红石型TiO2显著拓宽了其可见光的吸收范围;煅烧温度为400℃时制得的光催化剂Fe-R-400℃的粒径结构和光催化活性最好。以Fe质量分数为1%的Fe-R-400℃作为光催化剂,控制反应体系的初始pH=3,催化剂投加质量浓度为1 g/L,H2O2初始浓度为1 mmol/L,经可见光照射反应15 min后,对初始质量浓度为10 mg/L的阿特拉津的去除率可达95.7%。催化剂循环试验表明,Fe在金红石TiO2表面负载比较牢固,催化剂具有较好的稳定性和重复使用性能。     

A novel pretreatment process of mature landfill leachate with ultrasonic activated persulfate: Optimization using integrated Taguchi method and response surface methodology

A novel advanced oxidation process (AOP) using ultrasonic activated persulfate oxidation was used to pretreat mature landfill leachate. The effects of different operating variables (e.g., the initial S₂O₈²⁻ concentration, pH, temperature, ultrasonic power and reaction time) on the oxidation performance were investigated regarding the total organic carbon (TOC) removal efficiency, and the variables were optimized using the integrated Taguchi method and response surface methodology (RSM). Based on the Taguchi method under L₁₆ (4⁵) arrays and a grey relational analysis, the most significant variables included the initial S₂O₈²⁻ concentration, temperature and reaction time. The concentrations of these variables were further optimized using RSM. Using the integrated optimization method, the optimal conditions included an initial S₂O₈²⁻ concentration of 8.5 mM, a reaction temperature of 70 °C and a reaction time of 2.46 h, which resulted in a TOC removal efficiency of 77.32%. The experimental results showed that the enhanced TOC removal from mature landfill leachate by sono-activated persulfate oxidation could be attributed to the combined effects of ultrasonic catalysis and sulfate radical-AOP. Overall, ultrasonic activated persulfate oxidation is a promising method for the pretreatment of landfill leachate.