无机离子对光催化水处理过程影响的研究进展

无机离子在自然水体和生产废水中广泛存在。在不同的反应体系,无机离子对光催化反应的影响不同。深入了解无机离子对光催化水处理过程的影响有助于研究光催化反应的机制,增强金属离子与有机污染物光催化反应的协同作用,提高光催化反应的效率。     

3种染料化合物在UV-TiO2／H2O2和UV-TiO2体系中的光催化降解研究

采用自制的TiO2膜和平板式固定床型光催化氧化反应装置，对甲基橙、茜素红和罗丹明B3种含有不同生色基团的染料化合物进行了TiO2光催化氧化降解研究，通过对照测定降解过程中吸光度、电导率、pH的变化，分析了在加入和不加入H2O22种情况下降解过程的异同，比较了3种染料化合物脱色的难易程度，揭示了降解产物中无机离子的变化规律及某些可能的产物类型。     

水体中常见无机阳离子对TiO_2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的影响

选择了6种水体中常见的阳离子(Na+、Mg2+、Ca2+、Al3+、Cu2+、Ni2+),分别考查了其对TiO2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的影响;从光吸收、无机离子本身的性质对光生电子的捕获及传递等讨论了上述离子影响TiO2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的反应速率的原因。结果表明:由于其不能捕获光生电子,Na+、Mg2+、Ca2+本身对TiO2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的反应速率影响不大;Al3+吸引电子能力较强,成为光生电子和Cr(Ⅵ)之间的桥梁,促进了Cr(Ⅵ)的还原;浓度为1 mmmol/L时,Cu2+显著地促进了Cr(Ⅵ)的光催化还原,其主要原因是Cu2+捕获光生电子的能力很强,起到了催化剂的作用,而浓度大于10 mmol/L时,Cu2+形成单质Cu以及对紫外光的吸收都使促进作用降低;Ni2+未充满的d轨道具有获得并传递光生电子的能力,也促进了Cr(Ⅵ)的还原;在浓度同为1mmol/L时,对Cr(Ⅵ)光催化还原的促进作用依次为:Cu2+Al3+Ni2+Na+、Ca2+、Mg2+。     

水体中常见无机阳离子对TiO2薄膜光催化还原Cr（Ⅵ）的影响

选择了6种水体中常见的阳离子（Na^＋、Mg^2＋、Ca^2＋、Al^3＋、Cu^2＋、Ni^2＋）,分别考查了其对TiO2薄膜光催化还原Cr（Ⅵ）的影响;从光吸收、无机离子本身的性质对光生电子的捕获及传递等讨论了上述离子影响TiO2薄膜光催化还原Cr（Ⅵ）的反应速率的原因。结果表明：由于其不能捕获光生电子,Na^＋、Mg^2＋、Ca^2＋本身对TiO2薄膜光催化还原Cr（Ⅵ）的反应速率影响不大;Al^3＋吸引电子能力较强,成为光生电子和Cr（Ⅵ）之间的桥梁,促进了Cr（Ⅵ）的还原;浓度为1 mmmol/L时,Cu^2＋显著地促进了Cr（Ⅵ）的光催化还原,其主要原因是Cu^2＋捕获光生电子的能力很强,起到了催化剂的作用,而浓度大于10 mmol/L时,Cu^2＋形成单质Cu以及对紫外光的吸收都使促进作用降低;Ni^2＋未充满的d轨道具有获得并传递光生电子的能力,也促进了Cr（Ⅵ）的还原;在浓度同为1mmol/L时,对Cr（Ⅵ）光催化还原的促进作用依次为：Cu^2＋〉Al^3＋〉Ni^2＋〉Na^＋、Ca^2＋、Mg^2＋。     

二氧化钛纳米管光催化降解水中百草枯

二氧化钛纳米管被用于光催化氧化水体中的百草枯,对光催化反应条件、常见Fe3+离子的干扰情况和百草枯光催化降解动力学规律进行了研究。结果表明,浓度为25 mg/L的百草枯溶液,在二氧化钛纳米管(TNT)1.0 g/L,H2O20.5 mL/50 mL,pH=5.0的最优光催化氧化条件下,经过30 min反应可以被100%从水体中去除,表现出非常高的光催化降解效率;动力学方程拟合表明,百草枯光催化氧化反应符合拟一级动力学规律,动力学方程为ln(C0/C)=1.0267t-0.1282,反应速率常数K为1.0267 h-1;双氧水存在时常见的Fe3+能够进一步提高百草枯光催化降解率;该光催化反应体系对低浓度百草枯废水有很好的处理效果,预示着光催化氧化技术适合地表或地下水体中百草枯的去除。     

3种染料化合物在UV-TiO2/H2O2和UV-TiO2体系中的光催化降解研究

采用自制的TiO2膜和平板式固定床型光催化氧化反应装置,对甲基橙、茜素红和罗丹明B 3种含有不同生色基团的染料化合物进行了TiO2光催化氧化降解研究,通过对照测定降解过程中吸光度、电导率、pH的变化,分析了在加入和不加入H2O22种情况下降解过程的异同,比较了3种染料化合物脱色的难易程度,揭示了降解产物中无机离子的变化规律及某些可能的产物类型.     

多相光催化在水污染治理中的应用

多相光催化过程是近年来日益引起重视的污染治理新技术，具有适用范围广、可使污染物彻底破坏、适用于低浓污染物治理等优点，本文对国外近年有关多相光催化在水污染治理中应用的研究结果进行了总结，包括各种有机污染物的氧化及各种无机离子的治理，并讨论了多相光催化过程的优点及实用性。     

臭氧-二氧化钛光催化技术脱除硫化氢

在连续性反应器内以臭氧-光催化技术氧化硫化氢,证实了臭氧对光催化脱除硫化氢有促进作用,探讨了可能存在的主要基元反应和二氧化钛失活的原因,考察了反应温度、臭氧含量、硫化氢初始体积分数等因素对臭氧-光催化技术脱除硫化氢的影响。结果表明,臭氧在光催化作用下快速分解为活性氧离子或自由基,硫化氢在臭氧和光催化联合作用下快速氧化为二氧化硫,最终转化为硫酸;硫酸在二氧化钛表面的沉积使其催化活性降低,导致硫化氢和二氧化硫的转化率逐渐下降。研究还发现,当硫化氢的初始体积分数为100×10-6时,臭氧和硫化氢的最佳摩尔比约为2∶1;臭氧-光催化脱除硫化氢的最佳温度为70℃左右;降低硫化氢的初始体积分数可大幅度降低二氧化硫的选择性。     

外负载Ce-TiO2/活性炭复合体对亚甲基蓝光催化

用超临界流体沉积法处理过的活性炭(AC)为载体,钛酸丁酯为前驱物,硝酸铈为掺杂剂,乙醇为溶剂,制备了外负载TiO2-Ce/Csurf复合材料。在紫外灯照射下,以亚甲基蓝溶液为标准模拟降解物,研究了复合体不同热处理温度、不同浓度、不同亚甲基蓝浓度、不同铈掺杂量以及不同反应温度对光催化性能的影响。结果表明:外负载催化剂的催化性能要高于纯TiO2和体负载催化剂。铈离子掺杂能抑制TiO2晶粒生长,阻碍了TiO2由锐钛矿型向金红石型的转变。当铈离子掺杂量为1.5%,热处理温度为600℃,亚甲基蓝溶液初始浓度为5.5 mg/L,样品浓度为1.5 g/L时,光催化性能最好。     

外负载Ce-TiO_2/活性炭复合体对亚甲基蓝光催化

用超临界流体沉积法处理过的活性炭（AC）为载体,钛酸丁酯为前驱物,硝酸铈为掺杂剂,乙醇为溶剂,制备了外负载TiO2-Ce/Csurf复合材料。在紫外灯照射下,以亚甲基蓝溶液为标准模拟降解物,研究了复合体不同热处理温度、不同浓度、不同亚甲基蓝浓度、不同铈掺杂量以及不同反应温度对光催化性能的影响。结果表明：外负载催化剂的催化性能要高于纯TiO2和体负载催化剂。铈离子掺杂能抑制TiO2晶粒生长,阻碍了TiO2由锐钛矿型向金红石型的转变。当铈离子掺杂量为1.5%,热处理温度为600℃,亚甲基蓝溶液初始浓度为5.5 mg/L,样品浓度为1.5 g/L时,光催化性能最好。     

TiO2纳米粒子光催化降解室内挥发性有机污染物苯的研究

利用溶胶凝胶法制备了纳米TiO2粒子。通过X射线粉末衍射分析，晶相为锐钛矿和金红石混晶，晶粒尺寸约为13nm。以苯为目标污染物，研究了不同的苯初始浓度、氧气、催化剂的用量以及光源强度和波长对光催化效率的影响。结果发现，氧气可以提高光催化降解苯的效率；无论在有氧条件还是无氧条件下，随着苯初始浓度的降低，光催化效率升高；光源的强度和波长对光催化效率具有影响；对于光催化降解0．70μg／cm^3苯而言，最佳的TiO2投入量为0.1g。     

超声波—光催化联合降解苯酚废水研究

超声降解和光催化降解均为自由基历程的高级氧化技术，同时，超声空化能够改善传质效果，因此，二者耦合能否产生协同效果是值得研究的，本文考察了苯酚溶液的超声降解、光降解、光催化降解、超声-光催化降解以及温度对光降解和光催化降解的影响，结果表明，40kHz,0.4W/cm^2的超声波对苯酚没有明显的降解作用，而对光催化降解只有轻微的促进作用。光降解和光催化降解的过程曲线显著不同，但温度对二者均有显著的促进作用。     

光催化氧化处理有机废水

介绍了光催化氧化法的原理,对光催化氧化法处理有机废水的可行性进行了试验,探讨了ＣＯＤ随反应时间的变化规律及催化剂用量,温度、浓度的影响。试验表明,光催化氧化可降解象洗涤剂这样难降解的有机物,反应１２０ｍｉｎＣＯＤ去除率可达５０％以上。     

TiO2光催化氧化脱除模拟烟气中的NOx

采用P25纳米TiO2为催化剂,对NOx浓度360 mg/m3的模拟烟气进行了光催化氧化实验研究,以期为此种方法在电厂烟气脱硝方面的应用提供依据.经SEM、XRD等表征手段,探讨了催化剂晶型尺寸对光催化的作用.实验考察了光催化反应过程规律以及负载量、光照度、NO初始浓度、O2含量、相对湿度和停留时间对光催化氧化效率的影响.结果表明,光催化反应是瞬态到稳态的过程,其催化效率与上述影响因子有密切关系.实验最优条件下NOx的脱除率为46％,但只需适当提高氧化效能,便能达到理想的效果.     

氧化亚铜光催化降解活性艳红的研究

制备了纳米SiO2-Cu2O复合氧化物,并对其进行表征。研究了SiO2-Cu2O在可见光照射下光催化降解活性艳红X-3B的性能。考察了催化剂组成、活性艳红浓度、催化剂用量、H2O2等对光催化反应的影响,还研究了Cu2O光催化反应动力学。结果表明,用SiO2摩尔含量为2%的SiO2-Cu2O光催化降解活性艳红,反应4 h,活性艳红降解率达到85%,降解反应为一级反应。     

光催化降解内分泌干扰物双酚A的响应面分析与优化

对光催化降解内分泌干扰物双酚A进行了研究,使用响应面方法(RSM)结合中心组合设计(CCD),对光催化过程中的影响因素(光强、Ti O2浓度、初始双酚A浓度)进行了探讨和分析,构建响应面模型,并对反应条件进行了优化。此响应面模型能够较好地模拟实验结果,可以用于探索设计空间。优化的最佳反应条件为:Ti O2浓度1.80 g/L、初始双酚A浓度41.08 mg/L、UV光强6.61 m W/cm2,预测和实验最大双酚A去除率分别为81.5%和82.3%,数值比较接近,说明此响应面模型能够有效描述光催化反应过程,优化光催化反应条件,为光催化技术工程应用和光反应器设计提供技术参考。     

纳米生态建筑涂料光催化降解甲醛的研究

以掺加纳米TiO2制备的光催化建筑涂料为催化剂,研究了在紫外光照条件下对气态甲醛的催化降解,并探讨了纳米催化剂晶型、用量和吸附量对光催化降解甲醛的影响。实验结果表明,锐钛型纳米TiO2具有较高的光催化降解甲醛的活性,1h甲醛的降解率可达到70％左右,产物主要为二氧化碳和水;光催化降解甲醛受到涂膜上吸附量的较大影响;该涂料对甲醛的光催化降解反应表现出一级动力学速率规律,且具有良好的线性关系。     

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。     

ZnO光催化降解苯酚的试验研究

以ＺｎＯ作为光催化剂，在不同条件下光催化降解苯的实验结果表明，ＺｎＯ具有很高的光催化活性，４００ｍｌ５ｍｇ／Ｌ的苯酚水溶液光催化１５分钟，去除率即可达到１００％。苯的降解符合一级动力学反应，且初始浓度对表现一级速率常数影响很大。     

提高固定膜光催化氧化净化器性能关键因素的研究

简单介绍了影响光催化氧化有机物反应速度的五个因素，通过分析找出影响光催化氧化有机物反应速度的主要因素，必须同时考虑反应内Ｅ（ｒ）和Ｓ（ｒ）相互综合因素对反应器自由基产生率的影响；通过实验方法找出对应不同功率光源的光催化载体最优半径τｏｐｔ具体数值，是提高固定模光催化氧化净水器性能的关键，如果是把固定化催化膜载体布置在半径τｏｐｄ的圆周上，就能充分利用光源的光能，在反应器有限的空间结构内使得适当强度