MWNTs及MWNTs/TiO_2对水中1,2,3-三氯苯的吸附特性研究

采用批量平衡实验,对比研究了多壁碳纳米管（MWNTs）及多壁碳纳米管/二氧化钛复合材料（MWNTs/TiO2）对水中1,2,3-三氯苯的吸附特性。结果表明,在相同条件下,MWNTs及MWNTs/TiO2对1,2,3-三氯苯（1,2,3-TCB）的最大吸附量分别为71.8 mg/g和3.05 mg/g,pH值在2~11之间变化时,两者的吸附均不受pH值变化的影响。2种吸附剂的吸附过程均符合拟二级动力学方程,但MWNTs/TiO2对1,2,3-TCB的吸附速率常数为0.4159 g/（mg.m in）,约为MWNTs的50倍左右,说明MWNTs/TiO2具有更强的吸附驱动力。1,2,3-TCB在2种吸附剂上的吸附过程均可用Freund lich吸附等温线来描述,其热力学参数吉布斯自由能△G0均为负、标准焓变△H0与熵变△S0均为正表明,MWNTs及MWNTs/TiO2吸附1,2,3-TCB过程为自发吸热反应。与MWNTs相比,MWNTs/TiO2具有可光催化再生的优点,能用于被污染水体的原位修复。     

溶胶-凝胶法制备复合光催化剂（MWNTs/ TiO2）工艺条件的研究

以多壁碳纳米管（MWNTs）为载体,在煅烧温度200~900℃、煅烧时间1~7 h、溶胶体系pH值为2~10的工艺条件下,采用溶胶-凝胶法制备复合光催化剂（MWNTs/TiO₂）。通过其对甲基橙的光催化降解效果对比,评价各种复合光催化剂催化活性之间的差异,结果表明,随着煅烧温度的升高,复合光催化剂中纳米TiO₂的晶型由锐钛型逐渐向金红石型转变,500℃时为2种晶型的混合相;pH值为2的强酸性条件有利于形成金红石晶型,pH值为5的中性及弱酸性条件则有利于形成锐钛型,而pH值为3时为2种晶型的混合相;在煅烧温度500℃、煅烧时间3 h、溶胶凝胶体系pH值为3的最佳制备工艺条件下,复合光催化剂催化活性最高,借助扫描电镜发现其TiO₂均匀地包覆在多壁碳纳米管管壁上。     

镧负载改性TiO2太阳光催化降解微囊藻毒素的研究

考察了镧负载改性TiO₂催化剂在太阳光下降解微囊藻毒素LR (MCLR)的效果及其影响因素。结果表明,镧负载改性的TiO₂可显著增加MCLR在TiO₂表面的吸附量,同时提高MCLR在太阳光下的降解率。随着镧负载量的增加,太阳光下MCLR降解率可从65%提高到95%,pH降低可促进MCLR的降解。改性TiO₂对藻毒素的降解存在最佳投加量,实验结果表明,在pH=6,MCLR初始浓度为2 mg/L,0.001-La-TiO₂的最佳投量为0.5 g/L,在3 600 μW/cm²太阳光下照射30 min,降解率可达97%。     

克劳氏芽孢杆菌(Bacillus clausii S-4)吸附Zn2+的研究

为了验证生物吸附剂去除废水中重金属离子Zn²⁺的可行性，筛选了一株高效吸附Zn²⁺的微生物菌株克劳氏芽孢杆菌Bacillus clausii S-4。采用火焰原子吸收、红外光谱和扫描电镜能谱分析，对这种新型生物吸附剂在水相中吸附Zn²⁺的性能和机理进行了研究。结果表明，B. clausii S-4菌体在20 ℃、30 ℃、40 ℃条件下，吸附Zn²⁺的最佳pH为4.5，吸附容量为57.5 mg/g，吸附容量随温度的升高而增加，吸附过程是吸热反应，吸附平衡时间约30 min。吸附前后，B. clausii S-4菌体表面上的化学官能团和金属离子发生了明显的变化，—OH、—NH⁺₄、—COOH、（—CO—NH—）、—C₆H₅等官能团可能参与了吸附过程。0.1 mol/L HNO₃、HCl和EDTA对锌的解吸附效果较好。在矿山废水中，B. clausii S-4菌体对Zn²⁺的吸附效果也比较理想，显示出其潜在的应用价值。     

纳米TiO2花式分层微球的合成及其对Pb(Ⅱ)的吸附性能

利用仿生合成的方法,以甘氨酸为模板剂、钛酸正四丁酯作钛源,水热合成一种新型纳米TiO₂花式微球,并对其进行了表征。通过考察pH值、温度和Pb(Ⅱ)溶液的初始浓度对吸附效果的影响,研究了TiO₂花式微球对水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附性能及其吸附动力学特性。结果表明,纳米TiO₂花式微球直径约2 μm,平均孔径约56 nm,比表面积约是270.3 m²/g;当pH值为4.0时TiO₂花式微球对溶液中Pb(Ⅱ)吸附率达到最高,210 min时基本达到吸附平衡,20、30和40℃的最大吸附量分别为75.64、76.34 和77.52 mg/g。吸附过程遵循准二级速率方程,与Langmuir等温式拟合更好。     

超细粉煤灰基成型吸附剂的动态吸附实验

以粉煤灰为原料制备成型吸附剂,对水溶液中亚甲基蓝和Cr⁶⁺进行动态吸附研究,绘制穿透曲线,利用Origin软件对实验数据分析处理,得出穿透曲线的通式C_t=A₁－A₂〖〗1+(t/t₀)^p+A₁。结果表明,初始浓度C₀=25 mg/L,填料高度不同时,达到穿透点的时间随填料高度的增加而增加;填料高度h=200 mm,初始浓度不同时,达到穿透点的时间随初始浓度的增加而减小;该吸附剂对有机染料和重金属离子均有较好的吸附性能;穿透曲线通式的回归线性相关系数表明,该通式可很好地反映超细粉煤灰成型吸附剂的动态吸附过程。     

Triton X-100在土壤颗粒上的吸附特征研究

采用平衡振荡法,研究了砂土对非离子表面活性剂Triton X-100的吸附特征。结果表明,砂颗粒对Triton X-100的吸附能力总体较低,单位吸附含量均＜1.1 mg/g;砂颗粒吸附Triton X-100过程中存在显著的吸附剂浓度效应,砂颗粒上Triton X-100含量随着固液比（吸附剂浓度）的增大而减小;吸附容量q_m与平衡常数K_L值随固液比变化而变化,Langmuir方程适用范围是起始浓度C₀相对较小的固液吸附体系;0.5～1 mm石英砂的吸附能力略＞0.2～0.5 mm石英砂,0.5～1 mm和0.2～0.5 mm石英砂吸附Triton X-100变化特征具有显著的一致性,采用高斯拟合模型可以反映出石英砂吸附Triton X-100的变化规律,相关系数R²均＞0.98。     

La2O3/ZnO/TiO2光催化降解活性艳红K-2BP的研究

采用溶胶-凝胶法制备了La₂O₃/ZnO/TiO₂复合光催化剂,以紫外灯为光源,活性艳红K-2BP为模型降解物,研究了La₂O₃/ZnO/TiO₂的光催化性能。结果表明：当锌和镧的掺杂量w(ZnO)=20%, w(La₂O₃)=0.5%, 煅烧温度为500℃时,La₂O₃/ZnO/TiO₂复合光催化剂的光催化活性最高;当催化剂投加量4 g/L,通气量800 mL/min,初始pH值3.12时,La₂O₃/ZnO/TiO₂对活性艳红K-2BP的降解效果最好。实验证明,La₂O₃/ZnO/TiO₂对活性艳红K-2BP的降解遵从Langmuir-Hinshelwood动力学模型,测得其反应速率常数k＝11.5 mg/(L·min);吸附常数K＝2.88×10^-2 L/mg。     

棘孢曲霉（Aspergillus aculeatus）对Pb2＋和Cd2＋的吸附特征

为了研究棘孢曲霉（Aspergillus aculeatus）对溶液中Pb^2＋和Cd^2＋吸附过程的特征,分别从动力学、热力学和吸附等温线三方面进行了实验,同时还研究了pH、温度、时间、重金属离子起始浓度和吸附剂用量对吸附过程的影响。等温吸附过程可以用Langmuir方程来描述。在实验设定条件下,棘孢曲霉对Pb^2＋和Cd^2＋最大吸附量分别为71.2 mg/g和59.8 mg/g;动力学实验数据很好的符合二级     

锰掺杂WO3-TiO2复合光催化剂的制备及其性能研究

溶胶-凝胶和浸渍相结合的方法制备锰掺杂WO₃-TiO₂复合光催化剂，RXD表征，考察WO₃和Mn²⁺掺入量、焙烧温度、焙烧时间及催化剂用量对光催化降解甲基橙的影响。结果表明，500℃焙烧2h，掺杂量n_{（Mn²⁺）}∶n_（WO3）∶n_（TiO2）＝0.8∶1∶100时，光催化活性最高，光催化降解甲基橙溶液，120min后，降解率达90%, 比单纯 TiO₂的光催化活性提高81%。     

纳米TiO2/EP光催化降解罗丹明B废水的研究

通过溶胶-凝胶法制备出可漂浮于水面的膨胀珍珠岩(EP)负载型TiO2,研究其在水中对罗丹明B(RB)的去除效果、吸附降解动力学以及最佳工艺条件,并研究其多次回收再生后的降解效果。结果表明,浸渍3次的负载型TiO2光催化活性最高,回收5次后活性变化很小,降解率下降不到8%;光催化剂用量为0.2 g,20 mL初始浓度为10 mg/L和15mg/L RB溶液光照6 h后降解率分别达98%和74%。在实验浓度范围内,该光催化反应可用一级反应动力学方程描述。     

负载TiO2的活性炭纤维改性电极电吸附除氟

采用溶胶-凝胶法制备TiO2凝胶,将TiO2凝胶涂覆在活性炭纤维表面并进行热处理制备改性电极(TiO2/ACF),利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱仪(XRD)、比表面和孔隙度分析仪对负载前后电极的表面特性进行表征,并探讨了其对NaF溶液的电吸附效果。结果表明,电极负载TiO2后表面变得粗糙,比表面积和总孔体积减小,而介孔体积和平均孔径增大。此外,表面的TiO2同时以金红石和锐钛矿的晶型存在。电吸附实验结果显示,加电可以提高吸附容量,而且电压、pH和初始氟离子浓度均对电吸附容量产生影响:电压增大,吸附容量增加,当施加电压为2 V时,电吸附容量为1.03 mg/g,比开路电位时提高40%;pH可以通过影响氟离子在溶液中的存在形态和TiO2/ACF电极表面的羟基基团对电吸附容量产生影响;初始氟离子浓度升高,电极吸附容量增大,但是去除率降低。在处理初始氟离子浓度为4 mg/L的NaF溶液时,在2 V电压、中性pH和12 h的吸附时间下,改性ACF为电极的吸附量为1.32 mg/g。     

As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附特性及机理

通过静态动力学和热力学吸附实验,研究了温度、共存离子以及溶质的初始浓度对As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附的影响,探讨了As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附特性及机理。结果表明,在As（V）初始浓度为10mg／L,pH为7的条件下,25℃时的吸附量0．41mg／g高于30℃时的吸附量0．31mg／g,As（V）在金红石TiO,上的吸附为放热过程。CaCl2和MgCl2的添加对As（V）在金红石TiO2表面吸附起到明显的促进作用。T=25℃,Ca2＋或Mg2＋浓度为10mmol／L时,As（V）吸附量分别为0．64和0．56mg／g,Ca2＋比Mg2＋对As（V）吸附促进作用强。As（V）在金红石TiO2的吸附等温线符合Frendlich方程,Lagergren二级动力学方程能较好地描述As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附的动力学过程。     

纳米TiO_2/EP光催化降解罗丹明B废水的研究

通过溶胶-凝胶法制备出可漂浮于水面的膨胀珍珠岩（EP）负载型TiO2,研究其在水中对罗丹明B（RB）的去除效果、吸附降解动力学以及最佳工艺条件,并研究其多次回收再生后的降解效果。结果表明,浸渍3次的负载型TiO2光催化活性最高,回收5次后活性变化很小,降解率下降不到8%;光催化剂用量为0.2 g,20 mL初始浓度为10 mg/L和15mg/L RB溶液光照6 h后降解率分别达98%和74%。在实验浓度范围内,该光催化反应可用一级反应动力学方程描述。     

改性多壁碳纳米管对水中Cd2+的去除

为了增加多壁碳纳米管(multiwall carbon nanotubers,MWNTs)对水中Cd2+的吸附量,使用混酸对多壁碳纳米管进行氧化处理,采用红外光谱进行结果表征,并探讨了吸附时间、pH值和MWNTs的使用量、Cd2+的浓度及干扰离子对镉离子吸附的影响。结果表明,吸附时间为1.5 h、pH为5.3、吸附效果最佳,随MWNTs量的增加Cd2+去除量增加,共存的阳离子会降低对Cd2+的吸附效果,对Cd2+的吸附符合Longmuir吸附定律。研究同时表明,pH小于2时Cd2+能容易从碳纳米管上解吸。初步探讨了Cd2+吸附机制。     

SO2-4/TiO2光催化降解苯酚

以工业硫酸氧钛为原料水解制得SO42-/TiO2光催化剂,并以苯酚为目标降解物,考察了SO24-/TiO2的光催化性能。结果表明:随着SO42-/TiO2制备过程中焙烧温度的升高,其光催化活性逐渐增加,650℃焙烧获得的SO24-/TiO2的光催化活性最好,此后再升高温度会因催化剂中硫的挥发而下降;在确定苯酚原液初始浓度为50 mg/L条件下,SO42-/TiO2的光催化降解苯酚的最佳工艺条件为反应时间2 h、苯酚pH为7、催化剂用量1 g/L。XRD、SEM和FTIR的分析结果显示实验温度下制得的SO42-/TiO2均为锐钛型TiO2;其间掺杂的SO24-在TiO2表面分散性较好,没有聚集成大的颗粒;红外分析的结果初步判定低温(<550℃)焙烧制得的催化剂SO42-在TiO2表面是螯合双配位吸附,高温焙烧时(>550℃)SO42-在TiO2表面是桥式配位吸附。     

纳米TiO2花式分层微球的合成及其对Pb（Ⅱ）的吸附性能

利用仿生合成的方法,以甘氨酸为模板剂、钛酸正四丁酯作钛源,水热合成一种新型纳米TiO2花式微球,并对其进行了表征。通过考察pH值、温度和Pb（Ⅱ）溶液的初始浓度对吸附效果的影响,研究了TiO2花式微球对水溶液中Pb（Ⅱ）的吸附性能及其吸附动力学特性。结果表明,纳米TiO2花式微球直径约2Ixm,平均孔径约56nm,比表面积约是270．3m。／g;当pH值为4．0时TiO2花式微球对溶液中Pb（Ⅱ）吸附率达到最高,210min时基本达到吸附平衡,20、30和40qE的最大吸附量分别为75．64、76．34和77．52mg／g。吸附过程遵循准二级速率方程,与Langmuir等温式拟合更好。     

负载TiO_2的活性炭纤维改性电极电吸附除氟

采用溶胶-凝胶法制备TiO2凝胶,将TiO2凝胶涂覆在活性炭纤维表面并进行热处理制备改性电极（TiO2/ACF）,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射光谱仪（XRD）、比表面和孔隙度分析仪对负载前后电极的表面特性进行表征,并探讨了其对NaF溶液的电吸附效果。结果表明,电极负载TiO2后表面变得粗糙,比表面积和总孔体积减小,而介孔体积和平均孔径增大。此外,表面的TiO2同时以金红石和锐钛矿的晶型存在。电吸附实验结果显示,加电可以提高吸附容量,而且电压、pH和初始氟离子浓度均对电吸附容量产生影响：电压增大,吸附容量增加,当施加电压为2 V时,电吸附容量为1.03 mg/g,比开路电位时提高40%;pH可以通过影响氟离子在溶液中的存在形态和TiO2/ACF电极表面的羟基基团对电吸附容量产生影响;初始氟离子浓度升高,电极吸附容量增大,但是去除率降低。在处理初始氟离子浓度为4 mg/L的NaF溶液时,在2 V电压、中性pH和12 h的吸附时间下,改性ACF为电极的吸附量为1.32 mg/g。     

ClO2氧化/TiO2复合吸附剂协同体系处理印染废水的实验研究

利用ClO2 氧化/TiO2 复合吸附剂协同体系对处理实际印染废水进行了实验研究.结果表明,对于COD为750 mg/L、色度为250倍、SS为100 mg/L的1 000 mL印染废水,当溶液pH为4.0、ClO2 用量20 mg/L、TiO2 复合吸附剂用量2.5 g、反应时间和吸附时间分别为2、8 min时,处理后的废水COD＜100 mg/L、色度＜40倍、SS＜70 mg/L,达到了《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287-92)排放要求.并对两者的协同机理进行了理论上的探讨.