TiO2光催化降解有机污染物的协同效应研究

微量的强氧化剂H2O2、O3引入纳米TiO2光催化体系能够极大地提高有机污染物氧化降解效率.本文通过对这一效应促进有机物降解的相关文献综述,探讨论述了协同效应产生的机理以及影响因素,并就其将来研究与实际污染物处理应用提出了新思路.     

TiO2/NiFe2O2磁性纳米光催化剂的制备及其光催化性能研究

先用水热法制备了纳米级NiFe2O2磁核,然后采用均匀沉淀法在NiFe2O2磁核表面包覆TiO2,制备了一种新型磁性纳米光催化剂TiO2/NiFe2O2通过实验确定了制备TiO2/NiFe2O2的最佳Ti/Ni(摩尔比)为30/1,用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射、热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)、磁力学测试等手段对其进行了表征.以甲基橙的水溶液为模拟污染物,评价了TiO2/NiFe2O2的光催化性能,在光照2 h后,甲基橙的脱色率可达98.5%.研究结果表明,TiO2/NiFe2O2是一种可重复使用的高效光催化剂.     

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。     

SO2的气相光催化氧化及催化剂的失活和再生研究

在模拟大气环境中，紫外光照射以及纳米TiO2光催化剂的作用下，气相无机污染物SO2被完全氧化为SO2或H2SO4。本文提出了SO2的非均相光催化氧化机理，并得出光催化反应速率符合一级动力学过程；经过连续使用之后，TiO2的光催化活性降低，最后活性消失；经过水洗之后，失活的TiO2可以得到再生。失活的TiO2和新鲜的TiO2的IR和XPS光谱差异表明，失活的TiO2表面存在H2SO4，其被认为是使催化剂失活的成分。     

天然水中过氧化氢生成及其光化学反应的研究进展

在综合近４０年来国外对天然水（地表水、大气水滴及降水）中过氧化氢研究成果的基础上，重点从天然水中过氧化氢的含量和分布、生成机理以及光化学反应三方面，对这一领域的研究进展作了综述。     

CuO／TiO2-H2O2自然光催化降解印染废水的影响因素

以水解法制备具有锐钛矿晶型结构的TiO2，并负载CuO2在自然光照射下，研究印染废水的光催化脱色效果及pH、H2O2用量以及CuO／TiO2用量等影响因素。实验结果表明，在自然光照射下，用CuO／TiO2降解500mL印染废水的最佳条件是：pH值为11，CuO／TiO2用量为0．05g，H2O2用量为5mL，反应时间为3h。     

SO2的气相光催化氧化及催化剂的失活和再生研究

在模拟大气环境中,紫外光照射以及纳米TiO2光催化剂的作用下,气相无机污染物SO2被完全氧化为SO3或H2SO4。本文提出了SO2的非均相光催化氧化机理,并得出光催化反应速率符合一级动力学过程;经过连续使用之后,TiO2的光催化活性降低,最后活性消失;经过水洗之后,失活的TiO2可以得到再生。失活的TiO2和新鲜的TiO2的IR和XPS光谱差异表明,失活的TiO2表面存在H2SO4,其被认为是使催化剂失活的成分。     

电化学脱硝过程参数的响应曲面优化研究

以Ti/IrO2-TiO2-RuO2为阳极,Cu/Zn合金电极为阴极,在无隔膜电解池中对这一新构造电极对的脱硝氮性能进行了研究。为了有效结合阴极硝氮还原能力和阳极氧化能力,采用响应曲面法中的Box-Behnken设计优化了对电化学脱硝过程有显著影响的4个重要因素:氯化钠含量、电流密度、pH和初始硝氮浓度。优化结果表明,相对于pH和初始硝氮浓度,氯化钠含量和电流密度对脱硝性能影响更大,而阴极硝氮还原性能主要受初始硝氮浓度、pH的影响。以6 h内电极对脱氮百分率为响应量,优化得最佳电化学脱硝过程参数为:氯化钠含量,1 g/L;电流密度,24.99 mA/cm2;pH,1.81;初始硝氮浓度100 mg/L。在此实验条件下,6 h内电极对脱氮百分率预测值为99.84%。通过3次重复验证实验,确认实际6 h内电极对脱氮百分率为91.34%。预测值与实测值两者相差不大,由此可知,Box-Behnken设计是一种优化电化学脱氮实验参数的有效方法,经过优化后的电极对具有较佳的脱氮效率。     

H2O2对COD测定的干扰及消除研究

COD是表征水体有机物污染状况的重要参数,而实际水样成分复杂往往对COD测定产生干扰,其中H2O2尤为明显。通过实验分析H2O2对COD干扰状况并提出消除干扰的措施。研究表明,H2O2作为还原剂使COD测定值高于实际值;H2O2浓度与COD之间呈现线性关系,R2为0.999 7,线性方程为y=0.466 4x+0.249 5,1mg的H2O2能引起0.466 4mg的COD变化。在低、高2种浓度的COD标准溶液体系中,线性方程计算的ΔCOD1(即H2O2引起的COD变化值)与ΔCOD2(COD测定值与原水COD的差值)差值为原水COD的1.28%～11.80%、0.16%～5.95%;在低、高2种浓度的工业废水体系中,线性方程计算的ΔCOD1与ΔCOD2差值分别为0.1～5.9、32.7～75.6mg/L,为原水COD的1.28%～14.00%、2.35%～5.44%;在生活污水体系中,线性方程计算的ΔCOD1与ΔCOD2差值为6.8～30.3mg/L,为原水COD的2.98%～13.40%。通过线性方程,较好地反映出实际的COD差异,可以消除H2O2对COD测定的干扰。该方法简单准确,能够较好地反映实际水样的COD情况。     

SO2的气相光催化氧化及催化剂的失活和再生研究

在模拟大气环境中,紫外光照射以及纳米TiO2光催化剂的作用下,气相无机污染物SO2被完全氧化为SO3或H2SO4.本文提出了SO2的非均相光催化氧化机理,并得出光催化反应速率符合一级动力学过程;经过连续使用之后,TiO2的光催化活性降低,最后活性消失;经过水洗之后,失活的TiO2可以得到再生.失活的TiO2和新鲜的TiO2的IR和XPS光谱差异表明,失活的TiO2表面存在H2SO4,其被认为是使催化剂失活的成分.