固载型TiO2光催化反应器对富营养水体杀藻作用研究

以泡沫镍作为载体,利用电沉积技术将纳米TiO2负载在泡沫镍上,制成固载型TiO2光催化反应器.研究表明,经过光催化反应器处理的富营养水体,30 h内叶绿素a由96.2 mg/m3降至2.2 mg/m3,下降率达97.6%,而未负载纳米TiO2普通泡沫镍材料,在同样光强的紫外灯照射下,叶绿素a下降率为74.3%,表明紫外光照射虽然也具有一定的杀藻功能,但是光催化反应才是藻类被杀灭的主要原因.利用9.54 m3景观喷水池进行杀藻中试,光催化反应器也同样表现出优异的杀藻性能,12 d内叶绿素a由18.7 mg/m3降至1.9 mg/m3,下降率达到89.8%,水体由浓绿变为清澈见底,这表明光催化反应器具有很强的杀藻能力,通过有效杀灭富营养水体中藻类、控制藻类基数,对应急处理城市景观水、湖泊等富营养水体和突发性藻华,提高生物-生态法处理效率,改善城市水环境具有十分重要的意义.     

光催化三维蜂窝陶瓷网净化室内空气的研究

先制备钛酸溶胶和掺杂Fe3 的钛酸溶胶,用溶胶-凝胶法分别将其负载于具有一定厚度的矩形蜂窝陶瓷三维网载体上,再用程序升温法煅烧.得到复合纳米TiO2光催化三维蜂窝陶瓷网.经扫描电镜(SEM)测定,三维蜂窝陶瓷网体上负载膜的厚度为300～400 nm,TiO2的粒径为15～20 nm.将光催化三维蜂窝陶瓷网置于光处理箱体内,在紫外光强、循环风量一定的条件下,对容积为72.6 m3和81.4 m3房间进行空气净化.结果表明,无论掺Fe3 与否的TiO2光催化三维蜂窝陶瓷网都有净化效果,其中以掺Fe3 的效果最好:当甲醛起始浓度为0.404 mg/m3,18 h的去除率为99.5%;当起始细菌总数为924 cfu/m3,24 h后的灭菌率为99.5%.     

纳米Au/TiO2复合物光催化降解亚甲基蓝

以纳米金棒为掺杂物,采用溶胶-凝胶法制备了纳米Au/TiO2复合材料,在紫外光下对亚甲基蓝溶液进行光催化降解。结果表明,在紫外光下,Au/TiO2复合物对亚甲基蓝的脱色率最高可达99.6%,是纯TiO2的1.3倍。这主要归结于掺杂纳米尺寸的Au可增加TiO2对光的吸收以及减少电子-空穴对的复合,由此提高其光催化能力。     

不同态二氧化钛处理模拟印染废水的研究

以普通载玻片为基底材料,负载态和悬浮态的纳米二氧化钛/普通二氧化钛被用于处理甲基红模拟印染废水,实验结果表明:纳米二氧化钛的脱色效果明显优于普通的二氧化钛,适当增加负载量和处理时间,负载态的处理效果与悬浮态相当。首次提出了由光源决定的纳米光催化活性激发理论,解释了不同光源辐照时脱色率变化曲线差异的问题,并发现纳米TiO2光催化氧化模拟印染废水的脱色反应,主要由吸附过程控制的表面反应机理;150 mL模拟印染废水中,加入3块纳米TiO2负载量1 mg/cm2的普通载玻片,3~5 mL ClO2或H2O2,紫外光照60 min后,脱色率达到99.2%。     

纳米TiO2光催化氧化去除水中痕量双氯芬酸的研究

以TiCl4为前驱体,采用水解法经不同温度煅烧制备了具有不同理化性能的纳米TiO2光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、物理吸附仪、紫外—可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等手段对纳米TiO2的晶相结构、粒径、孔径分布以及禁带宽度等进行了表征。以蒸馏水配制的双氯芬酸溶液为目标物,进行了纳米TiO2光催化氧化去除双氯芬酸的活性测试,研究了纳米TiO2的理化性能与光催化氧化活性之间的关系。结果表明,经400℃煅烧制得的纳米TiO2样品具有最高的光催化氧化活性,其在紫外光照射60min下对双氯芬酸的去除率为98%左右,比单独紫外光照射高出85百分点。纳米TiO2光催化氧化去除双氯芬酸的反应近似一级反应动力学模型,其中经400℃煅烧制得的纳米TiO2光催化氧化去除双氯芬酸的表观反应速率常数为0.054 54min-1,是普通商用TiO2的2倍左右,与德国Degussa P-25TiO2的光催化氧化活性最相近。     

Fe_3O_4@SiO_2/TiO_2核壳结构纳米颗粒降解TNT溶液

针对TNT炸药废水具有成分复杂、排放量大、有毒等特点,立足于炸药废水在排放前的降解处理,研究开发一种基于核壳结构Fe3O4@SiO2/TiO2纳米颗粒的高效、可控回收、无二次污染且成本低的光催化降解方法。利用高温碳还原法和溶胶凝胶法制备了具有核壳结构的Fe3O4@SiO2/TiO2纳米颗粒。XRD分析表明,内核Fe3O4呈现磁铁矿特征,表面覆盖的纳米TiO2为锐钛矿型。磁滞回线测试结果显示,复合颗粒的饱和磁化强度为46.5 emu/g,N2吸附-解吸分析结果表明,该颗粒具有典型的介孔结构。使用Fe3O4@SiO2/TiO2纳米颗粒在紫外光下对含TNT废水进行降解,降解率达到81.9%,且颗粒的回收率达到88.4%,为实现高效、可控回收、无二次污染光催化-吸附降解TNT奠定了基础。     

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.     

微米级负载型TiO_2催化剂在光催化-膜分离反应器中的应用

基于光催化-膜分离三相流化床反应器的结构特点及膜分离特性,以微米级MCM-41分子筛为载体,采用原位生成法制备微米级负载型TiO2催化剂。针对微米级负载型TiO2催化剂在光催化-膜分离反应器中的分布特性、悬浮特性、分离特性及膜污染特性进行研究。结果表明,曝气量一定的情况下,微米级负载型TiO2催化剂在光催化-膜分离反应器中具有良好的悬浮特性,且优于纳米TiO2。随着催化剂投加量的增加,悬浮浓度也随之增加。光催化反应器底部曝气0.3m3/h、催化剂投加量为1 g/L时为宜。膜分离器中催化剂悬浮浓度明显低于光催化反应器;该微米级催化剂与纳米TiO2相比具有不粘附、不堵塞膜孔等优良特性,能够有效降低膜污染,延长分离膜使用寿命。膜底曝气为0.1 m3/h时,反应器连续运行5 h(未加反冲洗)后,微米级负载型TiO2催化剂和纳米TiO2对膜组件的污染程度分别为膜通量衰减率4.3%和37.4%。反应器连续运行72 h,膜组件依然具有很好的分离特性。     

纳米TiO2改性可见光催化降解有机物研究进展

光催化降解水中有机污染物是一项颇有发展前途的废水处理技术.目前主要的研究工作由紫外光逐步向可见光催化方向发展,使这项技术向实用性又迈进了一步.系统介绍了纳米TiO2的光催化降解有机污染物的原理,光催化处理水的现状,并从离子掺杂、表面光敏化和分子筛负载几个方面综述了可见光化的研究现状和发展方向.     

TiO2光催化降解水中苯酚的试验研究

以悬浆态TiO2为光催化剂，在紫外光催化反应器中，进行了苯酚溶液的动态光催化降解性能的研究，考察了TiO2用量、TiO2焙烧温度、溶液pH值以及循环流量对苯酚光催化降解的影响。结果表明，TiO2用量1．0g／L，TiO2焙烧温度450℃，循环流量20L／h，紫外光照反应5h，苯酚去除率为71．2％。     

等离子体协同光催化去除模拟烟气中SO2的实验研究

近年来,低温等离子体技术以及纳米TiO₂光催化技术在烟气脱硫中的应用越来越引起人们的关注。利用填充床反应器将这2种技术有机地结合起来，进行了大量脱硫实验研究。研究结果表明，等离子体协同光催化去除烟气中的SO₂与单独采用等离子体技术相比，其SO₂的去除率可提高5%～20%。同时，探讨了等离子体协同TiO₂光催化剂的脱硫机理，分别研究了外加电压、气体流量和SO₂初始浓度等因素对脱硫效率的影响。实验结果表明，当SO₂初始浓度为800 mg/m³，输入电压为17.5 kV，气体流量为0.2 m³/h时，SO₂脱除率可以达到77.6%。     

负载型纳米TiO2光催化降解水中微量溶解性间二甲苯

以高压汞灯为光源 ,采用浸涂 -烧结法制备的负载型纳米TiO2 作为光催化剂 ,通过对水中微量溶解性间二甲苯的光催化氧化过程的研究表明 ,初始浓度在 6 .6 8— 17.36mg/L的范围内 ,间二甲苯的光催化反应遵循表观一级反应动力学规律 ,反应的表观速率常数随溶液初始浓度的增大而减小 ,半衰期则随初始浓度的增大而增加 ,经 1.5h反应后 ,溶液中间二甲苯的去除率从 17.36mg/L的 5 4 .4 4 %增加到 6 .6 8mg/L的 75 .90 %。     

固载型TiO2光催化反应器对富营养水体杀藻作用研究

以泡沫镍作为载体，利用电沉积技术将纳米TiO₂负载在泡沫镍上，制成固载型TiO₂光催化反应器。研究表明，经过光催化反应器处理的富营养水体，30 h内叶绿素a由96.2 mg/m³降至2.2mg/m³，下降率达97.6％，而未负载纳米TiO₂普通泡沫镍材料，在同样光强的紫外灯照射下，叶绿素a下降率为74.3％，表明紫外光照射虽然也具有一定的杀藻功能，但是光催化反应才是藻类被杀灭的主要原因。利用9.54 m³景观喷水池进行杀藻中试，光催化反应器也同样表现出优异的杀藻性能，12 d内叶绿素a由18.7 mg/m³降至1.9mg/m³，下降率达到89.8％，水体由浓绿变为清澈见底，这表明光催化反应器具有很强的杀藻能力，通过有效杀灭富营养水体中藻类、控制藻类基数，对应急处理城市景观水、湖泊等富营养水体和突发性藻华，提高生物-生态法处理效率，改善城市水环境具有十分重要的意义。     

镍网负载纳米TiO2光催化反应器对酸性品红脱色效果实验研究

采用负载纳米TiO2的三维镍网装配了光催化反应器,就其对酸性品红溶液进行脱色效果进行了实验研究。考察了反应器的3种装配条件、品红初始浓度、pH值、H2O2投加量、紫外光剂量等因素对酸性品红脱色效果的影响。结果表明：UV灯＋镍网＋TiO2模式组合的反应器脱色效果最好;在相同的处理时间内酸性品红溶液的脱色率随起始浓度的增大而减小;将酸性品红溶液pH值调至5时脱色效果最明显,70 min的脱色率可高达94.8%。脱色效果还可以通过溶液中添加H2O2和控制紫外线剂量来调节。当溶液中H2O2投加量为0.5 g/L时,处理70 min后的脱色率可高达98.3%;到达反应界面紫外光剂量越多则能够获得越高的酸性品红脱色率。     

Fe2O3-Cr2O3/TiO2系列催化剂的结构和脱硝性能

研究以纳米TiO2为载体,浸渍负载过渡金属氧化物,以CO为还原剂的脱硝催化剂的脱硝性能。实验中以计算量的Ni（NO3）2和Fe（NO3）3混合溶液浸渍纳米TiO2粉末,室温下搅拌30 min至混合均匀,放入旋转蒸发器中,70℃下至水分蒸干为止;所得粉末在550℃下、空气气氛中焙烧4 h即得所需催化剂。用以上方法分别制备2%Fe2O3-10%Cr2O3/TiO2、4%Fe2O3-8%Cr2O3/TiO2、6%Fe2O3-6%Cr2O3/TiO2、8%Fe2O3-4%Cr2O3/TiO2与10%Fe2O3-2%Cr2O3/TiO2等5种催化剂样品。实验结果表明,制备的催化剂具有较好的结构,分散较为均匀。对于CO＋NO反应,Fe2O3-Cr2O3/TiO2系列催化剂具有较好的催化活性,NO的转化率都达到了100%。其中,10%Fe2O3-2%Cr2O3/TiO2样品具有最好的低温活性,H2-TPR结果表明,这是由于10%Fe2O3-2%Cr2O3/TiO2催化剂更易于被CO预还原。     

复合型CoO／TiO2光催化剂降解亚甲基蓝动力学研究

以钛酸四丁酯为前驱体，采用溶胶凝胶法，制备了CoO掺杂的TiO2光催化剂。利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、紫外可见漫反射（UV—visDRS）对催化剂进行了分析、表征。以中压汞灯为光源，研究了亚甲基蓝（MB）在CoO／TiO2微粒水悬浮液中的降解动力学。结果表明：所制备的催化剂活性组分主要是锐钛矿型的二氧化钛和CoO固溶体，粒径为25～30nm，分布均匀。亚甲基蓝的光催化降解动力学满足一级动力学，在一定的浓度范围内，反应速率常数随初始浓度增大而减少，适当的掺钴量可以有效地提高TiO2光催化活性，其最佳掺杂量重量百分比为0．25％。     

大尺寸大孔径TiO_2/SiO_2光催化剂的制备及甲醛去除研究

以大孔径SiO2为载体,通过钛酸丁酯溶液的浸渍、原位水解以及高温煅烧制备出大尺寸、大孔径的TiO2/SiO2光催化剂。利用自制空气净化装置对室内甲醛的清除进行研究,分别考察了TiO2的百分含量、紫外光光强、温度、湿度和空气流量等不同条件下TiO2/SiO2光催化剂对除去甲醛效率的影响。结果表明,反应温度从10～50℃依次升高,去除率逐渐下降。在相对湿度为50%,TiO2负载率为55.6%,流量为8 m3/h时,甲醛的最佳除去率达96.5%;经过7周时间的考察,发现TiO2/SiO2光催化剂的催化活性没有明显的下降。     

Ba/TiO2/MCM-41光催化降解对硝基苯甲酸

以钛酸丁酯为钛源、MCM-41分子筛为载体,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂与负载相结合的光催化剂Ba/TiO2/MCM-41。结果表明:Ba/TiO2/MCM-41是一种比表面积高达341.2 m2/g的介孔材料,主要晶相为锐钛矿相,比P25有更强的紫外光吸收。将Ba/TiO2/MCM-41用于光催化氧化水中的对硝基苯甲酸,当催化剂投加量为0.5 g/L,对硝基苯甲酸初始pH为4、浓度为2×10-4mol/L时,紫外光照30 min后,对硝基苯甲酸降解率达到96.0%。用紫外光谱、红外光谱和高效液相色谱分析对硝基苯甲酸降解前后的变化,发现随着光照时间延长,苯环上的硝基、羧基吸收峰逐渐减弱;对硝基苯甲酸首先被降解为一些中间小分子产物,随着反应进行,小分子物质也逐渐被降解。     

纳米TiO2光催化的改良及其在环境工程中的新应用

综述了近年来纳米TiO2光催化剂改良的最新技术,包括对其的改性及与其他技术的联合运用,以提高纳米TiO2的光催化效率;探讨了其在环境工程中的新应用,并就今后纳米TiO2光催化剂的研究发展方向提出了一些建议.     

超声波-TiO_2光催化联合处理垃圾渗滤液

采用超声波强化TiO2光催化技术处理垃圾渗滤液。研究了TiO2催化剂用量、光照作用、超声波作用、pH值、曝气作用等因素对垃圾渗滤液中COD和氨氮去除率的影响。结果表明,在TiO2粉末的投加量为2 g/L、pH值为11时,先采用功率为292.5 W的超声波辐射3 min,再以高压汞灯(250 W)照射3 min,垃圾渗滤液中的COD和NH3-N去除率分别达到50.1%和75%。若在同一条件下进行饱和曝气可以使NH3-N去除率进一步达到85.3%,但会降低COD的去除率。