纳米Au/TiO2薄膜真空紫外光催化降解甲醛

为提高真空紫外光催化对甲醛的去除率并降低副产物O3的浓度,采用低温吸附法在TiO2薄膜上负载纳米Au.研究比较了UV254nm光催化(TiO2/UV)、真空紫外光降解(VUV)、真空紫外光催化(TiO2/VUV)等3种方法对低浓度甲醛的降解效果.结果表明,TiO2/VUV对甲醛的去除率显著高于VUV和TiO2/UV.TiO2表面负载纳米Au粒子能促进光生电子和空穴的分离.因此,在真空紫外光催化降解过程中, Au/TiO2不仅提高甲醛的降解率,还显著分解副产物臭氧,使尾气臭氧浓度降低32%.而且Au/TiO2薄膜在真空紫外光催化过程中具有很好的稳定性.     

水溶液中4-氯酚的微波辅助光化学降解

研究了微波辅助无极紫外灯(MW/UV)光化学降解4-氯酚(4CP)模拟废水;为了考察溶液中4CP的降解效果,用紫外可见分光光度法(UV-VIS)和离子色谱法(IC)测定了溶液中4CP的降解率和Cl^-浓度.结果表明,MW/UV体系中30mg/L 4CP反应120min的降解率由紫外(UV)光解体系的21.56%提高到52.40%.提高溶液的pH值、向体系通入氧气、增强光照度以及外加氧化剂H₂O₂均能增加水溶液中4CP的降解率.微波辅助光化学降解4CP服从一级反应动力学方程.     

TiO2光催化联合技术降解苯酚机制及动力学

主要研究了TiO2光催化体系结合H2O2或外加电催化(EC)体系对苯酚催化降解效率的影响,评价比较TiO2/UV、H2O2/UV、TiO2/UV/H2O2、TiO2/UV/EC体系下苯酚降解机制及动力学.结果表明,TiO2/UV/H2O2和TiO2/UV/EC体系下苯酚降解效率明显高于TiO2/UV体系,当苯酚溶液pH值为6,TiO2质量浓度0.2 g·L-1,紫外光照2 h,光催化降解效果达到86%,当电流密度为12 mA·cm-2,则苯酚可达到100%去除.比较了不同催化体系下的能量利用率,苯酚降解15 min,TiO2/UV/EC体系能量利用率最大为0.030 6 g·(kW·h)-1,其能量消耗为0.0640 kW·h-1,说明采用TiO2/UV/EC体系能更多地利用能量降解苯酚.通过不同催化体系下中间产物分析,建立苯酚及其中间产物对苯二酚、邻苯二酚和苯醌的拟一级降解动力学模型,通过模型验证各催化体系下苯酚的降解历程,同时也说明了TiO2/UV/EC体系有利于苯酚及其中间产物的降解.     

喹啉的O3及O3/UV降解规律

研究了O3单独作用及O3/UV联合作用时喹啉的降解规律,并对结果进行了比较.研究表明,空气吹脱和UV本身对喹啉的去除贡献率都不大.O3单独作用时,提高体系的初始pH值有利于喹啉的降解.O3/UV联合作用时,在某个临界pH值上,无论是提高还是降低体系的初始pH值都有可能提高喹啉的去除速率.初始pH值较低时,O3单独作用时喹啉的去除速率明显低于O3/UV联合作用时喹啉的去除速率,但在初始pH值较高的情况下,UV的介入可能会降低喹啉的降解速率.无论是O3单独作用还是O3/UV联合作用,喹啉的降解基本上满足伪一级反应动力学规律,如果体系的pH值基本保持恒定,这种规律就更为明显.     

HCO_3~-和NO_3~-对水中双氯芬酸紫外光解的影响

考察了碳酸氢盐(HCO3-)和硝酸盐(NO3-)对水中双氯芬酸(DCF)紫外光解的影响,探讨了UV/NO3-/HCO3-体系中NO3-和HCO3-用量对DCF降解的影响,研究了DCF在UV/NO3-/HCO3-体系中的降解产物和反应机理.结果表明:在本研究实验条件下,HCO3-对DCF的紫外光解几乎无影响;由于光激发NO3-产生的羟基自由基(HO·)的作用,NO3-的存在可以明显促进DCF的降解;HCO3-和NO3-的共存可以进一步加快DCF的去除,这可能归因于生成的HO·和HCO3-反应产生的碳酸根自由基(CO3·-).通过向UV/NO3-/HCO3-体系中加入HO·淬灭剂甲醇,有力地证明该体系中CO3·-的存在及其对DCF的降解.DCF在UV/NO3-/HCO3-体系中的去除可能归因于3种反应途径,分别为直接紫外光解、HO·氧化和CO3·-氧化.其中,直接紫外光解和自由基氧化对DCF去除的贡献分别为25%和75%.在UV/NO3-/HCO3-体系中,NO3-用量的提高可以导致反应体系中生成的HO·稳态浓度的提高,故DCF的降解效率随着NO3-用量的提高而逐渐增大;HCO3-用量的提高对DCF去除的影响较小.在UV/NO3-/HCO3-降解DCF反应中,利用液相色谱——四级杆飞行时间串联质谱仪(LC-QTOF/MS)共检测到11种转化产物,根据这些检出的反应产物提出DCF在该体系中的反应机理主要包括5种不同的降解路径,分别为脱氯氢化、脱氯环化、脱羧基反应、甲酰化反应和醌化反应.     

全氟辛烷磺酸的紫外光降解及降解机理

为优化全氟辛烷磺酸(PFOS)的紫外光降解条件及探明其降解机理,研究了PFOS在暗反应(Dark)、暗反应/碘化钾体系(Dark/KI)、紫外(UV)、紫外/碘化钾体系(UV/KI)、真空紫外(VUV)及真空紫外/碘化钾体系(VUV/KI)6种反应条件下的降解效果;在VUV/KI体系下,以单因素分析法研究了PFOS初始浓度、pH、KI添加量对PFOS降解效果的影响;通过中间产物分析提出PFOS在紫外光下的降解机理与路径. 结果表明:①在Dark、Dark/KI体系下,PFOS均不会降解;在UV、UV/KI、VUV体系下,PFOS降解率均低于30%;在VUV/KI体系下,初始浓度为200 μg/L、KI添加量为2 mmol/L,PFOS的8 h降解率可达70%. ②降低PFOS的初始浓度、提高pH、增加KI添加量均有助于PFOS的降解. ③轨道阱液质联用仪共鉴定出全氟辛酸(PFOA)、全氟丁酸(PFBA)、五氟乙烷磺酸(PFEtS)、五氟丙酸甲酯(MPFA)、三氟乙酸甲酯(MTFA)和三氟乙酸(TFA)等6种中间产物,PFOS的降解过程包括脱磺酸基团以及脱碳碳键反应. 研究显示,水合电子是PFOS紫外光降解过程中的主要活性因子,VUV/KI反应体系可有效去除PFOS,降解路径及降解机理的分析可为其他全氟化合物的紫外光降解提供参考.      

UV增强Fe2+活化过硫酸氢钾降解罗丹明B

文章研究了紫外光(UV)辐射对微量Fe~(2+)活化过硫酸氢钾(PMS)降解罗丹明B(RhB)的增强作用以及其反应机理。考察了初始pH值、Fe~(2+)投加量、PMS初始浓度和RhB初始浓度等参数对UV/Fe~(2+)/PMS体系降解RhB的影响。对反应体系中的活性自由基、水中常见离子和腐殖酸对反应体系的影响以及RhB的矿化情况进行了探究。结果表明,在溶液体系pH值为3、Fe~(2+)投加量为50μmol/L、PMS浓度为500μmol/L的最佳条件下,10 mg/L RhB在体系反应10 min时降解率达到99%。自由基猝灭实验表明了硫酸根自由基和羟基自由基是攻击RhB分子的活性自由基,硫酸根自由基起到主要作用。水体中常见的碳酸氢根离子和腐殖酸在低浓度会促进降解而高浓度则抑制降解,氯离子则抑制降解反应。对TOC进行分析,60 min时RhB的矿化度达到48%。通过评估UV/Fe~(2+)/PMS体系降解RhB,验证了UV辐射对降解反应的增强作用,表明了UV/Fe~(2+)/PMS体系降解RhB的有效性。     

微波辅助光催化降解兽药环丙氨嗪

利用微波光催化实验装置研究了水溶液中兽药环丙氨嗪的光催化降解,探讨了添加微波无电极灯(EDL)对降解反应的促进作用.结果表明,环丙氨嗪在微波辅助1.0g/L TiO2光催化体系中反应20min降解率可达99.6%,检测到的主要降解产物为三聚氰胺.环丙氨嗪在pH3.0~9.0范围内的微波辅助光催化降解率都高于99%;增加TiO2用量和EDL数量均显著提高其降解率.外源添加NO3-离子明显降低了环丙氨嗪的降解率,主要由于NO3-对紫外光的强吸收和在TiO2表面带正电的空穴位的吸附作用.     

紫外过氧化钙联用去除水中的诺氟沙星

分析了CaO_2在紫外光(UV)催化活化下对诺氟沙星(NFX)的降解特性,考察了反应体系、CaO_2投加量、初始pH、水体基质(Cl-、NO_3~-、HCO_3~-)对降解特性的影响,通过抑制剂的加入探索了UV/CaO_2体系的作用机制。结果表明,在溶液初始pH=6,CaO_2=1 g/L的条件下,NFX在3 h内的去除率可达96.7%,但当pH升至8时,NFX的去除率降至60%。水体基质中Cl~-对NFX的降解起促进作用,HCO_3~-对NFX的降解无显著影响,NO_3~-对NFX的降解具有抑制作用; UV/CaO_2体系中,对NFX降解起主要作用的活性物质为·OH。相比较传统芬顿反应pH=3的作用条件,UV/CaO_2可在pH=6条件下反应并在近中性条件下有效去除污染物。     

O3/UV降解含氮杂环化合物喹啉

本研究采用O3/UV工艺降解喹啉溶液,系统地探讨了喹啉初始浓度、反应后置时间、初始p H、HCO-3浓度等因素对降解过程的影响.通过测定降解过程中的中间产物,分析了喹啉的降解机制及途径.结果表明随着喹啉初始浓度增加,反应表观速率常数和去除率都降低;p H(7~9)碱性条件时降解效果最好;HCO-3的存在明显降低了喹啉的去除率,加入100 mg·L-1HCO-3喹啉去除率降低了42.01%;反应后置时间对喹啉的去除率及矿化率基本没有影响.喹啉的降解中间产物主要为8-羟基喹啉、5-羟基喹啉、2(1H)-喹啉酮、2-吡啶甲醛等,喹啉在O3/UV体系中的降解途径主要由羟基自由基(·OH)、O3氧化剂发生的加成反应、取代反应、亲电反应等.     

Efficient microwave-assisted photocatalytic degradation of endocrine disruptor dimethyl phthalate over composite catalyst ZrOx/ZnO

A highly active ZrOx/ZnO catalyst for microwave-assisted photocatalytic (MW/PC) degradation of endocrine disruptor dimethyl phthalate (DMP) has been prepared via cetyltrimethylammonium assisted hydrothermal method. The ZrOx/ZnO was characterized by XPS, XRD, UV-Vis, BET and SEM techniques. The XPS result showed that Zr oxides with different valences (+2, +3, +4) co-existed in ZrOx/ZnO. By using the ZrOx/ZnO (0.1 g), the TOC removal efficiency of DMP (100 mL of 50 mg/L) was 88% after 30 min reaction, which was about 15% higher than P25 TiO2. It was found that the removal process of DMP by MW/PC followed pseudo first-order kinetics in all cases, and ZrOx/ZnO significantly accelerated the degradation of DMP. The degradation half-life time of DMP was shortened 45% compared with P25 TiO2. A possible catalytic mechanism was proposed based on microwave response and interfacial charge transfer. ZrOx/ZnO could be reused for six times without obvious decrease in catalytic activity. The study offers new insights into designing highly efficient catalysts for MW/PC process and is applicable for MW/PC environmental remediation.     

活性艳红X-3B微波辅助光催化脱色的研究

研究了微波辅助光催化氧化(MW/UV/TiO2)处理活性艳红(X 3B)模拟废水。结果表明:400mg/LX 3B在反应150min时的脱色率由UV/TiO2体系的7.07%、MW体系的13.52%提高到了MW/UV/TiO2体系的56.35%。脱色反应速率随初始浓度(CX 3B)的增大而减慢;在强酸性介质中,脱色率更高;光照度(E)越强,越有利于X 3B脱色反应;改变催化剂投加量对X 3B脱色影响不大;H2O2浓度增加,X 3B脱色率升高;在以上条件下,X 3B的脱色反应均符合一级反应动力学方程,脱色反应中同时存在自由基反应与直接光解反应。     

二氧化钛悬浆体系中过硫酸盐对苯酚光催化降解的影响

研究了二氧化钛悬浮溶液中过硫酸盐对苯酚的吸附和光催化降解动力学的影响.在过硫酸盐浓度较低的条件下,S2 O2 - 8的加入能有效提高苯酚的光催化降解速率和表观量子产率,UV TiO2 K2 S2 O8体系下的表观量子产率大于UV TiO2 与UV K2 S2 O8两体系下表观量子产率之和;但是,当过硫酸盐浓度较高时,随着S2 O2 - 8浓度的增加,竞争性吸附加剧,二氧化钛表面的苯酚吸附量急剧减少,导致苯酚的降解速率和表观量子产率不升反降,苯酚平衡吸附量与光催化降解速率呈高度一致性.在本实验条件下,当K2 S2 O8浓度为5 0 0mg·L- 1 时表观量子产率达到最大,协同因子达0 3 9.在不同强度的入射光条件下,也能得到相似的结果.此外,讨论了pH值对不同体系TOC去除率的影响,并对在K2 S2 O8存在时TiO2 的光催化机理进行了探讨     

UV/TiO2去除水中磺胺甲 唑的动力学及影响因素分析

采用UV/TiO2工艺去除磺胺甲 唑(SMX),研究了SMX在纳米TiO2(Degussa P-25)悬浆体系中的光催化去除效果,考察了TiO2投加量、SMX初始质量浓度、pH值、CO32-和叔丁醇等因素对SMX去除效果的影响.结果表明,UV/TiO2工艺可以有效地去除水中的SMX,其反应过程符合拟一级反应动力学模型.当TiO2投加量为500mg/L,SMX初始质量浓度为5mg/L,反应液pH值为7时,SMX的去除率达到98.76%,反应速率常数k为0.1438min-1,半衰期t1/2为4.82min.相同条件下,反应速率在TiO2投加量为500mg/L 时最大,pH7时最大,并随SMX初始质量浓度增加而降低.少量CO32-投加不利于SMX的去除,但大量CO32-投加明显促进反应速率.叔丁醇对SMX光催化去除存在显著的抑制效果.同时引入和计算了每一对数减小级电能输入(EEo)指标以评价该工艺的电能利用效率.     

紫外辐射与生物膜同步耦合降解喹啉

紫外辐射光解与生物降解同步耦合的气升式内循环反应器用于喹啉的降解.实验过程中分别采用单独紫外光解、单独生物降解和紫外光解与生物降解同步耦合的方法对喹啉进行降解.结果表明,喹啉在紫外光解与生物降解同步耦合的作用下,其降解速率明显提高.喹啉降解动力学分析结果表明,喹啉的生物降解可以用有抑制性的Haldane模型描述.相比生物降解过程,单独紫外光解对喹啉的降解速率可以忽略,但将紫外辐射与生物降解耦合在一起后,可以提高喹啉的最大降解速率近1倍并减小抑制常数36%,同时还可以提高喹啉的矿化程度.     

优势菌对焦化废水中几种有机物降解特性的实验研究

从焦化厂曝气池活性污泥和废水处理工艺出水中筛选出6株革兰氏阳性优势菌,根据菌株、菌落形态和大量生化实验将菌株鉴定到属.确定了降解所需的最佳实验条件.分别为温度30 ℃,转速100　r/min,菌株投加量20%(V(菌液)/V(废水)).实验发现,筛选出的6株优势菌对喹啉、吡啶和萘有良好的降解效果,但以喹啉为碳源和氮源筛选出来的H24,H26和H31对喹啉的去除率优于其他3株菌株,而以萘为唯一碳源的H14对萘的去除率优于其他菌种.6株优势菌的驯化活性污泥能进一步提高对喹啉、吡啶和萘的去除能力,去除率在90%以上.      

TiO2光催化降解PFOA的反应动力学及机制研究

全氟辛酸(PFOA)是一种新的持久性有机污染物,其处置技术是研究的热点.以UV254 nm紫外灯为光源,采用商品TiO2(P25)对PFOA进行光催化降解实验,并考察pH、TiO2用量、初始浓度、反应气氛对降解的影响.结果表明,反应符合准一级动力学方程,pH对反应有重要影响,氧气存在下能提高反应效率.在pH为3,TiO2用量为1.5 g·L-1,通入空气条件下反应7 h实现基本降解,速率常数为0.4206 h-1.投加俘获剂实验表明,空穴(h+)是主要的活性物质,其对反应速率贡献率为66.1%;羟基自由基(·OH)也参与PFOA的降解过程;投加NaF实验表明,PFOA在TiO2上吸附是反应发生的首要条件.UPLC-QTOF/MS分析表明,PFOA光催化降解逐级生成短链全氟羧酸(PFCAs).