γ-Fe-Ti-Al_2O_3催化臭氧氧化水中布洛芬并阻断溴酸盐生成研究

以葡萄糖为模版,采用蒸发诱导自组装法合成了铁、钛掺杂γ-Al_2O_3(γ-Fe-Ti-Al_2O_3)介孔催化剂,并将其用于臭氧氧化含Br~-水中布洛芬. X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)表征结果表明,铁、钛成功掺杂进入γ-Al_2O_3骨架,分布均匀,保持了γ-Al_2O_3有序的介孔结构,具有较大的比表面积,钛的价态为Ti~(4+)和Ti~(3+)共存,铁的价态是Fe~(3+).铁、钛的掺杂显著提高γ-Al_2O_3催化臭氧氧化含Br~-水中布洛芬的活性,且有效阻断了溴酸盐的生成,反应60 min后,TOC去除率由γ-Al_2O_3的54%提高到86%,而单独臭氧氧化仅为13%.电子自旋共振和催化剂表面Fe~(2+)离子捕获实验表明,羟基和超氧自由基是反应活性氧物种,有利于有机物的矿化;有机物能够强化γ-Fe-Ti-Al_2O_3催化剂中的Fe~(3+)还原为Fe~(2+),从而有利于溴酸盐的阻断还原.     

Mn~(2+)协同Fe~(3+)-EDTA在中性pH条件下催化类Fenton降解水中卡马西平

研究了Mn~(2+)协同Fe~(3+)-EDTA络合体催化类Fenton反应,在中性p H条件下对水中新兴污染物卡马西平的降解情况.考察了Mn~(2+)∶Fe~(3+)、EDTA∶Fe~(3+)和H_2O_2∶Fe~(3+)的物质的量比率、Fe~(3+)浓度和初始p H等关键因素对卡马西平降解效果的影响.结果表明,共存Mn~(2+)能够显著增强Fe~(3+)-EDTA络合体催化类Fenton反应体系的氧化能力.在0.1 mmol·L~(-1)Fe~(3+)、EDTA∶Fe~(3+)为2∶1、Mn~(2+)∶Fe~(3+)为1∶1、H_2O_2∶Fe~(3+)为150∶1和p H 7.0的条件下,经过20 min反应时间,卡马西平的降解率能够达到100%,表观降解速率常数达到0.6374 min~(-1).其增效机理是通过Mn~(2+)-EDTA与H_2O_2反应促进O_2~(·-)的产生,进而加速还原Fe~(3+)-EDTA至Fe~(2+)-EDTA,间接提高HO~·的产生速率.研究结果能够为水中卡马西平的有效去除提供参考.     

城市污水二级出水溶解性有机物(DOM)与Cu~(2+)作用的聚集和光谱特性

利用三维荧光光谱法、紫外分光光度法和动态光散射技术,研究城市污水二级出水中溶解性有机物(DOM)与Cu~(2+)作用的粒径变化、光谱特性和络合能力.结果表明,利用修正型Stern-Volmer方程得到二级出水DOM与Cu~(2+)作用的条件稳定常数(lg K)和配位荧光官能团比例分别为1.74—2.59和8.77%—39.44%.在一定实验范围内,随投加Cu~(2+)浓度和pH增大,二级出水DOM和Cu~(2+)作用后的UV253/UV203值增大.pH值为7—9时,随pH增大,荧光强度基本增强而荧光指数降低;相同pH下,随投加Cu~(2+)浓度增加,荧光强度降低而荧光指数增大.表明二级出水DOM络合Cu~(2+),改变两者在水中的存在状态和迁移.pH 7时,DOM与Cu~(2+)有较高的络合稳定性和络合能力.     

Ti~(3+)自掺杂TiO_2纳米管/g-C_3N_4复合材料的制备及可见光催化性能

以低温退火制得的TiO_2纳米管和三聚氰胺为原料,经过一步煅烧制备Ti~(3+)自掺杂TiO_2纳米管/g-C_3N_4复合材料.采用热重分析(TGA)、X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对Ti~(3+)自掺杂TiO_2纳米管/g-C_3N_4复合材料的热稳定性、组成、结晶性、形貌、化学价态和光学性能等进行了表征.结果表明,将H_2Ti_3O_7预处理后再与三聚氰胺混合热处理,产物是Ti~(3+)自掺杂TiO_2纳米管/g-C_3N_4复合材料,而未经预处理的H_2Ti_3O_7与三聚氰胺混合后热处理得到的是Ti~(3+)自掺杂TiO_2纳米颗粒/g-C_3N_4复合材料.罗丹明B((RhB)水溶液为模拟废水,以300 W氙灯(λ420 nm)为光源,研究了所得产物的可见光催化降解性能.结果表明,与纯的TiO_2和g-C_3N_4相比,Ti~(3+)自掺杂TiO_2纳米管/g-C_3N_4复合材料具有最佳的光催化降解性能,光催化降解80 min时,对RhB的降解率达98.4%.这得益于Ti~(3+)及TiO_(2-x)纳米管与g-C_3N_4构筑的异质结提高了材料对可见光的响应性能,加快了光生电子的传输和分离,降低了电子和空穴的复合几率.     

改性稻壳生物炭对水中Cd~(2+)的吸附性能研究

为提高生物炭对水中Cd~(2+)的吸附去除性能,以BC1和BC2 2种稻壳生物炭为基础材料,分别采用NaOH和FeCl_3溶液制备得到NBC1和NBC2以及FBC1和FBC2改性稻壳生物炭,并通过吸附动力学和等温吸附实验研究6种生物炭对水中Cd~(2+)的吸附性能。结果表明,对于50 mg·L~(-1) Cd~(2+)溶液,当生物炭投加量为1 g·L~(-1)时,BC1、BC2对Cd~(2+)的吸附量分别为14.76和13.72 mg·g~(-1),NBC1、NBC2对Cd~(2+)的吸附量分别为未改性稻壳生物炭的3.26和2.47倍,而FBC1、FBC2对Cd~(2+)的吸附量则仅为未改性稻壳生物炭的1.03和0.74倍,NaOH改性稻壳生物炭能显著提高稻壳生物炭对Cd~(2+)的吸附能力,而FeCl_3改性对稻壳生物炭吸附Cd~(2+)的能力影响不大。稻壳生物炭对Cd~(2+)的吸附符合准二级动力学和Langmuir模型,为单分子层吸附过程;NBC1和NBC2对Cd~(2+)的最大吸附量(131.58和98.04 mg·g~(-1))明显高于FBC1和FBC2(30.30和23.26 mg·g~(-1))。与FeCl_3改性相比,NaOH改性显著增强稻壳生物炭对Cd~(2+)的吸附能力,其主要原因为NaOH使生物炭表面碱性含氧官能团增多,从而增强了生物炭与Cd~(2+)之间的离子交换和沉淀作用。     

ZnFe_2O_4/TiO_2复合材料的制备及其在模拟太阳光下光催化降解吲哚美辛的动力学和机理研究

本文制备了ZnFe_2O_4/TiO_2光催化剂,利用紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、电子透射显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对ZnFe_2O_4/TiO_2的形貌、结构和光谱特征进行表征.同时,研究了不同条件下复合材料对吲哚美辛(IDM)的光催化降解规律.结果表明,二氧化钛与铁酸锌能够很好地粘附在一起,使得吸收波长发生了红移,扩大了吸收光谱的范围.当ZnFe_2O_4和TiO_2的质量比为3%时,在模拟太阳光的条件下该光催化剂对IDM的降解效果最好,降解率达到95%.此外,IDM的光催化降解反应符合准一级动力学规律,在p H=5、催化剂投加量为0.2 g·L-1时,光催化剂的降解速率常数是纯TiO_2时的2.15倍.随着光催化剂投加量的增大,IDM的降解速率随之增加.p H=5时最有利于光催化剂对IDM的降解.经过5次循环实验后,催化剂对IDM的光催化降解率仍在92%以上,展现了该光催化剂的稳定性.猝灭实验揭示了光生空穴(h+)和超氧自由基在ZnFe_2O_4/TiO_2光催化体系中对IDM的降解贡献率最大,其中光生空穴(h+)的贡献率为78.2%.     

Sm3+/TiO2催化剂对光催化还原CO2和H2O合成CH3OH的影响

采用溶胶-凝胶法和溶胶-乳化-燃烧法制备了Sm3+/TiO2光催化剂,并用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、红外光谱(IR)等分析技术表征了催化剂,考察了制备方法、离子掺杂量等对催化剂光催化还原CO2和H2O合成CH3OH实验的影响.实验结果表明,掺杂后的催化剂颗粒更均匀,比表面相应增加,溶胶-乳化-燃烧法制备的催化剂晶粒更小,比表面积更大,光催化活性更高.     

四氧化三铁-蛭石复合材料制备及其对Pb~(2+)的吸附性能

以天然蛭石为载体制备了四氧化三铁-蛭石复合材料,采用静态平衡实验对该复合材料吸附Pb~(2+)的特性进行了研究,同时考虑了pH值、温度和投加量对吸附的影响.结果表明,四氧化三铁-蛭石复合材料对Pb~(2+)的吸附等温线符合Langmuir方程和Freundlich方程,Elovich方程和双常数方程可较好地描述该复合材料对Pb~(2+)的吸附动力学过程.由Langmuir等温式计算得出,在30℃、pH 5.50、投加量1.50 g·L~(-1)时,四氧化三铁-蛭石复合材料对Pb~(2+)的最大吸附量为128 mg·g~(-1).四氧化三铁-蛭石复合材料对Pb~(2+)的吸附量均随pH值、温度和投加量的增大而增加.与天然蛭石的对比实验表明,四氧化三铁-蛭石复合材料表现出较高的磁饱和强度且Pb~(2+)吸附能力提高55.5%.     

金属离子对赤红球菌(Rhodococcus ruber L9)降解芘的影响及其作用机制

实验室从石油污染土壤中筛选得到一株高效芘降解菌,命名为赤红球菌(Rhodococcus ruber L9),分析了不同浓度Fe~(3+)、Ca~(2+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)对该菌降解芘效果的影响.结果发现,0.45 mmol·L~(-1) Fe~(3+)对芘的降解率有明显促进作用,6d时芘降解率最高,可达77%,相较于不加金属离子时提升了约30%.进一步研究发现,当Fe~(3+)存在时,芘降解过程中蛋白总量变化、邻苯二酚1,2-双加氧酶(C120)和邻苯二酚2,3-双加氧酶(C230)酶活性的变化与Fe~(3+)和Fe~(2+)在胞内、胞外浓度的变化密切相关,主要原因是Fe~(3+)的存在,能诱导赤红球菌合成更多与芘降解有关的蛋白,且可以作为酶的活性中心提高酶的活性,从而大幅提高芘的降解效率.     

TiO2/浮石光催化降解水中邻苯二甲酸二甲酯

采用溶胶.凝胶法制备,TiO2/浮石催化剂,光催化氧化水中内分泌干扰物邻苯二甲酸二甲酯(DMP).考察催化剂用量、pH值对降解率的影响;同时分析降解动力学和有机物矿化程度.结果表明,催化剂最佳投放量为40 g·L-1,最佳pH为6.5.在最佳条件下,DMP初始质量浓度20.0 mg·L-1,5 h DMP降解率达90%以上.降解速率符合准一级动力学方程,动力学方程为:Ln(p0/p)=0.470t-0.050,速率常数=0.470h-1.考察降解过程水样的矿化程度,前4 h矿化率没有明显变化,4 h后矿化率逐渐加快,7 h矿化率达到70%.TiO2/浮石具有成本低、易回收利用、能充分与被降解物接触等优势,用于治理水体中DMP具有一定的实际可行性.     

纳米TiO2催化声化学降解酸性红B的研究

以经过高温活化处理的锐钛型纳米TiO2为催化剂,考察了各种因素对酸性红B溶液超声降解反应的影响。结果表明:锐钛型纳米TiO2对酸性红B溶液超声降解反应具有明显的催化作用,其降解效果明显好于单纯使用超声波降解。超声频率40 kHz,输出功率50 W,催化剂用量0.5 g/L,pH=3.0,酸性红B溶液的初始浓度20 mg/L的条件下,60 min降解率即可达80%左右,120 min基本降解完全。因此,纳米锐钛型TiO2催化超声降解偶氮染料的方法切实可行,而且具有良好的应用前景。     

絮凝剂对饮用水消毒副产物与血清白蛋白作用的影响

通过体系紫外吸收和荧光强度的变化,研究了饮用水消毒副产物三溴甲烷(CHBr3)、三氯甲烷(CHCl3)与牛血清蛋白(BSA)之间的相互作用.结果表明,CHBr3和CHCl3均对BSA的内源荧光具有静态猝灭作用,其中CHBr3与BSA的结合强于CHCl3.Fe3+,Al3+和聚丙烯酰胺的加入也使BSA的荧光强度降低,与BSA的结合的强弱依次为:聚丙烯酰胺Fe3+Al3+.在二元体系的基础上,进一步研究了Fe3+,Al3+和聚丙烯酰胺对BSA-CHBr3(CHCl3)结合作用的影响.结果表明,Fe3+,Al3+和聚丙烯酰胺的存在使BSA-CHCl3、BSA-CHBr3的结合常数呈现降低的趋势,降低的趋势为Al3+聚丙烯酰胺Fe3+.     

菲在土壤中的微生物降解研究

研究了不同条件土壤中多环芳烃菲的降解动态。结果表明：温度和底物浓度对土壤中菲的降解有较大影响,未灭菌土壤中菲的降解半衰期为5.1d;从污染土壤中分离到一株高效降解菲的菌株,经16S rDNA鉴定为产碱杆菌属（Alcaligenes bacterium LBM.）,同源性高达99%;随着优势菌接种量增加,基础培养基中菲降解速率逐渐加快;Fe3＋、Co2＋和Cu2＋对优势菌降解菲能力均有不同程度影响,其中以Fe3＋影响最明显。     

表面活性剂和金属离子对新农药硫肟醚光解的影响

硫肟醚[O-(3-苯氧苄基)-2-甲硫基-1-(4-氯苯基)丙基酮肟醚]是我国研制成功的具有自主知识产权的一种新型杀虫剂.在室内紫外光(λ254 nm)照射下研究了几种表面活性剂和金属离子对硫肟醚在水溶液中光解的影响.试验结果表明,当土温80(Tween80)、十二烷基苯磺酸钙(ABS-Ca)、蓖麻油聚氧乙烯醚(BY)、三氯化铁(FeCl_3)、硫酸铜(CuSO_4)和无水硫酸镁(MgSO_4)分别与硫肟醚以1:1的比例混合后,硫肟醚的光解速率发生了不同程度的改变.ABS-Ca对硫肟醚在水溶液中的光解速率表现出显著的光猝灭降解效应,蓖麻油聚氧乙烯醚类表面活性剂BY对硫肟醚在水溶液中的降解表现出一定程度的光敏化作用.而吐温80对硫肟醚在水体中光解速率的影响则随照光时间而改变,当照光时间小于40 min时,表现为光敏化降解作用,大于40 min时可延缓硫肟醚的光解进程,表现出光猝灭作用.Fe~(3+)使硫肟醚在水溶液中的光解速率增快,表现出明显的光敏化降解效应,而Cu~(2+)和Mg~(2+)使硫肟醚在水体中的光解速率减慢,表现为较强的光猝灭降解作用.硫肟醚在含Tween80、ABS-Ca、BY、FeCl_3、CuSO_4和MgSO_4水溶液中的光解半衰期分别为21.63、34.42、15.29、9.85、43.95和32.20 min,而在不含任何农药化肥的纯净水中的光解半衰期为22.30 min.     

介孔纳米TiO2的超声化学法合成及其表征

采用超声化学法制备介孔TiO2，并采用XRD，TEM，FT-IR等方法对样品进行了表征．结果表明，在超声波作用下，液相体系中能够一步合成锐钛矿相TiO2；添加有机模板剂并控制实验条件，则能直接合成具有介孔结构的锐钛矿相TiO2．超声化学法能更好地控制粒子的形貌和尺寸，所制备的TiO2晶型完整，孔径均匀，分散性好．     

碘铈共掺杂纳米TiO_2的制备及可见光光催化性能

采用溶胶凝胶法制备了不同原料比例碘铈共掺杂纳米TiO2催化剂,运用X射线光电子能谱（XPS）,X射线衍射（XRD）,透射电镜（TEM）等检测手段对催化剂进行了初步表征.结果表明,经过450℃煅烧处理得到的TiO2、铈掺杂TiO2以及碘铈共掺杂TiO2催化剂均为锐钛矿相,掺杂的Ce和I原子可能以I—Ce—O及O—Ti—I等键合方式进入TiO2晶格内部,此外,I-Ce离子共掺杂能有效降低TiO2表面的电子-空穴对的复合.以染料罗丹明B（Rhodamine B,RhB）和无色小分子水杨酸（Salicylic acid,SA）为降解的目标化合物,发现碘铈共掺杂的最佳物质的量之比为nCe∶nI∶nTi=0.04∶0.05∶1,即I0.05Ce0.04TiO2催化剂在可见光照射下（λ〉420 nm）降解目标化合物其光化学活性明显优于单掺铈的TiO2催化剂和未掺杂的TiO2.该催化反应涉及到空穴氧化,并伴有羟基自由基（.OH）、超氧自由基（O2.-）及H2O2等氧化物种的产生.     

金属氧化物MoO3(WO3)和V2O5对烟气脱硝催化性能试验

以纳米级锐钛型TiO2为载体,负载V2O5和WO3(或MoO3)制备催化剂,研究不同催化剂组分对NO和NO2脱除率以及N2O生成量的影响.结果表明,V2O5的加入使得MoO3(WO3)/TiO2催化剂的活性和选择性得到了改善.MoO3(WO3)的加入主要是改善了催化剂表面的活性位数量,从而使得V2O5/TiO2基催化剂表现出更高的活性.     

MoO3/TiO2催化剂对NH3选择性催化还原NOx的研究

通过共混法制备MoO3／TiO2催化剂,还原脱除NOx的研究．对于100目的催化剂,并在固定床反应器中进行了NH3选择性催化在较低温度下(≤583K),升高温度和降低空速,NOx脱除率提高;在反应温度较高时,NH3氧化的副反应的影响加强,此时过度延长反应时间和提高反应温度反而会使NOx脱除率降低．在583K和空速为12kh“时,NOx转化率可达92％．FT-IR光谱和XRD分析结果表明,MoO3形成分散相,均匀分布在TiO2颗粒表面并形成稳定的Mo=0基,它的加入没有影响TiO2(锐态矿型)的结构和形貌．     

水体中常见无机阴离子对TiO_2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的影响

选择了5种水体中常见的阴离子(Cl~-,SO_4~(2-),HCO_3~-,NO_3~-以及HPO_4~(2-)/H_2P_4~-),分别考察了其对TiO_2薄膜光催化还原模拟Cr(Ⅵ)废水的影响.从上述离子的光吸收,对·OH的捕获作用以及与Cr(Ⅵ)的竞争吸附三个方面讨论了上述离子影响TiO_2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)速率的原因.结果表明,体系酸性越强,越有利于Cr(Ⅵ)的还原;在pH值约为6时,HCO_3~-,Cl~-和SO_4~(2-)对TiO_2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)具有促进作用,NO_3~-具有抑制作用,H_2PO_4~-/HPO_4~(2-)在低浓度时具有促进作用,而在高浓度时具有抑制作用.造成上述结果的主要原因是Cl~-,SO_4~(2-)和HCO_3~-具有较强的·OH捕获作用和在TiO_2表面较低的吸附能力;H_2PO_4~-/HPO_4~(2-)在TiO_2表面具有较强的吸附能力;NO_3~-对紫外光吸收作用降低了TiO_2表面的紫外光强度以及自身光化学反应产生了·OH.     

外源Cd~(2+)在土壤各级微团聚体中的含量和形态分布

采用室内培养和室内分析相结合的方法,研究了外源Cd~(2+)进入土壤30 d后,在土壤各级微团聚体中的含量富集和形态赋存情况.研究结果表明:外源水溶性镉进入土壤30 d后,100%转化成了颗粒态,其中58.5%转化为了可交换态,0.98%转化成了碳酸盐结合态,1.26%转化成了铁锰氧化物结合态,7.68%转化成了有机结合态,31.5%转化成了残渣态,这基本与其中各粒级微团聚体中的赋存形态的情况一致.在土壤中赋存的镉主要分布在各级微团聚体中,在各粒级微团聚体中的含量分布顺序为<10μm微团聚体>10～50μm微团聚体>50～250 μm微团聚体;外源镉向小粒级微团聚体的富集倾向明显高于向大粒级微团聚体的富集倾向,其中在<10μm微团聚体中富集系数为1.43,在50～250μm微团聚体中的富集系数只有0.60.