易回收Co_3O_4/氧化石墨烯/氧化纤维素的制备及其对染料降解的研究

针对Co_3O_4/氧化石墨烯(GO)纳米复合催化剂粒径小、不易回收的问题,通过溶液共混法将Co_3O_4/GO与氧化纤维素(TOCNs)复合,制备出粒径约为5mm的新型复合催化剂Co_3O_4/GO/TOCNs。采用X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等对其进行表征,并催化单过硫酸氢钾(PMS)降解酸性橙Ⅱ。实验结果表明:Co_3O_4/GO/TOCNs的催化性能与Co_3O_4/GO一致且可自沉淀回收,稳定性良好,循环使用过程中Co溶出质量浓度均保持在0.1mg/L以下;当酸性橙Ⅱ初始摩尔浓度为0.2mmol/L,PMS投加量为2.00mmol/L,Co_3O_4/GO/TOCNs投加量为0.50g/L,温度为25℃,pH=7时,酸性橙Ⅱ可在6min内完全降解。     

Ag/Ag_3PO_4可见光催化降解双酚A及动力学研究

采用沉淀法和微波辅助还原法制备了具有高可见光催化活性的Ag/Ag_3PO_4,并采用X射线衍射、紫外—可见漫反射等手段对材料进行表征。考察了可见光催化降解双酚A(BPA)实验的光源电流、催化剂剂量、BPA初始浓度对降解效果的影响,并进行了相应的动力学研究。结果表明:(1)微波加热50min制备的Ag/Ag_3PO_4(标记为MT50)在降解BPA溶液时表现出最优良的活性。(2)当光源电流为20A、MT50投加量为400mg/L、BPA初始质量浓度为10 mg/L时,光照30 min对BPA的降解率可达78.70%,是相同条件下Ag_3PO_4的1.65倍。(3)动力学研究表明,0~6、6~30min降解过程分别符合不同的拟一阶动力学方程,前期降解速度是后期的4倍以上。     

Ag_3PO_4-MnO_2/g-C_3N_4非均相臭氧催化对页岩气钻井废水的深度处理

采用热缩聚合成法、水热法制备Ag_3PO_4-MnO_2/g-C_3N_4三元复合催化剂。利用XRD和SEM对其进行结构表征,并考察催化剂用量、废水pH、臭氧投加量等因素对页岩气钻井废水深度处理效果的影响。结果表明,Ag_3PO_4-MnO_2/g-C_3N_4三元复合催化剂中,立方晶型Ag_3PO_4、纳米纤维状MnO_2与经模板剂制得的管孔状g-C_3N_4成功复合,改变了其晶面的有序性并增大了比表面积。通过复合提高了Ag_3PO_4的稳定性及其与MnO_2协同作用对臭氧的催化活性。在催化剂投加量为0.5g·L~(-1),废水pH为11,臭氧投加量为3.2mg·min~(-1),反应时间为40min的条件下,对预处理后的页岩气钻井废水(COD含量为1076mg·L~(-1))COD的去除率为85.1%,该复合催化剂重复使用5次后仍保持良好的活性和稳定性。     

ZnIn_2S_4光催化降解水中痕量药物卡马西平的特性

采用水热合成法制备光催化剂Zn In2S4,考察其光催化降解水中痕量医药类物质卡马西平的特性。研究表明,卡马西平初始浓度100μg·L~(-1)、溶液pH 5~9、Zn In2S4投加量50 mg·L~(-1)与碘镓灯(350~450 nm)光照反应3 h后,卡马西平的去除率为90%。动力学分析表明,卡马西平的光催化降解符合一级反应动力学,添加催化剂时的反应速率常数是不加催化剂的2.85倍,催化剂明显提高了降解反应速率。催化剂循环使用2个周期后,卡马西平的去除率由90%降至70%并保持稳定,表明催化剂结构趋稳后仍具有较高的催化活性。羟基自由基(·OH)实验证实了卡马西平降解过程中·OH为主要活性物种,但卡马西平的矿化率却只有3%,由于反应后的溶液呈酸性,因此推测光催化过程中卡马西平与·OH作用后大都转化为酸性中间产物而未被彻底氧化。     

纳米复合可见光催化剂Ag_3PO_4/凹凸棒石的制备及其性能研究

采用化学沉淀法将高分散纳米Ag_3PO_4颗粒负载到纯化的凹凸棒石(ATP)表面,得到了具有可见光响应、高活性的纳米复合可见光催化剂Ag_3PO_4/ATP。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外—可见漫反射光谱、红外吸收光谱、热重和比表面积分析等技术对催化剂的相结构和微观形貌等进行了表征。结果表明,ATP因其具有较大的负载表面使得负载的Ag_3PO_4纳米颗粒变小、分散程度增强且光吸收边红移,增加了Ag_3PO_4/ATP的活性位点。可见光条件下,当Ag_3PO_4负载量为45%(质量分数)时,Ag_3PO_4/ATP对亚甲基蓝的准一级动力学表观速率常数是Ag_3PO_4的2.39倍。     

无机盐离子对负载型催化剂Co_3O_4/GO降解PVA废水的影响

以氧化石墨烯(GO)作为Co3O4的载体,制备出应用于基于硫酸根自由基的高级氧化技术的负载型催化剂复合物——Co3O4/GO,采用XRD、FT-IR、Raman、EDS和SEM表征测试,并考察了无机盐离子(Cl-、HCO-3、H2PO-4和NO-3)对催化降解PVA的影响。结果表明,Co3O4已成功负载到GO上;负载型催化剂Co3O4/GO具有很高的催化活性;不同无机盐离子对催化降解反应的影响不同。本研究内容将对实际PVA废水处理过程起到借鉴和指导作用。     

FeOOH/g-C3N4异质光催化剂耦合过硫酸盐降解环丙沙星

采用原位沉淀法制备了FeOOH/g-C3N4异质光催化剂,并通过耦合过一硫酸盐(PMS)建立了多反应耦合型高级氧化体系,在此体系下考察了其对环丙沙星(CIP)的去除性能.在催化剂/可见光/PMS反应体系下,相对于g-C3N4,FeOOH/g-C3N4的催化性能明显提高,其中5％ FeOOH/g-C3N4表现出最优异的催化性能,表明FeOOH的耦合提高了g-C3N4的光催化活性,且光催化+PMS活化体系加速了污染物的降解.此外,分别考察了FeOOH负载量、催化剂投加量、pH等因素对CIP降解性能的影响.结果 表明:在催化剂投加量为0.4 g·L-1、pH为9.0时,5％ FeOOH/g-C3N4对CIP的降解率达到72.34％.使用XRD、TEM、XPS、UV-vis DRS等分析方法对催化剂进行了表征,FeOOH的复合显著增强了g-C3N4的光吸收能力,提高了其光催化活性.最后,基于实验数据与活性物种捕获实验,初步提出了FeOOH/g-C3N4对CIP催化降解的可能机理.     

铋酸钠基环境复合催化材料的制备及降解壬基酚的研究

高级氧化技术是重要的水处理技术之一。以铁掺杂NaBiO3为基础催化剂,通过和氧化石墨烯负载,制备出一种石墨烯-铁-铋酸钠基复合催化剂(记为G-Fe-NaBiO3)。并选取环境激素壬基酚(NP)为底物,研究了G-Fe-NaBiO3可见光-类Fenton催化氧化降解NP的动力学过程,探究了催化剂用量、过氧化氢浓度、pH等对NP降解效果的影响。结果表示,过氧化氢为15mmol/L,催化剂用量为0.8g/L,pH为6,温度为25℃时,对NP的降解率高达99%。本研究可为水体中痕量有机污染物的降解提供一定的理论参考。     

氧化铈/活性炭催化臭氧氧化技术去除水中邻苯二甲酸二甲酯

用浸渍法在活性炭(AC)上负载氧化铈(CeO2)制备催化刺CeO2/AC催化臭氧氧化去除邻苯二甲酸二甲酯(DMP),考察了臭氧投加量,DMP初始浓度和溶液初始pH的影响.结果表明,CeO2/AC催化臭氧氧化去除DMP的最佳臭氧投加量为50mg/h,DMP初始浓度和溶液初始pH对CeO2/AC催化臭氧氧化DMP过程都有一定的影响.在DMP初始质量浓度为30 mg/L、溶液初始pH为5、臭氧投加量为50 mg/h、反应60 min时,CeO2/AC的加入(1.5g/L)有利于催化臭氧氧化DMP过程中总有机碳(TOC)的去除,TOC去除率由AC催化臭氧氧化的48%提高到68%.而单独臭氧氧化过程中的TOC去除率仅22%;且单独臭氧氧化与AC、CeO2/AC催化臭氧氧化DMP的矿化过程均符合二级反应动力学方程,CeO2/AC催化臭氧氧化DMP时TOC降解的二级反应动力学常数为0.0015L/(mg·min),分别是AC催化臭氧氧化的2.5倍和单独臭氧氧化的7.5倍.     

四氧化三铁活化过硫酸盐降解活性黑5

采用水热合成法制备出了具有较高催化活性的催化剂四氧化三铁(Fe_3O_4),并利用Fe_3O_4活化过硫酸盐降解活性黑5,考察了初始pH、Fe_3O_4投加量、活性黑5初始浓度和过硫酸盐投加量对活性黑5降解效果的影响。结果表明,Fe_3O_4活化过硫酸盐降解活性黑5的最佳条件为初始pH 6、活性黑5初始质量浓度50mg/L、过硫酸盐投加量6mmol/L、Fe_3O_4投加量2.0g/L。在最佳条件下,反应180min,活性黑5的降解率达到80.2%,Fe_3O_4反复使用5次后,活性黑5的降解率仍能达到77%以上。活性黑5的降解途径为:偶氮键打开产生苯环中间产物和萘环中间产物,萘环中间产物逐步转化为邻苯二甲酸酐→邻苯二甲酸→苯甲酸;苯环中间产物逐步转化为对氨基苯磺酸→硝基苯和对氨基苯酚,对氨基苯酚转化为对苯二酚;最终被彻底氧化降解成CO_2、H_2O等无毒小分子物质。活性黑5在降解过程中对植物的毒性先升高后降低。     

磁性Fe_3O_4/Ag_3PO_4复合光催化剂催化降解染料废水中的孔雀石绿

利用离子交换法制备了可磁性分离并具有高效可见光催化活性的Fe3O4/Ag3PO4复合光催化剂,对制备的样品进行了粉末X射线衍射(XRD)表征。同时,用孔雀石绿溶液模拟染料废水,考察了孔雀石绿溶液的初始浓度、催化剂投加量及溶液初始pH值对复合光催化剂催化降解孔雀石绿效果的影响,并探讨了Fe3O4/Ag3PO4磁性复合光催化剂的回收及循环利用特性。结果表明,该复合光催化剂在可见光照射下表现出较高的催化活性;当孔雀石绿溶液浓度为5mg/L、复合催化剂投加量为200mg/L、溶液初始pH=3.0、可见光照20min时,Fe3O4/Ag3PO4复合光催化剂对孔雀石绿的去除率可达96%;反应结束后,磁性复合光催化剂在外加磁场作用下,易于从反应体系中分离,循环使用3次后,其光催化效率仍可达到60%。实验表明,制备的复合光催化剂对染料废水中孔雀石绿有较高的降解效率,并具有优良的回收利用性。     

光催化-臭氧氧化降解H酸的研究

采用光催化-臭氧氧化技术(催化膜/UV/O3)降解H酸.研究结果表明,光催化与臭氧氧化相结合具有明显的协同作用.实验进一步讨论了臭氧投加量、废水初始pH值和H酸初始浓度对光催化-臭氧氧化降解H酸的影响.降解后的H酸,萘环结构被破坏,可生化性提高.     

磁性Fe_3O_4/石墨烯纳米复合材料催化降解水中17β-雌二醇

利用化学沉淀法制备磁性四氧化三铁/石墨烯(Fe3O4/GE)纳米复合材料,并将其与H2O2构成非均相Fenton体系用于催化降解水中微量的17β-雌二醇(E2),研究了初始p H值,初始H2O2浓度,催化剂用量对E2降解的影响。结果表明,Fe3O4/GE纳米复合材料在无需外加光源的条件下能够有效催化降解E2。在p H 7.0,E2初始浓度为1 mg/L,初始H2O2浓度为15 mmol/L,Fe3O4/GE投加量为15 mg/L的条件下,反应8 h后可去除92.9%的E2。Fe3O4/GE具有便捷的磁分离特性和稳定的催化活性,经过7次循环使用后对E2的降解效率仍保持在91.5%左右。     

卡马西平降解菌的筛选分离及其降解机理

药品污染物日益成为新兴污染物研究的重点,药品卡马西平因具有多种药效被广泛使用,在环境中频繁被检出,且浓度较高,不易去除,通常作为环境中药品污染状况的指示化合物。本研究从长期用于去除药品废水的曝气生物滤池中分离出一株细菌YK-6,其能以卡马西平为惟一碳源、氮源和能源生长,通过生理生化以及16S rDNA基因序列分析鉴定并命名为Pseudomonas putida YK-6。该菌株YK-6在pH为7.2、温度30℃、卡马西平初始浓度为20 mg/L、摇床振荡速率为160 r/min的生长条件下培养5 d,对卡马西平的降解率可达54.66%。菌株YK-6对卡马西平的可能降解途径为首先通过生物的氧化作用,将CBZ氧化成CBZ-EP,CBZ-EP经过水解作用转化为CBZ-DiOH,CBZ-DiOH经丙酮酸氧化脱羧及在NADH还原性辅酶的作用下,裂解成苯胺和邻苯甲酸,苯胺和邻苯甲酸再经进一步氧化,直至最终矿化。     

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件最高;当催化荆投加量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Lang-muir-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=2.88×10-2L/mg.     

铁电极活化过硫酸盐对金橙G的降解

研究了铁电极活化过硫酸盐(EC/PDS)产生的具有强氧化性的硫酸根自由基(SO_4~-·)对溶液中金橙G(orange G,OG)的氧化降解行为。重点考察了电流强度、PDS投加量、金橙G初始浓度、溶液初始pH值以及共存阴离子对金橙G降解速率的影响。实验结果表明:相比单独絮凝(EC)和投加过硫酸盐(PDS),EC/PDS体系能够有效地去除金橙G;金橙G的去除效率随着电流强度的增大而增大,随着PDS投加量的增大而增大,随着金橙G初始浓度增大而减小;较低的溶液pH值更利于OG的降解。水中共存阴离子对金橙G的降解存在着不同程度的抑制作用:PO_4~(3-)CO_3~(2-)Cl~-。此外,通过加入不同的淬灭剂(甲醇和叔丁醇),确定了体系中主要存在的自由基。     

无机离子对石墨烯/TiO2纳米管阵列光电极光催化性能影响

采用原位阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列(TNAs)光电极,并采用电沉积工艺对其进行石墨烯修饰。以罗丹明B(Rh.B)为目标污染物,考察了染料溶液中主要无机离子对光电极光催化降解Rh.B的影响。实验结果表明,150W氙灯照射1 h,石墨烯/TNAs对Rh.B光催化降解率达到75%,是TNAs光电极的1.45倍。溶液中NO-3,Ca2+和Mg2+促进光电极对Rh.B的光催化降解,而SO2-4,Cl-和F-则会抑制对Rh.B的降解。     

Fe-Mn/γ-Al2O3催化O3-H2O2协同氧化间甲酚

为提高臭氧氧化法对难降解有机污染物的降解效率,采用在催化臭氧氧化体系中引入H_2O_2的方法,建立催化O_3-H_2O_2联合氧化体系,使O_3与H_2O_2在体系中起协同作用。采用等体积浸渍法筛选制备了具有高催化性能的Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化剂,应用于O_3/Fe-Mn/γ-Al_2O_3/H_2O_2复合体系协同催化臭氧氧化处理间甲酚模型废水。通过扫描电子显微镜(SEM)、物理吸附、X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线光电子波谱(XPS)对催化剂的物理化学性质进行表征。考察了O_3投加量、H_2O_2投加量、初始pH、空速等因素对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚处理效果的影响,并采用GC-MS和LC-OCD,对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚的中间产物的类型及相对分子质量进行分析。结果表明,当以Fe-Mn/γ-Al_2O_3为催化剂时,协同催化氧化体系的最优处理参数为:间甲酚浓度100 mg·L~(-1),O_3投加量481 mg·L~(-1),反应时间10 min,空速6 h~(-1),H_2O_2投加量211 mg·L~(-1),进水pH 6.7。在此条件下,TOC去除率可达68.37%,间甲酚转化率可达100%。以上研究结果可为2种技术联用降解煤化工废水提供参考。     

光助Fenton氧化法降解水中六氯苯的研究

采用光助Fenton氧化法处理六氯苯模拟废水,考察了反应时间、Fe3 与H2O2摩尔比、Fenton试剂用量、初始pH、六氯苯初始浓度、光强对六氯苯降解效果的影响,并初步探讨了六氯苯的降解动力学规律.结果表明.光助Fenton法降解六氯苯的最佳工艺条件为:紫外灯功率为300 W、Fe3 投加量为1.0 mmol/L、H2O2投加量为5.0 mmol/L、反应时间为60 min、初始pH为3,在此条件下,浓度为500μg/L的HCB的去除率可达91.3%.UV辐射与Fenton氧化对HCB的降解具有协同效应.光助Fenton法对HCB的降解符合一级反应动力学方程,表观速率常数为0.04 min-1,与Fenton法相比,提高了近9倍.     

铜氧化物/D851树脂催化臭氧氧化降解双酚A

通过Cu(NO_3)_2·3H_2O对螯合树脂D851进行沉淀改性,采用SEM观察、EDS分析、傅里叶变换红外谱图分析对改性前后螯合树脂进行了表征;研究了改性前后螯合树脂在不同反应体系对双酚A的降解效果及环境因素对CuO_x/D851催化臭氧氧化双酚A性能的影响;探讨了改性螯合树脂催化臭氧化降解双酚A的机理。结果表明:Cu(NO_3)_2·3H2_O对螯合树脂D851改性后,螯合树脂的表面形态,铜离子含量都有所改变;通过正交实验得出CuOx/D851树脂催化剂的最佳制备工艺是pH为8、活性组分浓度为337.5 mmol·L~(-1)、负载温度为70℃、反应时间为10 h;单因素法研究表明,在最佳条件臭氧投加量为8.4 mg·L~(-1)、催化剂投加量为0.6 g·L~(-1)、废水进样流量为4 mL·min~(-1)、双酚A初始浓度为10 mg·L~(-1)、初始pH为7,双酚A的降解率可达86.71%;在改性螯合树脂催化臭氧化体系中,改性后螯合树脂主要通过羟基自由基-直接臭氧氧化协同作用极大地提高了对BPA的降解率。