零价铁(Fe~0)共存下TiO_2光催化降解特性的研究

针对TiO2光催化反应中易出现电子-空穴对(e--h+)的复合、而Fenton技术又面临铁污泥的问题,向TiO2光催化反应中加入零价铁(Fe0)。通过调节溶液pH,使Fe0缓释Fe2+,且反应之后的pH仍能满足TiO2光催化反应所需。溶液中的Fe2+,一方面能减弱TiO2光催化产生的e--h+的复合,提高TiO2光催化反应的效率;另一方面,在紫外灯照射下也可以起到光Fenton降解作用。研究结果表明,Fe0共存下TiO2光催化对废水的降解率高于单独使用TiO2光催化或光Fenton对废水的降解率。对Fe0共存下TiO2光催化降解废水的褪色率的动力学研究表明,该反应属于三级动力学反应,且其对有机物的降解具有TiO2光催化和光Fenton加合增效的效果。     

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。     

负载TiO2/Fe3+的玻璃纤维反应器光催化苯酚

以玻璃纤维为载体,将TiO2负载到其表面形成了空间玻璃纤维反应器,引入Fe3+作为掺杂改性离子,形成了负载TiO2/Fe3+的空间玻璃纤维光催化反应器,并以高压汞灯为光源进行了光催化降解水中苯酚的实验研究,考察了影响苯酚光催化降解的因素,确定了在UV365～250 W光源照射下,pH为3～5,O2通入量1.0 L/(min.L),反应器内上升流速为0.7 m/min等实验条件下,初始浓度为30 mg/L的苯酚废水经120 min光催化反应后,降解率可达到85%,矿化率可达80%。     

Fenton氧化法深度处理丙烯腈废水的研究

以丙烯腈(AN)废水为研究对象,在正交实验基础上深入研究了Fenton反应体系中pH值、Fe2+浓度、H2O2浓度、温度、UV和C2O2-4对降解效果的影响,分析了不同因素作用机理,确定了最佳操作条件pH=3、[Fe2+]=400mg/L、[H2O2]=400mg/L、反应温度40℃,在此条件下丙烯腈降解率达80%以上。同时发现在紫外光、C2O2-4对Fenton试剂的协同作用下,降解率可提高10%左右。     

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.     

Fenton试剂处理选矿废水机理研究

研究了用Fenton试剂处理选矿废水中残余的黄药,分别考查了氧化时间、反应初始pH值、Fe2+浓度及H2O2用量对黄药降解效果的影响,用正交试验确定了4个因素的最好条件。结果表明:初始pH值和H2O2用量是影响去除效果的主要因素;氧化时间为60 m in,反应初始pH=4,[Fe2+]=20 mg/L,[H2O2]=20 mg/L,黄药的浓度为125 mg/L时,黄药的去除率达到99.5%;初步探讨了Fenton试剂净化废水中黄药的机理是.OH自由基先将黄药氧化为过氧化黄原酸盐,再将其氧化为CO2,黄药得到去除。     

UV/Fenton法处理酸性红B研究

采用UV/Fenton高级氧化技术对酸性红B模拟废水进行处理,当进水浓度为400mg/L时,确定了各影响因素的最佳投加量:H2O2投加量为2 mL/L,Fe2 投加量为0.08g/L,最佳pH值为4;并采用一级动力学公式对酸性红B降解速率进行拟合,研究了反应条件对速率常数的影响.最后通过对单独UV法、单独Fenton法和UV/Fenton法3种处理方法效果的比较,发现UV与Fenton试剂具有协同作用.     

水体中常见无机阳离子对TiO_2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的影响

选择了6种水体中常见的阳离子(Na+、Mg2+、Ca2+、Al3+、Cu2+、Ni2+),分别考查了其对TiO2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的影响;从光吸收、无机离子本身的性质对光生电子的捕获及传递等讨论了上述离子影响TiO2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的反应速率的原因。结果表明:由于其不能捕获光生电子,Na+、Mg2+、Ca2+本身对TiO2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的反应速率影响不大;Al3+吸引电子能力较强,成为光生电子和Cr(Ⅵ)之间的桥梁,促进了Cr(Ⅵ)的还原;浓度为1 mmmol/L时,Cu2+显著地促进了Cr(Ⅵ)的光催化还原,其主要原因是Cu2+捕获光生电子的能力很强,起到了催化剂的作用,而浓度大于10 mmol/L时,Cu2+形成单质Cu以及对紫外光的吸收都使促进作用降低;Ni2+未充满的d轨道具有获得并传递光生电子的能力,也促进了Cr(Ⅵ)的还原;在浓度同为1mmol/L时,对Cr(Ⅵ)光催化还原的促进作用依次为:Cu2+Al3+Ni2+Na+、Ca2+、Mg2+。     

US-UV-Fenton降解硝基苯

采用超声波(US)、紫外光(UV)和Fenton联合降解硝基苯,初步探讨了其作用规律。研究结果表明,UV可以促进双氧水转化自由基的效率,而US同时具有强化传质作用和超声氧化作用,两者均能够强化Fenton氧化硝基苯的降解过程。正交实验结果表明,H2O2初始浓度是硝基苯降解和矿化的最显著影响因素,反应时间和超声功率是矿化的显著影响因素。最佳反应条件为:H2O2500 mg/L、Fe2+10 mg/L、反应时间60 min、超声波功率100 W,此时,硝基苯完全降解,TOC去除率达到73.0%。Fenton、UV/Fenton和US/UV/Fenton降解硝基苯过程均符合伪一级反应动力学模式,反应速率常数分别为3.37×10-2、3.81×10-2和5.10×10-2min-1。     

Cu~(2+)助芬顿法处理高浓度邻苯二甲酸二甲酯废水

Cu2+可以与H2O2发生类Fenton反应,用Fenton法处理同时含有难降解有机物和Cu2+的工业废水时,Cu2+对于Fenton氧化难降解有机物的反应具有促进作用。本实验在高浓度邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和Cu2+组成的模拟工业废水中投加Fenton试剂(Fe2++H2O2),利用Cu2+辅助Fe2+催化Fenton反应氧化难降解有机物。通过正交实验,优选反应条件,并进行单因素实验,分析不同Cu2+浓度、初始H2O2浓度、H2O2∶Fe2+(摩尔比)、pH及温度对DMP去除率的影响,以确定最佳的反应条件,并对反应机理进行了初步探讨。当Cu2+浓度为10 mg/L、DMP浓度为250 mg/L、初始H2O2的浓度为499.5 mg/L、H2O2∶Fe2+的摩尔比为4∶1、温度为20℃时,DMP的去除率最高可达到98.67%。本研究为类芬顿法处理难降解有机物和重金属离子共存的复杂工业废水奠定了基础。