滑动弧等离子体处理三种染料废水的研究

偶氮染料酸性橙Ⅱ、吩嗪染料中性红和三苯甲烷染料碱性艳蓝BO是3种具有代表性的常用工业染料。通过气液两相滑动弧放电等离子体产处理这3种染料,对其脱色效果、反应动力学、降解效果及降解路径进行了分析。实验结果显示:当放电电压10 k V、频率50 Hz、载气(空气)流速0.8 m~3/h、液体流速60 m L/min、染料溶液体积500 m L、浓度200 mg/L,放电处理60 min时,滑动弧等离子体对染料溶液的具有较好的脱色效果,酸性橙II、中性红和碱性艳蓝BO的脱色率分别为84.1%、72.7%与89.7%。3种染料的脱色反应符合一级反应动力学规律,其中碱性艳蓝在前30 min的脱色速率最快,可达0.0631 min~(-1),远大于酸性橙II和中性红,而后30 min的反应速率均明显放慢,低于酸性橙II和中性红的同期脱色速率。滑动弧等离子体对3种染料的降解效果(COD去除率)不高,经过60 min的处理降解率分别仅为27.4%、37.3%和28.2%。最后,通过降解过程中的UV-Vis色谱变化对3种染料的降解路径作了初步推测,即等离子体先破坏染料的发色体系与共轭体系,随后发生开环反应,最后再降解为小分子结构。     

Fe-cyclam/H2O2体系催化降解罗丹明B机制

传统的利用Fenton反应处理染料废水的方法pH适用范围窄、需大量亚铁盐的持续投加,限制了其应用.工作中成功制备了桥连四氮杂环十四烷铁配合物(Fe-cyclam),在较宽的pH范围(2～7)内都能活化H_2O_2降解罗丹明B,且在低催化剂条件下(50μmol·L~(-1)),对罗丹明B的降解效果优于Fenton反应.该体系能快速降解罗丹明B、酸性红88、酸性橙Ⅱ、活性红24、中性红等多种染料,并对偶氮类染料有较高的选择性.Fe-cyclam的稳定性良好, 3次循环降解后,罗丹明B的去除效率依然保持在90%以上.淬灭实验证明该过程为非自由基主导的降解过程,并通过电子顺磁共振(EPR)中捕获到高价铁-氧活性中间体Fe~V-oxo的生成.本工作证明了基于Fe-cyclam/H_2O_2体系能高效地降解废水中染料,具有较高的应用潜力.     

亚硫酸钠活化高锰酸钾超快速降解活性蓝4的动力学研究

活性染料的广泛应用导致大量染料废水的产生,因此染料废水的降解处理对于环境保护至关重要。探究了高锰酸钾/亚硫酸钠体系原位产生的高活性三价锰降解染料活性蓝4的动力学特性。研究发现:高锰酸钾/亚硫酸钠体系可在毫秒级时间尺度内降解活性蓝4,该体系的最佳适用pH范围是酸性至中性;亚硫酸钠和高锰酸钾浓度对于实际应用中高锰酸钾/亚硫酸钠体系经济、高效降解污染物非常重要;在pH为4.5~8.0时,三价锰氧化活性蓝4的二级反应速率常数高于10~6mol~(-1)·s~(-1)。     

吉非罗齐在热活化过硫酸盐体系中的降解机制研究

以降血脂药物吉非罗齐(GEM)为目标污染物,研究其在热活化过硫酸盐体系中的降解机制.结果表明,GEM的降解过程符合准一级反应动力学规律,增加过硫酸盐初始浓度或升高反应溶液温度都可以显著提高GEM的降解速率常数(kobs),其反应的表观活化能Ea为133.14k J·mol~(-1).酸性和中性条件下GEM的降解效果要好于碱性条件.自然水体中的腐植酸(HA)和HCO_3~-对GEM的降解有明显的抑制作用.自由基清除实验表明,在酸性和中性条件下,SO_4~(·-)对GEM的降解起主导作用,而在碱性条件下,HO·成为体系主要的氧化物种.利用HPLC-MS/MS技术共检测到11种中间产物,推测GEM的降解路径涉及苯环的羟基化和醛基化反应、苯环侧链的环化作用和脱羧反应以及醚支链的断裂.     

Fenton氧化法处理偶氮染料丽春红2R废水的研究

采用Fenton氧化法处理偶氮染料丽春红2R模拟废水,研究不同因素对丽春红2R模拟废水的降解效果。结果显示,p H=3.0、H2O2浓度为2 mmol/L、c(Fe2+)/c(H2O2)=1∶5条件下,Fenton氧化法对丽春红2R模拟废水反应体系的降解效果最佳。此外,在室温(30℃)和p H=3.0条件下,模拟出Fenton氧化降解丽春红2R的初始动力学方程为R=dm/dt=0.00198[c(Ponceau2R)]0.7234[c(Fe2+)]0.5297[c(H2O2)]0.3574。通过LC-MS图对Fenton氧化降解丽春红2R过程中间产物的分析,从而推断出该染料氧化降解的路径。     

堆肥化处理TNT红水污染土壤

DNTS[二硝基甲苯磺酸盐,主要包括2,4-DNT-3-SO₃-(2,4-二硝基甲苯-3-磺酸盐)和2,4-DNT-5-SO₃-(2,4-二硝基甲苯-5-磺酸盐]是TNT (2,4,6-三硝基甲苯)红水污染土壤中主要污染物质,为研究堆肥化对土壤中DNTS的降解效果,采用有机废物堆肥方法,探讨堆肥化对TNT红水污染土壤中DNTS降解的可行性,以及温度、含水率和pH变化对降解效果的影响.结果表明,有机废物堆肥能处理TNT红水污染土壤,在堆肥60 d内,5个堆肥体系(猪粪+木屑、猪粪+麦壳、污泥+木屑、污泥+麦壳和马粪+木屑)对2,4-DNT-3-SO₃-的降解率为65.5%~88.4%,对2,4-DNT-5-SO₃-的降解率为60.9%~100%.在第4天各堆肥体系的高温阶段(29.7~53.6℃),5个堆肥化体系中2,4-DNT-3-SO₃-总量的49.5%~67.3%被降解,说明各堆体的中温-高温阶段对有机物的降解起重要作用.堆体含水率随堆肥时间的延长呈下降趋势,在堆肥第8天,外源补水至体系含水率为50%,猪粪+麦壳体系对2,4-DNT-3-SO₃-的降解率从70.2%增至88.4%,说明适当的外源补水可提高2,4-DNT-3-SO₃-的降解率.5个堆肥体系中pH均呈初期上升、后期下降并趋于稳定的趋势,但在整个堆肥过程中,堆体pH始终保持在7.3~8.3之间.研究显示,5个堆肥体系中猪粪+麦壳体系对DNTS的降解率最高,分别为88.4%和100%.      

高频超声降解偶氮染料活性红MX-5B废水的研究

采用高频超声降解偶氮染料活性红MX-5B模拟废水,考察了溶液初始pH值、超声参数、曝气、Fe2+浓度以及多频效应对活性红MX-5B超声降解过程的影响,并初步探讨了活性红MX-5B的超声降解规律.结果表明,酸性条件下,高频超声能有效降解MX-5B,当pH=3.5,f=418.3kHz,P=69W时,反应180 min后,MX-5B模拟废水脱色完全.微量Fe2+与超声空化产生的H2 O2形成类Fenton体系,可强化MX-5B的脱色反应.曝气有利于MX-5B脱色,但影响不大.多频超声对MX-5B的脱色效果优于单频超声处理效果.超声降解MX-5B以自由基氧化机制为主,并遵循表观一级反应动力学.染料分子中的NN形成的共轭发色体系已完全破坏,芳香结构也大部分遭到了羟基自由基的破坏.     

电生羟基自由基降解有机染料的研究

以Pb／PbO2为工作电极，以CoSO4为催化剂，利用电生羟基自由基对中性红、罗丹明B、碱性品红等3种有机染料进行了降解。并且研究了电解电位、pH值、温度等因素对染料降解脱色的影响。结果表明．脱色率接近100％，COD去除率达90％以上。实验证明反应符合一级反应动力学模式，实验还测定了动力学参数。     

二氧化锰氧化降解金霉素的动力学研究

研究了金霉素(CTC)在二氧化锰(MnO2)作用下的氧化降解过程,并讨论了初始MnO2浓度、体系pH及温度对降解反应的影响.无MnO2存在时,CTC没有发生降解.但是当体系中存在MnO2时,CTC浓度开始迅速下降,反应后期降解速率逐渐变慢;同时体系中二价锰离子(Mn2+)浓度逐渐升高,表明MnO2可以降解CTC,该过程是一个氧化还原反应.采用草酸溶解MnO2和过滤2种不同的方法终止反应,对比2种方法所得的结果,可以发现该反应过程中,开始阶段降解作用占主导地位,在反应达到平衡后吸附作用才明显.CTC的降解速率随着MnO2初始浓度的增加和体系温度的升高均显著加快.反应体系的pH能强烈影响CTC的氧化降解,降解速率随着pH的升高而明显降低.这是由于CTC随体系pH由3.77升高到7.41时,分别以阳离子、中性形态和阴离子的形式存在;而-δMnO2(pHzpc=2.25)表面在pH3.77的整个范围内均呈现为负电性.因此随pH升高,阴离子形态的CTC逐渐增多,导致其在MnO2表面的吸附作用减弱,从而使降解速率变缓.     

UV/PMS体系硝基氯酚降解动力学及机理研究

采用紫外光(UV)/单过氧硫酸氢盐(PMS)体系可有效地氧化降解4-氯-2-硝基酚(4C2NP).考察了溶液pH值、底物初始浓度、PMS初始浓度和氯离子、硝酸根离子初始浓度对4C2NP降解效果的影响.在pH2~5时,体系中4C2NP的降解速率并未出现显著差异;随着pH值升高至近中性,其降解过程受到一定程度抑制.初始底物浓度和PMS浓度与体系中4C2NP的降解速率分别呈现负、正相关关系.外加氯离子对4C2NP降解呈现出双重作用,而硝酸盐离子对4C2NP降解抑制作用不显著.脱氯和脱硝过程是4C2NP主要的降解途径.被释放的氯离子会通过自由基反应进行再氯化过程,而脱落的硝基会很快被氧化生成稳定的硝酸盐,从而抑制了硝基的循环过程.最后,根据中间产物推断了4C2NP降解过程的反应机理.     

复合催化剂对气相苯和甲苯的光催化降解研究

研究了在无催化剂、纯锐钛矿、纯金红石以及复合催化剂时苯和甲苯的光催化降解情况,考察了反应物初始浓度以及不同催化剂组成时苯和甲苯的光催化降解. 结果表明,使用锐钛矿催化剂,苯和甲苯降解效率都有很大提高,而使用金红石催化剂,苯和甲苯降解效率提高的幅度不大,这主要与锐钛矿和金红石的晶体结构有关. 在无催化剂和以金红石为催化剂时,甲苯比苯更容易降解;以锐钛矿为催化剂时苯比甲苯更容易降解. 初始浓度对苯和甲苯的光催化降解过程有一定的影响,在低浓度时降解速率较快,而在高浓度时降解速率较慢. 在锐钛矿催化剂中掺入一定量的金红石可提高催化剂的光催化活性. 对于苯,锐钛矿80%、金红石20%的复合催化剂光催化活性最高;而对于甲苯,锐钛矿90%、金红石10%的复合催化剂光催化活性最高.     

波长254 nm和365 nm紫外辐照下活性艳红X-3B的光催化降解动力学研究

以活性艳红X-3B为对象,研究其在不同波段紫外光照射条件下的光催化降解动力学.结果表明,在长波紫外条件下,活性艳红X-3B的降解动力学符合表观一级动力学方程,其反应表观速率常数与光强之间呈对数关系;在短波紫外条件下,活性艳红X-3B的降解动力学可以用二级动力学方程拟合,速率常数与光强之间成正比.通过对比X-3B在2种光源下的降解半衰期发现,在同比条件下,365 nm光源对活性艳红X-3B的降解半衰期为37.263 min,而254 nm光源则下降为0.855 min.短波紫外比长波紫外具有更高的光量子效率,其对X-3B的降解效率也更高.     

B/Y~(3+)共掺杂纳米TiO_2催化剂的制备及其降解甲醛的光催化性能评价

为了提高室内环境空气质量,本论文开展了光催化剂制备的研究。本论文采用溶胶-凝胶法制备B/Y3+共掺杂TiO2复合光催化材料,以甲醛为降解物质,在紫外和可见光下分别研究了复合催化剂的光催化活性,对不同掺杂对光催化活性的影响、光催化剂的稳定性进行了分析。B/Y3+共掺杂TiO2复合光催化材料大大提高了催化剂的活性,对甲醛降解有较高的效率。     

陶瓷填料上TiO_2薄膜光催化降解甲苯的研究

在陶瓷填料上负载了P25纳米TiO2,对薄膜的制备和甲苯蒸汽在薄膜上的光催化降解进行了研究。在制备过程中得出如下结论:通过增加浸渍-提拉的次数来提高甲苯降解率的方法是有限的,采用长时间的浸渍或者采用自制粘结剂作下涂层都能大幅度提高甲苯的降解率,甲苯的降解率随镀膜量的增加而增加;在光催化过程中得出如下结论:甲苯的降解率随着湿度的增加而增加,随着甲苯初始浓度的增加而减小;甲苯的降解所需要的光强是一定的,在一定的范围内,甲苯的降解率随着光强的增大而增大,但是超过这个范围的过大的光强并不能提高甲苯的降解率,对于相同的光强,254 nm紫外光的降解率远大于365 nm紫外光的降解率。     

纳米TiO_2固定化技术

稳定、牢固并具有高活性的纳米TiO2 膜的制备是光催化技术实用化需要解决的关键问题 ,本文主要就纳米TiO2 的固定化方法、烧结温度、载体选择、TiO2 改性等方面进行了综述。     

负载型纳米TiO2光催化降解水中微量三氯乙烯

利用负载型纳米TiO_2作为光催化剂,对水中微量三氯乙烯进行紫外光催化降解处理。研究表明,三氯乙烯光催化降解过程符合表现一级反应动力学规律。不同的三氯乙烯初始浓度、光照强度和催化剂用量,对三氯乙烯的光催化降解具有不同的效果。在一定初始浓度范围内,随着初始浓度的增大,三氯乙烯光催化降解的反应速率常数逐渐减小;光强与反应速率常数呈正比例相关,显示出有一个最佳值;催化剂的用量与反应速率常数并非呈直线相关。此外,还讨论了三氯乙烯光催化降解的机理。     

光催化降解有机污染物技术现状及发展方向

本文对光催化技术的国内外现状进行了简述 ,并分析了目前存在的主要问题 ,最后指出了该技术今后的发展方向     

Efficient dechlorination of chlorinated solvent pollutants under UV irradiation by using the synthesized TiO2 nano-sheets in aqueous phase

Titanium dioxide(TiO2), which is the widely used photo-catalyst, has been synthesized by simple hydrothermal solution containing tetrabutyl titanate and hydrofluoric acid. The synthesized product has been applied to photo-degradation in aqueous phase of chlorinated solvents, namely tetrachloroethene(PCE), trichloroethene(TCE) and 1,1,1-trichloroethane(TCA). The photo-degradation results revealed that the degradation of these harmful chemicals was better in UV/synthesized TiO2 system compared to UV/commercial P25 system and UV only system. The photo-catalytic efficiency of the synthesized TiO2 was 1.4, 1.8 and 3.0 folds higher compared to the commercial P25 for TCA, TCE and PCE degradation, respectively. Moreover, using nitrobenzene(NB) as a probe of hydroxyl radical(.OH), the degradation rate was better over UV/synthesized TiO2, suggesting the high concentration of.OH generated in UV/synthesized TiO2system. In addition,.OH concentration was confirmed by the strong peak displayed in EPR analysis over UV/synthesized TiO2system. The characterization result using XRD and TEM showed that the synthesized TiO2 was in anatase form and consisted of well-defined sheet-shaped structures having a rectangular outline with a thickness of 4 nm, side length of 50 nm and width of 33 nm and a surface 90.3 m2/g. XPS analysis revealed that ≡Ti-F bond was formed on the surface of the synthesized TiO2. The above results on both photocatalytic activity and the surface analysis demonstrated the good applicability of the synthesized TiO2 nano-sheets for the remediation of chlorinated solvent contaminated groundwater.     

ZnO-TiO_2在三相光催化反应器中降解酸性大红的研究

以Ti(SO4)2和ZnSO4.7H2O为原料,利用共沉淀法制备了ZnO-TiO2纳米复合材料作为光催化剂,用XRD和UV-vis等对其进行了表征。在自制的三相内循环光催化反应器中,对pH值、催化剂加入量、酸性大红初始浓度对降解率的影响进行了探讨。结果表明,当pH=10、催化剂用量为0.8mg/L、初始浓度为25mg/L、光照时间为90min时,酸性大红的降解率可达98.82%;动力学研究表明:在实验浓度范围内,酸性大红的光催化反应符合一级动力学方程,反应速率常数(k)与初始溶液浓度(C0)的关系为lnk=-0.8096lnC0-1.2362。     

催化氧化法处理工业废水的研究进展

对Fenton试剂法、光催化氧化法、电催化氧化法、湿式催化氧化法及其它催化氧化法的研究现状和在工业废水处理中的应用情况作了介绍，并且提出了需要加强研究的方向。