纳米铁降解水中偶氮染料酸性红B的动力学研究

采用硼氢化钠与硫酸亚铁液相还原法制备纳米铁,用制得的纳米铁降解水中偶氮染料酸性红B,对降解动力学规律进行了探讨。结果表明,纳米铁对酸性红B的降解过程符合表观一级反应动力学规律,表观速率常数随纳米铁用量的增加、pH的降低和反应温度的升高而增大。表观活化能为25.68kJ/mol。在相同实验条件下,纳米铁对酸性红B的降解速率比普通铁提高了4.7倍,反应活化能降低了65%。     

陶粒负载纳米TiＯ2催化臭氧化降解水中微量硝基苯

制备了以陶粒为载体的纳米二氧化钛催化剂,并以硝基苯为稳定性有机污染物的目标降解物,研究了其对臭氧化的催化性能,对影响催化效果因素及降解机理进行了探讨.实验对不同温度条件下烧结的催化剂催化臭氧化有机物能力进行了比较,使用SEM进行表征,确定最佳烧结温度.通过改变催化剂投量、硝基苯初始浓度、pH值、添加不同浓度自由基抑制剂和催化剂重复使用实验等,表明在700℃温度下烧结的催化剂具有最大催化活性;硝基苯臭氧化反应中主要氧化剂为羟基自由基,其降解反应为一级反应;硝基苯的去除率随催化剂投量增加而增大;在pH为10时催化剂具有最好的催化效果,对硝基苯的去除率为46.5%;催化剂连续3次重复使用性能良好.     

陶粒负载纳米TiO2催化臭氧化降解水中微量硝基苯

制备了以陶粒为载体的纳米二氧化钛催化剂,并以硝基苯为稳定性有机污染物的目标降解物,研究了其对臭氧化的催化性能,对影响催化效果因素及降解机理进行了探讨.实验对不同温度条件下烧结的催化剂催化臭氧化有机物能力进行了比较,使用SEM进行表征,确定最佳烧结温度.通过改变催化剂投量、硝基苯初始浓度、pH值、添加不同浓度自由基抑制剂和催化剂重复使用实验等,表明在700℃温度下烧结的催化剂具有最大催化活性;硝基苯臭氧化反应中主要氧化剂为羟基自由基,其降解反应为一级反应;硝基苯的去除率随催化剂投量增加而增大;在pH为10时催化剂具有最好的催化效果,对硝基苯的去除率为46.5%;催化剂连续3次重复使用性能良好.     

CeO2掺杂TiO2催化超声降解活性大红的研究

选取活性大红染料为降解目标物,研究了用实验室合成的氧化铈掺杂二氧化钛为催化剂存在下的超声反应。研究结果表明,CeO2掺杂TiO2催化超声降解酸性大红的效果优于非掺杂的锐钛矿型TiO2的情况。在溶液pH1.0～3.0、活性大红质量浓度为20 mg/L、溶液用量50 mL、催化剂用量0.5 g/L～1.0 g/L的条件下,用输出功率5.0 W/cm^2和频率25 kHz的超声波照射80 min,活性大红降解率可达98.4%.     

β-MnO2纳米棒催化氧化碱性桃红染料的研究

采用自制的β-MnO2纳米棒在酸性条件下催化氧化碱性桃红染料模拟废水,反应过程不需添加过氧化氢、无需加热.实验结果显示,低pH值(pH=1)有利于染料的脱色和降解.动力学研究表明,以β-MnO2纳米棒为催化剂分解碱性桃红染料废水的反应近似为一级反应,反应速率常数为0.1378min-1.对反应前后的溶液进行紫外和红外光谱分析,结果表明,碱性桃红在催化处理过程中芳环断开,生成脂肪胺、NH4 和CO2.     

Fe_2O_3-TiO_2光催化降解水中酸性橙Ⅱ研究

通过溶胶-凝胶法制备TiO2/Fe2O3复合半导体催化剂,用SEM、X-ray衍射仪对催化剂进行表征,设计了光催化降解反应装置以研究光催化降解水中酸性橙。探讨了Fe2O3-TiO2催化剂对可见光吸收性能,以及降解水中酸性橙Ⅱ的催化性能影响。实验结果表明:Fe2O3修饰的TiO2出现明显的红移,20%wFe2O3修饰的TiO2催化剂催化效率较高;TOC结果表明,低pH值条件有利于酸性橙Ⅱ的矿化。     

活性炭负载TiO_2电催化氧化处理酸性红B的研究

采用溶胶凝胶法制备颗粒活性炭负载二氧化钛(TiO_2/GAC)的催化粒子电极用于染料废水中酸性红B的降解去除。XRD图谱表明负载的TiO_2是锐钛矿相和金红石相的混合晶型,FESEM-EDS显示GAC表面Ti元素的质量百分比约为14.4%,N_2吸附脱附结果显示TiO_2/GAC的比表面积是708.5 m~2/g,孔容是0.395 4 cm~3/g,与GAC一样,是以微孔结构为主。在电流为0.6 A、电解质Na_2SO_4浓度为0.03 mol/L、水力停留时间为20 min条件下,TiO_2/GAC粒子电极对COD和TOC的去除率分别达到68.60%和45.12%相比GAC分别提高了35%和30%。紫外可见吸收光谱和分子荧光吸收光谱显示,电流的增加有利于酸性红B的降解,降解中间产物主要以类富里酸类物质为主酸性红B的降解会导致具荧光吸收性类富里酸物质浓度增加。     

酸性红3B的杂多酸光催化降解动力学

以杂多酸Pw₁₂O^3-₄₀为催化剂,研究了酸性红3B的光催化降解动力学.光强、催化剂浓度、酸性红3B初始浓度对光催化的速率均有正效应其中,光解速率与光强、酸性红3B初始浓度成正比;在催化剂浓度不大(吸光值<2)时,光解速率与催化剂投加量成正比体系中的溶解氧对催化剂起到氧化再生作用;驱氧条件下,由于催化剂再生受到抑制,光解速率减慢Pw₁₂O^3-₄₀光催化降解酸性红3B的动力学符合Langmuir-Hinshelwood模型,溶液中催化剂和酸性红3B之间存在预络合作用,达到平衡后发生光氧化.与UV/TiO₂法相比,uV/PW₁₂O^3-₄₀法降解有机物的速率更快.     

氧化还原介体厌氧催化酸性红B生物脱色研究

研究了筛选出的四种结构相似的醌类氧化还原介体对酸性红B厌氧脱色的促进作用,并以催化效果最佳的蒽醌-2-磺酸钠为醌介体模型,探讨了醌介体催化酸性红B厌氧生物降解路径。在35℃中温厌氧条件下,采用间歇批量实验法,测定不同体系中醌介体催化酸性红B脱色效果。结果表明:①在酸性红B浓度为150mg·L-1,醌介体浓度为0.16mmol/L,反应时间为4h时,结构相似的四种醌介体均可促进酸性红B脱色,反应效率提高了1.6².4倍,其大小顺序为AQS>2,7-AQDS>AQDS>α-AQS;②AQS在催化酸性红B降解过程中与传统厌氧微生物降解路径保持一致。     

纳米TiO_2光催化降解酸性红B的实验研究

采用偶联剂法在聚丙烯多面球表面负载化纳米TiO2,在高压汞灯照射下,以酸性红B染料为研究对象,采用光催化氧化法进行降解处理;研究了溶液初始浓度、H2O2和Fe3+投加量、pH以及光照强度等因素对酸性红B染料降解效果的影响。     

三维粒子电极催化氧化活性艳红X-3B实验研究

采用浸渍焙烧法制备了Cu/γ-Al2O3、Cu-Co/γ-Al2O3粒子电极,TiO2/Ti为阳极、石墨为阴极,采用三维电极降解染料模拟废水活性艳红X-3B溶液,考察了粒子电极、槽电压、pH值、电解质浓度等因素对处理效果的影响。实验结果表明:该反应器能够有效的降解X-3B,粒子电极显示了较高的催化活性,双组分粒子电极Cu-Co/γ-Al2O3比单组分粒子电极Cu/γ-Al2O3有着更好的催化效果,降解机制主要是电致·OH的间接氧化和粒子电极表面的直接氧化的协同作用。     

光催化氧化苯甲酸时TiO2中毒机理及再生方法的研究

以苯甲酸作为模型污染物,采用强制中毒的方法研究了TiO2在悬浮光催化氧化体系中的中毒过程,并通过对中毒TiO2进行IR、SPS及XPS表征,分析了中毒后TiO2的表面性质,揭示了苯甲酸光催化降解过程中TiO2光催化剂的中毒机理.采用高温焙烧、UV光照射及超声波振荡等方法对中毒TiO2进行再生,并考察再生效果.研究表明,实验条件下,催化剂反复使用20次后将完全中毒.引起TiO2中毒的主要原因是苯甲酸及其降解中间产物,如羟基苯甲酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸等吸附、积累在TiO2表面,占据了TiO2的表面活性位置,使其光催化活性下降;TiO2在使用过程中出现的团聚现象也会导致其活性降低.比较了高温焙烧、UV光照及超声波清洗3种方法对中毒催化剂的再生效果的比较研究,结果表明,3种方法均能使中毒后TiO2的催化活性得到一定恢复,其中高温焙烧对中毒TiO2的再生效果较好.     

多相光催化氧化处理焦化废水的研究

以TiO2为催化剂,H2O2为氧化剂,在紫外光照射下采用多相光催化氧化法对焦化废水进行处理,探讨了影响COD去除率的各种因素,得出了最佳工艺条件。结果表明该法可使焦化厂二沉池废水COD从350.3mg/L降至53.1mg/L,COD去除率可达84.8%。还发现多相光催化氧化工艺并不适合处理高浓度废水,但通过提高H2O2的投加量可扩大多相光催化氧化法处理焦化废水的浓度范围。     

可见光助三维电极/电Fenton处理罗丹明B废水的研究

提出了以多孔TiO2薄膜(Porous-TiO2)板为阳极,活性炭负载Fe-Ni共掺P25颗粒(Fe-Ni-P25/AC)为粒子电极的可见光助三维电极/电Fenton(Vis-3D/EF)降解有机废水的新方法.同时,考察了该体系对罗丹明B溶液的去除效果和影响因素,探讨了降解过程的反应动力学,并与常规阳极和粒子电极组成的体系处理能耗进行了对比,探讨了Vis-3D/EF体系各个作用对去除率的贡献及对罗丹明B的降解机理.实验结果表明,在电源电压20 V、溶液pH=3、Fe2+离子投加量0.5 mmol·L-1、曝气量1.5 L·min-1、反应时间60 min时,20 mg·L-1罗丹明B的降解率为96.84%,处理过程更符合二级反应动力学.在此条件下,Porous-TiO2阳极板和Fe-Ni-P25/AC粒子电极组成的体系,降解过程具有明显的协同催化特点,协同因子达1.22,且处理能耗仅为常规石墨(Gr)阳极、活性炭(AC)粒子电极组成体系的1/85.5.Vis-3D/EF降解过程中电催化氧化作用、Fenton氧化作用、可见光催化作用及可见光下的协同作用对去除率的贡献分别为43.88%、20.21%、15.26%和17.49%.同时,通过叔丁醇捕获实验发现,·OH对去除率的贡献为75.58%,表明·OH是该体系中产生的主要活性物质.     

对苯二酚强化多相类-Fenton过程降解活性艳红MX-5B的效能与机理

用碱沉淀法制备的硅羟基氧化铁(Si-FeOOH)作多相类-Fenton反应的催化剂,探讨了室温条件下投加还原剂对苯二酚(HQ)对其催化H2O2降解活性艳红MX-5B的影响,同时考察了pH、H2O2浓度、催化剂Si-FeOOH投量及活性艳红浓度对活性艳红MX-5B脱色率的影响,并从溶铁量方面初步探讨了Si-FeOOH/H2O2/HQ体系降解活性艳红MX-5B的机理.结果表明,对苯二酚强化以Si-FeOOH为催化剂的多相类-Fenton反应降解活性艳红的效果显著.在pH=3,活性艳红初始浓度为10mg·L-1,对苯二酚浓度为0.55mg·L-1,Si-FeOOH投量为100mg·L-1,H2O2浓度为51mg·L-1的反应条件下,活性艳红MX-5B的脱色率达94.69%.研究还发现,活性艳红脱色率与反应体系里的铁离子浓度关系密切,表明多相类-Fenton反应中除了催化剂表面吸附催化作用外,也可能存在类似均相类-Fenton的溶液催化作用.     

掺锑二氧化锡多孔钛阳极对苯酚的催化氧化

研究了掺锑二氧化锡多孔钛基阳极对苯酚的催化氧化,分析了溶液pH值、温度、苯酚初始浓度、盐含量及表观电流密度对苯酚降解效果的影响,并对苯酚的氧化降解历程及动力学特征进行了讨论,紫外分光光度法、高效液相色谱法（HPLC）及化学方法（COD）测试结果表明,苯酚的催化降解中间产物有对苯二酚、苯醌、丁烯二酸、草酸等,最终产物为二氧化碳．苯酚在掺锑二氧化锡多孔钛阳极上的降解动力学方程符合表观拟一级反应。     

玻璃纤维布负载TiO2膜光催化氧化垃圾渗滤液

本文以钛酸丁酯为原料，通过溶胶-凝胶技术在玻璃纤维布上制备TiO2膜。分别以10w低压汞灯和400w高压汞灯作为光源。对垃圾渗滤液进行了光催化氧化处理。综合分析了影响CODCr去除率及UV335去除率的因素。结果表明，以玻璃纤维布作载体制备的TiO2膜光催化氧化处理垃圾渗滤液具有较好的效果。     

切割钢渣活化过硫酸盐降解偶氮类染料酸性红73

切割钢渣是钢铁生产过程中的固体废弃物,如何有效处理和利用这些废渣具有减少环境污染、实现废物资源化的重要意义.本文选择河北邢台钢铁厂中切割钢渣为过硫酸盐(PS)活化剂,活化过硫酸盐(PS)去除水相中偶氮染料酸性红73(AR73),实验表明,25 mg·L~(-1) AR73在15 min内,其降解率为99.9%,TOC矿化率达58.6%.同时考察了钢渣投入量、PS浓度、初始pH值等影响因素对AR73降解效率的影响:随着PS浓度、钢渣投入量的增加,AR73的降解速率也逐渐增加;在pH为3～9时,AR73均可被有效去除,酸性条件更有利于AR73的去除.活性自由基猝灭实验表明,酸性红73的降解是通过自由基和非自由基两种机制实现的,且钢渣可多次回收重复利用.钢渣活化PS技术,还可有效去除蒽醌类染料(活性蓝19),其去除率为99.9%,矿化率可达92.0%;同时该技术对某印染废水(COD_(Cr)=5625 mg·L~(-1))的去除率达49.9%.本文所构建的切割钢渣活化过硫酸盐(PS)技术可应用于偶氮印染废水的处理,实现"以废治废"的目标.     

过渡金属离子调变对光催化氧化反应的影响

考察过渡金属离子对TiO₂光催化活性的影响,并对过渡金属离子对催化剂TiO₂的光催化调变作用机理进行了初步探讨。结果表明,加入Cu(Ⅱ)可以大大提高TiO₂的光催化活性,反应75 min,可使活性艳蓝X-BR的COD_Cr的去除率达75%以上,对于活性艳红X-3B和活性艳黄X-6G的COD_Cr的去除率达到90%以上。过渡金属离子的调变作用是由于低价的金属离子与H₂O₂作用生成*OH自由基所致。      

催化臭氧氧化与NaClO处理钛白粉废水中试对比

以山东某钛白粉厂二级压滤出水为研究对象,通过自主设计的中试设备考察了催化臭氧氧化工艺与NaClO工艺对钛白粉废水处理情况,确定催化臭氧氧化的最佳工艺实验条件为:在室温条件下,催化臭氧氧化反应时间为60 min,臭氧投加浓度为125 mg/L。对原有NaClO工艺进行优化,优化后的最佳工艺为:NaClO投加量为1.2%,反应时间为30 min。当平均进水ρ（COD）与ρ（NH₃-N）分别为109.7,12.8 mg/L,则催化臭氧工艺平均出水ρ（COD）与ρ（NH₃-N）分别为43.5,3.8 mg/L,平均去除率分别为60%和70.4%,NaClO工艺平均出水ρ（COD）与ρ（NH₃-N）分别为49.8,4.7 mg/L,平均去除率分别为54.5%和63.1%。在30 d内,催化臭氧氧化出水达标率为100%,NaClO出水达标率为26.7%,催化臭氧氧化处理费用为1.12元/t,NaClO处理费用为12元/t,催化臭氧氧化工艺相较于NaClO氧化工艺更适用于处理钛白粉废水。