声电氧化处理扑热息痛的研究

采用电沉积法制备了新型稀土和氟树脂共掺杂二氧化铅电极,并用于声电氧化体系处理扑热息痛(APAP)废水.结果表明,采用稀土掺杂电极后,APAP的去除效率及矿化效率大幅度增加,显示出催化效率的显著提升.工艺因素作用规律结果表明,Ce-PTFE共掺杂PbO2电极在电解质14.2 g.L-1、功率为49.58 W.cm-2、频率50 Hz、pH为3、电流密度为71.43 mA.cm-2的条件下去除APAP效果最佳.反应进行2 h后,500 mg.L-1APAP去除率为92.20%,COD和TOC的去除率分别为79.95%和58.04%,电流效率高达45.83%.结合GC-MS、HPLC、IC等分析手段,检测到了主要中间产物包括苯醌,苯甲酸、乙酸、顺丁烯二酸,乙二酸、甲酸等,推测了APAP的可能降解途径.     

La-PTFE共掺杂二氧化铅电极的制备及其性能研究

以Ti为基体,掺杂La2O3和聚四氟乙烯(PTFE),通过电沉积法制备了Ti/SnO2+Sb2O3/PTFE+La2O3+β-PbO2电极,并将所制备的电极应用于亚甲基蓝模拟染料废水的降解.结果发现,与常规的Ti/SnO2+Sb2O3/PTFE+β-PbO2电极相比,Ti/SnO2+Sb2O3/PTFE+La2O3+β-PbO2电极对亚甲基蓝及COD有较好的去除效果.含有La2O3活性层的Ti/SnO2+Sb2O3/PTFE+La2O3+β-PbO2电极在电解质浓度为0.15mol.L-1,电极极距为6.0cm的酸性条件下降解亚甲基蓝的效果最佳.降解3.0h后,对100mg.L-1亚甲基蓝的去除率可达到97.92%,对COD去除率为93.39%.SEM结果显示,Ti/SnO2+Sb2O3/PTFE+La2O3+β-PbO2电极表面颗粒鲜明,比表面积增大,改善了电极的微观结构和催化效果.电化学测试表明,La2O3的掺杂显著提高了二氧化铅电极的析氧过电位,显示出较好的应用前景.     

铟掺杂PbO2电极制备及电催化降解强力霉素

采用电沉积技术制备了铟掺杂PbO₂电极 （In-PbO₂）. 利用扫描电子显微镜 （SEM）、X射线衍射 （XRD）、循环伏安 （CV）、极化曲线 （LSV）、强化寿命试验和荧光光谱分析了铟掺杂对电极物理、电化学性能的影响,并考察了铟掺杂PbO₂电极对强力霉素模拟废水的电催化降解能力.结果表明,与未掺杂PbO₂电极相比, In掺杂后PbO₂电极表面更加平整致密,裂纹数量减少,晶粒明显细化,比表面积增加,产生羟基自由基的能力增强.当掺杂量为2g/L,制备的电极电化学性能最高,析氧电位最高（1.73V）,电极强化寿命从84h提高到148h.电解150min后,强力霉素降解率、TOC去除率、矿化电流效率（MCE）分别为98.2%、30.4%和3.01%,优于未掺杂PbO₂电极（90.1%、26.4 %、2.63%）.     

镧、铈掺杂的ZnO-TiO_2处理制药废水的实验研究

采用溶胶-凝胶法制备掺杂ZnO的TiO2复合半导体材料,对其降解制药废水的催化活性进行测定,并用XRD、拉曼光谱分析和TEM对其晶体结构进行表征。实验结果表明:ZnO能显著提升TiO2的催化效率,当ZnO掺杂量8%时光催化活性最大,其COD、色度去除率可分别达72.5%、33.8%。适当掺杂Ce4+或La3+可提高ZnO-TiO2的催化活性,但掺杂过量活性会显著降低。La3+的促进作用强于Ce4+,掺杂La3+0.4%时,COD、色度去除率比未掺杂提高17.2%和31.2%,可见稀土掺杂的ZnO-TiO2复合半导体材料具有应用于生产的可行性。     

降解空气有机污染物纳米涂料的初步研究

用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2和掺杂改性TiO2纳米溶胶涂料,并用浸-拉法把此纳米涂料涂覆于基体表面。掺杂改性与未改性TiO2纳米溶胶涂料的结构用X射线衍射仪(XRD)进行了分析,纳米表面形貌用透射电子显微镜(TEM)进行了观测,并进行了在可见光下降解丙酮的实验研究。实验结果表明:掺杂适量的Ce离子对TiO2进行改性,制备的纳米涂料能够一定程度上在可见光下降解空气污染物。     

稀土对低浓度硫化氢液相催化氧化净化效率的影响

采用液相催化氧化法净化低浓度H2S,系统研究了反应温度、pH值及助催化剂--稀土(La、Ce)的加入量对吸收液净化效率和硫容量的影响.结果显示,在优化的实验条件下(原料气H2S浓度720～920mg·m-3、反应温度60℃、pH=9.0、Fe3+浓度0.05mol·L-1、吸收液体积50mL)添加表面恬性剂磺基水杨酸和稀土助催化剂后.吸收液具有较高的净化效率(98%以上)和较大的硫容量(4g·L-1以上).     

碳纳米管负载纳米四氧化三铁多相类芬顿降解亚甲基蓝

在课题组前期研究的基础上,以碳纳米管(MWCNTs)为载体制备了Fe3O4/MWCNTs复合物并作为催化剂,以染料亚甲基蓝(MB)为降解对象,研究了该催化剂催化H2O2对亚甲基蓝溶液的降解特性及其影响因素,并考察了催化剂的重复使用效果,探讨了催化反应的机理.结果表明,在pH值3~8的范围内,催化反应体系都能有效降解MB,最佳pH值为3.5.随着催化剂投量的增加,MB的降解率明显提高,500 mg·L-1催化剂投量条件下,MB的降解率最高.随着H2O2初始浓度的增加,MB的降解率增加,10 mmol·L-1时MB的降解率最高.溶液中共存的阴离子会降低MB的降解率.在最佳条件,即温度25℃、H2O2浓度10 mmol·L-1、催化剂浓度500 mg·L-1的条件下,0.20 mmol·L-1MB在30 min内的降解率达到99.1%.催化剂重复使用后仍然具有较好的催化活性,说明Fe3O4在MWCNTs表面负载比较牢固,催化剂具有反复使用的能力.催化反应机理是催化剂催化H2O2产生羟基自由基,高活性的羟基自由基氧化MB.     

改性Ti/SnO2-Sb电极催化降解1,4-二氯苯废水试验研究

采用聚合物前驱体法制备了未掺杂、掺杂Cu、掺杂Bi、掺杂Ni的4种Ti/Sn O2-Sb电极,运用SEM和XRD分析电极表面形貌及结构,通过线性极化扫描、循环伏安等测试考察其电化学性能,同时进行1,4二氯苯(p-DCB)降解实验进一步探究电极的电催化氧化特性.SEM和XRD结果表明,掺杂金属可改善电极表面形貌,增大其比表面积;电化学测试表明,Ti/Sn O2-Sb电极的析氧电位并未因金属掺杂而有明显改变,掺杂金属后,Ti/Sn O2-Sb电极具有更优的电催化活性和稳定性.p-DCB降解实验表明,改性Ti/Sn O2-Sb电极对p-DCB的降解效率明显提高,其中Ti/Sn O2-Sb-Cu电极的电催化处理效果最优,电解2 h后p-DCB的去除率即达到87.6%,且p-DCB的降解反应遵循一级反应动力学规律.     

Ag， Fe， Ce对ZnTi-LDO可见光催化性能的影响及作用机理

为了解金属及其氧化物对锌钛类水滑石衍生氧化物（ZnTi-LDO）可见光催化性能的影响，并获得在可见光下可快速降解染料的LDO光催化剂，制备了Ag、Fe、Ce修饰的复合材料（M-ZnTi-LDO,M=Ag,Ag₂O,Fe,Ce）.通过XRD、TEMHRTEM、XPS、BET、UV-Vis、PL对所合成材料的结构、形貌、表面化学状态、光学性质进行了表征，评价了上述材料在可见光下对亚甲基蓝（MB）的催化降解性能，通过自由基捕获实验确定了催化降解活性物种，提出了相关催化机理.结果表明，Fe、Ce金属氧化物及金属Ag抑制了材料的可见光催化性能，Ag₂O则显著提升了ZnTi-LDO的可见光催化性能.Ag₂O-ZnTi-LDO在20 min内即可使MB降解率>98%，其表观降解速率常数是ZnTi-LDO的7倍.此外，Ag₂O-ZnTi-LDO稳定性良好，循环5次无催化性能下降.·O₂^-是Ag₂O-ZnTi-LDO催化降解MB的主要活性物种.A...     

PbO_2/Ti改性电极电催化氧化酸性品红的试验研究

采用热氧化法制备了PbO2/Ti改性电极,以酸性品红为处理对象,采用未掺杂和掺杂Fe、Ni的改性电极电催化氧化降解酸性品红,比较不同电极的电催化效果,考察电流密度、电解质浓度对电催化氧化处理系统的影响。结果表明:在酸性品红初始浓度为100mg/L,电流密度为75mA/cm2,电解质(Na2SO4)浓度为12g/L的条件下,分别以掺杂Fe和Ni电极为阳极,1h后酸性品红的去除率分别为91.86%和93.04%;Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2-Fe和Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2-Ni电极,其电催化性能明显优于传统PbO2/Ti电极。     

钛基改性DSA电极氧化法去除水中全氟化合物

为了提高金属氧化物电极(DSA电极)的稳定性及催化活性,实现全氟化合物(PFCs)的高效降解,分别以溶胶涂覆法和电沉积法制备了改性DSA(Ti/SnO_2-ZnO)电极,并用于全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)的电化学降解过程研究.实验分别考察了电流密度、溶液初始pH、 PFOA与PFOS初始浓度对PFCs降解效果的影响.结果表明:两种方法制备的改性DSA电极表面均匀负载了SnO_2-ZnO复合涂层.在二维电极体系中,极板面积约为65.0 cm~2,电流密度为20.0 mA·cm~(-2),极板间距为15.0 mm,电解质为1.30 g·L~(-1)次氯酸钠溶液以及电解时间为150 min时,溶胶涂覆法和电沉积法所制备的Ti/SnO_2-ZnO电极对初始浓度为100 mg·L~(-1)的PFOA和PFOS分别在pH为3.50和6.50时去除效果最佳,分别达到了90.6%、94.6%和91.0%、93.7%;循环使用电极3次,其降解过程均符合准一级反应动力学,且电沉积法制备的电极效果优于溶胶涂敷法,表现出对PFCs类污染物稳定、高效的去除能力.     

负载多壁碳纳米管的多孔Ti/SnO2-Sb-Ni电极电催化氧化双酚A

为发展废水中双酚A（BPA）的处理技术和保护水环境安全,采用“电沉积-热分解”法制备负载多壁碳纳米管（MWCNTs）的多孔Ti/SnO₂-Sb-Ni电极,研究了电极对BPA的去除能力、动力学特征和矿化效率,初步分析了BPA的降解途径.结果表明,当浸渍液中n（Sn）∶n（Sb）∶n（Ni）为100∶10∶1、ρ（MWCNTs）为0.8g·L^-1时,制备的电极对BPA的去除效果最好;负载MWCNTs使得电极表面的晶体尺寸更小,可增大电极的比表面积,为电催化反应提供更多的活性位点,进而提高电极的电催化效率.当c（Na₂SO₄）为10mmol·L^-1、反应液初始pH为5和电流密度为50 mA·cm^-2时,对50 mg·L^-1的BPA降解60 min时去除效率达到99.76%;去除过程符合一级反应动力学方程,速率常数为0.096 min^-1;电解120 min时,TOC去除率达到67.01%.采用液相色谱-串联质谱分析法（...     

莠去津降解菌HB-5的最佳产酶培养基及发酵条件

从农药厂废水中分离到一株降解莠去滓的节杆菌(Arthrobacter sp.)HB-5,以从该菌中提取到的降解酶对莠去津的降解率为指标,进行最佳产酶培养基及发酵条件的优化研究,对其产酶量进行了评价.通过正交试验和均匀试验,对细菌HB-5的发酵培养基进行了优化研究.运用SAS软件进行结果分析,所获优化培养基配方为:蔗糖3.0g·L-1,莠去津0.38g·L-1,K2HPO40.5g·L-1,KH2PO41.2 g·L-1,MgSO4·7H2O 1.2g·L-1,NaCl 0.1g·L-1,微量元素溶液3.8mL·L-1.得到菌株培养的最佳优化条件为:菌株发酵液培养时间为48h.接种量为2%,发酵液初始pH值为9,250mL三角瓶中装液量为80mL经优化后,降解酶对莠去津的降解率(91.64%)比原培养基(40.67%)提高了125%.     

内蒙古包头白云鄂博矿区及尾矿区周围土壤稀土污染现状和分布特征

对位于内蒙古草原生态系统的包头尾矿库区和白云鄂博稀土矿区土壤中稀土元素的污染现状和分布特征进行调查研究,旨在为掌握草原矿区土壤的稀土污染现状并为其治理提供基础数据和理论依据.结果表明,与内蒙古地区的背景值相比较,包头尾矿库区不同方位土壤中7种稀土元素都存在一定程度的累积,其含量分布顺序为Ce>La>Nd>Pr>Sm>Y>Eu;尾矿库区各方位土壤稀土污染最严重为距尾矿库边缘50 m范围以内的区域,最高可达La 11 145.0 mg.kg-1、Ce 23 636.0mg.kg-1、Pr 4 568.16 mg.kg-1、Nd 6 855.51 mg.kg-1、Sm 582.18 mg.kg-1、Eu 94.21 mg.kg-1、Y 136.25 mg.kg-1;受包头尾矿区常年主导风向西北风的影响,处于下风向的东南方位污染最为严重,其次为东北、西南、西北方位.对于白云鄂博矿区而言,采矿区土壤7种稀土元素的含量明显高于其他区域,其含量平均值为La 3 112.56 mg.kg-1、Ce 7 142.12 mg.kg-1、Pr1 467.12 mg.kg-1、Nd 2 552.80 mg.kg-1、Sm 210.80 mg.kg-1、Eu 36.20 mg.kg-1、Y 63.22 mg.kg-1;调查研究的6个区域稀土元素污染的程度大小顺序为:采矿区>场区外>铁路东侧>排土场>城区外>铁路西侧;另外,铁路运输矿石也已经造成了沿线土壤的稀土污染,常年主导风向对铁路沿线土壤中稀土元素的分布有一定的影响.包头尾矿库区和白云鄂博采矿区的土壤具有相似的稀土污染特征,与尾矿砂中同种稀土元素的含量相对应,对当地草原生态系统的健康稳定构成了威胁.     

N原子杂化石墨烯高效活化过一硫酸盐降解RBk5染料废水

过硫酸盐高级氧化技术使用过程中,活化剂的大量流失与其环境二次危害是影响该技术应用的主要限制因素.针对这一问题本研究采用改进的Hummers法结合水热法制备环境友好型的N原子掺杂石墨烯作为催化剂,活化过一硫酸盐(PMS)产生硫酸根自由基(SO4-·)和羟基自由基(·OH)降解活性黑5(RBk5)染料.利用傅立叶红外光谱,X-射线光电子能谱,拉曼光谱和透射电子显微镜对N原子掺杂石墨烯进行表征.对催化剂催化性能进行研究,考察了初始p H、催化剂投加量和PMS投加量等因素对降解过程的影响.结果表明,N元素掺杂能够有效提升石墨烯材料的PMS催化活性,且活性受N掺杂比例影响较大;废水的初始p H对降解效率无明显影响.催化剂投加量为1. 5 g·L-1,PMS投加量为0. 3 g·L-1的条件下,反应25min后RBk5染料废水的降解率可达到99%以上,反应过程符合一级反应动力学.自由基猝灭实验显示,N掺杂石墨烯/PMS体系降解RBk5为表面反应,SO4-·和·OH为降解RBk5的主要自由基.循环实验证明催化剂稳定性能良好.     

钴掺杂铁酸铋活化过硫酸盐降解水中四溴双酚A的研究

采用溶胶凝胶法制备了钴掺杂的铁酸铋(xCo-BFO),以此作为多相催化剂,活化过硫酸盐(PMS),产生硫酸根自由基,在水相降解溴代阻燃剂四溴双酚A(TBBPA).研究了钴掺杂量、催化剂用量、PMS初始浓度对降解反应过程的影响.结果表明,在xCo-BFO中Co掺杂量(Co/Fe摩尔比)为0.1,用量为0.5 g.L-1,PMS浓度为2.5 mmol.L-1时,60 min内对40 mg.L-1的TBBPA的去除率可达95%以上.所得催化剂在反应中稳定,反应60 min后Co溶出量仅占总Co的0.27%,经4次重复使用仍具有较高催化活性;具有磁性,回收方便,在污水处理领域具有良好的应用前景.     

Mo源改性石墨相氮化碳(g-C3N4)活化过一硫酸盐可见光降解罗丹明B的性能研究

分别以钼酸钠（MA）和乙酰丙酮钼（MC）作为钼（Mo）源,采用热聚合法合成不同类型Mo-C₃N₄材料（MACN和MCCN）,并通过XRD、SEM、XPS、UV-Vis DRS等表征技术探究不同Mo源的引入对g-C₃N₄晶体结构和光学性质的影响.结果表明,Mo的引入增大了g-C₃N₄的晶格间距,以MC为Mo源合成的MCCN催化剂具有更大的比表面积、更宽的可见光响应范围和更低的能带宽度.将所合成的催化剂应用于耦合过一硫酸盐（PMS）可见光催化降解罗丹明B （RhB）研究,发现在催化剂浓度为0.5 g·L^-1、PMS浓度为1 mmol·L^-1、罗丹明B浓度为10 mg·L^-1的条件下,MCCN-4/PMS/Vis催化体系在25 min内对RhB的降解率高达94.1%,分别是MCCN-4/Vis和单独PMS催化体系的5.6和19.2倍,并且RhB光催化降解过程符合一级动力学方程.为进一步探索MCCN/PMS/可见光（Vis）催化体系的最佳工艺条件,系统考察了Mo的掺杂量、催化剂投加量、PMS浓度、污染物浓度、pH值等实际因素对RhB降解效果的影响.同时,循环实验表明,MCCN-4复合催化剂具有良好的稳定性和可重复性,3次循环之后仍保持89.1%的RhB降解率.此外,捕获实验和电子自旋共振测试（ESR）结果表明,在MCCN/PMS/Vis催化体系下,光生空穴（h⁺）和超氧自由基（·O₂^-）作为主要活性物种参与了RhB的降解.     

Ce修饰Ti/PbO2阳极电催化氧化降解苯酚的研究

采用电沉积法制备Ce修饰Ti/PbO2电极,通过动态极化法、循环伏安法、快速电极寿命法对电极性能进行了研究,表明该电极具有较高的析氧电位(2.11 V)和良好的电催化活性,预测电极使用寿命为2.3年.以苯酚为目标降解物,探讨了电极电催化性能,并考察苯酚初始浓度、电流密度、阳极材料、溶液温度、搅拌速度对苯酚降解效果的影响.结果表明最佳工艺参数为:电流密度为0.06 A·cm-2,pH=6.7,电极间距为2 cm,温度20℃,搅拌速度180 r·min-1,采用0.5 mol·L-1的Na2SO4溶液作为支持电解质,5 h后苯酚去除率达到95.5%.