臭氧/纳米TiO2催化氧化去除水中微量硝基苯的研究

在悬浮颗粒搅拌混合反应器中,研究了臭氧/纳米TiO2催化氧化去除水中微量硝基苯的性能,结果表明,纳米TiO2催化臭氧化去除硝基苯较单独臭氧氧化有明显的提高,反应20min硝基苯的去除率提高了44%.实验中分别考察了纳米TiO2热处理温度、催化剂投量、臭氧投量、硝基苯初始浓度、pH值对臭氧/纳米TiO2催化氧化去除硝基苯的影响.发现550℃烧结得到的纳米TiO2表现出最好的催化臭氧化活性,在较低的臭氧投量与催化剂用量条件下,硝基苯的去除率可达到56.57%;增大臭氧或者硝基苯的初始浓度,硝基苯的去除率随之提高;但是改变催化剂投量,硝基苯的去除效果几乎不受影响;中性或碱性pH环境利于纳米TiO2催化臭氧化反应的进行.通过研究叔丁醇对纳米TiO2催化臭氧化反应的影响,证明反应遵循羟基自由基(·OH)反应机理.     

硅胶负载纳米TiO2催化臭氧化降解水中微量硝基苯的研究

研究了纳米TiO2负载于硅胶表面作为臭氧氧化硝基苯过程中的催化剂时,热处理温度对催化活性的影响.结果表明,在700℃条件下烧结的纳米TiO2/硅胶表现出了最佳活性,反应10min硝基苯去除率相比于单独臭氧氧化提高了约25%.在一定范围内催化剂投量越大,硝基苯去除率越高.碱性pH环境有利于催化臭氧化反应的进行,但当pH值高于10时,硝基苯去除率有所降低.催化臭氧化反应遵循一级反应,反应速率常数与硝基苯的初始浓度无关.典型的自由基捕获剂叔丁醇与碳酸根离子对硝基苯的降解有强烈的抑制作用,间接地证明催化臭氧化反应遵循自由基作用机理.反应温度为10～40℃之间时,硝基苯去除率随着温度升高而提高.催化剂重复使用实验证明TiO2在硅胶表面负载牢固,催化剂具有较好的稳定性与耐用性.     

O3/H2O2去除水中硝基苯效果与机理

以硝基苯为目标反应物,对O3/H2O2体系氧化去除水中硝基苯的效果和机理进行了研究,考察了pH值、H2O2剂量、自由基抑制剂或促进剂对硝基苯的去除效果的影响.研究发现,在pH≤7时,H2O2促进臭氧化去除硝基苯的效果较为明显,当H2O2投加量从1.0 mg/L增加到4.0 mg/L时,在氧化5 min内,硝基苯的去除率明显的升高,但当H2O2投加量由4.0 mg/L提高到20 mg/L时,硝基苯的去除率呈下降趋势;同时发现单独臭氧化硝基苯的过程中能明显产生H2O2;几种有机物的加入,不同程度都降低了硝基苯的去除率.无论单独臭氧化还是催化臭氧化都很难将体系TOC大幅度降低,硝基脱出后几乎完全以NO3-形式存在,反应体系pH随氧化时间的增加而明显的降低.LC-MS和GC-MS的分析表明,硝基苯主要的臭氧化产物为酚类和羧酸类物质.对O3/H2O2与硝基苯反应历程进行推导,认为硝基苯的臭氧化降解分为2个阶段,首先是羟基自由基进攻使苯环羟基化,然后是羟基化的芳环发生开裂,生成各种脂肪族化合物或进一步矿化.     

VUV/TiO_2/O_3去除水中微量硝基苯的研究

采用负载在钛片上的二氧化钛(TiO2)薄膜光催化剂,以能发射185 nm真空紫外线(VUV)的紫外灯为光源,研究臭氧强化的真空紫外光催化方法(VUV/TiO2/O3)对水中微量硝基苯的去除效果.结果表明,VUV/TiO2/O3是一种有效地去除水中微量硝基苯的方法,VUV/TiO2/O3的表观一级反应速率常数比UV/TiO2/O3和VUV/O3分别高102.8%和30.8%,去离子水中50 μg/L的硝基苯反应60 s后就降低到检测限以下.VUV/TiO2/O3对硝基苯的降解速率随臭氧投加量的增加而显著增大,臭氧投加量1.52 mg/L时的反应速率比不加臭氧时提高了134.4%;虽然表观一级反应速率常数随初始浓度增加而稍有下降,但初始浓度170 μg/L的硝基苯反应2 min后也无法检出.水中常见的重碳酸盐和腐殖酸对硝基苯降解有显著的抑制作用,两者浓度分别为2 mmol/L和3.2 mg/L时,VUV/TiO2/O3对硝基苯的表观反应速率常数分别下降82.9%和71.6%,反应速率常数的倒数与重碳酸氢根浓度线性相关.VUV/TiO2/O3能快速有效地去除地表水(含碳酸盐和天然有机物)中的微量硝基苯,4 min内初始浓度为90 μg/L的硝基苯去除率达到96%,UV254降低了80%.     

臭氧/沸石工艺处理水中硝基苯的效能研究

在连续反应器中,考察了臭氧/沸石工艺在不同条件下去除硝基苯的效果.结果表明,臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除效率明显高于单纯臭氧氧化,反应7 min后,硝基苯去除率达到100％,并且该反应符合假一级反应动力学.叔丁醇能抑制臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除效率,表明在氧化去除硝基苯过程中羟基自由基起主导作用.增加沸石投量和臭氧浓度均能有效地提高臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除效率,并且臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除速率与沸石投量之间存在1个最优值,与臭氧浓度呈线性关系.臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除速率与初始硝基苯浓度无关.离子强度对臭氧/沸石工艺降解硝基苯的效率影响较大,当离子强度从0增加到1×10^-3　mol/L时,臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除率从81.2％降低至31.6％.pH值主要影响臭氧的分解能力,随着溶液pH降低,臭氧/沸石工艺对硝基苯的去除效率逐渐下降.沸石具有较长的使用寿命.     

臭氧/纳米TiO2催化氧化去除水中微量硝基苯的研究

在悬浮颗粒搅拌混合反应器中,研究了臭氧/纳米TiO₂催化氧化去除水中微量硝基苯的性能,结果表明,纳米TiO₂催化臭氧化去除硝基苯较单独臭氧氧化有明显的提高,反应20min硝基苯的去除率提高了44%.实验中分别考察了纳米TiO₂热处理温度、催化剂投量、臭氧投量、硝基苯初始浓度、pH值对臭氧/纳米TiO₂催化氧化去除硝基苯的影响.发现550℃烧结得到的纳米TiO₂表现出最好的催化臭氧化活性,在较低的臭氧投量与催化剂用量条件下,硝基苯的去除率可达到56.57%;增大臭氧或者硝基苯的初始浓度,硝基苯的去除率随之提高;但是改变催化剂投量,硝基苯的去除效果几乎不受影响;中性或碱性pH环境利于纳米TiO₂催化臭氧化反应的进行.通过研究叔丁醇对纳米TiO₂催化臭氧化反应的影响,证明反应遵循羟基自由基(·OH)反应机理.     

CuO-Ru/Al2O3 催化臭氧化降解苯乙酮的研究

采用浸渍法制备了以活性Al2O3为载体的双组分催化剂CuO-Ru/Al2O3,利用该催化剂催化臭氧化降解了苯乙酮.结果表明,贵金属钌掺杂能显著提高CuO/Al2O3催化臭氧化苯乙酮的降解效率,如在相同条件下处理30 min后,单独臭氧氧化、CuO/Al2O3/O3和CuO-Ru/Al2O3/O3对苯乙酮水溶液的COD去除率分别为6.3%、20.0%和54.0%.pH对CuO-Ru/Al2O3催化臭氧化降解苯乙酮的效率并没有影响,但与单独臭氧化相比,该催化臭氧化体系更适合在中性或酸性条件下应用.CuO-Ru/Al2O3对水中臭氧有较好的催化分解活性,臭氧分解的速率常数达2.58×10-3s-1,高于二次水中臭氧的分解速率常数1.19×10-3s-1.叔丁醇的试验结果表明,CuO-Ru/Al2O3/O3降解苯乙酮反应遵循羟基自由基(.OH)反应机制.     

纳米二氧化锰/还原态氧化石墨烯复合材料催化臭氧降解苯酚的研究

制备以还原态氧化石墨烯为载体的纳米二氧化锰催化剂,并以苯酚为目标降解物,研究了其催化臭氧化性能,对影响催化臭氧化效果因素及降解机理进行了初步探讨。使用SEM、TEM和XPS对材料进行表征;纳米二氧化锰/还原态氧化石墨烯催化臭氧降解苯酚反应为准一级反应;催化剂的最佳使用量为0.2 g/L;当p H=3时,苯酚催化臭氧化去除率相对于单独臭氧提高了119.0%;催化剂连续使用4次性能良好。     

CuO-Ru/A_2lO_3催化臭氧化降解苯乙酮的研究

采用浸渍法制备了以活性Al2O3为载体的双组分催化剂CuO-Ru/Al2O3,利用该催化剂催化臭氧化降解了苯乙酮.结果表明,贵金属钌掺杂能显著提高CuO/Al2O3催化臭氧化苯乙酮的降解效率,如在相同条件下处理30 min后,单独臭氧氧化、CuO/Al2O3/O3和CuO-Ru/Al2O3/O3对苯乙酮水溶液的COD去除率分别为6.3%、20.0%和54.0%.pH对CuO-Ru/Al2O3催化臭氧化降解苯乙酮的效率并没有影响,但与单独臭氧化相比,该催化臭氧化体系更适合在中性或酸性条件下应用.CuO-Ru/Al2O3对水中臭氧有较好的催化分解活性,臭氧分解的速率常数达2.58×10-3s-1,高于二次水中臭氧的分解速率常数1.19×10-3s-1.叔丁醇的试验结果表明,CuO-Ru/Al2O3/O3降解苯乙酮反应遵循羟基自由基(.OH)反应机制.     

改性蜂窝陶瓷催化臭氧化降解水中微量硝基苯

以硝基苯为目标反应物,对改性蜂窝陶瓷、蜂窝陶瓷催化臭氧化和单独臭氧氧化去除水中微量有机污染物的效果进行了比较.发现与单独臭氧氧化相比,改性蜂窝陶瓷和蜂窝陶瓷催化臭氧化工艺可以提高水中硝基苯的去除率,分别为38.35%和15.46%.在本次实验条件下,随着改性蜂窝陶瓷催化剂的用量增加到5份,硝基苯的降解效率上升了30.55%;3种工艺对硝基苯的去除率都随着温度的升高而显著增加,随着pH值的升高越来越大,在pH=10.00左右时,臭氧/改性蜂窝陶瓷联用对硝基苯的去除优势消失;臭氧/改性蜂窝陶瓷催化氧化对硝基苯的去除遵循自由基机理;催化剂对硝基苯的吸附很小,对去除几乎没有影响;对于3个体系,将总量相同的O3多次投加可以获得明显优于一次性投加的去除效果;改性蜂窝陶瓷催化剂的使用寿命较长.     

O3/H2O2与O3/Mn氧化工艺去除水中难降解有机污染物的对比研究

以硝基苯为代表性有机污染物,对比研究了O₃/H₂O₂与O₃/Mn氧化工艺去除水中难降解有机污染物的效能与机理结果发现,2种催化氧化工艺均可以提高不易被单独臭氧氧化的硝基苯的去除效果,并且催化剂H₂O₂和Mn(Ⅱ)存在着最佳投量从已知的O₃/H₂O₂工艺反应机理,并根据硝基苯的化学性质和水中剩余臭氧动态监测结果推断,O₃/Mn降解硝基苯可能同样遵循自由基反应机理.向反应系统中投加H₂O₂和Mn(Ⅱ)还提高了臭氧的传质效果和有效利用率.对2种催化氧化工艺的特点和在实际水处理中应用进行了分析和探讨.     

O3/TiO2催化氧化工艺对饮用水中AOC的影响

以陶粒、硅胶和沸石为载体,分别负载二氧化钛（TiO₂）进行臭氧催化氧化去除硝基苯的实验,并对饮用水中生物可同化有机碳（AOC）所代表的小分子有机物(酮、醛、醇和羧酸类物质)的生成情况进行了研究.发现臭氧催化氧化比单纯的臭氧氧化能更彻底地将部分大分子有机物氧化成小分子中间产物,陶粒、硅胶和沸石负载TiO₂ 3种催化剂分别将AOC从大约300　μg·L^-1增加到 674.1　μg·L^-1、847.2　μg·L^-1和882.1　μg·L^-1,并且分别使AOC/TOC从原水的4.68%升高到30.5%、33.21%和46.04%,大大地提高了水中有机物的可生物降解性.如果增加臭氧投量,催化氧化可使小分子有机物部分被氧化,致使水样AOC又略有回降.在这一过程中,AOC-NOX所代表的羧酸类物质急剧增加,达到总AOC的90％以上,取代AOC-P17成为了AOC的主体组成部分.     

O3/H2O2氧化工艺去除水中硝基苯的研究

以硝基苯为代表性有机污染物 ,对比了臭氧化和O3/H2 O2 高级氧化工艺对水中硝基苯的去除效果 .发现与臭氧化相比 ,O3/H2 O2 高级氧化工艺可以显著地提高水中硝基苯的去除效率 .无论在臭氧化还是在O3/H2 O2 高级氧化工艺中 ,水中硝基苯的降解都主要是由OH·完成的 .通过考察O3/H2 O2 高级氧化工艺去除水中硝基苯的影响因素发现 ,在O3和过H2 O2 投量相同的条件下 ,多次投加O3和催化剂H2 O2 对水中硝基苯的处理效果明显优于一次性投加 ;在本次试验条件下 ,O3/H2 O2 高级氧化工艺降解蒸馏水和自来水中硝基苯的最优H2 O2 与O3摩尔比均为 0 5 ,HCO- 3碱度水平 (以CaCO3计 )在低于 1 0 0mg/L范围内对去除硝基苯无显著影响     

Kinetics of photoelectrocatalytic degradation of humic acid using B2O3·TiO2/Ti photoelectrode

An innovative photoelectrode, B₂O₃·TiO₂/Ti electrode, was prepared by galvanostaticanodisation. The morphology and crystalline texture of the B₂O₃·TiO₂ film on electrode were examined by acomic force microscopy (AFM) and X-ray diffraction respectively. The examination results indicated that the anatase was the dominant component. The kinetics of photoelectrocatalytic(PEC) degradation of humic acid(HA) was investigated; the results demonstrated that effects from strongness to weakness on the photoelectrocatalytic degraded rate of humic acid: power of UV-lamp, area of TiO₂ film, bias, original concentration of humic acid solution. The optimum conditions were power of UV-lamp 125 W, area of TiO2 film 42.0 cm² , bias 1.4 V, original concentration of humic acid solution 5 mg/L in this PEC reaction system.     

纳米TiO2催化臭氧化对松花江水中氨氮的影响

研究了以负载于陶粒、硅胶、沸石表面的纳米TiO₂作为催化剂时,催化臭氧化松花江水过程中氨氮浓度的变化.结果表明,在单独臭氧化过程中,氨氮浓度先升高后下降,反应30 min后的氨氮浓度与初始浓度相近.在以TiO₂/陶粒、TiO₂/硅胶为催化剂的催化臭氧化过程中,氨氮浓度也是先升高后下降,但反应过程中氨氮的平均浓度要高于单独臭氧化过程.以TiO₂/沸石为催化剂时,催化臭氧化过程中氨氮浓度先下降,然后略有升高,继而又下降,30 min时对氨氮的去除率接近80%.单独臭氧化和催化臭氧化过程中,增大臭氧投量,氨氮浓度最大值出现的时间提前,并且反应过程中氨氮浓度平均值降低.增大催化剂TiO₂/陶粒、TiO₂/硅胶的投量,催化臭氧化过程中氨氮浓度平均值升高.增大TiO₂/沸石投量,有利于氨氮的去除,但投量增大到50g以上时,对氨氮的去除效果影响很小.温度从10℃升高到30℃,对TiO₂/陶粒、TiO₂/硅胶催化臭氧化过程中氨氮浓度的变化影响不大.而以TiO₂/沸石为催化剂时,温度升高有利于催化臭氧化过程中氨氮的去除.     

臭氧/沸石工艺处理水中硝基苯的机理探讨

考察了臭氧在H型沸石上吸附与分解情况,发现臭氧在H型沸石上发生了吸附与分解,并且吸附过程与脱附过程是不可逆的,其脱附速率很快.在吸附分解平衡后,臭氧在H型沸石上的吸附分解量与进水臭氧浓度成正比.而在1×10^-3 mol/L Na⁺存在条件下,被Na⁺交换的H型沸石基本不吸附分解臭氧.考察不同阳离子和不同型号沸石对臭氧/沸石工艺去除硝基苯的影响,发现Ca²⁺的影响最大,另外Na型沸石和NH₄型沸石在降解硝基苯的过程中,硝基苯的去除效率逐渐提高,并且Na型沸石中的Na⁺发生溶出,表明盐析效应影响臭氧扩散进入沸石孔道进行自分解和催化分解的能力.脱铝后的H型沸石没有体现降解硝基苯的效果.最后在pH 3.0时,H型沸石也能吸附分解一部分臭氧,说明H⁺的影响不如其它阳离子.     

气相正己烷的光催化及臭氧/光催化降解动力学

初步研究了气相中低浓度的正己烷在较大流量(5L/min～17L/min)臭氧/紫外(O₃/UV),光催化(TiO₂/UV)及臭氧/光催化(O₃/TiO₂/UV)3种方法的降解的动力学,考察了正己烷的初始浓度、流量、水蒸气浓度、臭氧投加量等因素的影响.研究表明:正己O₃/TiO₂/UV降解效率远高于O₃/UV的降解效率,明显高于TiO₂/UV降解效率;相对于初始浓度,正己烷的TiO₂/UV及O₃/TiO₂/UV反应符合L-H模型,对于O₃/UV过程用L-H模型不能得到较好的拟合;随着流量的增加正己烷在TiO₂/UV与O₃/TiO₂/UV降解过程中的反应速率先增加后保持不变,但是在O₃/UV过程中其反应速率变化不大;湿度对正己烷的降解有一定的影响;随着臭氧投加量的增加,正己烷O₃/UV和O₃/TiO₂/UV的降解速率呈直线增加,在O₃/UV过程中正己烷的反应速率增加更快.     

H_3PW_(12)O_(40)/TiO_2可见光下光催化降解孔雀石绿的研究

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备TiO2光催化剂,然后浸渍法制备出H3PW12O40/TiO2复合型光催化剂,并运用XRD、SEM、FT-IR和DRS对催化剂进行表征和分析.研究了可见光光照下H3PW12O40/TiO2对孔雀石绿降解的光催化活性,考察了浸渍量、催化剂用量、底物浓度、pH值对光催化降解率的影响.实验表明,在pH=5条件下,H3PW12O40/TiO2催化剂用量为0.3g.L-1,浓度为10mg·mL-1的孔雀石绿溶液在2L·min-1曝气、300W可见光下光照4h后光催化降解率为78%,比TiO2光催化活性提高了24%.