光电协同催化氧化苯甲酸的试验研究

在自制的光电协同催化氧化反应器中,对苯甲酸溶液进行了光电协同催化氧化处理研究,考察了阳极偏电压、反应氛围和制备光阳极所用基材对苯甲酸降解效率的影响,并比较了光电协同催化氧化与光解、光催化氧化和电解处理对苯甲酸去除率的差异.试验结果表明,经过1h的处理,光电协同催化氧化对苯甲酸的去除率可达85%以上,远远高于光解、光催化氧化和电解处理对苯甲酸的去除率(依次为48%、30%和约0%),具有明显的光电协同作用;工作电极与对电极采用内外同心圆柱形的布置方式;在通入高纯氮的条件下,TiO₂/Ti板光阳极对苯甲酸的去除率在1h时可达98%,优于TiO₂/Al板光阳极在仆时对苯甲酸85%的去除率;在通入纯氧的条件下,TiO₂/Ti板光阳极和TiO₂/Al板光阳极经过1h对苯甲酸的去除率均接近100%.     

溶液pH对电助光催化氧化苯甲酰胺的影响研究

溶液pH是电助光催化氧化技术的重要影响因素.采用溶胶-凝胶法制备TiO2/Ti固定膜光催化剂,对苯甲酰胺进行电助光催化氧化降解,考察溶液pH对苯甲酰胺降解速率的作用规律及作用途径.结果表明,无论以Na2SO4还是以NaCl为支持电解质,苯甲酰胺降解的准一级反应速率常数(k)均先随初始pH增加而增加,达到最大值后,继续增加初始pH,k下降,即k随溶液初始pH的变化呈现"火山形"的曲线,存在最佳初始pH使k达到最大.在这2种支持电解质中,苯甲酰胺的准一级反应速率常数(k)达到最大值的溶液初始pH不同,以Na2SO4为支持电解质时最佳初始pH为5.6,以NaCl为支持电解质时最佳初始pH为9.8.分析表明,溶液pH对半导体的平带电位、半导体催化剂表面的物种吸附、以及羟基自由基的生成量等方面具有重要影响.综合考虑溶液pH对电助光催化氧化热力学和动力学过程的影响,可以合理解释溶液pH对苯甲酰胺降解速率的作用规律.     

水中微量环己烷的TiO_2光催化氧化动力学研究

对水中微量环己烷的负载型TiO2 光催化氧化反应的研究表明,这一过程在表观上呈现一级反应动力学规律;但随着溶液初始浓度的增加,反应的表观速率常数减小,此系环己烷光催化氧化为链式反应过程所致。溶液中环己烷光催化氧化反应的表观速率常数和去除率随着催化剂用量的增加而增大,在浓度为8.72mg/L环己烷溶液体系中试验结果表明最佳催化剂用量为 0.48g TiO2/L。当溶液pH分别为5.2和8.9时,环己烷光催化氧化反应也呈现表观一级反应动力学规律,反应的表观速率常数和半衰期与pH=7.0时相近,表明在一定的范围内,溶液pH值对环己烷光催化氧化反应的影响不大。     

吸收法-Fenton/光催化氧化组合处理甲苯废气的研究

为研发节能高效的苯系物工业异味气体处理方法,以甲苯为例,实验研究了吸收法—Fenton氧化/光催化氧化对其处理效果。结果表明:室内实验最佳甲苯进气流量为0.2 L/min、吸收时间为30 min;以4%BDO(1,4丁二醇)对甲苯废气的吸收效果最好,吸收浓度达到43.87 mg/L;含甲苯的BDO吸收液最优Fenton氧化条件为FeSO4400 mg/L,H2O24 m L/L,pH 4,反应时间30 min,此时,甲苯最大去除率达83.5%;甲苯BDO吸收液最优化光催化氧化条件为甲苯浓度9.2 mg/L,TiO23 g,反应时间40 min,紫外光强度300 W,甲苯最大去除率达83.97%。     

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。     

电-Fenton法处理苯酚废水影响因素的研究

采用电-Fenton法对含苯酚废水进行处理,以石墨为阴极、铁为阳极,并向阴极不断通入空气,电解过程产生的H2O2与阳极溶解的Fe2 形成Fenton试剂,Fenton试剂在电解过程中产生大量活性羟基自由基,能够很好地氧化降解废水中的苯酚.实验结果表明:影响苯酚去除率的因素主次顺序为pH值、电解质浓度、电解电压、电解时间、进水苯酚浓度.单因素分析得出电-Fenton法处理苯酚模拟废水的最优反应条件:pH值控制在2左右,反应时间为60 min,电解电压选10 V,Na2SO4的浓度为30 g/L,进水苯酚浓度为150 mg/L.在最优条件下苯酚的去除率为82%.     

TiO2/Ti光电极电助光催化降解甲草胺的研究

采用阳极氧化法制备了TiO₂/Ti光电极,并通过电助光催化的方法研究了恒电流法和恒电压法对甲草胺的降解效率.实验证实了在光催化和电催化之间存在协同效应,反应溶液中加入Na₂SO₄电解质后,SO₄^2-可以被价带空穴氧化成强氧化性的S₂O₈^2-,继而可以氧化处理物质,提高甲草胺的降解效率.实验结果表明：甲草胺在羟基自由基的作用下通过羟基化作用和脱烷作用,发生断键、开环等一系列的氧化还原反应,最终生成CO₂和H₂O等无机小分子物质.     

电化催化氧化处理酸性蒽醌绿2Ж废水

文章采用RuO2-Ti板作为阳极,不锈钢板为阴极,研究了pH值、电解质种类及浓度、电压、电解时间与通电方式对酸性蒽醌绿2Ж模拟染料废水电催化氧化效果,结果表明处理酸性蒽醌绿2Ж模拟染料废水的最佳电催化氧化条件为槽电压10V、初始pH值为4、NaCl浓度为2.0g/L;在此条件下连续电解50min,COD去除率和脱色率分别为61.46%和83.14%。文章首次提出脉冲电催化氧化方式,研究表明脉冲电催化氧化可以明显提高能量效率和电流效率,降低处理成本。     

流化床光催化氧化处理印染废水中试研究

设计了1种流化床光催化氧化中试处理系统,制备了一种负载型TiO₂光催化剂.以高压汞灯为光源,选用难降解偶氮染料4BS和高分子化学浆料CMC配制的模拟印染废水为处理对象,考察了初始pH值、初始浓度以及光助催化剂H₂O₂浓度、Fe₃₊浓度对光催化降解效果的影响,并对有关的光催化反应动力学规律进行了探讨.结果表明,本工艺系统对配制的印染废水有较好的处理效果,光照74min色度去除率可超过80%,光照150min COD去除率可超过70%,BOD₅/COD可提高至0.4以上.     

高度有序的TiO2纳米管阵列光催化性能研究

采用恒压阳极氧化法在纯钛箔表面制备TiO2纳米管阵列,利用SEM和XRD对其进行了形貌和晶型的分析和表征,并通过TiO2纳米管阵列膜对甲基橙光催化降解,探讨光照时间、甲基橙溶液的初始浓度、溶液的初始pH值和H2O2加入浓度等因素对甲基橙的脱色率影响.结果表明,H2O2加入浓度为50mg·L-1,紫外光照射2h,溶液为中性时,在30 mg·L-1的甲基橙溶液(50mL)中,甲基橙溶液的脱色率达到100%.当H2O2加入浓度进一步增大到100 mg·L-1时,光催化的效率进一步提高,紫外光照射1h,甲基橙溶液的脱色率就已经达到了100%,并未出现抑制光催化的现象.同时还研究了TiO2纳米管阵列电极的稳定性.实验结果表明,随着TiO2纳米管阵列使用次数的增加,其光催化效果略有所下降.     

在TiO2催化剂上苯酚光催化氧化反应研究2-多相光催化氧化与直接光解反应的比较

在ＴｉＯ２悬浆体系，中压汞灯作用下，通过苯酚降解过程中总碳浓度变化及二氧化碳生成速度的变化规律，研究了光催化氧化与直接光解反应的不同，并着得比较了当反应条件如催化剂量，气相氧浓度以及光强度变化对两种反应的影响。实验结果证明了两种反应的历程和产物各不相同，多相光催化氧化更有利于有机物分子的降解，而光解作用会引起聚合反应，同时也说明充分利用太阳能不仅是开发光催化水处理技术的重要途径，也是抑制直接光解加     

负载型TiO2固定相光催化氧化法降解水中呋码唑酮

以高压汞灯为光源、负载在海砂上的ＴｉＯ２为催化剂，采用敞口固定床型光催化反应器对水中难降解的呋码唑酮（ＦＴＤ）进行了固定相光催化氧化实验。结果表明，反应速率可用ＬａｎｇｍｕｉｒＨｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ方程描述，与光分解相比，光催化氧化的突出优点是矿化程度高，相同光辐射条件下反应１００ｍｉｎ，０．１０ｍｍｏｌ／Ｌ的ＦＴＤ水溶液经光催化氧化后ＴＯＣ的去除率为８９．１％，而经光分解后ＴＯＣ的去除率仅为２８．８％；在反应体系中投加少量臭氧或过氧化氢可以显著提高ＦＴＤ的氧化效率，说明光催化氧化可以兼容Ｏ３／ＵＶ、Ｈ２Ｏ２／ＵＶ等光激发氧化工艺。制得的负载型ＴｉＯ２具有较高的机械强度和化学稳定性，可重复利用。探讨了充氧、ＦＴＤ浓度及ｐＨ值等对光催化氧化过程的影响。     

Fulvic acid removal by nanoparticle TiO2 using a submerged membrane photocatalysis reactor

The degradation of fulvic acid（FA） by nanoparticle TiO2 in a submerged membrane photocatalysis（SMPC） reactor was studied. In this reactor, photocatalytic oxidation and membrane separation co-occured. The continuous air supplier provided O2 for the photocatalytical reaction and mixed the solution through an airflow controller. The particle TiO2 could automatically settle due to gravity without particle agglomeration so it could be easily separated by microfiltration（MF） membrane. It was efficient to maintain high flux of membranes. The effects of operational parameters on the photocatalytic oxidation rate of FA were investigated. Results indicated that photocatalyst at 0.5 g/L and airflow at 0.06 m^3/h were the optimum condition for the removal of fulvic acid, the removal efficiency was higher in acid media than that in alkaline media. The effects of different filtration duration on permeate flux rate of MF with P25 powder and with nanoparticle TiO2 were compared. Experimental results indicated that the permeate flux rate of MF was improved and the membrane fouling phenomenon was reduced with the addition of nanoparticle TiO2 catalyst compared with conventional P25 powder. Therefore, this submerged membrane photocatalysis reactor can faciliate potential application of photocatalytic oxidation process in drinking water treatment.     

Preparation of TiO_2/Ti mesh photoelectrode and properties

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＭｕｃｈｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆＴｉＯ2 ｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｒｇａｎｉｃｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓｉｎｗａｔｅｒ(Ａｎｄｊｅｌｋａ ,2 0 0 0 ;Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ ,1972 ;Ｈｉｄａｋａ ,1992 ;Ｋｅｓｓｅｌｍａｎ ,1997) .Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｔｈａｔｔｈｅｒｅｃｏｖ…     

Preparation of TiO2/Ti mesh photoelectrode and properties

An innovative photoelectrode,TiO2/Ti mesh electrode,was prepared by anodisation.In anodisation,0.5 mol/L H2SO4 was used as electrolytic solution,the current had been constantly 1A from the beginning of the oxidation until reaching a designed voltage.Results showed that the photocatalytic activity of electrode was better when the designed voltage was 160 V.The morphology and the crystalline texture of the TiO2 film on mesh electrode were examined by scanning electronic microseopy and Raman spectruscopy respectively.The examination results indicated that the structure and properties of the film depended on anodisation rate,and the anatase was the dominant component under the eontrolled experimental conditions.Degradation of Rhodamine B in photocatalytic (PC)and photoelectrocatalytic(PEC) reaction was investigated.     

液相放电-电极催化对罗丹明B的脱色研究

放电系统中加入TiO2催化剂能更有效地利用等离子体中各种高能量而产生氧化性高的.OH。文章以Ti为阳极,在直流电压下产生弧光放电,研究了其作用于罗丹明B模拟的印染废水的脱色效率,得到最佳放电电压、电极没水深度、电解质Na2SO4浓度、初始pH、罗丹明B初始浓度值,脱色率>95%。通过与W、Al电极比较,发现Ti电极上形成的氧化膜能增强放电强度,且有催化作用,不同电压下脱色反应速率系数提高23.7%~149%。结果表明,Ti阳极上形成了液相放电-电极催化自然集成的体系,在废水处理中是有发展前景的技术。     

光催化氧化与生物氧化组合技术对染料化合物降解研究

将多相光催化氧化法与生物氧化法相结合，探讨两种组合技术对染料化合物的降解。实验选用100ppm的甲基橙和典型实验溶液，适当配以一定浓度范围的生活污水，以保证生物菌种的生存条件。实验结果证明先生物氧化、后光催化氧化是一种比较好的组合方式，24h生物氧化，溶液COD去除达69．68％，色度去除达22．39％，随后光催化氧化1h，COD去除达84．65％，色度去除达91．31％。由此说明，这种组合方式可以体现出两种反应的互补性，尤其对生化处理后的残留色度有明显的改善。     

焦化废水外排水的TiO2光催化氧化深度处理及有机物组分分析

采用TiO₂光催化氧化法对焦化废水外排水进行深度处理,考察反应时间,TiO₂投加量及废水初始pH对TOC降解的影响,通过GC/MS技术对处理前后废水中的有机物组分进行定性分析,解析废水在TiO₂光催化氧化过程中有机物的降解规律. 结果表明:在反应时间为3 h,TiO₂投加量为4 g/L,以及不调节废水pH的条件下,焦化废水外排水经TiO₂光催化氧化深度处理后TOC的去除率为53.40%,有机物种类由66种降为23种;TiO₂光催化氧化法对除多环芳烃外的其他有机物均有较好的去除效果;不同种类有机物在TiO₂光催化氧化过程中的降解速率为石油烃>醇、酸、醛等有机物>酚>苯系物>含氮杂环有机物>多环芳烃.      

光催化氧化法处理染料中间体H酸水溶液

为了去除水中难氧化的有害染料中间体Ｈ酸,研究以ＴＩＯ２、ＺｎＯ、ＣｄＳ和Ｆｅ２Ｏ３为催化剂,采用低压汞灯为光源,对Ｈ酸水溶液进行光催化氧化实验．结果表明：ＴｉＯ２和ＣｄＳ的催化效果最好．采用ＴｉＯ２作催化剂,光催化氧化５ｈ后,Ｈ酸分解率可达９０％,反应速率遵从Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｈｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ方程,Ｋ＝１２．３Ｌ／ｍｍｏｌ,ｋ＝２５．２×１０－６ｍｏｌ／ｈ．溶液中投加１０ｍｇ／Ｌ的Ｆｅ３＋或Ａｇ＋,可使反应时间缩短２—３ｈ．研究探讨了ｐＨ、ＴｉＯ２投加量和Ｈ酸浓度对催化氧化过程的影响．