TiO2/活性炭复合体对罗丹明B的光催化降解

以紫外灯为光源，通过对可溶性染料罗丹明B的降解反应，考察TiO2／活性炭复合体的光催化活性，探讨了光催化反应中溶液的pH值、光强、反应温度和罗丹明B的起始浓度对催化反应的影响，结果表明，TiO2／活性炭复合体具有很高的光催化活性，对罗丹明B的降解过程遵循Langmuir-Hinshelwood动力学方程，降解速率受pH值、罗丹明B起始浓度和入射光强度的影响很大，反应温度对降解速率影响很小．在研究范围内，pH6和40W的入射光强度有利于光催化降解．     

湿式氧化再生饱和片状活性炭及机理研究

采用湿式氧化装置再生吸附间甲酚饱和片状活性炭,采用标准再吸附实验法测定饱和活性炭的再生效率,确定湿式氧化再生的最佳反应时间和温度.通过总有机碳测定仪和高效液相色谱测得再生过程中总有机碳和间甲酚浓度变化,其中间甲酚浓度由脱附过程和降解过程综合影响.通过高效液相色谱和气相色谱-质谱联用确定活性炭再生过程产物包括:间甲酚降解产物乙酸、丙烯酸以及部分稳定的大分子物质,其中乙酸浓度变化是导致总有机碳变化的主要因素.通过氮气吸附脱附测试可知,再生过程中活性炭表面有部分塌陷.通过程序升温脱附-质谱联用技术得出经过再生处理的活性炭表面氧化官能团的数量有显著增加,其中以羧酸酐类和内酯的增加最为显著,表明再生过程中活性炭表面部分被氧化.通过溶液分析以及表征结果,推测再生过程的反应机理.     

黑碳对沉积物中疏水性有机污染物的锁定作用与微生物降解的影响研究进展

黑碳是含碳物质不充分燃烧而产生的一种高度芳香化结构无定型碳质,是沉积物有机质中重要的组成部分.黑碳通过表面吸附或微孔束缚作用将疏水性有机污染物(HOCs)锁定在沉积物中,其超强的吸附性能导致对HOCs的解吸量减少、解吸速率减慢,进而在短期内降低其生物有效性和短期生物毒性,大量学者开展了较低HOCs浓度下短期降解实验,得出了黑碳抑制HOCs降解的结论.但长期来看,黑碳一方面会通过抑制生物有效性削弱微生物降解等HOCs的自然衰减速率,另一方面也会通过促进微生物生长提高降解率.因此推测,黑碳对HOCs微生物降解的影响可能与HOCs的类型与浓度相关,在较高HOCs浓度下,黑碳可能会通过降低急性毒性,促进微生物生长和生物膜形成来加速HOCs的降解.本文综述了黑碳对HOCs吸附/解吸和微生物降解的研究进展,从黑碳对HOCs的吸附机理和吸附模型,对解吸动力学、微生物生长以及生物有效性影响等方面进行讨论,指出了黑碳对环境中HOCs迁移转化与归趋的影响,并对黑碳的应用前景及研究趋势进行了展望.     

砖红壤对Cr(Ⅵ)吸附-解吸反应动力学研究

研究了表面覆盖度、H2PO-4等因素对砖红壤吸附Cr(Ⅵ)反应动力学的影响,以及土壤与Cr(Ⅵ)反应时间对表面吸附态C r(Ⅵ)解吸量的影响,还对土壤吸附Cr(Ⅵ)机理进行了初步探讨.在所研究的pH值范围内,砖红壤对Cr(Ⅵ)的吸附量随离子强度增加而减少,这表明砖红壤吸附Cr(Ⅵ)机理中存在静电吸附.动力学实验表明,当Cr(Ⅵ)初始浓度较高时(0.1 mmo.ll-1),吸附反应速率开始比较快,持续约5m in,随后逐渐减缓.而当Cr(Ⅵ)初始浓度较低时(0.05 mmo.ll-1),土壤对其吸附速率十分迅速,5m in内的吸附量占总吸附量的96%以上.该结果表明,表面覆盖度越低,吸附反应速率越快.H2PO-4的存在将降低吸附反应速率和吸附量.H2PO-4对土壤表面吸附态Cr(Ⅵ)的解吸反应动力学也表现出双速率特征,即开始比较迅速而随后逐渐变缓.当延长土壤对Cr(Ⅵ)的吸附时间后,Cr(Ⅵ)吸附量虽然没有增加,但其解吸量却减少,这说明吸附态Cr(Ⅵ)滞留在土壤表面期间,其结合形态向难解吸态方向发生了转变.     

动态法研究酚类在活性炭上的竞争吸附

本文先研究了两种煤质活性炭对不同浓度苯酚酚和对氯代苯酚单组分溶液的吸附，应用固定床吸附动力学模型，非线性回归固定床吸附流出曲线数据，获得了酚类在活性炭上的扩散传质系数。结果发现，酚类的表面扩散系数ＤＳ强烈地依赖于入口酚的浓度，随着酚浓度的升高，表面扩散系增大。     

紫外光照条件下固体颗粒表面氧化铁对苯酚降解的抑制

在负载氧化铁的硅胶颗粒(HMT-silica)表面探讨紫外光照下氧化铁对苯酚降解的影响机理.结果表明,硅胶表面负载的氧化铁可以降低苯酚的降解.光照50 h,吸附在硅胶上的苯酚(固相浓度0.75±0.17μg·mg~(-1))降解率为69.3%,而吸附在负载氧化铁硅胶颗粒上的苯酚降解率仅为17.7%.改变苯酚的固相浓度或者硅胶表面氧化铁的负载比例也出现同样的现象,排除了苯酚挥发和不同固体颗粒吸光度差别造成的影响.由自由基信号检测结果表明,产生这种影响的原因主要是在含氧化铁系统中生成的环境持久性自由基阻碍了苯酚的进一步降解.     

吸附模式对有机物光催化降解的影响3.MEA-Langmuir-Hinshelwood光催化降解动力学方程

传统的Langmuir-Hinshelwood方程式不能定性、定量地解释H-酸在TiO2表面的吸附平衡常数KL与其在TiO2悬浮液中的光催化降解速率r之间的关系.这是因为在实际测定中,吸附平衡常数KL一般是通过给定有机物的平衡吸附量和平衡浓度而求得的.这样的KL不能表达给定有机物不同吸附模式吸附力的差别.因而以往的理论方法不能描述吸附力对光催化降解动力学的影响,而只能描述吸附量对r的影响.亚稳平衡态吸附(MEA)理论认为,同一吸附质在相同的热力学条件下可以不同的MEA态(包括同一溶质的不同吸附构型/模式)达到实际的吸附终态.从MEA的概念对Langmuir-Hinshelwood模型进行半经验性修正,可以较好地描述吸附量和吸附力(吸附模式)共同对H-酸在TiO2悬浮液中光催化降解动力学的影响.     

纳米CeO2晶体的制备及其光催化性能的研究

用离子交换-真空煅烧法合成了晶格缺陷较多的纳米CeO2晶体.用XRD和氧的程序升温脱附曲线(O2-TPD)分别对纳米CeO2样品的物相组成、晶体粒径、吸附氧的量及其脱附性能进行分析.结果显示,高真空煅烧制得的CeO2催化剂晶格缺陷较多,吸附氧的量较多,且吸附氧脱附较容易.在自制的反应器中,用40W的紫外灯作为光源,研究了对苯酚的光催化降解效果.结果表明,0.5g·l-1的催化剂对pH值为7.0和浓度为10mg·l-1的苯酚溶液,1h的光催化降解率达到79.6%.     

氨及其氧化产物对TiO_2/ACF光催化降解甲苯的影响

利用自制的复合材料二氧化钛/活性炭纤维(TiO2/ACF)和自行设计的环境模拟舱,对吸附在TiO2/ACF上的甲苯和氨进行了光催化降解研究。重点考察了氨及其氧化产物对甲苯光催化降解的影响。结果表明,在254 nm紫外灯照射下,氨与甲苯产生竞争光催化降解效应,甲苯光催化降解效率降低;NO2-和NO3-是氨光催化氧化产物,NO2-进一步氧化抑制甲苯降解,而NO3-的存在对甲苯降解没有明显影响;氨及其氧化产物均未导致催化剂失活。     

《环境化学》二○○六年总目录

吸附模式对有机物光催化降解的影响1.H-酸在TiO2表面的吸附模式………刘媛媛潘纲1(1)吸附模式对有机物光催化降解的影响2.H-酸在TiO2表面的光催化降解途径刘媛媛潘纲1(6)………………………………………………………………………………………………………………吸附模式对有机物光催化降解的影响3.MEA-Langmuir-Hinshelwood光催化降解动力学方程潘纲刘媛媛1(11)……………………………………………………………………………………水热法制备N掺杂纳米TiO2及其光催化活性研究……………黄雪锋唐玉朝黄显怀等1(16)稀水溶液中Cr(Ⅵ)的光…     

Photocatalytic degradation of phenol in water using TiO2 and ZnO

Photocatalytic degradation of chemical pollutants in water was investigated using semiconductor oxide catalysts, zinc oxide (ZnO) and titanium dioxide (TiO2) and phenol as the substrate. Influence of various parameters such as characteristics of the catalyst, irradiation time, substrate and catalyst concentrations, pH etc. has been studied and optimum conditions for the complete degradation of phenol in water have been identified. In terms of activity and durability TiO2 is far superior to ZnO. Mixing ZnO with TiO2 does not affect its activity significantly. The process is especially relevant in view of its potential for the treatment of wastewater containing pollutants, using solar radiation as the energy source.     

TiO2纳米管光催化还原Cr（Ⅵ）的研究

以水热法制备TiO2纳米管,采用X射线衍射仪(XRD),高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和紫外可见漫反射光谱对其结构和性质进行了表征.研究了光催化还原溶液中Cr(Ⅵ)的反应活性,分别考察了煅烧温度、反应溶液的pH、助催化剂对TiO2纳米管光催化还原的影响.实验结果表明,TiO2-550光催化活性最优;酸性条件有利于Cr(Ⅵ)的还原;NiO和Co2O3复合的TiO2-550光催化活性明显提高.     

不同活性物种对光催化降解水中邻苯二甲酸二甲酯动力学的贡献研究

采用光催化氧化技术对邻苯二甲酸二甲酯（DMP）进行降解研究,并在基础上考察了催化剂量,溶液pH和溶液初始浓度对降解速率的影响。且采用Langmuir-Hinshelwood动力学模型来描述DMP的光催化降解,研究表明DMP的光催化降解符合假一级动力学。系统研究了光催化降解DMP过程中不同活性物种对光催化反应速率的贡献,实验结果表明：在TiO2光催化降解DMP的过程中,？OH为主要的活性物种,其对DMP的降解速率贡献高于94%,而其它活性物种（ecb-,hvb＋,O2？-和H2O2）对光催化贡献较小。     

部分水溶性偶氮染料的光催化降解研究

本研究以高压汞灯为光源,系统地研究了１６种偶氮染料在水溶液中的ＴｉＯ２光催化降解。结果表明,这些偶氮染料的光解为一级动力学反应,采用ＴｉＯ２光催化降解方法处理所研究的偶氮染料是可行的,并初步探讨了染料的结构与光解反应表观速率常数之间的关系。     

活性炭吸附-介质阻挡放电等离子体处理五氯酚

研究了介质阻挡放电(DBD)与活性炭(AC)吸附相结合用于高浓度五氯酚(PCP)废水的处理.含有高浓度的PCP溶液被富集在AC上,通过DBD等离子体降解吸附在AC上的PCP,并且实现AC的循环再利用.主要考察了DBD等离子体作用条件下AC上PCP的降解效果以及3次循环处理后AC吸附等温线的变化.结果表明:随着放电电压和处理时间的增加,AC上PCP的降解效率增加,较高的电源频率有助于PCP的降解,而且经过3次吸附/处理循环后,AC仍然具有较高的吸附能力.     

光催化降解对抗生素藻类毒性效应影响研究进展

抗生素滥用带来环境中残留抗生素及其抗性基因的问题,近年来已成为全球关注的热点问题.光催化氧化技术是当前研究领域广泛采用的有效降解水环境中残留抗生素的热门方法;但光催化氧化无法使水环境中抗生素完全矿化,存在生态风险,探明光催化降解抗生素对其藻类毒理效应影响及内在机制,对研发高效、安全的光催化技术具有重要意义.本文在总结水环境中残留抗生素的藻类毒性检测方法和毒性效应的基础上,分析了光催化降解对抗生素藻类毒性效应的影响及其内在机制,并总结了不同抗生素的光催化反应及降解产物,讨论了两者与藻类毒性效应之间可能存在的关系,旨在为实现高效、安全光催化技术的可控设计提供思路.     

SO4^2-／TiO2对SO2-C7H16-TiO2复相光化学反应的影响

研究了TiO2与SO2，C7H16复相光化学反应的光催化活性．在SO2-C7H16-TiO2光催化反应过程中，TiO2表面可形成SO4^2-/TiO2结构，它的存在可提高庚烷的光催化氧化速率，利用IR和XPS研究了反应过程中TiO2表面形成的SO4^2-/TiO2结构。     

碘铈共掺杂纳米TiO_2的制备及可见光光催化性能

采用溶胶凝胶法制备了不同原料比例碘铈共掺杂纳米TiO2催化剂,运用X射线光电子能谱（XPS）,X射线衍射（XRD）,透射电镜（TEM）等检测手段对催化剂进行了初步表征.结果表明,经过450℃煅烧处理得到的TiO2、铈掺杂TiO2以及碘铈共掺杂TiO2催化剂均为锐钛矿相,掺杂的Ce和I原子可能以I—Ce—O及O—Ti—I等键合方式进入TiO2晶格内部,此外,I-Ce离子共掺杂能有效降低TiO2表面的电子-空穴对的复合.以染料罗丹明B（Rhodamine B,RhB）和无色小分子水杨酸（Salicylic acid,SA）为降解的目标化合物,发现碘铈共掺杂的最佳物质的量之比为nCe∶nI∶nTi=0.04∶0.05∶1,即I0.05Ce0.04TiO2催化剂在可见光照射下（λ〉420 nm）降解目标化合物其光化学活性明显优于单掺铈的TiO2催化剂和未掺杂的TiO2.该催化反应涉及到空穴氧化,并伴有羟基自由基（.OH）、超氧自由基（O2.-）及H2O2等氧化物种的产生.     

Preparation of effective TiO<Subscript>2</Subscript>/Bi<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript> photocatalysts for water treatment

Photocatalytic oxidation using semiconductors is one of the advanced oxidation processes for degradation of organic pollutants in water and air. TiO₂ is an excellent photocatalyst that can mineralize a large range of organic pollutants such as pesticides and dyes. The main challenge is to improve the efficiency of the TiO₂ photocatalyst and to extend TiO₂ light absorption spectra to the visible region. A potential solution is to couple TiO₂ with a narrow band gap semiconductor possessing a higher conduction band such as bismuth oxide. Therefore, here we prepared Bi₂O₃/TiO₂ heterojunctions by the impregnation method with different Bi/Ti ratio. The prepared composites have been characterized by UV–Vis diffused reflectance spectra and X-ray diffraction. The photocatalytic activity of the heterojunction has been determined from the degradation of orange II under visible and UV light. Results show that Bi₂O₃/TiO₂ heterojunctions are more effective than pure TiO₂-anatase under UV-A irradiation, with an optimum for the Bi/Ti ratio of 5 %, for the photocatalytic degradation of Orange II. However, the photocatalytic activity under irradiation at λ higher than 420 nm is not much improved. Under UV–visible radiation, the two semiconductors are activated. We propose a mechanism explaining why our products are more effective under UV–visible irradiation. In this case the charge separation is enhanced because a part of photogenerated electrons from the conduction band of TiO₂ will go to the conduction band of bismuth oxide. In this composite, titanium dioxide is the main photocatalyst, while bismuth oxide acts as adsorbent photosensitizer under visible light.