正交法设计Fe、N共掺杂TiO2/Ti液膜可见光光催化处理染料废水

采用溶胶-凝胶法制备了Fe、N共掺杂TiO_2膜电极(Fe,N-TiO_2/Ti),并设计三因素五水平正交试验对电极制备条件进行优化.结果表明,各因素影响主次顺序为:煅烧温度Fe掺杂量N掺杂量;最优制备条件为:煅烧温度550℃,Fe掺杂量0.3%(质量分数),N掺杂量0.3%(质量分数);共掺杂电极光催化活性优于单掺杂和未掺杂电极.紫外-可见漫反射和光电性能测试表明,催化剂有可见光响应;XRD表征结果表明,Fe、N共掺杂细化了晶粒,有效抑制了金红石相的形成,其晶型为锐钛矿型,粒径为11.48 nm.利用Fe,N-TiO_2/Ti与Cu阴极组装成斜置双极液膜反应器,可见光激发光催化降解苋菜红,考察了主要影响因素.结果发现,最佳条件为:初始pH 2.50,废水流量5.1 L·h~(-1),在此条件下处理20mg·L~(-1)苋菜红80 min,脱色率达到91.6%.电极重复使用10次,每次60 min,脱色率下降了12.99%,说明电极稳定性较好.     

转盘液膜光电催化法处理罗丹明B的反应动力学

采用幂指数方程法建立了转盘液膜光电催化法降解罗丹明B(RhB)废水的动力学方程.结果表明,该反应动力学符合表观一级动力学.在考察的影响因素中,外加偏压对反应速率的影响最大,催化剂用量次之,其次是RhB初始浓度,转盘转速和光强度的影响相对较小.     

不同材料对磷和铁的吸附性能研究

文章以P、Fe为处理对象,考察了活性炭、沸石、陶粒和石英砂4种材料的吸附特性。结果表明:当pH为7.0时,P的饱和吸附量依次为活性炭(0.14 mg/g)沸石(0.09 mg/g)陶粒(0.08 mg/g)石英砂(0.06 mg/g),Fe的饱和吸附量依次为活性炭(0.79 mg/g)陶粒(0.76 mg/g)沸石(0.51 mg/g)石英砂(0.26 mg/g);颗粒内扩散模型表明各材料对P、Fe的吸附分为表面扩散和内扩散2个阶段,且内扩散为速率控制步骤,吸附饱和时间为240 min;(3)P和Fe的有利吸附条件分别为酸性和碱性,结合实际水体的pH和实验结果,pH为7.0最为合适;随材料投加量增加,P和Fe的单位吸附量减少,但去除率增大;吸附材料的最佳投加量为100 g/L。     

双转盘反应器光催化处理罗丹明B

采用溶胶—凝胶法制备的TiO2/Ti电极为光阳极,Cu、Fe、Zn或C为阴极,组成双转盘反应器,以罗丹明B(RhB)为目标污染物,考察了反应条件对光催化效率的影响.结果表明,最佳反应条件:阴极材料为Cu;转盘转速为70 r/min;初始pH为2.5；Na2SO4质量浓度为1.0 g/L; RhB初始质量浓度为20 mg/L.在最佳反应条件下,处理RhB模拟废水30 min的脱色率可达到99.9％.双转盘反应器处理不同浓度的RhB时,其脱色率是单转盘的1.12～2.33倍,且倍数随着RhB浓度增大而增加,表明双转盘反应器可高效地光催化处理高浓度染料废水.     

C-TiO_2/Ti-Cu_2O/Cu光催化燃料电池的性能

采用溶胶-凝胶法制备了C-TiO_2/Ti膜电极,其X-射线衍射(XRD)结果表明,C掺杂有效抑制了TiO_2催化剂由锐钛矿相向金红石相的转变.以C-TiO_2/Ti作为光催化燃料电池(PFC)的阳极,Cu_2O/Cu为阴极,考察了C-TiO_2/Ti的制备条件和染料初始浓度及p H值对PFC性能的影响,得到PFC的最佳性能:短路电流密度为0.084 m A·cm~(-2),开路电压为0.385 V,最大输出功率密度为5.91×10~(-3)m W·cm~(-2),填充因子(FF)为0.18,光催化处理20 mg·L~(-1)罗丹明B染料废水90 min,脱色率达到91.7%.处理过程中罗丹明B溶液的紫外-可见分光光谱表明,可见光区最大吸收波长略有蓝移,可见和紫外光区的光吸收均下降,说明分子遭到了破坏,并发生了矿化.     

MFC产电辅助Fe,Ce-TiO_2/Ti-Cu光催化处理染料废水

采用溶胶-凝胶法制备了Fe,Ce-TiO_2/Ti膜电极,通过正交实验考察了该电极的最佳制备条件为550℃煅烧、掺杂摩尔比n(Fe:Ti)=6%和n(Ce:Ti)=3%。其X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射(DRS)分析表明,催化剂晶型为锐钛矿,Fe、Ce掺杂抑制了晶粒的生长和金红石相的生成,使催化剂有明显的可见光响应。以Fe,Ce-TiO_2/Ti为光阳极,Cu为阴极,并以微生物燃料电池(MFC)为外加电源,组装MFC电助Fe,Ce-TiO_2/Ti-Cu光催化反应器,在可见光下光电催化(MPEC)处理活性艳红X-3B(RBR)。MPEC与自生电场光电催化(SPEC)和外加电场光电催化(PEC)的对比结果表明MPEC是可行的,它比SPEC的脱色率高9%,与PEC相当,但能耗更低。考察了MPEC的主要影响因素,得出最佳条件为2组MFC串联,废水流量80 mL·min~(-1),废水初始pH 2.56。在太阳光下,MPEC能使RBR有效脱色,处理100 min的脱色率可达87%。紫外-可见分光光谱分析表明,MPEC能使RBR的发色基团迅速遭到破坏。     

溶胶-凝胶法制备TiO_2膜电极的研究进展

溶胶-凝胶法是制备纳米薄膜材料的常用方法之一,该方法制备的膜层均匀致密、性能稳定,化学成分准确、易于掺杂、灵活度高,因而应用非常广泛。将TiO2固定在导电基底上既能解决TiO2的回收分离问题,又能通过外加偏压提高光生电子与空穴的分离效率。详细介绍了溶胶-凝胶法制备TiO2膜电极的工艺过程和影响因素,综述了该方法制备TiO2膜电极和掺杂TiO2膜电极的研究进展及其应用,探讨了该方法的改进手段,并对其将来的发展进行了展望。     

TiO2半导体光催化反应器的研究进展

光催化氧化作为一种高级氧化技术,在环境污染控制方面得到了较快的发展.主要介绍了国内外近年来有关光催化反应中其反应器的设计与研究进展情况,按催化剂在反应器中的存在状态分类论述了各种反应器的结构原理和主要特点,以及反应器在设计中存在的问题和今后发展的方向.     

双极液膜法可见光光催化降解染料废水

采用溶胶-凝胶法制备了Bi2O3-TiO2/Ti膜电极,X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射(DRS)和光电性能测试进行了表征,结果表明,Bi元素掺杂进入了TiO2催化剂,拓展了催化剂的光响应波长,使其在可见光下有较明显的光电响应.将Bi2O3-TiO2/Ti光阳极与Cu阴极组装成双极液膜反应器,在可见光下光催化处理活性艳红X-3B,得出当初始pH值为2.52,废水流量为80mL/min时,处理20mg/L活性艳红X-3B 150min,脱色率可达88%.双极液膜法可见光光催化的初步机理考察表明,光生电子自发由Bi2O3-TiO2表面转移到Cu电极表面,并在Cu电极表面直接还原染料,或与其表面液膜中的溶解氧反应生成H2O2,进而参与染料的氧化,由此可实现Bi2O3-TiO2/Ti的直接氧化和Cu阴极的直接还原和间接氧化的双极双效效果.     

TiO2/Ti转盘液膜反应器光电催化处理罗丹明B

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/Ti电极,X射线衍射(XRD)分析表明,TiO2主要为锐钛矿,晶粒尺寸约为46 nm.以TiO2/Ti电极作阳极,Cu电极作阴极,组装成转盘液膜反应器,考察了其光电催化处理染料罗丹明B(RhB)的影响因素(转盘转速、偏压、溶液初始pH、RhB初始浓度和电解质浓度).得到最佳处理条件为:转盘转速90 r/min,偏压0.4V,溶液初始pH2.5,电解质(硫酸钠)质量浓度0.5 g/L.在最佳处理条件下,处理20 mg/L RhB染料废水90 min的脱色率和总有机碳(TOC)去除率分别达到97.2％和72.7％.结果表明,由于同时强化了激发光源的利用率和溶液的传质效率,TiO2/Ti转盘液膜反应器可高效光电催化处理染料废水.