TiO2/粉煤灰光催化降解双氯芬酸钠研究

以燃煤电厂外排的废弃物粉煤灰(CFA)为载体,采用混合泥浆法将TiO2负载在CFA的表面,得到一种新型的复合光催化剂TiO2/CFA.对TiO2/CFA进行了扫描电镜分析、X射线衍射分析和氮吸附测试,并以双氯芬酸钠的光催化降解为评价手段,研究了TiO2负载量对TiO2/CFA光催化性能及重复使用性能的影响.结果表明,TiO2负载量的增加有助于提高TiO2/CFA的光催化性能,但当TiO2负载量过高时,CFA上的TiO2在水处理过程中容易脱落,对TiO2/CFA光催化剂的重复使用性能不利.本研究中,最佳的TiO2负载量约为50%,循环使用6次,其光催化降解效率没有明显降低,双氯芬酸钠的降解率均可达70%以上.     

核壳结构β-NaYF_4:Yb~(3+),Tm~(3+)/TiO_2的制备及光催化性能

核壳结构纳米复合材料β-Na YF4∶Yb3+,Tm3+/Ti O2的制备分为2个步骤:首先通过高温热分解法制备由上转换发光材料β-Na YF4∶Yb3+,Tm3+组成的核;再由钛酸四丁酯(TBOT)在表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮K-30(PVP)作用下水解而成的壳。测试表明,β-Na YF4∶Yb3+,Tm3+/Ti O2是由β型六方相结构Na YF4纳米粒子和无定形结构的Ti O2组成。这种核壳结构纳米复合材料可以吸收近红外光(NIR),其中β-Na YF4∶Yb3+,Tm3+可以吸收近红外光,而后通过上行转换发出紫外光,通过激发Ti O2产生活性基团,达到催化降解有机污染物的目的。为了验证其光催化活性,在980 nm激光照射下将其用于罗丹明B(Rh B)的降解,结果证明该复合材料可以达到一定的降解效果。因此,核壳结构纳米复合材料β-Na YF4∶Yb3+,Tm3+/Ti O2是一种新型的近红外光催化剂,其能有效地扩展光催化剂对太阳能光谱的响应区域,提高太阳光的利用率,在未来Ti O2的光催化或者能源利用领域有着广阔的应用前景。     

三维花状结构α-FeOOH协同H2O2可见光催化降解双氯芬酸钠

采用油浴回流法,在常压回流反应条件下批量制备出三维花状结构的α-Fe OOH纳米材料,并利用XRD、FT-IR和SEM等仪器对其进行分析表征;以双氯芬酸钠为目标污染物,考察三维花状结构α-Fe OOH纳米材料,在模拟太阳光照射下,催化H2O2降解有机污染物的性能.结果表明,三维花状结构α-Fe OOH由纳米棒自组装形成,纳米棒的长度约400~500 nm,直径约40~60 nm.以模拟可见光为光源,三维花状结构α-Fe OOH与H2O2构成光助异相类Fenton体系,对双氯芬酸钠有良好的光催化降解效果,在90 min内对初始浓度为30 mg·L-1的双氯芬酸钠降解去除率达到99%以上,催化降解反应以羟基自由基氧化反应为主.     

淀粉/ZVI-Ni-Cu三金属复合材料降解三氯乙烯和氯仿的效能

采用液相Na BH4还原法,制备出淀粉负载纳米铁镍双金属(淀粉/ZVI-Ni)和淀粉负载纳米铁镍铜三金属复合材料(淀粉/ZVI-Ni-Cu),并采用XRD、SEM、BET、XRF等仪器对其性能进行表征;进而对比其与纳米零价铁(ZVI)、淀粉负载零价铁(淀粉/ZVI)对三氯乙烯和氯仿的降解效果及影响淀粉/ZVI-Ni-Cu降解氯代烃的因素.结果表明:通过双金属和三金属的掺杂,可有效提高复合材料对氯代烃的降解,其降解效能关系为:淀粉/ZVI-Ni-Cu淀粉/ZVI-Ni/淀粉/ZVIZVI.其中淀粉/ZVI-Ni-Cu三金属复合材料在48 h内可实现氯代烃的完全降解.由于淀粉载体的加入,使得纳米金属材料成功地负载在淀粉上,复合材料的抗氧化性增强了,降解效果也更稳定可靠.     

层状金属硫属化物对水中锌的离子交换性能研究

通过水热反应制备的层状金属硫属化物K1.9Mn0.95Sn2.02S6(KMS),对水中Zn2+具有良好的吸附性能.采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和能谱仪(EDS)等手段表征了KMS吸附前后的结构、化学组成和微观形貌.Zn2+与K+发生离子交换后,会与硫产生共价键作用而被吸附,材料的层间距由0.851 nm变为1.123 nm.化学吸附导致吸附后的KMS表面会变得粗糙.考察了p H、反应时间、初始浓度、反应温度和共存离子等因素对KMS吸附Zn2+的影响.在p H=3~6之间,溶液的p H对吸附量没有明显影响.在不同温度下,动力学数据符合准二级动力学模型,而且速率控制步骤主要由液膜扩散控制.吸附过程的活化能为40.24 k J·mol-1.在10℃、25℃和40℃下,KMS对Zn2+的最大吸附量分别是:111.67 mg·g-1、142.91 mg·g-1和161.02 mg·g-1.Langmuir等温吸附模型可以用来描述吸附平衡过程.碱金属和碱土金属离子对Zn2+去除率的影响较小,影响顺序是Ca2+Mg2+Na+,而重金属离子对Zn2+的去除影响较大,影响顺序是Cd2+Pb2+Cu2+Ni2+.离子交换后的KMS不会再释放出Zn2+,可以作为一种永久储存重金属的废弃物.     

氧化石墨烯负载零价纳米铁吸附水中环丙沙星的研究

通过溶液还原法制备了氧化石墨烯负载零价纳米铁NZVI16-GO1(F16G1),并将其用于水中环丙沙星的去除.同时,采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)和热重分析仪(TG)等手段表征了F16G1的结构、化学组成和微观形貌.结果发现,F16G1对水中环丙沙星具有良好的吸附性能;氧化石墨烯的引入可以有效降低零价纳米铁的自身团聚;F16G1与环丙沙星的吸附作用很大程度上受静电引力的影响.实验同时考察了p H值、反应时间、初始浓度、投加量等因素对F16G1吸附环丙沙星的影响.结果表明,在p H=4~5之间,溶液的p H值对吸附量没有明显影响;F16G1对环丙沙星的最大吸附量是656.66 mg·g-1;Langmuir等温吸附模型可以用来描述吸附平衡过程.零价纳米铁的磁性使复合材料便于回收.     

高锰酸钾凝胶缓释剂的制备及其缓释去除水中三氯乙烯

本研究开发一种结合原位化学氧化和二氧化硅溶胶-凝胶的可控氧化剂释放技术，制备出一种高锰酸钾（KMnO₄）凝胶缓释剂（SRPG）.优化SPRG的制备条件和探究影响其在水中缓释效率的因素，并考察其对不同氯代烃的降解效果.结果表明：二氧化硅溶胶的质量分数、KMnO₄的含量及pH对SRPG凝胶化过程有显著的影响；提高缓释剂中KMnO₄的含量和降低二氧化硅溶胶质量分数，可有效提高SRPG中KMnO₄的释放速率，当KMnO₄质量分数为6.51‰，二氧化硅溶胶质量分数为40%，KMnO₄的释放符合拟一阶动力学，释放速率kobs=0.83 h^-1（R²=0.9750），且12 h后KMnO₄释放率为82.7%；SRPG可有效降解水中氯代烃污染物，其中对三氯乙烯（TCE）的去除效果最佳，反应24 h可去除水中98%的TCE.因此，SRPG在原位化学氧化修复土壤和地下水中氯代烃的实际工程中具有良好的应用前景.