催化技术在污染物治理应用的研究进展

对近年来催化技术在污染物治理应用的研究进展进行了综述,指出了现在研究中存在的主要问题,并对其前景进行了展望。     

浅池型太阳能光催化反应动力学研究

研究了浅池型太阳能反应器中亚甲基蓝一级降解动力学常数与光辐射强度、反应器A/V值的关系 .当A/V与光照I均为变量时 ,提出了一个修正的动力学方程 :k =1 6 2 7× 10 -5I0 871(A/V) 1 3 57.同时 ,还建立了一个新的表观量子产率模型 :k =5 2 3CI0 871(A/V) 1 3 57.计算表观量子产率值为 0 17%— 0 30 % ,随着A/V、初始浓度的增大或光强的减小 ,表观量子产率增大     

TiO2-assisted photo-catalysis degradation process of dye chemicals

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｓｏｕｒｃｅｓｉｎＣｈｉｎａ ,ｔｈｅｔｅｘｔｉｌｅｄｙｅｉｎｇａｎｄｆｉｎｉｓｈｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｙａｎｎｕａｌｌｙｃｒｅａｔｅｓ 9— 12× 10 8ｍ3ｗａｓｔｅｗａｔｅｒｗｉｔｈｈｉｇｈｏｒｇａｎｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｃｏｌｏｕｒ(Ｌｉ,1999ｂ) .Ｄｙｅｓａｒｅｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｌａｓｓｏｆｓｙｎｔｈｅｔｉｃｏｒｇａｎｉｃｃｈｅｍｉｃａｌｓ.Ｉｎ ｇｅｎｅｒａｌ,ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｔｒｅ…     

WO3/TiO2复合半导体的光催化性能研究

采用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法制备ＷＯ３／ＴｉＯ２纳米粉末,以高压汞灯为光源,亚甲基蓝溶液的光催降为模型反应,结果表明,掺入ＷＯ３摩尔比为２％时,ＷＯ３／ＴｉＯ２的光活性最高;随着热处理温升高,ＷＯ３／ＴｉＯ光活性增强;     

Preparation and application of efficient TiO2/ACFs photocatalyst

Activated carbon fibers （ACFs） supported titanium dioxide （TiO2） photocatalyst was developed by sol-gel method. The surface morphology and microstructure of the photocatalyst were characterized with scan electron microscope（SEM）, X-ray diffraction patterns and specific surface area analysis. The prepared photocatalyst is specially helpful for the removal of low molecular weight organic pollutants in wastewater. Decomposition efficiency of methylene blue solution by TiO2/ACFs catalyst reached almost 100% under 60 min reaction, while the decomposition efficiency by pure TiO2 was only 25% under 3 h reaction. The mineralization of toluene aqueous solution was measured by total organic carbon instrument, and the evolution of intermediate species was detected by gas chromatograph instrument. The results indicated that the prepared photocatalyst not only enhanced the photoactivity of TiO2, but also suppressed the emergence of intermediate species, which may be more deleterious to human. The enhancement of photocatalysis was due to increased efficiency of adsorption and desorption, which were control steps in heterogeneous photocatalysis.     

PAA改性纳米铁强化还原降解水中亚甲基蓝

利用纳米零价铁去除水中各类污染物是近年来的研究热点,但纳米零价铁颗粒在水中的团聚会导致反应活性降低,研究通过在纳米铁颗粒制备过程中添加分散剂聚丙烯酸(PAA),提高其分散性,强化其在水中反应活性,合成改性纳米零价铁颗粒(PAA-Fe),并首次用于降解水中的亚甲基蓝.对其SEM、TEM、XRD和比表面积表征结果表明,与未改性原始纳米零价铁颗粒相比,PAA-Fe颗粒表面较光滑,团聚减少、颗粒粒径减小,比表面积增大.改性剂PAA添加浓度为0.1 g·L-1时,经过60 min降解反应,PAA改性纳米铁颗粒对亚甲基蓝的脱色率为98.84%,较未改性颗粒脱色率提高了27.32%.改性纳米铁颗粒对亚甲基蓝的脱色效果受初始溶液的p H值、初始溶液的浓度、PAA-Fe投加量和反应温度影响.PAA-Fe与亚甲基蓝的脱色反应符合假一级反应动力学规律.     

Non-UV germicidal activity of fresh TiO2 and Ag/TiO2

Fresh TiO2 was found to possess a strong germicidal activity even without UV irradiation. Live Yeast (Saccharomyces cerevisiae) cells in contact with fresh TiO2 were found deformed and dead after 15 min contact. The cause of germicidal activity was discussed from the observed cell deformation, lysis and increased absorption at 1680 cm-1 in FT-IR spectra of the affected cells, which proved the oxidizing effect of fresh TiO2 to cells. The deformation caused by the stretching of cell wall and pressure built-up inside the cell, led to cell burst and release of intracellular materials. The degree of cell deformation was found positively related with the wetting property of TiO2. Cells are negatively charged, for Gram-negative cell (thinner cell wall), a higher germicidal effect was observed than Gram-positive cells. The germicidal effect of TiO2 gradually decreases after exposure to air at room temperature, as the wetting property decreases. This kind of germicidal activity was more effective compared to other germicidal process such as UVA/TiO2 or Ag+. This shed light on designing new germicidal material either maintained by visible light irradiation, or by oxidation effect generated by reactive oxygen species.     

Fenton改性多壁碳纳米管对亚甲基蓝的吸附性能研究

通过催化裂解法制备多壁碳纳米管,利用Fenton试剂对多壁碳纳米管改性,研究了Fenton改性对多壁碳纳米管表面物理化学特性的影响和对亚甲基蓝的吸附特性.投射电镜(TEM)、比表面积(BET)分析表明,Fenton改性多壁碳纳米管纯度高,孔隙均匀,外径为30nm左右,比表面积为120m2/g;且表面引入了大量含氧基团,等电点为1.8.未改性和Fenton改性多壁碳纳米管对亚甲基蓝的吸附动力学均符合Langergren模型,其平衡吸附量分别为24.5,36.4mg/g;吸附等温线均符合Freundlich模型,未改性和Fenton改性多壁碳纳米管的kF分别为7.92和25.37;温度和pH值升高均有利于Fenton改性多壁碳纳米管对亚甲基蓝的吸附.     

水杨酸和5-磺基—水杨酸表面修饰纳米TiO2吸附去除对硝基苯酚

利用化学吸附法合成了水杨酸和5-磺基-水杨酸表面修饰的TiO2纳米粒子．对表面修饰前后的TiO2纳米粒子，采用红外光谱法、固体紫外-可见漫反射电子光谱法比较其官能团和吸光性能的变化．研究发现，经水杨酸和5-磺基-水杨酸改性后的TiO2分别呈浅黄色、土黄色，吸收带边发生了明显的红移，吸收边起始点分别延伸至420nm和450nm处，出现-COOTi-和芳香羧酸酯的特征吸收峰；这说明TiO2表面羟基与水杨酸或5-磺基-水杨酸间发生类似酸和醇之闻的酯化反应，分别形成的稳定六元环化合物；在最佳吸附pH值4．0和吸附平衡时闻100min的条件下，水杨酸和5碱基-水杨酸表面修饰的TiO2纳米粒子对硝基苯酚的吸附率可由改性前的43％分别提高至89％和94％，突破了TiO2吸附去除芳香族污染物的瓶颈——在吸附剂表面的低覆盖率；同时表层链接苯环的极性减弱，非极性增强，并在水、苯和乙醇中具有良好的分散性．     

光-Fenton/TiO2催化氧化法降解酸性红B的研究

以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备TiO2,将TiO2与Fenton试剂联合用来处理酸性红B模拟废水,研究了在紫外光条件下的降解效果,确定最佳反应条件.实验结果表明,采用TiO2与Fenton试剂联合的方式对酸性红B染料废水进行处理,其降解效果明显优于单一使用TiO2和Fenton法的处理方式.对于初始浓度为100 mg/L的酸性红B模拟染料废水,在TiO2投加量为1 g/L,pH为3,Fe2+为0.15 mmol/L,H2O2为1mmol/L,UV光照时间为60 min时,脱色率可达最佳.     

氧气热处理的TiO2纳米管阵列光电催化降解亚甲基蓝的研究

采用原位阳极氧化法在Ti基底上制备了高度有序的TiO2纳米管阵列薄膜,SEM图像表明TiO2纳米管定向排列整齐,分布均匀,其管径范围在70～100 nm.XRD结果证明,阳极氧化法制备的TiO2纳米管为无定型晶型,经退火后为具有良好光催化活性的锐钛矿型.以亚甲基蓝（methylene blue）为目标物研究了TiO2纳米管光电催化性能及影响因素,结果表明,以0.1 mol/L NaCl为电解质,在氧气热处理气氛下,外加偏压为0.5 V、pH=3.25、光照强度为1 000μW/cm2、纳米管薄膜表面积为2 cm×2 cm且MB初始浓度为10 mg/L的条件下,TiO2纳米管阵列薄膜光电催化降解MB的降解效率可达99.56%.电化学阻抗谱分析显示,光电催化降解过程的速控步骤均为表面反应步骤,外加偏压减小了界面电荷转移阻抗,提高了光生载流子的分离效率.     

改性褐铁矿对砷吸附的强化机制和效果研究

为了提高褐铁矿对砷的吸附能力,分别采用球磨和煅烧的方式对褐铁矿进行改性处理.使用氮气吸脱附法、X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对改性材料进行表征,探究其去除水体中As(Ⅴ)的吸附机理及对土壤砷的稳定化效果.结果表明,两种改性方法制备的材料对As(Ⅴ)的吸附过程均符合...     

二氧化钛催化降解中性红的历程研究

通过监测二氧化钛降解中性红过程中体系pH值的变化,并对体系的UV-VIS光谱进行分析,进而推导出中性红的降解历程,可为降解条件的优化提供依据.     

N掺杂TiO_2光催化还原地下水中硝酸盐

以硫酸钛为前驱体,采用水热沉淀法制备TiO2光催化剂,采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能谱(EDS)、X-射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)和光电子能谱仪(XPS)进行表征和分析,考察了硫酸钛浓度、焙烧温度对光催化还原水中硝酸盐活性的影响.结果表明,制备的催化剂为掺杂N的锐钛矿型TiO2.硫酸钛浓度为0.5mol.L-1、焙烧温度为400℃时制备的催化剂活性最佳,反应120min后,硝酸盐转化率为95.8%,中间产物NO--N浓度为0.17mg·mL-1,副产物NH+-N浓度为1.52mg·mL-1.     

染料废水电催化氧化及降解动力学研究

以新型钛基二氧化铅电极为阳极、石墨为阴极、活性炭-纳米二氧化钛为催化粒子电极降解染料模拟废水酸性红B溶液,考察了槽电压、pH值、催化剂量等对处理效果的影响。实验结果表明:纳米二氧化钛催化剂的催化效果显著,该反应器能够有效的降解酸性红B,降解机制主要是电致H2O2、.OH对有机物的氧化、降解。同时用一级反应拟合了酸性红B溶液COD去除反应,由实验数据确定了反应动力学方程。     

基于缺陷重构的类芬顿光催化剂在降解染料废水中的应用

近年来,通过缺陷调控提高催化剂催化性能引起了广泛关注,而缺陷重构过程对光催化-类芬顿耦合反应的影响仍鲜有研究.本文将含铁多酸分子强耦合到富含氧空位缺陷的二氧化钛(TiO_2)光催化剂(P25)表面,考察了缺陷形成和二次重构过程对光催化-类芬顿协同催化降解有机染料活性的影响.结果表明,单氰胺复合后二次煅烧有利于H2气氛处理生成的氧空位进行空间分布重构,重构后的缺陷更为有利于TiO_2表面的光生电荷向含铁多酸分子界面转移.借助TiO_2光催化剂光生电荷分离能力的提升和类芬顿试剂活性位点的增强,缺陷重构的类芬顿光催化剂在降解亚甲基蓝染料的反应中催化活性提高了13倍.     

纳米锐钛型TiO2光电催化降解模拟印染废水的研究

纳米锐钛型TiO2催化降解印染废水具有明显优势,笔者以亚甲基蓝模拟印染生产废水作为光电催化降解研究对象,探讨了其协同性和反应动力学特征,考察了光电催化体系中溶液的电解质、电流强度、pH值、辅助试剂对处理效果的影响,确定了最佳反应条件,取得了较好降解效果,并用活性艳红X-3B模拟废水进行了验证,为该技术的实际工业应用提供了有价值的参考.     

磷钨酸表面修饰TiO2光催化降解空气污染物

 以磷钨酸水溶液湿法浸渍表面修饰TiO₂制备了磷钨酸/二氧化钛复合催化剂,并进行了H₂-TPR、BET比表面、TG-DTA、FTIR、UV-vis表征.以含甲醛、丙酮的模拟污染空气,研究其在复合光催化剂作用下的光催化降解行为.结果表明,修饰剂磷钨酸含量为21.9%时,光催化降解甲醛的效果最佳;该反应随修饰剂磷钨酸含量的增加,甲醛的部分还原产物甲醇含量增加,说明HPW与TiO₂产生了明显的协同作用,改变了TiO₂光催化反应历程,由此推导出可能的反应机理;修饰剂磷钨酸含量为21.9%时,光催化降解丙酮的效果也最好,去除率达到100%.     

F-对弱吸附间苯二酚光催化降解效率的提升:游离·OH的作用

传统的光催化降解机制认为是光激发产生的氧化活性物质优先对吸附在催化剂表面的污染物分子进行降解,因此,弱吸附性有机物难以接触到光催化剂并发生降解.为探究提升弱吸附有机物光催化降解的机理,本文构建了一个高暴露{001}晶面TiO_2({001}-TiO_2)降解弱吸附间苯二酚(RE)的光催化体系.实验结果表明,所制备的{001}-TiO_2具有强亲水性,并能提供大量的F~-吸附位点.RE在{001}-TiO_2表面的吸附能力很弱,并且光催化降解效果很差.F~-的加入可使RE的光催化降解速率提升近3倍.通过自由基猝灭实验发现,RE的降解主要取决于溶液中游离羟基自由基(·OH)的作用,由于F~-能与{001}-TiO_2亲水表面的羟基及·OH形成强烈的竞争吸附,从而使·OH游离到溶液中氧化降解RE.EPR测试进一步证实了F~-不仅可以促使TiO_2产生更多的游离·OH,同时也能激发产生更多超氧自由基(·O~-_2),推测·O~-_2主要由有效分离的光生电子与O_2或·OH反应生成.综上,本研究明确了游离·OH对弱吸附RE的光催化降解效率起决定作用,F~-促使游离自由基产生的机制可为弱吸附有机污染物的降解提供新思路.     

两性与两性复配修饰膨润土增强塿土吸附Cr(VI)的研究

为了证实添加修饰黏土对塿土吸附Cr(VI)的增强作用,分别将2%、5%、8%和10%(质量分数)的200%CEC BS-12(十二烷基二甲基甜菜碱)修饰膨润土(B200B)和100%CEC BS-12+100%CEC DTAB(十二烷基三甲基溴化铵)复配修饰膨润土(B100B/100D)加入到天然塿土,以批处理法研究供试土样对Cr(VI)的等温吸附特征,并对比了p H值、温度和离子强度(I)对Cr(VI)吸附的影响.结果表明:不同B100B/100D塿土(B100B/100D混合塿土)和B200B塿土对Cr(VI)的吸附量分别是CK(塿土)的1.52~4.28和1.99~5.12倍,且等添加比例下B200B塿土对Cr(VI)的吸附量高于B100B/100D塿土.10~30℃范围内,CK、2%B100B/100D和2%B200B塿土对Cr(VI)的吸附呈增温正效应;当修饰土添加比例大于2%时,温度效应由增温正效应向负效应转变.CK对Cr(VI)的吸附量在不同p H值(4~7)处理下差异不显著,而B100B/100D和B200B塿土对Cr(VI)的吸附量均随p H值升高而降低.CK和B100B/100D塿土对Cr(VI)的吸附量均随离子强度(I)的增大而降低,B200B塿土对Cr(VI)的吸附量以I=0.1 mol·L~(-1)时最高,以I=0.5 mol·L~(-1)时最低.B100B/100D和B200B塿土吸附Cr(VI)是自发的物理过程,随修饰土添加比例的增大,吸附表现为焓增、熵减特征.