介孔(TiO_2-M)/导电碳毡光电极制备及其光电催化性能

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵、四氯化钛和金属离子分别为造孔模板、钛源和掺杂剂,通过水热法合成金属离子掺杂介孔二氧化钛(MPT-M)负载导电碳毡(CCF)复合材料((MPT-M)/CCF)。利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶红外(FT-IR)、N_2吸附-脱附和热重-差热(TG-DTA)等对样品结构进行表征。以气相苯甲醛为目标降解物,探讨了合成材料在紫外光和可见光下的催化性能。结果表明,金属离子Pt的掺杂降低了(MPT-Pt)/CCF的粒径,提高了比表面积和羟基浓度,使得(MPT-Pt)/CCF的光催化活性明显高于其他3种样品((MPT-Mn)/CCF、(MPTFe)/CCF、(MPT-Zn)/CCF),并且具有较好的重复使用性能。最佳的光电催化降解条件为温度35℃、相对湿度55%、偏电压为10 V、初始浓度如40 mg·m-3。     

碳纳米管/二氧化钛/壳聚糖催化薄膜光催化活性及苯降解机理

通过X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和紫外可见光漫反射谱(UV-vis)对碳纳米管/二氧化钛/壳聚糖复合薄膜的晶体结构和形貌进行表征,以室内空气典型污染物气相苯为模型反应物,研究碳纳米管/二氧化钛/壳聚糖催化薄膜的光催化活性及其对苯的光降解机理。结果表明,制备的碳纳米管/二氧化钛/壳聚糖催化薄膜所具有的良好催化活性归功于碳纳米管、二氧化钛和壳聚糖三者的协调效应;气相苯光降解产生的主要中间产物是乙酸乙酯和十一烷,以及少量的丙烯醛、4-羰基-甲基-苯乙酮、十二烷烃、2,4,-二叔丁基苯酚、二十一烷烃。根据红外光谱分析与GC/MS分析结果,进一步提出了气相苯的降解机理过程。     

PVA-I修饰介孔TiO2光催化剂对盐酸四环素的光降解

水热法制备了PVA-I修饰的介孔TiO2催化剂,利用XRD、UV-Vis、BET和Zeta电位等手段对所制备的催化剂进行了表征。研究了改性的介孔TiO2在模拟太阳光下对盐酸四环素的光催化降解,考察了盐酸四环素的初始浓度、溶液的初始pH、共存离子对盐酸四环素光催化降解去除率的影响。实验结果表明,PVA-I修饰的TiO2催化剂为锐钛矿的介孔TiO2,比表面积190.22 m2/g,催化剂的等电点为3.92。PVA-I修饰的介孔TiO2催化剂在模拟太阳光下对TC光催化降解效率可达96.7%,比P25的催化效率提高1.23倍。NO3-、SO2-4和PO3-4对盐酸四环素的光降解有明显的抑制作用。     

铜铈复合氧化物催化降解甲基橙

采用水热法制备的铜铈复合氧化物能够直接催化降解甲基橙,探究了铜铈摩尔比、pH、投加量对催化降解效果的影响。研究发现,pH=3.5、Cu/Ce=1、投加量1.0 g·L~(-1)时,甲基橙的降解效果最佳。在0.5～1.0 g·L~(-1)之间时,随着投加量的增加,甲基橙的脱色速率加快,脱色率也有所增加。随着溶液中的pH逐渐下降,甲基橙脱色率有所增加,pH=3.5时,甲基橙脱色率最高;而进一步降低pH至3.0时,脱色率反而下降,可能是强酸腐蚀了金属氧化物表层,降低了甲基橙的降解效果。甲基橙主要因其被降解而脱色,促使甲基橙脱色的活性物质为·OH,且与体系中的分子氧有关,反应过程消耗一定的H+。     

负载工艺对ACF担载二氧化钛光催化性能的影响

采用分散液中添加环氧树脂黏结剂并进行热处理的方法,制备出活性炭纤维(ACF)担载二氧化钛光催化材料。并对光催化材料的表面形貌和孔结构进行表征,评价复合光催化材料对亚甲基蓝溶液的光催化降解性能。重点探讨了负载方式、负载时间以及光催化剂的添加量等方面对光催化活性的影响。研究表明,当采用浸渍方式、负载时间控制在15 min左右、光催化剂添加量达11 g/L时,ACF/TiO2光催化复合材料中光催化剂负载量最佳,在15%左右,对亚甲基蓝(初始浓度为50 mg/L)的降解效果最好,在2 h内可以达到90%。     

Fe_3O_4@SiO_2/TiO_2核壳结构纳米颗粒降解TNT溶液

针对TNT炸药废水具有成分复杂、排放量大、有毒等特点,立足于炸药废水在排放前的降解处理,研究开发一种基于核壳结构Fe3O4@SiO2/TiO2纳米颗粒的高效、可控回收、无二次污染且成本低的光催化降解方法。利用高温碳还原法和溶胶凝胶法制备了具有核壳结构的Fe3O4@SiO2/TiO2纳米颗粒。XRD分析表明,内核Fe3O4呈现磁铁矿特征,表面覆盖的纳米TiO2为锐钛矿型。磁滞回线测试结果显示,复合颗粒的饱和磁化强度为46.5 emu/g,N2吸附-解吸分析结果表明,该颗粒具有典型的介孔结构。使用Fe3O4@SiO2/TiO2纳米颗粒在紫外光下对含TNT废水进行降解,降解率达到81.9%,且颗粒的回收率达到88.4%,为实现高效、可控回收、无二次污染光催化-吸附降解TNT奠定了基础。     

Ag@AgCl/BiVO_4复合光催化剂的制备及光催化性能

以硝酸铋作为铋源,偏钒酸铵作为钒源,利用水热法合成钒酸铋前驱体,并以此作为载体,采用沉淀和光还原法将Ag@AgCl负载其上,制备了Ag@AgCl/BiVO_4复合光催化剂。同时,利用X射线粉末衍射仪、紫外-可见漫反射光谱、X射线光电子能谱对所制备的复合催化剂进行表征。结果表明,BiVO_4经过负载Ag@AgCl进行修饰后,对可见光的响应吸收更加明显,复合物的光催化活性有明显提高。通过可见光照射催化降解甲基橙的实验,可发现该复合光催化剂对甲基橙的降解效率较纯BiVO_4提高了约73%。     

三维多孔碳海绵催化臭氧氧化有机染料

针对目前催化臭氧氧化催化剂效率较低、易损失等缺点,通过高温煅烧制备了三聚氰胺碳海绵,以廉价易得的三聚氰胺泡沫直接碳化制备出柔性碳海绵,探讨其在催化臭氧氧化降解印染废水反应中的应用潜力;采用SEM观察、比表面积测定、傅里叶红外光谱和X-射线光电子能谱对碳化前后泡沫进行了表征,探讨了碳化前后泡沫微观结构的变化与催化降解印染废水性能与机理。结果表明:氮气氛围下高温煅烧获得了兼具微孔/介孔结构的三维碳骨架,为催化反应提供充分暴露的活性位点和高效的传质通道;在催化臭氧氧化染料的过程中,973 K下制备的碳泡沫呈现出最为优异的催化活性,显著高于均相臭氧氧化和常规活性炭催化臭氧氧化;自由基捕获实验表明催化过程由羟基自由基(·OH)所主导,超氧自由基(·O_2~-)则发挥了次要作用;富含多孔结构的碳海绵对于活性自由基的生成起到了积极贡献,从而在实际印染废水处理中具有良好的降解性能。研究为开发低成本的三维碳材料用于催化臭氧降解有机污染废水提供了新思路。     

Ba/TiO_2/MCM-41光催化降解对硝基苯甲酸

以钛酸丁酯为钛源、MCM-41分子筛为载体,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂与负载相结合的光催化剂Ba/TiO2/MCM-41。结果表明：Ba/TiO2/MCM-41是一种比表面积高达341.2 m2/g的介孔材料,主要晶相为锐钛矿相,比P25有更强的紫外光吸收。将Ba/TiO2/MCM-41用于光催化氧化水中的对硝基苯甲酸,当催化剂投加量为0.5 g/L,对硝基苯甲酸初始pH为4、浓度为2×10-4mol/L时,紫外光照30 min后,对硝基苯甲酸降解率达到96.0%。用紫外光谱、红外光谱和高效液相色谱分析对硝基苯甲酸降解前后的变化,发现随着光照时间延长,苯环上的硝基、羧基吸收峰逐渐减弱;对硝基苯甲酸首先被降解为一些中间小分子产物,随着反应进行,小分子物质也逐渐被降解。     

臭氧化降解结晶紫溶液的机理

采用臭氧化法对模拟废水中难生物降解的结晶紫染料进行降解实验研究,藉助紫外光谱、红外光谱、气相色谱、化学需氧量和总有机碳的检测结果对反应机理进行了初步探讨。实验结果表明,当溶液初始质量浓度0.88 mmol/L,臭氧投加量9.06×10-5mol/min,调节初始溶液pH为10.0,控制反应温度298 K,反应120 min后,结晶紫溶液COD去除率达到97.0%。分析表明,结晶紫染料降解的中间产物主要是对氨基苯酚、丁烯二酸、乙酸等有机小分子物质,最终产物为水和二氧化碳。     

基于蛋黄-蛋壳结构的Fe/FeS@SiO2材料去除水中三氯乙烯

针对硫化纳米零价铁(Fe/FeS)颗粒间的团聚以及环境适应性差的问题,用正硅酸乙酯(TEOS)为原料制备中空介孔氧化硅球,再通过化学反应在壳内形成大尺寸核的方法制备具有蛋黄-蛋壳结构的Fe/FeS@SiO_2材料以防止Fe/FeS的团聚并提高其活性,并将该材料用于三氯乙烯(TCE)的去除中;采用SEM和TEM观察、红外线光谱分析(FTIR)、X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)等分析方法对材料进行了表征。结果表明,在Fe/FeS@SiO_2材料还原降解TCE的实验中,Fe/FeS@SiO_2去除TCE的最佳铁与硫的摩尔比(铁硫比)为30,并且在TCE初始浓度10 mg·L~(-1)溶液中投加含有0.1 g Fe~0、铁硫比为30的Fe/FeS@SiO_2材料下,反应180 min后,TCE的去除率为90.75%,与未包裹氧化硅壳时的去除率(66.06%)相比,去除效果明显提高。介孔氧化硅壳阻止了Fe/FeS的团聚,其表面上的孔道使得材料具有更大的比表面积,加强了对TCE的吸附,同时材料中的空腔使得核与污染物的接触增加,提高了TCE的去除率。表征结果表明,Fe/FeS@SiO_2材料具有特殊的结构,包括中心核、空腔以及介孔壳,可以防止Fe/FeS的团聚。     

氧化石墨烯/Fe_3O_4磁性纳米材料固定辣根过氧化物酶及其降解酚类物质

以原位沉淀法制备的氧化石墨烯/Fe3O4磁性纳米复合颗粒为固定化载体,1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐为交联剂,成功固载了辣根过氧化物酶。探讨了固定化条件对辣根过氧化酶活性的影响以及固定化酶的理化性质,实验结果表明,固定化最佳pH为6、温度为30℃、时间为11 h、交联剂浓度为1 mg/L。与游离酶相比,固定化酶具有良好的pH稳定性和热稳定性。最后将固定化酶用于降解水中的苯酚和2,4-二氯酚,并考察了固定化酶的重复利用性。     

以PEG为模板剂制备Bi_2O_2CO_3及其可见光光催化性能

以聚乙二醇-6000(PEG-6000)为模板剂水热法制备碳酸氧铋(p-Bi2O2CO3)粉末,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和紫外可见漫反射(DRS)对粉末进行了初步表征。在可见光(λ≥420 nm)照射下,以罗丹明B(RhB)和水杨酸(SA)光催化降解实验为探针反应,实验结果表明,p-Bi2O2CO3具有较高的光催化活性,对RhB和SA有较好的降解效果。通过紫外-可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(IR)和测定总有机碳(TOC)含量,光催化反应35 h后RhB的矿化率为77%,同时对SA的降解率达到43%。同时,采用N,N-二乙基对苯二胺(DPD)分光光度法和对苯二甲酸荧光光度法分别测定了降解过程中H2O2和羟基自由基(·OH)的变化,表明p-Bi2O2CO3/Vis光催化降解机理涉及到·OH历程。     

活性炭负载I-TiO_2对气体中甲苯的吸附

利用溶胶凝胶-浸渍烧结法制备了碘掺杂二氧化钛修饰的活性炭复合吸附剂。利用XRD、SEM、BET、Boehm滴定、亚甲蓝吸附值等手段研究了活性炭负载前后表面结构与性质。利用动态吸附实验研究了活性炭负载I-TiO_2复合材料(IT/AC)和再生IT/AC对气体中甲苯的吸附。考察了活性炭粒径、气体的流速、吸附床层高度和气体中甲苯的浓度对活性炭吸附性能的影响及甲苯在活性炭固定床上的吸附动力学。结果表明:由于介孔I-TiO_2和活性炭的协同作用,负载适量I-TiO_2对活性炭结构和吸附性能影响较小。活性炭的粒径越小、复合材料的吸附穿透点和饱和吸附量越大;气体的流速和甲苯的初始浓度越大,复合材料的吸附穿透点越小但饱和吸附量越大。YOON-NELSON模型可以预测复合材料吸附甲苯的动力学过程。     

Mg-Al-LDHs复合促进CdS光催化剂的可见光催化活性

采用过饱和沉淀法制备了镁铝层状双氢氧化物(Mg-Al-LDHs)载体,并通过水热法将高分散纳米CdS粒子负载于其上,得到了可见光响应和高活性的CdS/Mg-Al-LDHs复合光催化材料。通过XRD、SEM、FT-IR、UV-Vis-DRS和BET等技术对催化剂进行了表征。结果表明,水热过程中,CdS纳米粒子的插层使Mg-Al-LDHs发生了剥离,由于剥离态Mg-AlLDHs较大的负载表面,与纯CdS纳米颗粒相比,负载的CdS纳米粒子的分散度较高、晶粒粒径较小且光吸收明显蓝移,这不仅增加了复合催化剂的活性位点,而且提高了负载CdS纳米粒子的光生电子-空穴对的氧化还原能力,从而使复合催化剂具有较高的反应活性。可见光条件下(λ420 nm),CdS/Mg-Al-LDHs复合材料光催化降解亚甲基蓝(MB)的活性明显高于纯CdS,当CdS的负载量为50%时,降解MB的活性与纯CdS相比提高了2.4倍。     

强化土著微生物处理硝基苯和苯胺污染地下水

以硝基苯、苯胺为主要污染物的污染地下水为研究对象,加入激活剂(乳糖、Na2HPO4、乳糖+Na2HPO4、乙醇、牛肉膏、蛋白胨)激活土著微生物,并考察其对土著微生物生长及硝基苯、苯胺降解效果的影响。加入激活剂3d后测各个水样的脱氢酶活性,对培养9d后的水样进行气相色谱/质谱(GC/MS)分析。结果表明,加入乳糖的水样中,其微生物相对增长率达157.2%,硝基苯、苯胺的相对去除率分别为14.90%和0.79%;加入Na2HPO4和乙醇的水样中,其微生物增长和硝基苯、苯胺降解情况均没有明显变化;加入乳糖+Na2HPO4的水样中,微生物相对增长率达180.3%,硝基苯、苯胺的相对去除率分别为24.20%和1.21%;加入牛肉膏的水样中,微生物的相对增长率为830.7%,硝基苯、苯胺的相对去除率分别为99.99%和99.67%;加入蛋白胨的水样中,其微生物相对增长率为686.0%,硝基苯、苯胺的相对去除率分别为99.33%和58.94%。GC/MS分析结果表明,加入激活剂后对氯苯胺、1-甲基-4-硝基苯等其他有机物的降解率均有提高。由此可见,通过激活土著微生物修复有机物污染地下水是可行的。     

河道藻源胞内有机质光化学-生物降解机制

藻细胞破裂后会向水体释放大量的胞内有机质(intracellular dissolved organic matter, I-DOM)。I-DOM在河道中将经历复杂的光降解和生物降解过程,影响其在河道中的迁移转化和环境效应。为了探明光照和微生物对I-DOM的降解机制,开展了光降解、生物降解和光-生物降解实验。结果表明,I-DOM经7 d光降解和生物降解后,溶解性有机碳(dissolved organic carbon, DOC)的去除率分别为70%和81%;虽然光照1 d能去除38%的DOC,但后续生物降解(光-生物降解)与无光照生物降解对DOC的去除效率一致。进一步的研究表明,生物降解过程中的呼吸商(respiratory quotient, RQ)低于光-生物降解过程,说明相比于生物降解过程,光-生物降解过程中经光照后生物呼吸时所利用I-DOM的性质发生了改变,进而影响了生物呼吸时O₂的消耗和CO₂的产生。生物降解过程中微生物主要利用原始的I-DOM分子;而在光-生物降解过程中,生物降解过程的微生物主要利用经光降解转化后的I-DOM分子。...