添加壳聚糖溶胶-凝胶法制备的TiO_2光催化剂及其光催化性能研究

采用添加壳聚糖(CTS)的溶胶-凝胶法制备了具有较高光催化活性的TiO_2光催化剂,并用XRD、TEM、BET和IR等手段对其进行表征。结果表明,CTS的添加使TiO_2衍射强度增强、分散性提高、比表面积增大从而使光催化活性提高;用所制备的催化剂光催化降解甲基橙反应60 min后,其去除率由不添加CTS所制备TiO_2的32%提高到48%,TOC去除率由14%提高到23%。     

UV-TiO_2光催化氧化降解双酚A的动力学研究

采用自制光催化氧化反应器,研究了双酚A(BPA)在纳米TiO_2悬浆体系中的光催化氧化特性.结果表明:(1)UV-TiO_2对水中BPA有较强光催化氧化降解作用.在10 W低压汞灯照射下,当纳米TiO_2用量为1.0 g/L、pH为5.5、BPA初始质量浓度为10 mg/L、曝气量为4.0 mL/min、温度为室温、反应时间为120 min时,BPA去除率可达97.1%.当pH≥9.5时,120 min后BPA已经基本光催化氧化降解完全.(2)BPA的光催化氧化降解曲线均很好地符合一级反应动力学方程.其速率常数与纳米TiO_2用量、pH、BPA初始浓度、曝气量有关;促进·OH和电子-空穴对的生成是提高光催化氧化反应速率的重要途径.     

H2O2处理酸性大红GR染料废水的研究

通过对废水pH值、H2O2用量、催化剂用量、反应时间、反应温度等工艺条件的考察,确定了H2O2催化氧化处理酸性大红染料废水的最佳工艺条件pH 4、H2O2用量6 mL/L、催化剂用量3 g/L、反应时间100 min、反应温度70℃.在该条件下,COD和色度的去除率分别为76.7%和99.4%;通过反应前后的紫外-可见光光谱分析表明,H2O2催化氧化处理酸性大红GR染料废水有比较好的效果,为该工艺处理酸性大红GR染料废水提供了科学依据.     

石墨烯/TiO_2复合物的制备及其光催化性能

为拓展二氧化钛(TiO_2)在可见光区的光响应范围,在140℃水热条件下制备了不同氧化石墨烯含量的石墨烯/二氧化钛(RGO/TiO_2)复合材料。利用X-射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对材料进行了表征。以甲基橙为目标污染物,研究了在模拟太阳光和紫外光照下TiO_2和RGO/TiO_2对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,TiO_2和GO复合后,TiO_2由原来单一的金红石型转变为金红石型和锐钛矿型并存,出现了混晶效应;在模拟太阳光的条件下,复合材料的催化活性均高于TiO_2本身;光照4 h后80 mg氧化石墨烯添加量制备的复合材料对甲基橙的光催化降解率达到69.58%,是TiO_2的1.65倍;在紫外光照1.5 h时,复合材料对甲基橙的降解率达到了70%。由此可知,石墨烯的存在能够促进TiO_2半导体中电子和空穴的有效分离,显著提高了TiO_2光催化剂对可见光的响应。     

光反应器中UV/Fenton光降解湖水中微囊藻毒素的研究

在光催化反应器中,采用UV/Fenton光催化氧化技术,对湖水中微囊藻毒素的光催化降解过程中各影响因子分析表明:微囊藻毒素光催化氧化降解率受光照强度、氧化剂种类及浓度、溶液pH和不同光催化体系等多因素的影响.光促催化氧化体系对MC-LR藻毒素降解具有显著的作用,在紫外光与氧化剂的协同作用下,紫外光照强度越高,越易于促进MC-LR藻毒素快速降解,降解率可到达80%以上.     

Ce掺杂的CNTs-TiO2光催化剂制备及其NO氧化性能

为探讨湿法脱硫后光催化在烟气脱硝方面的应用潜力,采用溶胶-凝胶法制备了金属、非金属掺杂的CNTs-TiO_2复合光催化剂,并在模拟烟气条件下对所得催化剂的NO氧化性能进行了测试与对比筛选,通过SEM、BET、XRD、Raman、XPS、DRS等手段进行表征。结果表明:TiO_2的氧化效率最低,掺杂金属比掺杂非金属的光催化剂的氧化效率略高,复合CNTs的光催化剂的氧化效率明显提高;CNTs-Ce/TiO_2比表面积较大,Ti—O键长最短,从而有利于光生电子沿Ti—O键向CNTs转移,可形成更多的三价铈氧化物,有利于催化剂表面的氧吸附;带隙宽度较低以及极大的紫外光吸光度,在NO氧化性能测试中表现出最优异的脱除效率,与TiO_2相比,效率提升了19%,与CNTs-TiO_2相比,效率提升了13%。进一步分析可知:Ce和CNTs具有协同作用,Ce掺杂TiO_2可以有效抑制光生载流子的结合,从而提高光催化活性;复合CNTs提高了催化剂比表面积并促进了氧空位的形成,从而促进整个催化氧化反应。     

真空紫外线与TiO2负载催化剂处理甲苯废气研究

采用波长更短、能量更强的真空紫外线(VUV)光源,在管式反应器中以负载纳米TiO2的玻璃珠和γ-Al2O3小球为催化剂,对光催化法净化甲苯废气进行了研究。主要探讨了甲苯的入口浓度、停留时间、相对湿度等因素对其去除率的影响。结果表明,使用VUV光源可以提高甲苯的平均去除率,相对湿度在45%～60%时,甲苯平均去除率相对较高,甲苯的去除率随着其入口浓度的升高而降低,随着其停留时间的延长而升高;以γ-Al2O3小球为载体时,催化剂和VUV的协同作用使得反应体系对于甲苯入口浓度的变化有更好的适应性;VUV与TiO2负载催化剂的协同作用可有效降低光催化所产生的O3浓度,有利于尾气污染控制。     

负载型TiO_2纳米管对水体中萘普生光催化作用

为了解决水体中光催化剂的分离和回收问题,对纳米TiO_2的固载化及其应用进行了研究。首先以纳米TiO_2为原料,采用水热合成法制备TiO_2纳米管;再以聚氨酯膜片为载体制备负载型TiO_2纳米管(PU/TiO_2)。对负载材料进行FT-IR和SEM表征,表征结果表明:TiO_2纳米管能很好地接枝在PU薄膜表面;然后在空气曝气、p H=5、T=26℃的条件下,进行光催化降解萘普生的实验。实验结果表明:制备的负载材料对水体中的萘普生有较强的吸附作用,在300 W紫外光的照射下,5 min内能使10.00 mg/L的萘普生降解完全;紫外光照与光催化剂对萘普生的降解具有协同效应;光催化反应近似符合一级模型。综合表明,负载型TiO_2纳米管是一种具有潜在应用前景的光催化剂。     

新型管状光催化反应器降解VOCs特性

以一种新型折流式管状光催化反应器为研究对象,选择甲醛、苯和甲苯为目标污染物,以紫外光源、催化剂负载量和反应器内循环流量为关键影响因素,利用非密闭型环境舱,分析了反应器降解室内VOCs特性。结果表明,在254 nm和365 nm紫外光源照射下,VOCs的总衰减系数随初始浓度的增加而增大,且254 nm紫外光源照射下的总衰减系数更大。365 nm紫外光源照射时,VOCs的反应有效度随催化剂负载量的增加而增大;254 nm紫外光源照射时,反应有效度受催化剂负载量变化的影响很小。VOCs的转化率随循环流量的增加而增大,而反应速率受循环流量的影响较小;相同的循环流量下,转化率和反应速率均随着VOCs初始浓度增加而增大。由于增设肋片,折流式管状反应器比传统无肋片管状反应器的洁净空气量提升60%,且反应有效度更接近0.5,说明前者的传质-反应速率更加匹配,降解性能明显更优。     

光催化处理二甲苯废气的影响因素研究

使用自制光催化反应器,以多孔型载体分别负载纳米TiO2和普通TiO2,以256～265 nm紫外光为光源,探讨了TiO2光催化处理二甲苯废气的影响因素及处理性能.结果发现,在以纳米型TiO2作为催化剂、在紫外光强为1000 W且布光均匀、风量为1000 m3/h、进口浓度350 mg/m3、通入臭氧的工况条件下运行,整个系统对二甲苯的去除率平均在90%以上.     

粉煤灰-H2O2催化氧化水中对氨基苯酚的试验研究

研究了利用电厂粉煤灰作为非均相催化剂,催化H2O2氧化对氨基苯酚(PAP),讨论了各种因素对PAP去除率的影响.结果表明,在30℃,pH=1.5,H2O2和PAP的起始浓度分别为0.50 mol/L和0.10 mol/L,反应时间为100min,粉煤灰用量为6.0%,搅拌速度为1000r/min的条件下,粉煤灰具有良好的催化活性,能有效地催化H2O2氧化PAP,PAP的去除率可达81%左右.该法可用于预处理含PAP的工业废水.     

活性炭纤维负载TiO2光催化降解甲醛的影响因素

利用自制光催化气体反应器体系,以活性炭纤维负载TiO2作催化剂,在紫外光照射下模拟降解室内污染气体甲醛,测试了活性炭纤维负载TiO2催化剂的催化活性,探讨了紫外光光强、催化剂的酸度、反应器内湿度及反应时间等控制反应的主要因素对甲醛降解率的影响。结果表明,活性炭纤维与TiO2的协同作用大大提高了对甲醛的降解效果;紫外光强增倍对甲醛降解率有一定提高,但提高幅度仅为11.71%;活性炭纤维用pH=5的TiO2溶胶浸泡做催化剂对甲醛的降解效果最好,60 min内降解率达到68.37%;反应器内的湿度为81%甲醛降解率最高,反应60 min后达82.2%;随着反应时间的延长,甲醛降解率的上升幅度不断减小,最高只能达到94.59%。     

活性炭纤维负载TiO_2光催化降解甲醛的影响因素

利用自制光催化气体反应器体系,以活性炭纤维负载TiO2作催化剂,在紫外光照射下模拟降解室内污染气体甲醛,测试了活性炭纤维负载TiO2催化剂的催化活性,探讨了紫外光光强、催化剂的酸度、反应器内湿度及反应时间等控制反应的主要因素对甲醛降解率的影响.结果表明,活性炭纤维与TiO2的协同作用大大提高了对甲醛的降解效果;紫外光强增倍对甲醛降解率有一定提高,但提高幅度仅为11.71%;活性炭纤维用pH=5的TiO2溶胶浸泡做催化剂对甲醛的降解效果最好,60 min内降解率达到68.37%;反应器内的湿度为81%甲醛降解率最高,反应60 min后达82.2%;随着反应时间的延长,甲醛降解率的上升幅度不断减小,最高只能达到94.59%.     

Zn_(0.9)Fe_(0.1)S硫化物的制备及其光催化降解双酚A的性能

以沉淀法制备的Zn0.9Fe0.1S硫化物为光催化剂,双酚A(BPA)为目标污染物,在紫外光下建立UV+硫化物+H2O2光催化体系。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、比表面积测试(BET)对催化剂微观形貌进行分析,并考察了过氧化氢加入量、初始pH、BPA初始浓度、催化剂用量等因素对BPA降解率的影响,研究了该硫化物催化剂的使用寿命。结果表明:当pH=5,过氧化氢的加入量=0.20 mmol·L~(-1),BPA初始浓度为10 mg·L~(-1),催化剂的加入量为0.08 g时,对BPA的去除率最高,达90%以上。催化剂连续使用7次后,对BPA的降解率仍然能达到80%。说明该硫化物催化剂具有较好的稳定性并且与H2O2在光催化作用下具有良好的协同作用,而催化剂的加入也极大地提高了光催化工艺对BPA的处理效果。相比传统光-Fenton体系,UV+硫化物+H2O2光催化体系不仅可以提高BPA的降解率,还降低了H2O2的使用量,降低处理成本。     

负载型TiO_2/MCM-41催化剂在光催化-膜分离耦合工艺中的性能

采用溶胶4疑胶法制备了以介孔MCM41分子筛为载体的TiO_2/MCM41催化剂,并通过光催化降解酸性红B废水对其在光催化4莫分离耦合工艺中的光催化降解性能和膜污染影响进行了研究。结果表明:TiO2/MCM^l催化剂的废水降解率随TiO_2负载量増加、MCM41分子筛粒径减小和TiO_2/MCM41催化剂粒径减小而呈现出先増大后降低的趋势而膜通量衰减率在TiO_2负载量为80%时最低、同时呈现出随MCM41分子筛粒径减小而先降低后増大以及随TiO_2/MCM41催化剂粒径减小而不断増大的变化规律,适宜的MCM41分子筛粒径、TiO_2/MCM41催化剂的TiO_2负载量和TiO_2/MCM41催化剂粒径分别为0.61μm、30%和11.26 TiO_2/MCM-41催化剂的光催化降解性能优于商业TiO_2的,而膜污染则低于商业TiO_2的。     

H2O2处理酸性大红GR染料废水的研究

通过对废水pH值、H2O2用量、催化剂用量、反应时间、反应温度等工艺条件的考察，确定了H2O2催化氧化处理酸性大红染料废水的最佳工艺条件：pH4、H2O2用量6mL／L、催化剂用量3g／L、反应时间100min、反应温度70℃。在该条件下，c0D和色度的去除率分别为76．7％和99．4％；通过反应前后的紫外一可见光光谱分析表明，H2O2催化氧化处理酸性大红GR染料废水有比较好的效果，为该工艺处理酸性大红GR染料废水提供了科学依据。     

纳米TiO2光催化氧化去除水中痕量双氯芬酸的研究

以TiCl4为前驱体,采用水解法经不同温度煅烧制备了具有不同理化性能的纳米TiO2光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、物理吸附仪、紫外—可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等手段对纳米TiO2的晶相结构、粒径、孔径分布以及禁带宽度等进行了表征。以蒸馏水配制的双氯芬酸溶液为目标物,进行了纳米TiO2光催化氧化去除双氯芬酸的活性测试,研究了纳米TiO2的理化性能与光催化氧化活性之间的关系。结果表明,经400℃煅烧制得的纳米TiO2样品具有最高的光催化氧化活性,其在紫外光照射60min下对双氯芬酸的去除率为98%左右,比单独紫外光照射高出85百分点。纳米TiO2光催化氧化去除双氯芬酸的反应近似一级反应动力学模型,其中经400℃煅烧制得的纳米TiO2光催化氧化去除双氯芬酸的表观反应速率常数为0.054 54min-1,是普通商用TiO2的2倍左右,与德国Degussa P-25TiO2的光催化氧化活性最相近。     

纳米TiO_2光催化-超滤法处理模拟二级出水

采用纳米TiO_2光催化-超滤对模拟二级出水进行处理。分别考察了纳米TiO_2光催化剂的投加量、光催化反应时间、光催化过程曝气量、膜出水通量以及回流比对废水中污染物去除率的影响。结果表明:光催化反应最优处理工况,纳米TiO_2投加量250 mg/L、反应时间150 min、曝气量为1.0 L/min、膜出水通量为115 L/(m~2·h)、错流过滤的回流比200%;在此工况条件下,出水的UV254和TOC的去除率分别为96%和84%。     

环形流化床光催化氧化反应器流场数值模拟

采取计算流体力学(CFD)方法对环形流化床光催化氧化反应器内部流场进行了模拟计算,重点考察了重力、废水流速、反应器放置方式等对微米级TiO2催化剂浓度分布、颗粒温度的影响。结果表明,对于水平放置的反应器,催化剂浓度分布受重力影响比较显著,且增大反应器入口处废水流速,催化剂颗粒浓度径向分布会趋于均匀;增大反应器入口处废水流速,可以提高边界层中催化剂颗粒温度,促进催化剂颗粒向流体主体做径向运动。与水平放置相比较,反应器竖直放置使流场中催化剂浓度径向分布更均匀,有利于提高光催化氧化反应的速率和效率。     

光电催化氧化法降解藻毒素MCLR

使用DSA阳极,对光电催化氧化降解藻毒素MCLR的效能及其影响因素进行了研究。结果表明,电极表面的TiO2在光催化氧化降解MCLR的过程中发挥了明显的光催化作用。在光降解、电催化氧化、光催化氧化和光电催化氧化4个过程中,光电催化氧化对MCLR和TOC的去除率最高,分别可达100%和13%,并且光电催化氧化的去除率大于光催化氧化和电催化氧化之和,表明后两者的耦合过程产生了一定的协同作用。辐照光源和电流密度存在最佳匹配条件,分别为UVC辐照、电流密度10 mA/cm2和UVA辐照、电流密度1.0 mA/cm2,此条件下光电协同作用最显著。在光电催化氧化过程中,随极板间距增大而出现的去除率下降取决于电催化过程,而不是光催化过程;光电催化氧化MCLR的去除率随其初始浓度增加而减小。