光催化氧化降解水中污染物研究进展

本文从半导体光催化方法、反应机理、应用、提高半导体光催化剂活性的途径等方面分别论述了半导体光催化技术现状与发展趋势。     

半导体光催化降解气态三氯甲烷的研究

以１５Ｗ主波长为２５４ｎｍ的紫外杀菌灯为光源，锐钛型二氧化钛为催化剂、能够使气态三氯甲烷发生半导体光催化降解反应。空气流量和光强对反应有较大影响。反应产物中氯离子和氢离子浓度基本相符。     

降解有机污染物的新方法—半导体微粒光催化降解

以半导体颗粒作为光催化剂，用光和氧化剂使有机物彻底转化成二氧化碳和水。这是近十年来正在逐步完善的降解有机物的新方法。许多国家正在投入大量资金和人力进行半导体光催化反应的基础研究及应用基础研究。     

水溶液中十二烷基苯磺酸钠的半导体光催化降解的研究

以ＴｉＯ２为催化剂,以３００Ｗ高压汞灯为光源,对水溶液中的十二烷基苯磺酸钠进行了半导体光催化降解,研究不同ｐＨ条件下金红石型和锐钛型ＴｉＯ２的光催化活性及Ｈ２Ｏ２,Ｃｕ＾２＋的加入对降解的影响,结果表明,锐钛型ＴｉＯ２具有较高的催化活性;Ｈ２Ｏ２在碱性条件下能抑制ＤＢＳ的光催化降解,在无ＴｉＯ２时,Ｈ２Ｏ２对ＤＢＳ有光催化氧化作用,在酸性条件下,Ｃｕ＾２＋对ＤＢＳ的ＴｉＯ２光催化降解有较强的助催化     

半导体微粒光催化性能机理及其应用

半导体微粒的光催化效应发现以来，由于其在环保、水质处理、有机物降解、失效农药降解等方面的重要应用而引起人们的重视。近年来，找寻活性好、催化效率高、价廉、特别是能对太阳敏感的材料，一直是人们努力的方向。本文主要探讨了二氧化钛等有关半导体的微粒的光催化性能，介绍了微粒颗粒晶型、表面积、粒径等形态结构以及金属离子掺杂、复合半导体、贵金属沉积和光敏化等多种改性技术对其催化活性的影响，及其在环境保护领域的应用前景。     

半导体光催化氧化有机物的研究现状及发展趋势

就半导体光催化氧化法的机理,光催化对有机物的氧化能力,提高光催化剂催化活性的途径及固定相光催化的进展等几面进行了较为全面的概述,并提出了光催化氧化法今后的研究方向。可以预见,光催化氧化将会成为新型有效的水处理手段。     

半导体光催化降解分散染料溶液的研究

以ＴｉＯ２半导体为光催化剂对溶液中的分散染料的降解进行了研究，在通空气的条件下，光照５０分钟可使５０ｍｇ／Ｌ的染料溶液完全色，ＣＯＤ.ｒ作文经可达７０％以上。研究中探讨了通空气、溶液的ＰＨ值，光距ＴｉＯ２重复使用等因素对光催化降解的影响。     

二氧化钛涂覆材料对甲苯的光催化降解作用

在自制的模拟小室中对二氧化钛涂覆材料的光催化性能进行了初步研究，在玻璃、瓷砖和日光灯这3种常见材料表面涂覆了二氧化钛，并以甲苯为模型化合物，测试了3种材料的净化性能。结果表明，3者对甲苯均有一定的降解效果，是有实用前景的光催化净化材料。     

微波辅助光催化降解水中苯酚

利用改装的家用微波炉、微波无电极灯(EDLs)和TiO₂催化剂研究了水溶液中苯酚的光催化降解效果.结果表明,反应30 min,微波辅助光催化(MAPC)能去除92%的苯酚,溶液总有机碳(TOC)减少84%.MAPC的最佳反应条件为:苯酚初始浓度10 mg/L,微波功率900 W,反应液体积50 mL,EDLs-3,催化剂用量1～4 g/L,循环态流速15 mL/min.MAPC处理含酚废水具有较好的应用潜能.     

用于水处理的光催化降解法的研究进展

本文介绍了光敏半导体在光照射下对废水及饮用水中污染物进行光催化降解的研究进展状况；指出了在目前的研究中存在的问题。     

无水条件下气相三氯乙烯的光催化降解研究

以二氧化钛为光催化剂,主波长254nm紫外线杀菌灯为光源,研究了气相三氯乙烯（TCE）在无水条件下的光催化降解反应。结果发现,TCE的光催化降解产物为HCl、CO₂及Cl₂,并得出TCE在无水条件下光催化反应的计量式为C₂HCl₃+2O2hv/TiO2→HCl＋2CO₂＋Cl₂,该计量式与有水条件下光催化反应降解TCE的计量式不同。结果还发现,TCE初始反应速率与光强的0.16次方呈正比,光催化降解速率方程符合Langmuir－Hinshelwood公式_〔1〕。     

水中天然有机物的臭氧强化光催化降解研究

研究了饮用水源中大分子天然有机物（NOM）的臭氧强化光催化降解,考察了臭氧投加量、反应时间和HCO3^-浓度对NOM降解速率的影响;分析了臭氧强化光催化过程中NOM相对分子质量的变化,并比较不同相对分子质量大小NOM的降解速率.研究结果表明,臭氧强化光催化比单独臭氧氧化、光催化能更有效地降解NOM,同时增加臭氧投加量和反应时间才能有效提高臭氧强化光催化对TOC的去除率,而单独增加臭氧投加量可显著提高生物可降解性;HCO3^-显著降低光催化的降解效果,臭氧强化光催化能有效地减弱HCO3^-的不利影响;臭氧强化光催化过程中大分子NOM分解为小分子,SUVA值迅速下降,且相对分子质量越大矿化速度越快.     

全氟辛酸光催化材料应用及降解机理研究进展

全氟辛酸（PFOA）是一种广泛存在于环境介质中的典型全氟化合物,具有高毒性、难降解等特点,严重威胁生态环境安全及人类遗传、免疫、神经和生殖健康,其环境危害和风险防控引起广泛关注。光催化技术具有反应条件温和、处理效率高、应用成本低且无二次污染等优势,在PFOA的降解处理方面具有广阔应用前景。为研发活性强、可见光吸收性能好、稳定性高的新型光催化材料,实现水中PFOA的高效降解,系统梳理了近20年来PFOA光催化降解材料制备的相关研究,对不同光催化降解材料的降解特性及存在问题进行全面分析;结合现有材料对PFOA的光催化降解,总结光催化降解材料的反应机理及活性增强机制,阐明PFOA的光催化降解路径。

     

石墨相氮化碳同质结光催化处理水中双酚A

通过甲醇辅助溶剂热预处理,设计和制备了石墨相氮化碳同质结光催化剂(x％MeCN-CN).利用TEM、XRD、FTIR、XPS、UV-Vis DRS、PL、EIS等手段对所制备催化剂进行表征分析.以水中双酚A(BPA)为目标污染物,考察了所得催化剂的光催化降解性能,通过活性物种捕获实验探究反应机制.结果表明,在模拟太阳光...     

Synergistic effect of adsorption and photocatalytic degradation of oilfield-produced water by electrospun photocatalytic fibers of Polystyrene/Nanorod-Graphitic carbon nitride

Graphitic carbon nitride with nanorod structure(Nr-GCN) was synthesized using melamine as a precursor without any other reagents by hydrothermal pretreatment method. XRD,FTIR, SEM, N₂ adsorption-desorption from BET, UV–Vis DRS spectroscopy, and photoluminescence were used to characterize the prepared samples. Also, the photoelectrochemical behavior of nanoparticles was studied by photocurrent transient response and cyclic voltammetry analysis. Polystyrene(PS) fibrous mat was fabricate...     

红土镍矿基材料吸附及有氧降解水体污染物

以红土镍矿为研究对象,考察了原矿（HT）及改性矿（HT-FeNi）去除水体中罗丹明B （RhB）的效果.借助XRD、BET、IR等表征手段,结合吸附动力学和等温吸附模拟研究了HT吸附RhB的过程及机制.结果表明：HT的孔隙结构较为丰富,有良好的RhB吸附性能.当HT添加量为0.2g/L时,RhB去除率为39.03%,吸附量达到93.80mg/g.HT添加量增加,RhB去除效果增强,平衡吸附量减小.HT吸附RhB的过程更符合准二级动力学,包含表面扩散及颗粒内扩散两个步骤.等温吸附模型拟合发现Freundlich能够准确描述HT吸附RhB的过程.1/n<0.5,表明吸附过程较易进行.HT经5次循环实验后,吸附量仍能达到39.67mg/g,表明HT有较好的循环使用性能.HT吸附RhB主要归因于Si-O吸附位点.通过气基还原制备得到改性矿（HT-FeNi）.采用SEM、XRD、BET、XPS等手段对HT-FeNi进行表征分析,并考察了HT-FeNi降解RhB的效果.结果表明：HT-FeNi比表面积小（14.374m²/g）,主要成分为铁镍双金属.HT-FeNi不能通过吸附作用去除RhB,而HT-FeNi/Air/pH=3体系在40min内RhB降解效率为94%.捕获活性氧物种的实验证明,HT-FeNi/Air/pH=3体系去除RhB过程中起主要作用的活性氧物种是羟基自由基（·OH）.在酸性条件下,HT-FeNi通过活化O₂生成·OH,Ni⁰诱导的Fe²⁺/Fe³⁺循环促使HT-FeNi/Air/pH=3体系生成更多的·OH.将HT-FeNi/Air/pH=3体系应用于去除水体中甲基橙（MO）和二硝基氯苯（DNCB）,去除效率分别为47%、78%.     

对位酯废水的光催化降解研究

研究了对位酯生产废水的初步处理方案。先将对位酯废水进行中和、冷冻除盐、加CaO沉淀、过滤等预处理（预处理后COD 40352mg／L;SO4^2-9577mg／L;NH3-N21mg／L）,再采用纳米光催化降解以及BaCl2进行处理,TiO2浓度为2g／L时处理效果较好（COD30325mg／L;SO4^2-880mg／L;NH3-N140mg／L）。废水经铁炭微电解及CaO处理后,再进行光催化降解可以达到更好的处理效果,COD降为21224mg／L。废水经微电解、Fenton氧化和光催化联用处理后,COD降为20800mg／L。     

微波辅助光催化降解兽药环丙氨嗪

利用微波光催化实验装置研究了水溶液中兽药环丙氨嗪的光催化降解,探讨了添加微波无电极灯(EDL)对降解反应的促进作用.结果表明,环丙氨嗪在微波辅助1.0g/L TiO2光催化体系中反应20min降解率可达99.6%,检测到的主要降解产物为三聚氰胺.环丙氨嗪在pH3.0~9.0范围内的微波辅助光催化降解率都高于99%;增加TiO2用量和EDL数量均显著提高其降解率.外源添加NO3-离子明显降低了环丙氨嗪的降解率,主要由于NO3-对紫外光的强吸收和在TiO2表面带正电的空穴位的吸附作用.     

RGO/TiO2光催化降解2,4-二氯苯氧乙酸研究

通过Hummers法及紫外光/热还原工艺制得还原氧化石墨烯(RGO),采用溶胶-凝胶-煅烧法,以RGO和钛酸酊脂为前驱体制备出RGO/TiO2光催化复合材料,并利用XRD、FT-IR等对其进行了表征.对RGO/TiO2光催化降解性能的研究发现,复合光催化剂RGO/TiO2对2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)的光催化降解活性显著优于纯TiO2,并且发现负载量和pH值对光催化降解性能有较大的影响:RGO/TiO2投加量为1.2g·L~(-1)、RGO负载量2%、pH为3、初始浓度为50 mg·L~(-1)反应12 h,2,4-D去除率达到98.75%;2,4-D降解率随着RGO/TiO2投加量的增大先增大后减小;RGO/TiO2对2,4-D的降解为脱氯还原和催化氧化过程,产生氯酚、苯酚等中间产物.     

石墨烯类材料在水处理和地下水修复中的应用

作为一种性质优异的吸附材料,石墨烯类材料对有机物和重金属等多种水污染物均有出色的吸附能力,因此其在水处理和地下水修复工作中的应用前景在近几年备受关注.当前的研究总体上尚停留在实验室模拟阶段,在提高材料饱和吸附量的同时,研制出低成本、稳定性强、易于再生利用且环境友好的石墨烯类材料是今后的发展趋势.本文对石墨烯类材料的种类及制备方法进行了归纳总结,对他们在水处理和地下水修复中的应用研究情况进行了综述,对当前研究中存在的问题进行了分析,最后对未来的研究和应用前景进行了总结和展望.