Toxicity of nanoparticulate and bulk ZnO, Al2O3 and TiO2 to the nematode Caenorhabditis elegans

Limited information is available on the environmental behavior and associated potential risk of manufactured oxide nanoparticles (NPs). In this research, toxicity of nanoparticulate and bulk ZnO, Al₂O₃ and TiO₂ were examined to the nematode Caenorhabditis elegans with Escherichia coli as a food source. Parallel experiments with dissolved metal ions from NPs were also conducted. The 24-h median lethal concentration (LC₅₀) and sublethal endpoints were assessed. Both NPs and their bulk counterparts were toxic, inhibiting growth and especially the reproductive capability of the nematode. The 24-h LC₅₀ for ZnO NPs (2.3 mg L⁻¹) and bulk ZnO was not significantly different, but significantly different between Al₂O₃ NPs (82 mg L⁻¹) and bulk Al₂O₃ (153 mg L⁻¹), and between TiO₂ NPs (80 mg L⁻¹) and bulk TiO₂ (136 mg L⁻¹). Oxide solubility influenced the toxicity of ZnO and Al₂O₃ NPs, but nanoparticle-dependent toxicity was indeed observed for the investigated NPs.     

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。     

Toxicity of TiO2, ZrO2, Fe,Fe2O3, and Mn2O3 nanoparticles to the yeast, Saccharomyces cerevisiae

The growing application of engineered nanomaterials is leading to an increased occurrence of nanoparticles (NPs) in the environment. Thus, there is a need to better understand their potential impact on the environment. This study evaluated the toxicity of nanosized TiO₂, ZrO₂, Fe⁰, Fe₂O₃, and Mn₂O₃ towards the yeast Saccharomyces cerevisiae based on O₂ consumption and cell membrane integrity. In addition, the state of dispersion of the nanoparticles in the bioassay medium was characterized.     

微乳液法合成掺硫纳米TiO2及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为钛源,硫脲为掺硫前驱物,采用聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)/正己醇/环己烷/氨水的微乳液体系合成了掺硫的纳米TiO2粉体;对其结构进行了表征,以甲基橙为目标降解物考察了其光催化性能.烧结温度通过影响TiO2的晶型转变和颗粒尺寸来影响其光催化性能,随着烧结温度的升高,TiO2的光催化性能先是...     

TiO_2/PTh/Fe_3O_4催化剂制备及光催化与磁回收性能

以聚噻吩磁性微珠PTh/Fe3O4(PF)为载体,采用低温水热法(170℃,pH=7±0.2)在其表面负载TiO2,制备了壳/壳/核结构的磁载光催化剂TiO2/PTh/Fe3O4(TPTF)。用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外分光光度计(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)对催化剂的形貌、物相组成、表面性质、磁学性质进行了表征。以苯酚为模拟污染物,评价其光催化活性;通过自制的磁回收装置,考察其磁回收特性。结果表明,TiO2晶粒大小在4~6 nm之间,具有混晶结构(锐钛矿型占93.6%,金红石型占6.4%);当nTiO2∶n噻吩单体∶nFe3O4=75∶2.5∶1时,TPTF的催化活性最佳;P25、纯TiO2、TPTF(nTiO2∶n噻吩单体:nFe3O4=75∶2.5∶1)和TiO2/Fe3O4(TF)光催化降解苯酚的速率常数分别是0.0371、0.0302、0.0253和0.0106 min-1;TPTF循环使用5次,其反应速率常数、饱和磁化强度以及磁回收率为0.0205 min-1、1.59emu/g和89.3%,比第1次的0.0253 min-1、1.85 emu/g和94.7%略有降低。     

Degradation of paracetamol by advance oxidation processes using modified reticulated vitreous carbon electrodes with TiO2 and CuO/TiO2/Al2O3

The degradation of paracetamol in aqueous solutions in the presence of hydrogen peroxide was carried out by photochemistry, electrolysis and photoelectrolysis using modified 100 pores per inch reticulated vitreous carbon electrodes. The electrodes were coated with catalysts such as TiO₂ and CuO/TiO₂/Al₂O₃ by electrophoresis followed by heat treatment. The results of the electrolysis with bare reticulated vitreous carbon electrodes show that 90% paracetamol degradation occurs in 4 h at 1.3 V vs. SCE, forming intermediates such as benzoquinone and carboxylic acids followed by their complete mineralisation. When the electrolysis was carried out with the modified electrodes such as TiO₂/RVC, 90% degradation was achieved in 2 h while with CuO/TiO₂/Al₂O₃/RVC, 98% degradation took only 1 h. The degradation was also carried out in the presence of UV reaching 95% degradation with TiO₂/RVC/UV and 99% with CuO/TiO₂/Al₂O₃/RVC/UV in 1 h. The reactions were followed by spectroscopy UV-Vis, HPLC and total organic carbon analysis. These studies show that the degradation of paracetamol follows a pseudo-first order reaction kinetics.     

SO2-4/TiO2光催化降解苯酚

以工业硫酸氧钛为原料水解制得SO42-/TiO2光催化剂,并以苯酚为目标降解物,考察了SO24-/TiO2的光催化性能。结果表明:随着SO42-/TiO2制备过程中焙烧温度的升高,其光催化活性逐渐增加,650℃焙烧获得的SO24-/TiO2的光催化活性最好,此后再升高温度会因催化剂中硫的挥发而下降;在确定苯酚原液初始浓度为50 mg/L条件下,SO42-/TiO2的光催化降解苯酚的最佳工艺条件为反应时间2 h、苯酚pH为7、催化剂用量1 g/L。XRD、SEM和FTIR的分析结果显示实验温度下制得的SO42-/TiO2均为锐钛型TiO2;其间掺杂的SO24-在TiO2表面分散性较好,没有聚集成大的颗粒;红外分析的结果初步判定低温(<550℃)焙烧制得的催化剂SO42-在TiO2表面是螯合双配位吸附,高温焙烧时(>550℃)SO42-在TiO2表面是桥式配位吸附。     

Fe2O3-Cr2O3/TiO2系列催化剂的结构和脱硝性能

研究以纳米TiO2为载体,浸渍负载过渡金属氧化物,以CO为还原剂的脱硝催化剂的脱硝性能。实验中以计算量的Ni(NO3)2和Fe(NO3)3混合溶液浸渍纳米TiO2粉末,室温下搅拌30 min至混合均匀,放入旋转蒸发器中,70℃下至水分蒸干为止;所得粉末在550℃下、空气气氛中焙烧4 h即得所需催化剂。用以上方法分别制备2%Fe2O3-10%Cr2O3/TiO2、4%Fe2O3-8%Cr2O3/TiO2、6%Fe2O3-6%Cr2O3/TiO2、8%Fe2O3-4%Cr2O3/TiO2与10%Fe2O3-2%Cr2O3/TiO2等5种催化剂样品。实验结果表明,制备的催化剂具有较好的结构,分散较为均匀。对于CO+NO反应,Fe2O3-Cr2O3/TiO2系列催化剂具有较好的催化活性,NO的转化率都达到了100%。其中,10%Fe2O3-2%Cr2O3/TiO2样品具有最好的低温活性,H2-TPR结果表明,这是由于10%Fe2O3-2%Cr2O3/TiO2催化剂更易于被CO预还原。     

膨胀珍珠岩负载TiO2光催化脱色性能的研究

以钛酸四丁酯为原料,膨胀珍珠岩为载体,用溶胶-凝胶法制备可漂浮于水面的负载型TiO2.利用该负载型TiO2对罗丹明B(RB)进行光催化脱色实验,结果表明,浸渍3次的负载型TiO2光催化活性最高,催化剂最佳用量为500mg/100mL RB,经5 h光照,对100mL浓度为1 mg/L和2.5 mg/L RB脱色率分别为76.67%和47.27%;该催化剂使用寿命长,25h后催化剂脱色性能没有减弱,可重复使用;经8 h光照,染料废水脱色效果好.     

汉沙黄/TiO_2光催化剂的制备及其光催化活性

采用溶剂热合成法制备了一种新型的汉沙黄/TiO2复合物光催化剂,利用多种手段SEM、XRD、FT-IR对催化剂的样品形貌、结构进行表征。分别以罗丹明B、亚甲基蓝、中性红为目标降解物,考察了可见光下溶液pH值对催化剂的吸附性能和催化活性的影响。结果表明,敏化后的TiO2对光的响应由紫外区扩展到可见区,催化活性优于纯TiO2,对上述3种染料的吸附率分别为19.2%、29.2%和43.2%,降解率分别为98.6%、92.5%和97.8%。制备的汉沙黄/TiO2光催化剂稳定性好,重复使用率高,在印染废水处理中具有很好的应用前景。     

UV/H_2O_2/TiO_2联合水解酸化+MBR工艺处理亚砜废水

二甲基亚砜(DMSO)废水因其COD高、可生化性差的特性而较难处理。本实验以采用硫酸二甲酯法生产DMSO的某化工厂废水为研究对象,设计并建立了组合式光催化氧化装置联合水解酸化+MBR工艺的中试系统,探讨了组合式光催化氧化装置、氧化剂投加量、pH、反应时间和水力停留时间对系统处理效果的影响。结果表明,组合式光催化氧化装置可有效提高DMSO废水的可生化性。最优工艺参数为:按H2O2与原水COD质量浓度比为2∶1投加H2O2,在pH值为4、反应时间为6 h、水力停留时间为4 h的条件下,该系统对原水COD(5 000 mg/L)去除率大于98%,出水COD达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级要求。     

溴掺杂TiO_2光催化剂的制备与性能研究

以KBr和Ti(SO4)2为原料,通过水热法制备了高催化活性的溴掺杂纳米TiO2(Br-TiO2)光催化剂,利用XRD、XPS、TEM、BET和UV-Vis DRS等测试手段对其进行了表征。通过苯酚降解实验评价了Br-TiO2的光催化活性。结果表明,700℃焙烧、溴与钛的摩尔比为0.35∶1时,Br-TiO2具有最佳光催化活性。该催化剂为晶体发育完整的锐钛矿相TiO2,粒径平均大小为50 nm,比表面积为16.81 m2/g,在紫外区的吸收得到加强,光催化能力优于Degussa P-25。确定了降解苯酚的最佳条件:催化剂投加量为0.5 g/L,苯酚初始浓度为10 mg/L,pH值为6.0。     

碘掺杂TiO2可见光光催化性能研究

在低于100℃温度条件下,采用溶胶-凝胶法以钛酸正丁酯为钛源,碘酸钾为碘源,制备了I掺杂纳米TiO2催化剂(I-TiO2),运用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)及X-射线光电子能谱(XPS)等对催化剂进行表征,结果表明,TiO2及I-TiO2催化剂均为锐钛矿,I吸附并包裹在TiO2表面或以间隙进入的形式存在,并未进入TiO2晶格。通过在可见光照射下(λ>420 nm)以罗丹明B(Rhodamine B,RhB)的光催化降解为探针反应研究了在不同条件下制备催化剂的催化性能,结果表明,掺杂比为nI:nTi=0.05∶1,焙烧温度为400℃,降解介质条件pH=7时,I-TiO2光催化活性明显优于未掺杂的TiO2。光催化降解过程通过红外光谱(IR),总有机碳(TOC)跟踪测定,比较了TiO2掺杂前后降解RhB和对氯苯酚(4-CP)的光催化特性差异;同时采用苯甲酸荧光光度法跟踪测定体系中的氧化物种,表明在可见光下,I-TiO2光催化体系中产生.OH高活性氧化物种从而氧化降解目标化合物。     

TiO2微球光催化降解腐植酸钠

以阳离子交换树脂为模板,采用溶胶-凝胶法以四氯化钛为原料制备TiO2微球,采用XRD,FTIR,SEM对样品进行了表征。微球中主要组分是锐钛矿型TiO2,同时掺杂有少量Na+,SO24-等离子,比TiO2粉末具有更好的光催化性能,具备重复使用的能力,使用寿命较长,可作为一种有实用价值的光催化剂。在300 W高压汞灯下采用二氧化钛微球催化降解腐植酸钠,分析了催化剂投加量和反应时间对降解率的影响。腐植酸钠的光催化降解实验结果表明:初始浓度为10 mg/L的腐植酸钠在碱性条件,催化剂投加量为2.5 g/L,反应时间为3 h时最为适宜,最大降解率可达到96.51%。     

TiO2/GeO2复合膜光催化氧化降解农药废水的研究

提出了一种新的TiO₂/GeO₂复合膜圆形光催化氧化反应器，研究了该反应器对经物化处理后的农药废水进行降解的过程。研究表明，光催化氧化的最佳条件是锌片镀TiO₂/GeO₂复合膜、pH=6.7、过氧化氢（H₂O₂）浓度为400 mg/L。并对其他氧化剂对该过程的影响进行了探讨。有机废水通过该反应器处理后，其COD值降为57mg/L。能使有机污染物全部降解为小分子无机物，废水达到国家一级排放标准。     

TiO2纳米管催化活性再生处理技术简

采用H₂O₂、Fe₂（SO₄）₃和Fenton溶液对失活的TiO₂纳米管进行再生处理,重点考察了3种溶液的浓度和处理时间等对再生效果的影响,初步分析了经处理后TiO₂纳米管催化活性得到再生或增强的机理。结果表明,经H₂O₂溶液处理后TiO₂催化活性能得到有效再生,经Fe₂（SO₄）₃和Fenton溶液处理后其催化活性不仅得到再生,还能显著增强,这与H₂O₂和Fenton的强氧化作用,及进入TiO₂纳米管的Fe³⁺的阻止电子-空穴对再复合作用有关。     

负载纳米TiO_2凹凸棒黏土的制备表征及对Mn~(2+)的吸附性能

以溶胶-凝胶法制备了负载纳米TiO2凹凸棒黏土吸附剂,采用SEM、XRD等分析方法对负载纳米TiO2凹凸棒黏土前后的结构进行了表征,并对Mn2+进行了吸附性能的研究。结果表明:经过高温焙烧后的负载纳米TiO2凹凸棒黏土吸附剂较负载前的凹凸棒黏土,因其结构中的结晶水和沸石水脱失,内部孔道面积和表面积增加,活性吸附位点的数量增大,吸附能力有了明显提高。在室温条件下(20~25℃),pH为5~6,吸附平衡时间为120 min时,负载纳米TiO2凹凸棒黏土吸附剂对Mn2+有较好的吸附效果。     

模拟室内环境下掺杂TiO2纳米晶体的光催化性能

采用环境测试舱模拟可见光下的室内环境,以甲醛气体的光催化降解为探针反应,评价了通过溶胶-凝胶法分别制备的8种(银Ag、铜Cu、铁Fe、钨W、铈Ce、镧La、硫S和氯C1)掺杂TiO2纳米晶体的光催化活性及对甲醛气体的去除效果.用X射线衍射、激光粒度分析和紫外-可见分光光谱表征了掺杂钠米TiO2的微晶尺寸、晶体结构与光学性能.结果表明,Cu掺杂可以提高TiO2对氧的吸附能力,减少纳米粒子表面光生电子与光生空穴的复合,使TiO2的光吸收带边发生红移且有利于对可见光的吸收,从而使Cu掺杂TiO2在模拟室内环境下光催化甲醛气体的能力得到明显提高.     

微米级负载型 TiO2催化剂在光催化-膜分离反应器中的应用简

基于光催化-膜分离三相流化床反应器的结构特点及膜分离特性,以微米级MCM-41分子筛为载体,采用原位生成法制备微米级负载型TiO₂催化剂。针对微米级负载型TiO₂催化剂在光催化-膜分离反应器中的分布特性、悬浮特性、分离特性及膜污染特性进行研究。结果表明,曝气量一定的情况下,微米级负载型TiO₂催化剂在光催化-膜分离反应器中具有良好的悬浮特性,且优于纳米TiO₂。随着催化剂投加量的增加,悬浮浓度也随之增加。光催化反应器底部曝气0.3 m³/h、催化剂投加量为1 g/L时为宜。膜分离器中催化剂悬浮浓度明显低于光催化反应器;该微米级催化剂与纳米TiO₂相比具有不粘附、不堵塞膜孔等优良特性,能够有效降低膜污染,延长分离膜使用寿命。膜底曝气为0.1 m³/h时,反应器连续运行5 h（未加反冲洗）后,微米级负载型TiO₂催化剂和纳米TiO₂对膜组件的污染程度分别为膜通量衰减率4.3%和37.4%。反应器连续运行72 h,膜组件依然具有很好的分离特性。