微孔-P25复合二氧化钛矿化挥发性有机物的性能

矿化效率不足是光催化净化VOCs技术应用的主要瓶颈之一。为提升矿化效率,以十二胺为模板剂,在P25表面构建微孔二氧化钛同质吸附层。利用表面光电压谱、氮气等温吸附-脱附、X射线衍射等研究其结构特性和对甲苯的光催化降解,并探讨微孔TiO_2和P25复合比例对催化剂性能的影响。结果发现,随着微孔复合比例增加,比表面积和甲苯平衡吸附量均显著提高。微孔复合比例小导致吸附对甲苯矿化的强化作用不明显,而微孔复合比例过高则造成材料光生载流子分离效率下降。微孔TiO_2和P25复合比例为8∶5时,催化剂对甲苯的矿化效率最高,分别是P25和微孔TiO_2的3.14和1.85倍。     

TiO_2同质吸附层强化光催化矿化甲苯

矿化效率是VOCs光催化净化技术应用的关键指标。为提高光催化剂对VOCs的矿化性能,以邻苯二胺和间苯二胺为模板剂在P25表面诱导生长微孔TiO_2形成同质多孔吸附层,分别得到多孔-晶体TiO_2复合材料P25-A和P25-B,利用透射电镜(TEM)、氯气等温吸附脱附和表面光电压谱(SPV)等手段表征其物理结构及光生载流子分离行为,以甲苯为VOCs代表研究材料的吸附和光催化氧化特性。结果发现,同质吸附层显著提升了催化剂的吸附性能,P25-A和P25-B的甲苯平衡吸附量分别是P25的1.9和2.4倍。其中邻苯二胺诱导生成的同质吸附层同时促进了光生载流子的分离,表现出明显的吸附与光催化氧化的协同效应,对甲苯的矿化效率相比P25提高了270%。     

表面微孔非织造布材料的制备、表征及其对挥发性有机物(VOCs)的吸附性能

以聚丙烯(PP)非织造布为基材,制备苯乙烯(ST)和二乙烯苯(DVB)接枝的无纺布材料PP-ST-DVB,再通过交联反应使得非织造布表面的接枝层形成微孔结构,制备对VOCs具有吸附性能的非织造布(HCN)材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、静态氮吸附仪(BET)对非织造布表面形貌进行了表征。重点研究了HCN的结构对挥发性有机物(VOCs)(苯乙烯、丙酮和正己烷)吸附性能影响规律;探讨了无纺布表面基团与VOCs的化学作用力对吸附性能的影响。结果表明,当ST和DVB接枝率135%左右时,HCN的比表面积可达到351.8 m~2·g~(-1),对VOCs吸附性能显著提高,苯乙烯的最大吸附量可达到353.6 mg·g~(-1),材料对3种气体的吸附能力为苯乙烯正己烷丙酮。     

不同有机分子修饰对二氧化钛光降解甲基橙的影响

采用改进的溶胶-凝胶法制备了不同有机分子修饰的纳米TiO_2粉体材料。利用X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、高分辨率的透射电镜(HRTEM)对有机分子修饰的TiO_2进行分析表征。结果表明,制备的纳米TiO_2粉体粒径均匀,表面修饰效果较好,完全为锐钛矿型。通过甲基橙溶液光降解实验,比较了不同有机分子修饰的TiO_2粉体的光降解性能,实验发现有机分子修饰的纳米TiO_2吸附甲基橙达到平衡所需要的时间远大于P25吸附平衡时间,修饰的有机分子均能提高催化剂的光催化活性,胺类有机分子修饰的TiO_2光降解甲基橙的效能要比酸类有机分子修饰的TiO_2光降解甲基橙的效能好,其次有机分子链长也有一定的影响。     

Cu~(2+)-TiO_2/偕胺肟纤维的制备及其光催化降解性能

以偕胺肟纤维为配体和载体,常温下通过"配位-水解"方法,制备Cu~(2+)改性TiO_2/偕胺肟纤维复合材料(Cu~(2+)-TiO_2/AOCF)。采用XRD、SEM和EDS对Cu~(2+)-TiO_2/AOCF晶体结构、形貌和表面成分进行分析表征。结果表明,TiO_2纳米颗粒均匀分布在纤维表面,呈无定型态。以光催化降解活性黄染料的降解率为指标,优化了制备工艺条件,结果显示,Cu~(2+)-TiO_2/AOCF的最佳制备条件:氯化铜浓度c=1.5 mmol·L~(-1)、掺杂时间t=20 min、pH=3.0。对活性黄和甲基橙的光催化降解反应表明,当染料溶液pH=2.0、太阳光光源、催化剂用量为0.500 0 g·L~(-1)时,催化降解效率能达到95.7%。催化剂可重复使用6~8次且能保持光催化能力,2种溶液的催化降解反应均符合一级反应动力学特征。紫外可见光谱(UV-vis)和光致发光光谱(PL)分析表明,Cu~(2+)的改性降低了TiO_2禁带宽度,使其光谱响应范围变宽。     

3种表面修饰活性炭对水体中磷的吸附

为克服活性炭磷吸附能力有限的问题,使用ZnCl_2、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)和Fe/Al(氢)氧化物纳米颗粒分别研究了物理结构法、表面活性剂法和载体法3种表面修饰方法对活性炭磷吸附能力的影响。实验发现,载体法为3种方法中最好的修饰方法。对载体法制备吸附剂的材料用量的比较发现,在Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)摩尔比为9:1的条件下,把1.5 g活性炭加入到总浓度为1 mol·L~(-1)的200 m L Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)混合溶液中,形成的纳米Fe/Al(氢)氧化物能够较好地利用活性炭表面,该复合材料1.5AC-Fe/Al在磷平衡浓度约为50 mg·L~(-1)时吸附量达到29.3 mg·g~(-1)。该材料表征结果表明,纳米Fe/Al(氢)氧化物颗粒被成功负载在活性炭表面。在酸性条件下,复合材料表面的—H~+和—OH_2~+所引起的静电吸附和配位交换是促进吸附带负电磷酸根离子的原因。     

不同孔结构对活性炭动态吸附高浓度甲苯的影响

研究不同孔结构的活性炭对于高浓度甲苯的吸附性能、吸附行为和吸附位的影响。结果表明,微孔活性炭对甲苯的吸附量随着微孔孔容的增大而增大,0.6~1.2 nm的微孔孔容和甲苯吸附量存在良好的线性正相关。当中孔孔容达到微孔孔容的0.32倍时,微孔利用率达到100%,甲苯首先吸附在微孔中,待微孔吸附饱和,吸附位向中孔转移,中孔不仅起到通道作用,同时也起到吸附作用;当中孔孔容继续增大,增加的中孔容量主要起到吸附作用,最高吸附量达565 mg·g-1,是已有研究的2.5倍。随着吸附温度升高,饱和吸附量减少,表明活性炭吸附甲苯是以物理吸附主。     

分子印迹型TiO_2的制备及其对邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯的光催化性能

以邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯为模板分子、甲基丙烯酸为功能单体和乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,在TiO_2表面合成DEHP分子印迹聚合物,制备了分子印迹型TiO_2(MIP-TiO_2),优化了制备工艺条件。利用傅里叶红外光谱(FIIR)和X-射线衍射(XRD)对MIP-TiO_2进行表征,并考察了MIP-TiO_2对DEHP的光催化降解性能。结果表明,MIP-TiO_2的最佳制备工艺条件为模板分子、单体、交联剂和TiO_2的摩尔比为1∶4∶10∶1.875,反应温度为60℃;聚合时间为18 h。MIPTiO_2仍保持了和TiO_2一样的锐钛矿型结构,对DEHP的光催化效果明显高于TiO_2,对浓度为5 mg·L~(-1)的DEHP的光催化降解效率可达88.15%。     

天冬氨酸-β-环糊精强化TiO_2-石墨烯光催化降解酸性红R的研究

利用Hummers氧化还原法制备石墨烯(GR),并结合水热法制得TiO_2-GR,研究了天冬氨酸-β-环糊精(ACD)对TiO_2-GR光催化降解酸性红R的影响,同时考察了酸性红R初始浓度、pH和ACD浓度对光催化降解的影响。结果表明,ACD可以强化TiO_2-GR光催化降解酸性红R。pH为5、催化剂用量为1g/L、ACD质量浓度为100mg/L、氮气流量为6L/min时,60mg/L酸性红R经过20min光催化反应,降解率相比无ACD的情况可提高39百分点。酸性红R光催化降解率随酸性红R初始浓度升高而降低,随pH升高而降低。ACD在10~250mg/L时,随着ACD浓度的增加,光催化降解率先升高后逐渐降低。ACD可以加快TiO_2-GR光催化降解酸性红R的反应速率,ACD-TiO_2-GR体系中,酸性红R动力学常数为3.0×10-3 mg/(L·min),是TiO_2-GR体系的1.43倍。     

吸附增效低温等离子体法去除甲苯废气的研究

采用150Hz中频高压交流电源作为低温等离子体发生源,选用典型的微孔γ-Al2O3球形颗粒吸附剂(以下简称γ-Al2O3)作为等离子体反应器填充材料,协同低温等离子体法催化降解甲苯废气。考察了在不同条件下,γ-Al2O3的甲苯吸脱附效果和吸附增效低温等离子体法的甲苯去除效果。结果表明,甲苯降解反应主要发生在γ-Al2O3的表面,甲苯的去除率在一定的浓度范围内与γ-Al2O3表面吸附的甲苯量成正比关系;填充γ-Al2O3有利于提高甲苯去除率及等离子体反应器能量利用率;γ-Al2O3对臭氧的降解表现出一定的促进作用。     

负载铂的酸活化高岭土室温甲醛氧化性能

通过盐酸活化高岭土,再利用浸泡-还原法在其表面负载金属Pt颗粒,制备出甲醛氧化催化剂。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫面电镜(FE-SEM)、透射显微镜(TEM)、氮气吸附-脱附等温线和傅里叶红外光谱(FTIR)等对催化剂进行表征测试。结果表明:酸化处理后的高岭土的比表面积增大近1倍,负载金属Pt颗粒后作为催化剂,室温氧化甲醛具有较高的催化氧化性能,甲醛初始浓度为200 mg·m~(-3)左右,催化氧化1 h后,甲醛剩余浓度仅为50 mg·m~(-3)。连续循环5次,催化氧化性能变化不明显,具有稳定的催化氧化活性。     

分子筛改性及其在高湿条件下对甲苯的吸附

为提高分子筛在含水条件下对VOCs的吸附性能,采用表面修饰方法选取三甲基氯硅烷(TMCS)、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、六甲基二硅胺烷(HMDS)等3种不同硅烷试剂对强亲水性的商业Na Y分子筛进行改性,对比测试了在干燥和较高湿度条件下样品对甲苯的动态吸附性能。样品表征结果表明,硅烷化改性后分子筛骨架结构未发生明显改变,表面积和孔径均有所减小。采用上述3种试剂改性后,样品的静态水接触角从0依次增加为69.2°、45.2°和19.0°,憎水性明显提高。在甲苯初始浓度为4 500 mg·m~(-3),相对湿度为80%的固定床实验条件下,改性分子筛对甲苯的吸附量分别增加了78%、73%和34%。     

TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料的制备及光催化降解特性

以粉煤灰漂珠为载体,钛酸四丁酯为钛源,采用混合泥浆法制备了TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料作为光催化剂。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)等测试手段对其进行了表征分析,并以罗丹明B为目标降解物对其光催化活性进行了研究。结果表明:TiO_2负载量的增加有利于提高TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料的光催化活性,但是,TiO_2负载量过多使得附着在粉煤灰漂珠表面的TiO_2呈蓬松状态,在重复使用过程中容易脱落,导致光催化活性下降;粉煤灰漂珠表面负载的TiO_2为锐钛矿型;TiO_2与粉煤灰漂珠没有发生化学键合,只是以物理吸附的形式相结合。TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料的TiO_2最佳负载量为28.57%(质量分数),随着罗丹明B溶液pH升高,光催化活性增强。TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料循环使用5次,对罗丹明B的降解率基本都保持在70%以上,无机阴离子的加入有利于光催化活性的提高,但是过多的阴离子反而会对光催化活性产生抑制作用。     

活性炭和沸石分子筛处理非稳定排放VOCs气体的性能比较

通过对活性炭和沸石分子筛的表征和动态吸附/脱附实验,探索2类吸附材料固定床工艺用于非连续、非稳定类型的大风量、低浓度挥发性有机物(VOCs)排放控制的应用前景。结果表明:沸石分子筛孔径分布较为集中,约在0.8 nm,比表面积为393.76 m~2·g~(-1);活性炭孔径分布具有广谱性,微孔集中在1~2 nm之间,比表面积为1 026.71 m~2·g~(-1)。活性炭对二甲苯的平衡吸附量总体高于沸石分子筛,其平衡吸附容量随气相平衡浓度和温度的波动要大于沸石分子筛。动态吸附穿透实验结果显示沸石分子筛单位传质区长度的平均传质速率是活性炭的约1.42~1.66倍。相同吸附和脱附温度条件下,活性炭的工作容量要大于沸石分子筛。沸石分子筛在210℃时基本脱附彻底,且可得到48倍以上的浓缩脱附气体。50次的吸附、脱附重复实验对沸石分子筛的性能影响不大。沸石分子筛作为吸附材料脱附单位质量的二甲苯所需能耗是活性炭的2.9~4.2倍。活性炭和沸石分子筛可采用不同的工艺方式应用于低浓度、大风量、非稳定排放的VOCs气体的净化。     

不同晶面暴露的TiO_2光催化降解蒽的性能及途径分析

多环芳烃是一类广泛分布于环境介质中、具有"三致性"的有机污染物,随着工业的迅速发展,其在水体中的污染日趋严重。光催化氧化法是去除这一类难降解有机污染物的有效方法。通过氙灯光源模拟太阳光,以不同晶面暴露的TiO_2为催化剂,对蒽进行催化降解,研究其在不同晶面占主导的TiO_2催化下的光降解机制,分析降解过程中间产物的生成途径。结果表明,蒽的光降解符合一级反应动力学模型,3种晶面占主导的TiO_2降解蒽的速率顺序为:{101}{010}{001},用GC-MS检测到反应过程中的中间产物主要为蒽醌和蒽酮等,剖析了蒽在TiO_2催化下的光降解途径,并进一步证实空穴和氧气是影响蒽光催化降解效率的主要活性物质,而·OH对其影响很小,其中{001}晶面暴露的TiO_2主要通过表面富集的空穴促进蒽的降解及蒽醌的生成,{101}晶面暴露的TiO_2主要通过吸附在其表面的氧气作为电子受体,生成超氧自由基等活性物质,进而氧化去除污染物。     

Mn-Ce复合氧化物微球的制备及其催化氧化甲苯性能

为了开发高效稳定、具有低温活性的降解VOCs催化材料,采用传统水热法制备了一系列不同锰铈比的催化剂(MnO_2、Mn_(0.95)Ce_(0.05)O_x、Mn_(0.90)Ce_(0.10)O_x、Mn_(0.80)Ce_(0.20)O_x及Mn_(0.60)Ce_(0.40)O_x),利用SEM、BET、XRD、H_2-TPR、O_2-TPD、拉曼光谱等技术对催化剂的物理化学性质进行了表征分析,同时考察了其对甲苯的催化氧化活性。结果表明:通过简单的水热合成法合成出的Mn-Ce复合氧化物均为微球,但Ce的加入使得微球催化剂表面的纳米针消失,变为光滑的微球体;而不同的催化剂在氧化甲苯时呈现不同的催化氧化性能,其中Mn_(0.80)Ce_(0.20)O_x具有最佳的甲苯氧化性能,这是由于其具有较强的氧化还原性能、较高的化学吸附氧含量及存在Mn-Ce固溶体。因此,通过控制催化剂中Ce含量,可调控催化剂的形貌和物理化学特性,从而使Mn-Ce复合氧化物在甲苯催化氧化中展现出优异的催化性能。研究结果为新型高效降解VOCs催化材料的设计和开发提供了新思路。     

活性炭孔隙结构在其甲苯吸附中的作用

选用4种商用活性炭(AC),利用氮气绝热吸附、扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)测试了活性炭的物化性质。以甲苯为吸附质,在温度为298.15 K下进行了静态和动态吸附实验,研究了活性炭孔结构对其吸附性能、吸附行为、表面覆盖率和吸附能的影响。结果表明:活性炭的比表面积和孔容是其吸附性能主要影响因素,孔径在0.8～2.4 nm之间的孔容和甲苯吸附量之间存在较好的线性关系,且线性斜率随甲苯浓度增加而变大。甲苯吸附行为符合Langmuir吸附等温模型和准一阶动力学方程式。活性炭孔结构是甲苯吸附速率的主要制约因素。在甲苯快速吸附阶段,微孔为吸附速率主要制约因素,在甲苯颗粒内扩散阶段,微孔和表面孔为吸附速率的主要制约因素,在吸附末尾阶段,中孔和大孔为吸附速率的主要制约因素。4种活性积炭对甲苯的吸附能随其比表面变大而变大。     

K2FeO4协同TiO2光催化降解水中邻苯二甲酸二甲酯

针对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)难降解的特性,采用高铁酸盐-光催化的协同工艺降解水中的DMP;研究了不同参数对DMP降解效能的影响;探讨了光催化降解DMP的机理。结果表明,Fe(Ⅵ)-TiO_2-UV体系对DMP的降解率明显优于其他2种体系(高铁酸盐体系和TiO_2-UV降解体系),说明光催化与高铁酸盐的组合产生明显的协同效应;当DMP初始浓度为5 mg·L~(-1)、pH=9、高铁酸盐和二氧化钛投加浓度分别为31.7 mg·L~(-1)和40mg·L~(-1)时,DMP降解率较高(75%);在Fe(Ⅵ)-TiO_2-UV体系光降解DMP过程中,TiO_2催化剂表面产生的Fe—O—(有机)络合物会抑制DMP降解,用1%HCl溶液洗涤TiO_2,可恢复其活性;用Fe(VI)-TiO_2-UV体系降解实际生产废水和模拟废水中DMP,DMP降解率分别为67%和78.2%。高铁酸盐-光催化联合工艺的协同作用极大地提高了DMP的降解率。     

胺丙基硅的微结构和表面特性在其对两种微囊藻毒素吸附中的作用

考察了粒状胺丙基硅(CUNAX00X)对水溶液中微囊藻毒素-LR(mLR)和微囊藻毒素-LA(mLA)的等温吸附行为,并通过对胺丙基硅结构中的微孔尺寸分布特征、表面官能团--胺丙基团(-CH2CH2CH2NH 3)和羟基自由基(·OH)的红外分析,对吸附机制进行了初步探讨.结果表明,胺丙基硅通过物理吸附和化学吸附对水溶液中的mLR和mLA进行吸附,即胺丙基硅结构中的有效吸附微孔对mLR/mLA的物理吸附,固体表面离子化的胺丙基团和·OH与mLR/mLA分子结构中离子化的羧基(-COO-)以及pH=4.33条件下mLR分子结构中离子化的胍基(-NHCNH·NH 2)之间的弱离子吸附.     

IL/GO/88A的制备及其对四环素的光催化降解性能

使用离子液体(ILs)辅助生长新型光催化材料IL/GO/88A用于降解四环素(TC),使用XRD、FTIR、SEM、N2吸附-脱附、UV-vis、EIS等方法分别对催化材料进行了表征分析,考察了催化剂投加量、pH、TC浓度对TC降解的影响.该复合材料表现出高效的TC降解效率.在催化剂投加量为0.30 g·L-1、pH为...