微波辅助光催化降解水中酚的研究

利用改装的家用微波炉和自制的无电极灯（EDL）试验了5种酚在水溶液中的微波辅助光催化降解效果.结果表明,反应30 min,微波辅助光催化作用（MW/EDL/TiO2）能去除80%以上的苯酚、间硝基苯酚、对氯苯酚和对甲酚,相应溶液的总有机碳（TOC）均减少70%以上,2-萘酚的去除率为59%,溶液TOC减少54%;微波（MW或MW/TiO2）作用对酚的去除率有一定贡献;对上述5种酚的微波辅助光催化反应动力学进行了初步研究,发现均符合准一级动力学方程.     

微波辅助Pb/ZrO_x光催化降解水中的对硝基苯酚

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)辅助水热法制备了适用于微波辅助光催化体系的高效Pb/ZrO_x催化剂,并对其进行了XRD、XPS、BET和SEM等表征,其XPS结果显示在Pb/ZrO_x表面,Zr以+2、+3和+4三种价态共存。考察了微波辅助光催化氧化(MW/PC)对硝基苯酚(PNP)过程中,微波辐照功率、催化剂投加量、溶液初始pH和PNP初始浓度对PNP去除效果的影响,得到最优操作条件为,PNP初始pH值为5,催化剂投加量为1.0 g·L~(-1),微波辐照功率为200 W。此条件下,初始浓度为50 mg·L~(-1)的PNP溶液反应12min后,PNP转化率达95%,TOC去除约70%。并且,Pb/ZrO_x能够在重复使用5次的情况下仍保持较好的活性。比较了MW、PC和MW/PC 3种体系,得到MW/PC体系将PNP去除率从单独PC体系的48%提高至95%。微波与紫外光存在良好的协同作用,MW/PC能够快速、高效去除水中PNP,为微波辅助光催化氧化去除污染物提供理论基础。     

微波辅助光催化降解高浓度活性黑

利用改装的家用微波炉、微波无极灯和TiO2催化剂研究了水中高浓度活性黑的光催化降解.系统考察了TiO2投加量、pH、微波无极灯数量对微波辅助光催化处理效果的影响,得出微波辅助光催化的最佳操作条件,并在最佳条件下对活性黑的脱色及矿化效果进行研究.结果表明,TiO2投加量存在最佳值2 g/L,降低pH和增加微波无极灯数量均可提高活性黑的降解率.在TiO2的投加量为2 g/L,pH =3,微波无极灯数量为3的最佳光催化条件下,400 mg/L的活性黑溶液反应180 min时可实现完全脱色,反应300 min时,TOC去除率高达89.1％.     

TiO2光催化降解水中苯酚的试验研究

以悬浆态TiO2为光催化剂，在紫外光催化反应器中，进行了苯酚溶液的动态光催化降解性能的研究，考察了TiO2用量、TiO2焙烧温度、溶液pH值以及循环流量对苯酚光催化降解的影响。结果表明，TiO2用量1．0g／L，TiO2焙烧温度450℃，循环流量20L／h，紫外光照反应5h，苯酚去除率为71．2％。     

微波催化剂CuO/AC微波催化氧化降解废水中的苯酚

通过浸渍法制备了CuO/AC作为微波催化剂,并采用XRD、FT-IR进行表征分析。考察了CuO担载量,微波催化剂用量、微波功率、辐照时间、pH值等因素对苯酚废水去除率的影响。结果表明,在微波功率600 W条件下,使用3 g CuO担载量0.5%的CuO/AC催化剂处理100 m L初始浓度为500 mg/L的苯酚模拟废水,反应18 min,去除率可达99.42%,相应TOC去除率为90.4%。通过添加不同氧化基团清除剂的实验发现,反应过程中产生了羟基自由基(·OH)。而添加大量H2O2或持续鼓入O2并不能有效提高苯酚的去除率。同时,还对微波催化氧化降解苯酚废水进行了动力学分析,发现其符合一级动力学方程模型,并得出表观速度常数随微波功率密度增加而增大的关系。     

纳米TiO2薄膜在不同陶瓷表面的负载及其光催化性能研究

利用2种不同表面处理的陶瓷作为载体,用溶胶凝胶法在其表面进行了纳米TiO2光催化薄膜的负载.采用X射线衍射法(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描电镜(SEM)对薄膜的粒径、横断面及表面组成进行了表征和分析,结果表明,TiO2的平均粒径约为15 nm,釉面陶瓷TiO2薄膜分布均匀,膜厚约为300 nm;无釉陶瓷TiO2薄膜分布不均,膜层不明显;2种载体中的一些基质离子在TiO2薄膜有渗透.苯酚的降解实验表明,以2种不同表面处理的陶瓷为载体的TiO2薄膜对苯酚的降解均符合一级反应动力学,就催化活性而言,TiO2/釉面陶瓷＞TiO2/无釉陶瓷,分析认为基质渗透的Ca2 有降低TiO2光催化活性的作用;该薄膜对实际生产多菌灵废水具有催化降解作用.重复降解实验20次,TiO2/釉面陶瓷和TiO2/无釉陶瓷对苯酚的去除率仅分别降低9%和6%.     

TiO2/石墨烯应用于Cr (Ⅵ) 和苯酚复合体系的光催化研究

以溶胶凝胶法制备的TiO_2/石墨烯复合材料为光催化剂,对Cr(Ⅵ)和苯酚的复合体系进行光催化实验。考察了污染物浓度、反应气态氛围、光照时间等因素对光催化效果的影响。结果表明,Cr(Ⅵ)和苯酚的去除率均随光照时间的延长而提高。苯酚质量浓度为0～150mg/L时,Cr(Ⅵ)的去除率随着苯酚浓度的增大而升高,当苯酚质量浓度为150mg/L时,Cr(Ⅵ)的最终去除率可达到100.0%;而Cr(Ⅵ)质量浓度为0～50mg/L时,苯酚的光催化氧化去除率随Cr(Ⅵ)浓度的增大先升高后降低,当Cr(Ⅵ)质量浓度为15mg/L时,苯酚的最终去除率最高,为92.2%。综合考虑,空气为最佳气态氛围。Cr(Ⅵ)和苯酚的光催化去除反应均符合一级反应动力学规律。Cr(Ⅵ)和苯酚的光催化协同去除机理为:在光照射下,TiO_2被激发产生光生电子和光生空穴,Cr(Ⅵ)被光生电子还原成Cr(Ⅲ),苯酚主要被光生空穴氧化,光生电子和光生空穴的复合被阻止起到了协同促进作用。     

微波辅助光催化降解氯酚类污染物的研究

研究了溶液中4-氯酚(4CP)、2-氯酚(2CP)、4-氯-3-甲基酚(4C3MP)、2,4-二氯酚(2,4-DCP)、2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)和五氯酚(PCP)的微波辅助光催化降解(MW/PCO).结果表明,6种氯酚(CPs)光降解速率与分子中Cl原子取代的数目、位置等分子结构性质有关,单氯酚比多取代氯酚易光解.MW/PCO降解4CP的主要中间产物为苯酚、氯苯、对苯醌、对苯二酚等,降解PCP的主要中间产物为2,3,5,6-四氯对苯醌、2,3,4,6-四氯对苯二酚、四氯酚.CPs降解的机制是紫外光降解和羟基自由基 (·OH)亲电子加成脱氯过程.     

微波辅助Cu(Ⅱ)-Fenton体系催化氧化处理对硝基苯酚废水

为了拓宽Fenton反应pH范围,提高降解效率、减少药剂用量,向Fenton体系中添加辅助催化剂Cu(Ⅱ),并对微波辅助催化氧化对硝基苯酚(PNP)模拟废水工艺进行了研究。提出微波辐照-放置处理工艺,并与普通全过程微波处理工艺进行了比较。结果表明,该体系处理工艺将Fenton反应最佳pH范围由2.0~3.5拓宽到2.0~5.5;在pH=5.0时,对于100 mg/L的PNP溶液,当[Cu2+]=0.8 mg/L、[Fe2+]=3.0 mg/L、[H2O2]=0.2 g/L,微波功率250 W,辐照2.0 min、放置4.0 min,PNP去除率可达98%以上;辅助催化剂Cu2+的加入增强了氧化效果,同时节约药品20%以上。通过对比实验发现,Cu2+与Fe2+发生了某种作用机制,联合促进了体系中·OH的生成。该反应体系不仅将传统Fenton反应体系狭窄的pH值范围延伸到接近中性的区域5.0~5.5,又可在短时间内使PNP去除率达到98%以上。     

Fe/TiO2光催化降解水溶液中的4-氯苯酚

以TiO2-P25及FeC2O4为前驱物制备了Fe3 掺杂TiO2光催化剂--Fe/TiO2.X射线衍射结果表明,500 ℃煅烧温度下的Fe/TiO2主要是锐态矿晶型,当掺Fe3 量为0.5%(质量分数,下同)时,Fe3 以取代掺杂形式进入TiO2晶格,而当掺Fe3 量达5.0%时,则出现α-Fe2O3的特征衍射峰;900 ℃煅烧温度下的Fe/TiO2则均为金红石晶型,掺Fe3 量达2.0%～5.0%时,出现Fe2TiO5的特征衍射峰.4-氯苯酚的光催化实验结果表明,煅烧温度及Fe3 掺杂量对Fe/TiO2的光催化活性有显著影响,以煅烧温度500 ℃及掺Fe3 量0.5%的Fe/TiO2为光催化剂,反应80 min,4-氯苯酚的降解率达100%,总有机碳去除率约95%.     

臭氧光催化降解地下水中天然有机物的研究

在现场开展了中试规模的臭氧光催化降解天然有机物的研究.研究表明,对大分子天然有机物占很大比例且重碳酸盐含量较高的地下水,臭氧投加量10 mg/L和反应时间10 min条件下,TOC的去除率不到20%,但UV254和三卤甲烷生成潜力(THMFP)去除率分别达到近60%和33.5%.臭氧光催化与活性炭吸附相连,能显著提高UV254的THMFP的去除率,但TOC去除率并不明显高于单独活性炭吸附.臭氧光催化使大分子有机物转化为小分子有机物,后者在活性炭上的吸附性提高且生化性改善,可望在生物活性炭上更有效地去除.     

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%。     

Degradation of 4-chlorophenol by microwave irradiation enhanced advanced oxidation processes

In this work the synergistic effects of several microwave assisted advanced oxidation processes (MW/AOPs) were studied for the degradation of 4-chlorophenol (4-CP). The efficiencies of the degradation of 4-CP in dilute aqueous solution for a variety of AOPs with or without MW irradiation were compared. The results showed that the synergistic effects between MW and H2O2, UV/H2O2, TiO2 photocatalytic oxidation (PCO) resulted in a high degradation efficiency for 4-CP. The potential of MW/AOPs for treatment of industrial wastewater is discussed.     

复合纳米Fe2O3/TiO2可见光催化降解邻甲酚溶液的研究

以复合纳米Fe2O3／TiO2作为催化剂,日光色镝灯为光源,研究了邻甲酚溶液的可见光降解。考察了催化剂制备方法、催化剂使用量、溶液pH、催化剂重复使用等条件对可见光降解的影响。实验结果表明,1％Fe2O3／TiO2（n）对邻甲酚溶液的可见光降解效果最优,比Ti02（p25）的降解率提高了2．6倍。在实验条件下,可见光降解3h,邻甲酚溶液的浓度去除率达95．4％,TOC去除率为72．3％。在较宽的浓度范围内,邻甲酚的反应服从一级动力学反应方程,随着浓度的增大,反应速率常数不断降低。     

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.     

紫外光助臭氧化处理活性艳红K-2BP废水研究

以 30 0W高压汞灯为光源 ,研究了紫外光联合臭氧化、单纯臭氧氧化及单纯紫外光照处理 4 0 0mg/L的活性艳红K 2BP废水的可行性。结果表明 :光催化臭氧化可加速有机物的矿化。在同样时间条件下 ,三者氧化能力由大至小为 :UV/O3 >单独O3 >单独UV。运用TOC、紫外 可见光谱 (UV Vis)、毛细管电泳 (CE)等分析技术初步探讨了紫外光催化臭氧化活性艳红K 2BP溶液的降解效果及降解机理。     

Photodecomposition of humic acid and natural organic matter in swamp water using a TiO2-coated ceramic foam filter: Potential for the formation of disinfection byproducts

This paper reports on the photodecomposition of aqueous humic acid (HA) by a TiO₂-coated ceramic foam filter (TCF) reactor and on the potential for the formation of disinfection byproducts (DBPs) upon chlorination of the photocatalytically treated solutions. This photocatalytic reactor can also be applied to the removal of natural organic matter (NOM) in swamp waters. The proposed photocatalytic reaction system was operated as per standardized methodologies. First, the ability of the TCF to decompose HA (a representative compound of NOM) was evaluated from the changes in the total organic carbon (TOC) and UV₂₅₄ with the reaction time. Remarkably, TOC removal and UV₂₅₄ values ranging from 44% to 61% and from 60% to 83%, respectively, were achieved. The potential for the formation of DBPs (total trihalomethane and total haloacetic acid) by chlorination of the phototreated solution was strongly dependent on the TOC removal and UV₂₅₄ values in the solution. The degree of photodecomposition of NOMs in the swamp water samples and the DBP formation potential showed similar trends as in the case of the standard solutions containing HA. The method used in this study could be effectively used to evaluate the efficiency of TCF for reducing HA and NOM, while suppressing the formation of DBP products.     

TiO2光催化降解水中土霉素的动力学研究

环境中抗生素的出现及其引起的危害正受到越来越多的关注。以高压汞灯为光源,选用较为广泛的抗生素土霉素（OTC）为处理对象。考察了初始质量浓度、反应过程中光照、催化剂投加量、溶液起始pH、溶液中DOM和NO^-₃对光催化降解的影响,研究了其光降解动力学。结果表明,TiO₂光催化氧化法能够有效去除水中半微量的OTC,OTC的光降解过程符合一级反应动力学模型;UV/TiO₂联用工艺对TOC也有很好的去除效果,反应90 min,TOC去除率可达74%;OTC的初始浓度从30 mg/L增大到90 mg/L,反应速率从0.0619 min^-1降低到0.0130 min^-1;随着光催化剂投加量的增大,光降解速率常数先增大后减小;增加溶液的pH值,速率常数逐渐减小;溶液中的DOM和NO^-₃也可以影响光降解效率。     

Fe~(3+)掺杂TiO_2/凹凸棒复合材料的光催化性能

采用酸催化的溶胶-凝胶法制备了一系列Fe3+掺杂TiO2/凹凸棒(Fe3+-TiO2/ATP)复合光催化剂材料。在可见光条件下,以亚甲基蓝(MB)溶液的光催化降解反应,评价了样品的光催化性能,研究了TiO2负载量、Fe3+掺杂量和焙烧温度对复合材料光催化性能的影响。在单因素实验的基础上,采用正交实验设计(L25(53))优化了催化剂的制备条件。光催化实验结果表明,MB在复合材料上的光催化降解反应遵循Langmuir-Hinshelwood(L-H)动力学模型。正交实验结果表明,当TiO2负载量为15%、Fe3+掺杂量为0.5%和焙烧温度为550℃时,得到的复合材料对MB的光催化降解效率最佳,测得表观反应速率常数kapp为6.09×10-3min-1,反应4 h后MB的降解率(Dt)可达75.88%,相同实验条件下与P25(1.51×10-3min-1)相比较,反应速率提高了4.03倍,降解率提高了45.05%。另外,复合材料的沉降性能优于P25,易于分离,是一类有应用前景的复合光催化剂。