啶虫脒光催化降解动力学的优化及其降解产物的分析

利用光催化技术通过单因素和中心复合实验对啶虫脒的降解动力学进行了研究.在单因素实验中,探讨了催化剂浓度、底物浓度、温度和p H对其降解动力学的影响.结果表明啶虫脒光催化降解动力学符合Langmuir-Hinshelwood模型,随着温度的升高和底物浓度的降低其降解速率增加,而弱酸和碱性条件有利于啶虫脒的光催化降解.中心复合实验通过研究上述4种因素之间的相互关系得到啶虫脒的光催化降解最优条件为:Ti O2浓度2.30 g·L-1,底物浓度90.0μmol·L-1,温度37.5℃,溶液初始p H值为5.0.最后,HPLC检测到啶脒虫光催化降解产物主要有7个,其中6个降解产物极性大于啶虫脒.     

单偶氮染料AY17的光催化降解动力学及机制

为了研究水体环境中单偶氮染料酸性黄17(AY17)有效地去除方式及其可能的降解途径、转化和归趋等,实验首先探索了AY17在不同深度氧化体系中降解的可行性,研究发现其去除效率的大小按照UV/H_2O_2UV/Na_2S_2O_8≈UV/FeSO_4·7H_2OUV/KHSO_5UV/TiO_2排列.然后选取UV/TiO_2体系,研究了催化剂用量,反应温度,底物浓度以及溶液初始p H值等因素对其光催化降解动力学的影响,结果表明AY17的光催化降解遵循假一级动力学,其降解速率常数为0.011 2 min~(-1);当催化剂TiO_2用量为3 g·L~(-1)时其降解效果最好;高温有利于AY17的光催化降解,而随着底物浓度和溶液初始p H值的升高,其降解速率常数显著下降.最后利用GC/MS对AY17光催化降解中间产物进行了初步鉴定,研究发现在·OH等活性氧物种的作用下偶氮键的断裂、羟基自由基对芳香环上基团的取代以及吡唑环的裂解是其主要降解途径.     

克百威光催化降解动力学的研究

采用TiO2光催化技术对克百威的降解进行了研究,并系统地考察了催化剂用量,溶液初始pH值,底物浓度,活性氧物种和各种阴阳离子对其降解动力学的影响.用Langmuir-Hinshelwood动力学模型对克百威的光催化降解进行了研究,结果表明,克百威在弱碱性条件下降解速率最快,×OH对克百威降解贡献比约为93.4%,h+和其他ROSs的贡献则相对较小.而水溶液中的阴离子BrO3-和S2O82-对克百威的光催化降解有促进作用,I-则有明显的抑制作用,并且水溶液中的K+,Ca2+,Na+,Mg2+和Cu2+等金属阳离子对克百威的降解也均体现了一定程度的抑制作用.     

微波溶剂热法制备钼酸铋及其光催化性能

采用微波溶剂热法制备了α-Bi2Mo3O12和γ-Bi2Mo O6可见光催化剂,并用XRD、SEM、和UV-Vis等测试手段表征了试样的结构和性能,最后以氯胺磷为目标降解物考察了它们的可见光催化降解性能.结果显示,在p H值较低时产物为α-Bi2Mo3O12,p H较高时产物为γ-Bi2Mo O6,并探讨了不同产物的形成机理.光催化实验结果表明,γ-Bi2Mo O6的可见光催化活性优于α-Bi2Mo3O12;在氯胺磷初始浓度较低时,γ-Bi2Mo O6光催化降解过程符合零级动力学反应模型.在酸性或碱性条件下γ-Bi2Mo O6对氯胺磷的降解效果优于中性条件.     

三氯乙烯在薄膜催化剂上的光催化降解动力学

研究了不同初始浓度三氯乙烯(TCE)在TiO₂薄膜催化剂上的光催化降解.结果表明,TCE在主波长为254nm的低压汞灯照射下易于发生光降解反应,而TiO₂薄膜催化剂能显著提高TCE的降解.光催化降解反应的伪一级速率常数随初始浓度的增加先升后降.在Langmuir-Hinshelwood方程基础上建立的光催化降解动力学模型包含了发生在薄膜催化剂表面的光催化氧化过程和发生的溶液体相的光降解过程,该动力学模型适用于表达低浓度有机物在薄膜催化剂上的光催化降解动力学.     

氙灯/TiO2体系下敌草隆光催化降解动力学的研究

利用光催化技术通过单因素和中心复合实验对敌草隆的降解动力学进行了研究.在单因素实验中,通过Langmuir-Hinshelwood动力学模型对敌草隆的光催化降解进行了模拟,并系统地考察了催化剂用量、溶液初始pH值和温度对其降解动力学的影响,结果表明,敌草隆的光催化降解符合假一级动力学,中性条件有利于敌草隆的光催化降解,并且随着温度的升高敌草隆光催化降解速率增大;而中心复合实验则着重探讨3个单变量之间相互作用的关系,通过建立数学模型得到敌草隆光催化降解的最佳条件为:TiO2浓度2.98 g·L-1,溶液初始pH=7.78,反应温度为40℃.     

TiO2光催化降解水中内分泌干扰物17β-雌二醇

以低压汞灯为光源,采用间歇式光氧化反应器,研究了17β-雌二醇(E2)在纳米TiO2(Degussa P-25)悬浆体系中的光催化降解.考察了溶液pH、E2初始浓度、TiO2光催化剂投加量、UV光强、H2O2、O2对E2光催化降解的影响.结果表明,TiO2光催化工艺可以有效地去除水中的E2,E2的光降解过程符合一级反应动力学模型;TiO2投加量为200 mg/L时,在14 W低压汞灯照射下,初始浓度为400 μg/L的E2在自来水中的光降解一级反应速率常数为0.018 min-1,E2的光催化降解速率常数与其初始浓度、TiO2光催化剂的用量、溶液的pH值、UV光强等因素有关;外加H2O2、O2可以影响催化剂的光降解效率.     

TiO2纳米粒子光催化氧化室内挥发性有机污染物甲苯的研究

利用溶胶凝胶法制备了粒径约为13nm、晶型为锐钛矿相和金红石相混晶的TiO2光催化剂,并且利用此催化剂对室内空气中主要的挥发性有机污染物甲苯进行了光催化降解研究.对不同的催化剂用量、光强、甲苯的初始浓度以及氧气的存在对光催化反应速率的影响进行了研究.结果表明,光催化降解甲苯的反应符合假一级动力学方程;光强与光催化降解甲苯的反应速率常数之间呈指数关系;随着初始浓度的增加,光催化反应速率常数降低,二者之间存在线性关系;氧气的存在加快了光催化降解甲苯的速率;对于光催化降解初始浓度为37.6μmol·L-1的甲苯而言,催化剂的最佳使用量为0.20～0.30g.     

ZnO-TiO_2在三相光催化反应器中降解酸性大红的研究

以Ti(SO4)2和ZnSO4.7H2O为原料,利用共沉淀法制备了ZnO-TiO2纳米复合材料作为光催化剂,用XRD和UV-vis等对其进行了表征。在自制的三相内循环光催化反应器中,对pH值、催化剂加入量、酸性大红初始浓度对降解率的影响进行了探讨。结果表明,当pH=10、催化剂用量为0.8mg/L、初始浓度为25mg/L、光照时间为90min时,酸性大红的降解率可达98.82%;动力学研究表明:在实验浓度范围内,酸性大红的光催化反应符合一级动力学方程,反应速率常数(k)与初始溶液浓度(C0)的关系为lnk=-0.8096lnC0-1.2362。     

表面活性剂光催化降解动力学研究

为了研究光催化法对不同电荷类型表面活性剂的降解性能,在紫外光照射下,用TiO2光催化剂对阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和两性表面活性剂十八烷基甜菜碱(BS18)进行降解试验.同时,探讨了TiO2光催化剂加入量、表面活性剂初始质量浓度及初始pH对光降解的影响及其动力学过程.结果表明,3种表面活性剂的降解行为符合准一级动力学规律,3种表面活性剂降解速率快慢顺序为:BS18CTABSDS.SDS和BS18的最佳TiO2催化剂用量为1 g.L-1,而CTAB的最优用量为2g.L-1;CTAB和BS18的光降解速率随着活性剂初始质量浓度的增大而线性减小,SDS的降解速率则随活性剂初始质量浓度的增加而缓慢增大;CTAB和BS18在偏碱性条件下降解最快,而SDS在弱酸条件下具有最大的动力学降解速率.     

玻璃纤维负载P25光催化接触氧化活性艳红X-3B

在玻璃纤维上焙烧P25制备了负载型TiO2光催化剂,探讨了焙烧温度对催化活性的影响,设计了光催化接触氧化反应器,并以活性艳红X-3B为模型污染物,考察溶液pH值、共存阴离子(CO₃^2-、SO₄^2-、Cl-)对光催化反应的影响.结果表明,焙烧温度直接影响负载后催化剂的活性,300℃负载时活性最高,SEM照片显示此时P25与载体结合牢固、负载颗粒均匀.酸性条件对活性艳红X-3B的降解有利,当溶液初始pH由2.0上升到10.0时,活性艳红X-3B的降解率从90.06%下降至42.71%.共存的CO₃^2-、SO₄^2-对活性艳红X-3B降解的影响不大,但Cl^-对氧化过程有明显的抑制,使活性艳红X-3B的降解率下降17.03%.利用成熟的光催化剂P25,通过烧结的方法制备负载型催化剂是当前替代粉末催化剂的较为可行的方案.     

Parameters effect on heterogeneous photocatalysed degradation of phenol in aqueous dispersion of TiO_2

In this study, photocatalytic degradation of phenol selected as model compound of organic pollutant had been investigated in aqueous titanium dioxide (TiO2) dispersion under UV irradiation. The effects of various parameters such as pH, catalyst concentration, phenol concentration, anions, metal ions, electron acceptors, and surfactants on the photocatalytic degradation of phenol were investigated. The degradation kinetics was determined by the change in phenol concentration employing UV-Vis spectrometry as a function of irradiation time. The degradation kinetics of phenol follows pseudo first-order kinetics. The results showed a significant dependence of the photocatalytic degradation of phenol on the functional parameters. The probable promising roles of the additives on the degradation process were discussed.     

Ag改性石墨相氮化碳(g-C3N4)可见光辅助活化过一硫酸盐降解罗丹明B

采用煅烧法和光还原法制备出具有高活性的Ag/g-C₃N₄催化剂,并将其应用于可见光下活化过一硫酸盐（PMS）降解罗丹明B（RhB）废水.系统研究了实际因素RhB浓度、催化剂投加量、PMS剂量、pH值和可溶性无机阴离子对RhB降解效果的影响.结果表明,RhB的降解率随着催化剂投加量、PMS浓度的增加而增大,随着初始RhB浓度的增加而减小.弱酸性条件有利于反应活化PMS降解RhB,而中性或碱性条件都会减缓催化反应的进行.Ag/g-C₃N₄-2/Vis/PMS催化体系30 min内对RhB的去除率最高可达93.2%,分别是Ag/g-C₃N₄/Vis和单独PMS催化体系的4.0和3.7倍.体系催化活性的提高归因于Ag的表面等离子共振效应及基于硫酸根自由基的高级氧化技术与光催化技术的协同作用.不同阴离子对催化反应的影响不同,溶液中的Cl^-会对反应产生轻微的抑制作用,而H₂PO₄^-和HCO₃^-的出现大大抑制了催化性能.催化剂具有良好的稳定性,5次循环后仍能在30 min之内降解77.4%的RhB.此外,捕获实验和ESR测试结果表明,Ag/g-C₃N₄-2/Vis/PMS催化体系中存在·O₂^-、h⁺、¹O₂、SO₄^-·和·OH活性物种,并协同降解RhB污染物.     

Ce/TiO2/g-C3N4异质结的制备及光催化降解PFOA反应机制

采用溶胶凝胶-超声混合法制备了铈/二氧化钛/石墨相氮化碳（Ce/TiO₂/g-C₃N₄）异质结催化剂，通过透射电子显微镜（TEM）、X-射线粉末衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和紫外-可见分光光度计（UV-Vis）等表征了复合材料的结构、晶相、活性基团和光吸收性能，并考察了可见光下该催化剂对模拟全氟辛酸（PFOA）废水的降解效果.结果表明，Ce/TiO₂/g-C₃N₄分散性好，粒径小于20 nm，金属Ce的掺入及TiO₂/g-C₃N₄异质结的生成，有效抑制了光生电子和空穴对的复合，使复合光催化剂禁带宽度减小，光吸收范围增大，光催化性能得到明显提升.在pH值为2，PFOA浓度为4 mg·L^-1，催化剂投加量为1 g·L^-1的条件下，可见光照射180 min后，可降解94.4%的PFOA，脱氟率为38.6%.降解过程符合准一级反应动力学，速率常数为0.522 h^-1.通过HPLC-MS分析降解产物，同时结合氟元素物料平衡的计算结果，认为降解机制主要是以阴离子形式存在的PFOA吸附至表面带有大量正电荷的催化剂表面后，在光生空穴和活性自由基的作用下，以自由基机理逐步脱去CF₂生成短链的PFCAs，同时生成氟离子.     

Parameters e ect on heterogeneous photocatalysed degradation of phenol in aqueous dispersion of TiO2

Photocatalytic degradation of phenol selected as model compound of organic pollutant had been investigated in aqueous titanium dioxide (TiO2) dispersion under UV irradiation. The e ects of various parameters such as pH, catalyst concentration, phenol concentration, anions, metal ions, electron acceptors, and surfactants on the photocatalytic degradation of phenol were investigated. The degradation kinetics was determined by the change in phenol concentration employing UV-Vis spectrometry as a function of irradiation time. The degradation kinetics of phenol follows pseudo first-order kinetics. The results showed a significant dependence of the photocatalytic degradation of phenol on the functional parameters. The probable promising roles of the additives on the degradation process were discussed     

UV/PMS降解水中罗丹明B的动力学及反应机理

采用紫外(UV)活化过硫酸氢钾(PMS)产生强氧化性硫酸根自由基(SO_4~·-)降解人工染料罗丹明B(RhB).考察了溶液初始p H、氧化剂剂量、RhB初始浓度、天然有机物(NOM)、Fe~(2+)浓度、自由基淬灭剂(甲醇和叔丁醇)及水体中常见阴离子对降解效果的影响,并探测反应体系中生成的无机阳离子及小分子有机酸的种类和浓度.结果表明,降解反应遵循准一级反应动力学,其降解速率受到溶液初始pH的显著影响,当溶液酸性越强或碱性越强时,RhB的降解效果越好,且酸性条件下降解效果优于碱性条件.同时,加大氧化剂剂量及降低底物浓度也会对RhB的降解起促进作用.体系中投加过渡金属Fe~(2+)可显著促进RhB的降解效果,当Fe~(2+)与PMS的浓度比为1∶1时,降解效果最佳.水体中的NO_3~-对RhB的降解有着显著的促进作用,而H_2PO_4~-、C_2O_4~(2-)、Cl~-和NOM则对RhB的降解有抑制作用.采用离子色谱分析了UV/PMS体系降解RhB所产生的NH_4~+,以及甲酸、乳酸、乙酸和草酸,推测RhB在UV/PMS体系中的降解主要是通过共轭结构的破坏、N-位脱乙基并伴有苯环结构的破坏进行的.综合分析表明,UV/PMS工艺可有效运用于罗丹明B污染水体的修复处理过程.     

微生物燃料电池电活化过硫酸盐降解甲基橙偶氮染料

为研究MFC（微生物燃料电池）产生电能活化PDS（过硫酸盐）对偶氮染料的降解能力,以MO（甲基橙）为目标污染物,探讨pH、c（PDS）、初始c（MO）、无机阴离子等对MO降解的影响及降解机理.结果表明:①当pH为3~5时,MO降解率随pH降低而升高;当pH低于3时,MO降解率随pH的降低而降低;MO降解率随初始c（MO）的增大而降低.当c（PDS）为1~2 mmol/L时,MO降解率随c（PDS）增加而增大;当c（PDS）超过2 mmol/L后呈减小趋势.②最佳反应条件[pH为3、初始c（MO）为0.10 mmol/L、c（PDS）为2 mmol/L]下,反应4 h后MO降解率可达86.5%.③无机阴离子HCO₃-、NO₃-、CO₃2-对MO降解存在抑制作用,当阴离子投加量为10 mmol/L时,降解率分别为64.2%、68.8%、76.1%,而Cl-对MO降解无显著影响.④淬灭试验表明,体系的主要活性物质为SO₄-·及少量·OH.⑤通过紫外-可见光谱扫描,依据MO结构与特征吸收峰的关系,推测MO降解途径,即MO发色基团偶氮双键断裂,生成含苯环类中间产物,最终矿化为CO₂和H₂O.研究显示,MFC能有效活化PDS产生SO₄-·,对偶氮染料有较好的降解和矿化效果.      

负载型TiO2光电催化降解孔雀石绿的动力学研究

以钛酸四丁酯(TBOT)为钛源,硝酸镧为镧源,尿素为氮源,采用溶胶-凝胶法合成了La-N共掺杂的TiO2光催化剂,并探究了其对孔雀石绿氧化降解的性能.结果表明该反应遵循一级动力学,得到动力学模型;其中外加偏电压的反应分级数(0.935 8)高于pH的反应分级数(0.611 9)以及初始浓度的反应分级数(0.335),表明外加偏电压对反应的影响最大.模型值与实验值吻合良好(R2为0.910～0.996 1),说明该反应动力学模型能较好地描述光电催化降解孔雀石绿过程.     

四环素光催化降解特性与选择性研究

研究了盐酸四环素的光催化降解行为,结果表明四环素光催化降解反应符合一级反应动力学方程,吸附过程为整个光催化降解的控制步骤,推断四环素的主要降解途径是吸附在二氧化钛(TiO2)表面发生光催化氧化反应.同时,通过对四环素与磺胺甲唑或阿莫西林混合样品的降解实验表明,改变pH、TiO2投加量等因素,两种抗生素的降解表现出了明显的选择性.