BiOCl/SiO2/Fe3O4复合材料可见光催化去除水中亚甲基蓝

以FeCl_3·6H_2O、FeCl_2·4H_2O、(C_2H_5)_4SiO_4、Bi(NO_3)_3·5H_2O、KCl为主要原料,采用化学共沉淀法和水热法制备了BiOCl/SiO_2/Fe_3O_4光催化剂,并对其进行EDS、TEM、XRD、FT-IR、UV-Vis表征,最后通过亚甲基蓝降解实验,研究了催化剂在合成过程中pH及催化剂投加量对其光催化性能的影响.结果表明,在pH=6、催化剂初始投加量为0.5 g·L~(-1)时,对亚甲基蓝的可见光催化效果最佳,光照120 min后对10 mg·L~(-1)的亚甲基蓝溶液的脱色率达到93.2%.BiOCl/SiO_2/Fe_3O_4经过简单的无水乙醇和水洗后,可高效重复利用4次.综合表明,BiOCl/SiO_2/Fe_3O_4是一种在处理染料废水中具有应用前景的磁性光催化剂.     

纳米铁酸镍的制备及可见光催化性能研究

利用水热法制备了纳米铁酸镍,表征了其微观结构和光谱性能,并以罗丹明B溶液作为目标污染物,研究了铁酸镍催化剂的可见光催化性能。结果表明:所制备铁酸镍的微观形貌为由直径200-300 nm左右的类似球形小颗粒组成的大颗粒,平均粒径为95.60 nm,在紫外-可见光谱区均有较强的光吸收。光催化过程中催化剂的适宜用量为0.05 g,少量H2O2的加入有助于提高罗丹明B溶液的降解率。催化剂用量为0.05 g,加入0.4 mL 30%的H2O2,降解50 mL 20 mg/L罗丹明B溶液,模拟太阳光照射240 min后降解率能够达到99.2%。在实际太阳光照射下,240 min后罗丹明B溶液的降解率可以达到85.2%。     

粉煤灰基催化臭氧处理亚甲基蓝催化剂的制备

以粉煤灰作为载体,用等体积浸渍法负载NiO,CuO,Fe2O3等不同的活性组分,制备出不同单组分和双组分的催化剂,从中选择出最佳的催化剂为NiO/粉煤灰。通过正交试验确定制备NiO/粉煤灰催化剂的最佳条件为:负载量为1wt%,浸渍时间为15 h,煅烧温度为300℃,煅烧时间为2 h。将NiO/粉煤灰催化剂投加到臭氧氧化处理亚甲基蓝模拟废水体系中,处理效果有显著的提高,去除率由单独臭氧处理的88.04%提高到99.12%。     

Fe2O3/MIL-53(Al)催化类芬顿氧化性能及其作用机制研究

以MIL-53(Al)和铁盐为原料,采用浸渍-焙烧的方法,制备了Fe_2O_3/MIL-53(Al)类芬顿催化剂.通过扫描电子显微镜(SEM)、射透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)及X射线光电子能谱仪(XPS),对Fe_2O_3/MIL-53(Al)、MIL-53(Al)及Fe_2O_3 3种材料的理化性质进行了表征.以亚甲基蓝为相关材料催化类芬顿反应氧化性能的指示剂,考察了Fe_2O_3/MIL-53(Al)、MIL-53(Al)及Fe_2O_3 3种材料催化类芬顿反应的活性.探讨了Fe_2O_3/MIL-53(Al)催化活性强化的相关作用机制.研究结果表明,Fe_2O_3/MIL-53(Al)的物化结构特征是以赤铁矿为主的纳米Fe_2O_3颗粒均匀、离散地分布在MIL-53(Al)之上,纳米Fe_2O_3颗粒尺寸大多集中在1～5 nm.与未负载纳米Fe_2O_3相比,其分散性和颗粒尺寸都展现出潜在优越性.Fe_2O_3/MIL-53(Al)材料催化类芬顿反应降解水溶液中亚甲基蓝的效果是未负载纳米Fe_2O_3的4.8倍(以反应速率常数计),且TOC去除率亦有明显优势.自由基猝灭实验结果表明Fe_2O_3/MIL-53(Al)催化类芬顿降解污染物的主要活性氧类物质为羟基自由基.MIL-53(Al)孔结构发达、孔分布均匀及孔尺寸较小且均一等结构特征,导致负载其中的Fe_2O_3具有孔道负载量大、颗粒分布离散且均匀、颗粒粒径小且均一等特点,从而强化了纳米Fe_2O_3催化类芬顿反应氧化降解水中污染物的性能.     

催化臭氧氧化降解水溶液中亚甲基蓝的动力学研究

以废啤酒酵母为原材料、采用吸附-活化法制备得到负载过渡金属铁的活性炭(Fe/AC),对Fe/AC吸附亚甲基蓝(MB)性能和催化臭氧氧化MB效果进行了评价。Fe/AC对MB的吸附符合Langmuir等温吸附模型;20℃,pH=7的条件下,Fe/AC对MB的最大吸附量达到107.43 mg/g。吸附MB达到平衡的Fe/AC催化臭氧氧化降解水中MB,30 min内MB的转化率达到99%以上,5 h后总有机碳(TOC)的降解率达到70%。结合Fe/AC吸附MB特性和催化臭氧氧化MB行为,将Langmuir等温吸附模型分别与近似一级和二级反应动力学模型进行耦合,构建了Langmuir-Kinetic近似一级和近似二级耦合模型,均能较好地拟合MB转化率的动力学数据,但对体系的TOC去除率动力学数据的拟合度较低。     

利用废旧三元锂离子电池制备锰催化剂及其催化性能研究

以废旧锂离子电池的正极材料为原料,利用氧化沉淀法制备锰催化剂,考察反应温度、pH、反应时间以及过硫酸铵用量对产物的影响,并分析制备的锰催化剂催化H_2O_2降解亚甲基蓝(MB,methylene blue)溶液的效果。结果表明:pH对锰催化剂晶型影响明显,在pH=1时,所制得锰催化剂属于γ-Mn O2,10 min即可完全降解MB;而在pH=4的条件下,所制得锰催化剂属于δ-MnO_2,1 h后MB去除率可达82%;pH=2或3条件下,所得锰催化剂为混合晶型,MB降解率分别为93%和77%(1 h)。因此,通过过硫酸铵氧化沉淀法能成功从锂离子电池中制备出具有良好催化性能的锰催化剂,实现了"以废治废",也为废旧三元锂离子电池资源化提供了新的思路。     

S掺杂无定形TiO2的制备及可见光催化活性

以硫脲为硫源,采用溶胶-凝胶法和低温煅烧法制备S掺杂二氧化钛(S-TiO_2),用XRD、TEM、XPS、FTIR和UV-vis DRS等方法对其进行表征,以水溶液中甲基橙(MO)为目标污染物,评价了其在可见光(λ400 nm)下的催化性能。结果表明,300℃条件下制备的S-TiO_2为无定型态,呈不规则表面粗糙的类片状结构;S-TiO~(4+)_2中Ti以Ti~(4+)和Ti~(3+)存在,S分别以S~(6+)和S的氧化态存在并取代TiO_2晶格中部分Ti,形成Ti-O-S结构,缩小了TiO_2的带隙,增强了其在可见光下的光催化活性。S掺杂量对催化活性有一定的影响,S掺杂量为3%的无定形S-TiO_2(300)催化剂对甲基橙有较好的催化降解效果,光生空穴在降解有机物中起重要作用。     

La/Ce掺杂钛基二氧化铅电极的制备及电催化性能研究

采用电沉积法制备了稀土La、Ce改性的钛基二氧化铅(Ti/PbO2)电极.利用SEM和XRD分析了电极的表面形貌和晶体结构,结果表明,稀土La、Ce掺杂后改变了电极表面的微观结构和晶面取向,使电极表面变得更加致密、均匀;用LS和CV测试了电极的电化学性能,分析表明,稀土La、Ce的掺杂提高了电极的析氧过电位和峰电流密度,改善了电极的催化性能.用所制备的不同掺杂量下的改性电极降解亚甲基蓝模拟染料废水(methylene blue,MB),结果表明,当La、Ce掺杂量分别为8.0g.L-1和5.0 g.L-1时,电极对MB及其COD的去除率达到最佳,分别为83.85%、79.95%和79.18%、76.21%,显示了良好的去除效果和催化性能,并在此基础上进一步分析了MB可能的降解路径和机制.     

MIL-101(Cr~(3+))可见光催化氧化降解甲基橙的研究

以金属有机多孔材料MIL-101(Cr3+)为非均相催化剂,过硫酸钠(Na2S2O8)为类Fenton体系的氧化剂,在可见光(300 W)下对甲基橙进行催化氧化降解研究。结果表明,MIL-101(Cr3+)在反应时间为120 min时对甲基橙降解率高达91.0%,且回收利用3次后仍表现出优异的降解性能(降解率达到81.0%)。同样条件下,把MIL-101(Cr3+)替换为TiO2或者不添加任何催化剂,甲基橙的降解率分别为25.6%和8.8%。采用紫外-可见漫反射光谱考察了常温下MIL-101(Cr3+)的禁带宽度大小,进一步证明其优异的光催化降解性能;同时还探讨了MIL-101(Cr3+)催化降解甲基橙的可能机理。     

污泥液化生物炭对亚甲基蓝的吸附特性及机理

探讨污泥在乙醇-水混合溶剂中液化产生的生物炭的吸附潜力及其吸附机理（以亚甲基蓝（MB）废水为处理对象）,结果表明：生物炭的吸附容量随着MB溶液起始pH值升高而升高,当pH超过8时,MB的碱性褪色开始显现.吸附温度的上升（30~60℃）对生物炭吸附容量的影响不明显.吸附容量总体上随着吸附时间的增加而上升（240min前）,在240min后趋于稳定.吸附剂用量及初始MB浓度过高或过低都不利于生物炭的吸附,存在一个的临界点,分别是6mg和120mg/L.生物炭吸附MB的过程吻合准二级动力学方程（R²=0.9994）和Langmuir方程（R²=0.9831）,且为自发吸热的过程,受物理吸附和化学吸附联合控制,具体的机理包括：离子交换、官能团络合、π-π吸附等.     

CuFeO2耦合过硫酸盐可见光催化降解过程及机理研究

采用水热合成法制备了CuFeO_2催化剂,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、比表面分析仪和紫外可见漫反射光谱(DRS)对CuFeO_2催化剂的晶体结构、表面形貌、组成元素、比表面积及禁带宽度等特性进行了表征分析.同时,以CuFeO_2为催化剂,加入过硫酸盐(PS),以模拟印染废水中的亚甲基蓝为目标污染物,在可见光照射下,耦合光催化技术与高级氧化技术,构建了CuFeO_2/PS/可见光(Vis)体系,并将其应用于降解亚甲基蓝染料废水.结果表明,与Cu_2O/PS/Vis、Fe_2O_3/PS/Vis体系相比,CuFeO_2/PS/Vis体系在同等条件下具有更好的降解效果.为探究该体系的最佳操作条件和适用的pH范围,系统地考察了催化剂投加量、PS投加量、pH值等因素对亚甲基蓝降解效果的影响.总有机碳含量(TOC)和重复实验表明,CuFeO_2可重复使用4次,该体系的降解效果基本不变,但矿化程度降低8.2%.电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)实验结果表明,反应结束后溶液中残存1.7 mg·L~(-1)Cu(占CuFeO_2投加总量的0.34%)和24.9μg·L~(-1)Fe(占CuFeO_2投加总量的0.05‰),推测其来自于CuFeO_2中金属离子的溶出.此外,对反应后的CuFeO_2进行XRD和SEM表征发现,其物相组成和形貌未明显变化,表明少量的金属溶解对材料稳定性的影响较小.结合自由基掩蔽实验和CuFeO_2能带结构分析发现,该体系良好的降解效果首先得益于耦合反应过程中产生的SO_4~-·,其次是·OH,另外,还有CuFeO_2受光激发产生的光生空穴及其表面键合的Cu(Ⅰ)/Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)氧化还原对的协同作用.     

镍钛交联改性蛭石对染料废水的吸附性能研究

蛭石具有良好的吸附性、离子交换性能,在废水处理中有广泛的应用前景。本文用硫酸镍和四氯化钛作为交联剂,制备无机镍钛交联蛭石和有机镍钛交联蛭石(分别记为:In-Ni-Ti-VMT、Or-Ni-Ti-VMT),并对亚甲基蓝废水进行静态吸附实验。实验结果表明:在最佳条件下,采用In-Ni-Ti-VMT、Or-Ni-Ti-VMT对亚甲基蓝废水进行吸附,此工艺流程简单,性能稳定,处理效果较好,是一种行之有效的处理方法。经再生处理的蛭石对亚甲基蓝仍有较好的吸附效果,可以循环利用。     

FeTiO3/TiO2纳米异质结的制备和可见光催化性能

采用水热法和溶胶凝胶法制备了新型FeTiO3/TiO2纳米异质结复合材料,并明确了最优的掺杂比例(0.5%).随后利用X射线衍射能谱(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等手段对该复合材料进行表征,证实了其结晶度、吸光度随掺杂量的规律性变化.电镜照片显示,该复合材料具有蓬松多孔的微观结构,且晶格条纹清晰、分散度高,有利于光电子的传导.对苯的降解实验表明,相比于纯TiO2,该催化剂的气相可见光催化能力大幅提高,降解率提升了3倍,达到40%,而CO2生成量提升了5倍,超过300 ppm.同时,电化学测试和电子顺磁共振谱(ESR)等均证实,FeTiO3的窄能带能够提高TiO2的光响应,实现可见光激发;而二者的能带相互匹配,有助于转移光生载流子,实现电子-空穴的高效分离,进而其光生电子和自由基生成能力大幅增强,因此,表现出了较强、较稳定的光催化活性.     

活性炭对水体中亚甲基蓝的吸附性能研究

以活性炭为吸附剂,从静态吸附试验与固定床吸附试验两方面研究了活性炭对亚甲基蓝的吸附行为。     

GA-g-PAMPS/AA/ST凝胶的制备及对亚甲基蓝吸附性能

采用微波辐射技术,通过接枝共聚反应制备了阿拉伯胶（GA）-g-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）/丙烯酸（AA）/海泡石黏土（ST）（GA-g-PAMPS/AA/ST）复合水凝胶,利用FTIR、XRD、SEM对复合水凝胶进行了表征,研究了水凝胶对水溶液中亚甲基蓝（MB）染料的吸附性能.结果显示：GA、ST和AA与AMPS发生了接枝共聚反应,形成具有均匀三维网络结构的复合水凝胶.0.025g水凝胶可以使体积为50mL、pH值为6.4、浓度为600mg/L的MB溶液的吸附量和吸附率分别达1146mg/g和95.5%,水凝胶具有较好的重复利用性能.Freundlich等温模型和准二级动力学模型能更好地描述吸附过程.热力学研究表明水凝胶对亚甲基蓝吸附是自发、吸热和不可逆的过程.该水凝胶可用作阳离子染料和阳离子型污染物的潜在候选生物质吸附剂.     

GA-g-PAMPS/AA/ST凝胶的制备及对亚甲基蓝吸附性能

采用微波辐射技术,通过接枝共聚反应制备了阿拉伯胶（GA）-g-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）/丙烯酸（AA）/海泡石黏土（ST）（GA-g-PAMPS/AA/ST）复合水凝胶,利用FTIR、XRD、SEM对复合水凝胶进行了表征,研究了水凝胶对水溶液中亚甲基蓝（MB）染料的吸附性能.结果显示：GA、ST和AA与AMPS发生了接枝共聚反应,形成具有均匀三维网络结构的复合水凝胶.0.025g水凝胶可以使体积为50mL、pH值为6.4、浓度为600mg/L的MB溶液的吸附量和吸附率分别达1146mg/g和95.5%,水凝胶具有较好的重复利用性能.Freundlich等温模型和准二级动力学模型能更好地描述吸附过程.热力学研究表明水凝胶对亚甲基蓝吸附是自发、吸热和不可逆的过程.该水凝胶可用作阳离子染料和阳离子型污染物的潜在候选生物质吸附剂.     

秸秆及磁性秸秆吸附剂对废水中亚甲基蓝的去除行为及机理

以水稻秸秆(RS)为对象,通过化学沉淀法负载Fe_3O_4以制备秸秆负铁(RS-Fe)复合材料.同时,采用MBET、SEM、FTIR、XRD、XPS、VSM技术对RS、RS-Fe进行表征,研究了秸秆及复合材料对溶液中亚甲基蓝(MB)的去除效果,考察了固液比、溶液初始pH值对亚甲基蓝吸附效果的影响,并结合吸附动力学、吸附等温线、仪器表征及官能团封闭实验探究其作用机理.结果表明,吸附剂投加量为4.0 g·L~(-1)较合适;pH在3.0～11.0内,RS对MB去除率均在90%以上,碱性条件下有利于亚甲基蓝的高效去除.RS和RS-Fe对亚甲基蓝的吸附符合拟二级动力学模型.RS对亚甲基蓝的去除符合Langmuir模型,而RS-Fe对亚甲基蓝的去除更适合用Freundlich模型描述.FTIR、XPS和官能团封闭实验分析表明,秸秆表面官能团能在亚甲基蓝吸附过程中发挥重要作用,其中,羧基和氨基更为重要.秸秆对亚甲基蓝的吸附机理包括静电作用、氢键和π-π作用.Fe_3O_4的引入减少了秸秆官能团数量,降低了对亚甲基蓝的吸附量,但能实现快速固液分离.因此,RS具有作为亚甲基蓝染料废水吸附剂的潜力.负铁RS有利于提升固液分离效果.     

复合材料BiOI/BiOCl的制备及可见光催化降解活性艳红X-3B

以乙二醇为溶剂,利用溶剂热方法制备了不同I/Cl比的BiOI/BiOCl可见光催化材料.同时,采用X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(DRS)和光致荧光光谱(PL)对所制备材料的晶相、元素价态和光学性质等进行了表征,并以活性艳红X-3B为目标化合物,研究了不同I/Cl比对X-3B光催化降解动力学的影响.分析结果表明,BiOI和BiOCl能够得到很好的复合,在可见光范围内有很好的吸收.降解实验结果表明,I/Cl摩尔比为9∶1时,复合材料对X-3B的可见光降解效率最高,一级反应动力学速率为0.0133 min-1;TOC和COD在3 h内分别降低28%和25%左右,证明能够对所选目标染料在一定程度上实现矿化;在光催化降解活性艳红X-3B过程中起主要作用的为光生空穴.此外,还对复合材料光催化性能提高机理进行了探索与推测.     

巯基改性互花米草对阳离子染料的吸附性能

利用巯基乙酸与互花米草(Spartina alterniflora,SA)表面的羟基发生酯化反应制备了巯基改性互花米草(TMSA)生物吸附剂,傅里叶红外光谱结果证实巯基被接枝到互花米草表面。对模拟的阳离子染料(甲基紫和亚甲基蓝)废水进行吸附研究,结果表明:平衡吸附量随吸附剂投加量的增加而降低;溶液初始pH为8左右吸附效果较好;提高染料初始浓度和温度(10~30 ℃),吸附量都相应升高;吸附动力学符合准二级动力学方程,等温吸附模型符合Langmuir方程。