TiO2光催化降解水中对乙酰氨基酚的研究

以金属卤素灯(250 W,波长≥365 nm)为光源,研究了对乙酰氨基酚(APAP)在纳米TiO2悬浆体系中的光催化降解,考察了溶液初始pH、APAP初始浓度和TiO2投加剂量对APAP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APAP;在pH值为3.0、TiO2投加量为0.5 g/L的条件下,初始浓度为30 μmol·L-1的APAP水溶液在光照60min后的光降解率可达59.1%;APAP的光催化降解率与其初始浓度、TiO2光催化剂的用量、溶液的pH值等因素有关.     

饮用水中的消毒副产物及其控制策略

消毒副产物(disinfection by-products,DBPs)是在饮用水消毒时由消毒剂与有机或无机前体物反应生成的一类次生污染物,其由于具有致癌、致畸和致突变的三致特性在全球范围内广受关注.聚焦于饮用水中的DBPs,介绍了DBPs的主要分类和研究历程,汇总了多地饮用水中常见DBPs的浓度水平以及全球饮用水水质标准对DBP指标的管控要求.随后系统介绍了饮用水中DBPs的控制策略,包括源头控制、过程控制、末端控制以及协同控制这4大类,并对各类控制方法的优缺点进行了分析.评述了中国的DBPs研究的现有水平和未来趋势,并展望了未来有关DBPs控制方法的研究方向.一方面,在评价某种工艺或技术对DBPs的控制效果时需要考虑DBPs浓度和水质综合毒性的变化,另一方面,建议关注耦合源头、过程和末端控制技术的协同控制方法,兼顾从源头到龙头每个节点,实现对饮用水中各类DBPs的高效控制.     

饮用水中卤代消毒副产物的产生和影响因素的研究

论述了卤代消毒副产物（三卤甲烷和卤代乙酸）对人体健康的危害，研究了投氯量、氯化时间、ｐＨ值和温度对它们的影响，提出了去除卤代消毒副产物的途径。     

控制饮用水消毒副产物的研究状况与评述

论文简述了科学界对饮水消毒副产物问题的认识过程，对当前控制消毒副产物的主要途径和主要研究成果进行了综合评述。     

新型溴代苯酚类消毒副产物的氯化降解机制

最近,13种新型极性卤代苯酚类消毒副产物在氯化消毒后的饮用水中被发现,它们按结构被分成4组,分别是二卤-4-羟基苯甲醛、二卤-4-羟基苯甲酸、二卤水杨酸和三卤苯酚.为研究它们在氯化消毒过程中的降解机制,选取了其中的4种全溴代种类,即3,5-二溴-4-羟基苯甲醛、3,5-二溴-4-羟基苯甲酸、3,5-二溴水杨酸以及2,4,6-三溴苯酚,利用UPLC/ESI-tq MS中的前体离子扫描,多反应监测和子离子扫描,鉴定了这几种消毒副产物在氯化消毒过程中的中间产物以及终产物,并根据这些中间产物和终产物与消毒时间的关系推测了其降解路径.结果表明,除了3,5-二溴水杨酸相对较稳定外,其余3种消毒副产物在氯化消毒过程中不稳定,通过取代、水解以及氧化等过程最终降解为卤乙酸等脂肪族小分子消毒副产物.在降解过程中有许多中间产物被检测并鉴定出来,其中包含一组具有五元环结构的新型消毒副产物(三卤代-羟基环戊烯二酮).     

饮用水消毒副产物处理技术及其进展

论述和比较了饮用水中消毒副产物的各种控制技术,提出电场处理因其高效、成本低廉和不带二次污染等特点,是未来饮用水消毒副产物极有前途和实用的处理技术,并结合目前研究进展指出该技术的不足和亟待完善的方向。     

饮用水消毒副产物分析及相关研究进展

饮用水消毒副产物（DBPs）是消毒剂和一些天然有机物（NOM）反应生成的化合物,主要包括三卤甲烷（THMs）、卤代G@（HAAs）、卤代乙腈（HANs）和致诱变化舍物（MX）4类。本文针对氯、氯胺、二氧化氯、臭氧4种主要消毒方式产生的消毒副产物,讨论了有关分析技术的发展过程,从DBPs的前处理技术、分析技术等角度,介绍了DBPs研究领域近期所取得的进展,并展望了今后研究的发展方向。     

液氯及次氯酸钠消毒对自来水中余氯及消毒副产物的影响

为避免液氯消毒带来的安全隐患,以江苏某国家级开发区水厂加氯消毒系统升级改造项目为研究对象,采用次氯酸钠代替液氯作为消毒剂,从消毒剂消耗量、余氯及消毒副产物含量等方面进行了对比研究。结果表明：采用两种消毒剂对降低浊度及去除余氯的效果无显著性差异;在同等处理效果下,次氯酸钠和液氯的耗氯量均值分别为14.71 kg/kt和1.47 kg/kt;在分别采用液氯消毒剂和次氯酸钠消毒剂的条件下,三卤甲烷出厂水均值分别为379μg/L和253μg/L;与液氯消毒相比,次氯酸钠消毒工艺在一定程度上降低了消毒副产物的产生。     

饮用水中典型微生物消毒过程中消毒副产物的生成规律

以饮用水中典型微生物--大肠杆菌（Escherichia coli）为试验对象,研究pH值、氯化时间、氯投量及细菌浓度对大肠杆菌在氯化消毒过程中生成消毒副产物（DBPs）的影响,并分析何种氯化条件下,DBPs控制效果最佳.研究表明：随氯投量增加,二氯乙腈（DCAN）呈先上升后下降趋势;随氯化时间延长,三氯丙酮（1,1,1-TCP）和DCAN先增加后减少;在pH值从5升高到9时,1,1,1-DCP、三氯硝基甲烷（TCNM）、二氯乙酸（DCAA）和三氯乙酸（TCAA）持续降低;细菌污染水源事件在近年常有报道,当水源水中细菌浓度增加时,饮用水中三氯甲烷（TCM）、TCNM、DCAA和TCAA浓度增加,但DCAN、三氯乙腈（TCAN）、二氯丙酮（1,1-DCP）和1,1,1-TCP不一定增加.为了达到低毒性的目的,氯投量浓度不宜太高,同时控制氯化时间为6h和pH>8.     

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光催化联合技术降解苯酚机制及动力学

主要研究了TiO2光催化体系结合H2O2或外加电催化(EC)体系对苯酚催化降解效率的影响,评价比较TiO2/UV、H2O2/UV、TiO2/UV/H2O2、TiO2/UV/EC体系下苯酚降解机制及动力学.结果表明,TiO2/UV/H2O2和TiO2/UV/EC体系下苯酚降解效率明显高于TiO2/UV体系,当苯酚溶液pH值为6,TiO2质量浓度0.2 g·L-1,紫外光照2 h,光催化降解效果达到86%,当电流密度为12 mA·cm-2,则苯酚可达到100%去除.比较了不同催化体系下的能量利用率,苯酚降解15 min,TiO2/UV/EC体系能量利用率最大为0.030 6 g·(kW·h)-1,其能量消耗为0.0640 kW·h-1,说明采用TiO2/UV/EC体系能更多地利用能量降解苯酚.通过不同催化体系下中间产物分析,建立苯酚及其中间产物对苯二酚、邻苯二酚和苯醌的拟一级降解动力学模型,通过模型验证各催化体系下苯酚的降解历程,同时也说明了TiO2/UV/EC体系有利于苯酚及其中间产物的降解.     

溴代甲烷在SO42-/TiO2上的光催化降解

采用溶胶-凝胶法制备了SO₄^2-/TiO₂催化剂,运用XRD、BET比表面测定,FTIR等技术对催化剂进行了表征,并在微型常压连续反应装置上进行CH₃Br光催化反应性能考察.结果表明,SO₄^2-引入TiO₂体系使得催化剂的结构和光催化性能得到显著改善.SO₄^2-负载量为9%,烧结温度为450℃时,SO₄^2-/TiO₂催化剂的光催化活性最高;SO₄^2-/TiO₂催化剂对反应物料中的水汽有很好的耐受性;当反应温度低于85℃时,提高反应温度,有利于改善对CH₃Br的光催化反应活性,表观活化能约为19.6kJ·mol^-1,反应温度在85℃～105℃区间时,CH3Br的光催化降解表观活化能为0.     

甲基橙溶液多相光催化降解研究

利用中压汞灯作为光源,在ＴｉＯ２粉末悬浆体系内,以甲基橙溶液光降解脱色速率为例,探讨间歇式电光源圆柱形光化学反应器的运行情况及影响因素．分别考察了使用３００Ｗ和５００Ｗ中压汞灯、石英和玻璃冷阱、甲基橙溶液温度在２０℃或５０℃、不同ＴｉＯ２催化剂以及不同催化剂投加量对甲基橙溶液脱色速率的影响．从而得出在现有电光源圆柱形反应器的最佳运行条件下,２０ｍｇ／Ｌ的甲基橙溶液光照１０ｍｉｎ,脱色率达９７．４％．     

Fe2O3/TiO2负载膨胀珍珠岩光催化降解罗丹明B

为获得高效催化活性的光催化材料,研究不同煅烧氛围对材料在可见光下催化性能的影响,以膨胀珍珠岩（EP）为载体,采用溶胶-凝胶法,在不同煅烧氛围（O₂和/或NH₃）下制备Fe₂O₃/TiO₂负载EP的光催化复合材料〔Fe₂O₃-TEP（O₂）、Fe₂O₃-TEP（NH₃）、Fe₂O₃-TEP（O₂,NH₃）、Fe₂O₃-TEP（NH₃,O₂）〕,采用EDS（X-射线色散能谱）、BET（比表面积及孔径分析）、XRD（X射线衍射）、SEM（扫描电子显微镜）、XPS（X射线光电子能谱）等对复合材料进行表征,并研究了其在可见光下对罗丹明B的光催化降解效果.结果表明:①复合材料成功负载了Ti、Fe元素,负载的TiO₂以锐钛矿型存在,Fe₂O₃的掺杂增强了TiO₂对可见光的响应能力;②不同的煅烧氛围明显影响复合材料的晶粒尺寸、比表面积和光催化性能,其中,Fe₂O₃-TEP（O₂,NH₃）的光催化性能最好,4 h后罗丹明B降解率达到87.59%,Fe₂O₃-TEP（NH₃,O₂）、Fe₂O₃-TEP（O₂）和Fe₂O₃-TEP（NH₃）4 h后对罗丹明B的降解率则分别为65.02%、62.48%和47.48%;③在试验条件下,复合材料的光催化反应符合一阶反应动力学方程,Fe₂O₃-TEP（O₂,NH₃）、Fe₂O₃-TEP（NH₃,O₂）、Fe₂O₃-TEP（O₂）和Fe₂O₃-TEP（NH₃）相应的降解速率常数分别为0.008 3、0.004 3、0.004 3和0.002 7 min-1.研究显示,通过溶胶-凝胶法所制备的复合材料（Fe₂O₃-TEP）经煅烧后所得矿相均一;Fe₂O₃掺杂TiO₂可形成Ti—O—Fe键,减小TiO₂固有的禁带宽度;复合材料光催化性能也受到煅烧氛围的影响,先O₂后NH₃煅烧条件下所得材料的光催化性能最佳.      

等离子体引发自由基增强光催化降解医用PVC的研究

研究了等离子体引发的自由基对锐钛矿TiO₂光催化降解医用聚氯乙烯（PVC）的影响.等离子体改性前后PVC的表面特性通过接触角、表面张力、X-光电子能谱（XPS）、电子自旋共振（ESR）表征.结果表明,等离子体改性后PVC的表面自由能和润湿性增强,水、丙三醇、硫代双乙醇的接触角减小.ESR表明等离子体改性后PVC表面的自由基增加了10倍.此外,通过重量损失和扫描电镜（SEM）对比了PVC-TiO₂和等离子体改性PVC-TiO₂的光催化降解,紫外光照60 h后,等离子体改性PVC-TiO₂的失重率比PVC-TiO₂增加了27.4%,SEM显示光照后等离子体改性PVC-TiO₂的表面有大量的裂纹.等离子体改性后PVC的光催化降解加剧.     

水溶液中十二烷基苯磺酸钠的半导体光催化降解的研究

以ＴｉＯ２为催化剂,以３００Ｗ高压汞灯为光源,对水溶液中的十二烷基苯磺酸钠进行了半导体光催化降解,研究不同ｐＨ条件下金红石型和锐钛型ＴｉＯ２的光催化活性及Ｈ２Ｏ２,Ｃｕ＾２＋的加入对降解的影响,结果表明,锐钛型ＴｉＯ２具有较高的催化活性;Ｈ２Ｏ２在碱性条件下能抑制ＤＢＳ的光催化降解,在无ＴｉＯ２时,Ｈ２Ｏ２对ＤＢＳ有光催化氧化作用,在酸性条件下,Ｃｕ＾２＋对ＤＢＳ的ＴｉＯ２光催化降解有较强的助催化     

硼掺杂CeO2/TiO2光催化剂的制备及其活性研究

在三氯化钛和钛酸丁酯水解过程中引入硼酸、硝酸铈,制备了具有可见光活性的硼(B)掺杂CeO₂/TiO₂复合氧化物光催化剂,采用XRD、DRS、XPS等手段进行表征,以偶氮染料酸性红B为模型污染物评估了催化活性.结果表明,硝酸铈加入量影响催化剂的吸收带边,随用量增加,吸收带边红移至481nm(Ce/Ti=1.0,摩尔比),继续增加用量,吸收带边轻微蓝移.催化剂晶相组成与焙烧温度有关,500℃时焙烧样品主要由立方晶型CeO₂和锐钛矿TiO₂组成,焙烧温度高于700℃时,TiO₂转化为金红石型,CeO₂则无显著变化.随焙烧温度升高,催化剂吸收带边明显蓝移,综合考虑催化剂稳定性和太阳能利用,认为500℃焙烧较为合适.B1s XPS显示仅有少量B原子进入复合氧化物晶格取代了氧原子,主要以B₂O₃形式存在.酸性红B降解试验显示B掺杂CeO₂/TiO₂可以提高TiO₂的催化活性,紫外光辐射10min最高可使96.0%的酸性红B分解,且反应彻底,表现出较强的氧化能力,但Ce/Ti>0.5(摩尔比)时催化活性显著下降.     

钯掺TiO2光催化降解全氟辛酸

全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)以其分布广泛性、生物蓄积性、生物毒性强而成为全球关注的一种新型持久性有机污染物.采用化学还原法制备钯掺二氧化钛(Pd-Ti O2)催化剂,利用XRD、FESEM、UV-vis DRS对催化剂进行表征,并考察其在365 nm紫外光照射下对PFOA的光催化降解效果.结果表明,化学还原的制备方法使Ti O2粒径减小、比表面积增大且对紫外光的吸收性能增大,但并不引起PFOA光催化效果的改变.而Pd掺杂后大大增强了PFOA的降解效果,反应7 h后溶液中氟离子浓度为6.62 mg·L-1,是Ti O2(P25)的7.3倍.投加俘获剂与通入氮气的实验证明,在PFOA的降解过程中·OH起重要作用,氧气的存在可促进PFOA的降解.采用UPLC-QTOF-MS对产物进行鉴定分析,PFOA的可能降解过程是经h+氧化后发生脱羧基反应,产生的全氟烷烃自由基(·CnF2n+1)被·OH氧化,脱氟生成短链全氟羧酸.Pd能作为电子(e-)捕获剂、加速e-向O2等电子受体的转移,从而缓解e-累积,提高对PFOA的降解效果.     

有机物多相光催化降解反应中催化剂固定化技术研究

以ＴｉＣｌ４和异丙醇为原料,通过化学反应将钛组分以键合方式引入载体多孔硅胶颗粒的表面,经高温处理提高活性,制备出的催化剂以甲基检溶液的脱色反应有很好的光催化活性,与相同量的粉末ＴｉＯ２作用相比,活性升高,经分析测定催化剂颗粒上有３１．０５％的钛成分且表面仍保持硅胶颗粒的骨架结构,具有大比表面和高分散性的优点,利用该方法即可以制备大颗粒载体型ＴｉＯ２催化剂,也可能进一步解决用于实际太阳光废水处理装置     

BiOCl/TiO_2复合材料的可见光活性及机理研究

采用水热法和溶胶凝胶法制备新型BiOCl/TiO2复合材料并明确了最优的掺杂比例(2%).随后利用X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(DRS)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对该材料进行表征.由于禁带宽度较大,纯BiOCl和TiO2的可见光催化性能极差,然而二者复合后,同条件下的苯降解率却大幅提升,可以达到40%以上.经证实,催化剂制备过程中,Bi的状态发生变化,在TiO2导、价带之间插入新的能级,使其禁带宽度变窄,电子可以实现可见光跃迁.