纳米TiO2/硅藻土光催化降解废水中二甲胺

通过凝胶-溶胶法制备纳米TiO2/硅藻土复合催化剂,对常见工业难降解有机污染物二甲胺(DMA)进行了降解实验.采用扫描电镜和X射线衍射技术对催化剂能进行了表征,考察了废水初始浓度、pH、催化剂用量、外加氧化剂对DMA光催化降解效果的影响,进行了降解动力学和降解机理的分析.结果表明,所制催化剂为锐钛矿和金红石混合晶型,均达纳米级,对中低浓度(≤400 mg/L)DMA废水具有良好的降解效果.常温常压、18W紫外汞灯下,3 g/L TiO2/硅藻土对DMA废水(400 mg/L)降解率可达70％以上;其降解反应符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型;其可能的降解途径为:二甲胺(DMA)→甲胺(MA)→CO2/CO32-、H2O和NH4+.     

TiO2光催化氧化降解乳酸的工艺及机理研究

以TiO2为催化剂、紫外灯为光源对乳酸进行光催化降解实验,考察了乳酸初始浓度、TiO2用量、反应时间、曝气方式等因素对乳酸降解率的影响,并在此基础上应用正交实验对降解条件进行优化,同时对乳酸的降解机理进行了探索研究.实验结果表明:以300 W紫外汞灯为光源,在乳酸初始浓度为O.5 g/L、TiO2量为0.20 g/L、...     

TiO2光催化氧化降解乳酸的工艺及机理研究

以TiO2为催化剂、紫外灯为光源对乳酸进行光催化降解实验,考察了乳酸初始浓度、TiO2用量、反应时间、曝气方式等因素对乳酸降解率的影响,并在此基础上应用正交实验对降解条件进行优化,同时对乳酸的降解机理进行了探索研究。实验结果表明：以300 W紫外汞灯为光源,在乳酸初始浓度为0.5 g/L、TiO2量为0.20 g/L、反应时间120 min、持续通入空气鼓泡的条件下,乳酸降解效果最佳,乳酸降解率为99.9%;降解12 h总有机碳去除率达91.2%。乳酸光催化降解的反应途径为：乳酸脱羧生成乙醇,乙醇被氧化生成乙醛,进而氧化为乙酸,所有的中间产物被继续降解,最终矿化为CO2和H2O等小分子物质。     

TiO2薄膜光催化降解双酚A的研究

采用sol-gel法制备TiO2薄膜。以该薄膜为催化剂，研究了在H2O2存在的条件下，对内分泌干扰物质双酚A的光催化降解反应。分别讨论了pH值、H2O2的加入量、双酚A的初始浓度以及光照时间对降解反应的影响。结果表明，在pH=4，30mg／L的H2O2中对初始浓度为50mg／L的双酚A溶液光照180min有较好的降解效果。     

UV/TiO2光催化降解水体中的邻苯二甲酸二甲酯

酞酸酯是环境中普遍存在的有机污染物(内分泌干扰物)之一。利用UV/TiO2光催化降解水体中的邻苯二甲酸二甲酯(DMP),讨论了溶液pH、TiO2投加量及DMP初始浓度等因素对DMP降解的影响。结果表明,DMP为10mg/L左右时,TiO2投加量为0.2～0.5g/L、pH=7是比较理想的降解条件;DMP初始浓度越高,其降解率则越低。研究了Langmuir-Hinshelwood模式下DMP在TiO2表面的吸附与催化活性的关系,发现DMP主要通过吸附在催化剂的表面而非在溶液本体中发生降解。线性回归计算所得光照条件下的吸附常数远大于无光照条件下的吸附常数,可能是由于UV和TiO2体系之间产生协同效应,提高了UV/TiO2体系对DMP的降解效果。另外,初步分析了可能的降解反应机制。     

Fenton试剂协同TiO2光催化降解三氯乙酸及协同机理

为了研究Fenton试剂协同TiO2光催化降解三氯乙酸(TCAA)的反应及其协同机理,在自制的光催化反应装置中分别考察了Fenton、UV/TiO2及Fenton/ UV/TiO2 3个反应对TCAA的降解情况。研究结果表明,在TCAA初始浓度为2.0 mg/L,TiO2用量为1.0 g/L,紫外辐射光源为15 W(λmain=254 nm)的实验条件下,Fenton试剂协同TiO2光催化降解TCAA反应在pH 3~7范围内均有较高的降解率;TCAA 在Fenton、UV/TiO2及Fenton/ UV/TiO2 3个反应中的一级反应速率常数分别为0.0009、0.0131和0.0456 min-1;Fenton试剂与TiO2光催化反应间存在较明显的协同效应,其协同机理主要体现在两个方面:一是紫外光激发Fe(OH)2+和H2O2分解产生更多的·OH,二是Fenton试剂中部分被氧化成的Fe3+可与TiO2表面的光生电子结合被还原为Fe2+,抑制了光生电子与空穴的复合,从而提高了TiO2光催化降解TCAA的效率。     

TiO_2胶体光催化降解罗丹明B染料

TiO2胶体从钛氧有机物水解制备,表征的方法有：X射线衍射光谱（XRD）、激光散射粒径分布、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线光电子谱（XPS）和透射电子显微镜（TEM）。利用罗丹明B染料分子作为探针分子研究TiO2胶体的光催化活性,分析了pH、催化剂用量、外加氧化剂（H2O2）用量及罗丹明B初始浓度对TiO2胶体光催化活性的影响。结果表明：制备的TiO2胶体粒子平均粒径为13.8 nm（激光散法测定）,光催化降解罗丹明B染料的反应属于一级动力学反应,可以用Langmuir-Hinshewood模型加以描述,反应速率常数k1为0.08413 mg/（L.min）,平衡吸附常数k2为1.5305 L/mg;在pH为6,TiO2胶体用量为0.04%,H2O2（含量30%）用量为0.2%（V/V）,光照度为69.6μW/cm2时,5 h后罗丹明B染料的降解率可达到99%以上;相似的条件,0.2%的P25 TiO2粉体光催化处理染料水时,罗丹明B的降解率为90%。纳米TiO2胶体不仅可以提高罗丹明B的光催化降解率,还具有用量少,可有效降低水处理成本的特点。     

纳米Au/TiO2复合物光催化降解亚甲基蓝

以纳米金棒为掺杂物,采用溶胶-凝胶法制备了纳米Au/TiO2复合材料,在紫外光下对亚甲基蓝溶液进行光催化降解。结果表明,在紫外光下,Au/TiO2复合物对亚甲基蓝的脱色率最高可达99.6%,是纯TiO2的1.3倍。这主要归结于掺杂纳米尺寸的Au可增加TiO2对光的吸收以及减少电子-空穴对的复合,由此提高其光催化能力。     

TiO2薄膜光催化降解双酚A的研究

采用sol-gel法制备TiO2薄膜.以该薄膜为催化剂,研究了在H2O2存在的条件下,对内分泌干扰物质双酚A的光催化降解反应.分别讨论了pH值、H2O2的加入量、双酚A的初始浓度以及光照时间对降解反应的影响.结果表明,在pH=4,30 mg/L的H2O2中对初始浓度为50 mg/L的双酚A溶液光照180 min有较好的降解效果.     

SO_4~（2-）/TiO_2光催化降解苯酚

以工业硫酸氧钛为原料水解制得SO42-/TiO2光催化剂,并以苯酚为目标降解物,考察了SO24-/TiO2的光催化性能。结果表明：随着SO42-/TiO2制备过程中焙烧温度的升高,其光催化活性逐渐增加,650℃焙烧获得的SO24-/TiO2的光催化活性最好,此后再升高温度会因催化剂中硫的挥发而下降;在确定苯酚原液初始浓度为50 mg/L条件下,SO42-/TiO2的光催化降解苯酚的最佳工艺条件为反应时间2 h、苯酚pH为7、催化剂用量1 g/L。XRD、SEM和FTIR的分析结果显示实验温度下制得的SO42-/TiO2均为锐钛型TiO2;其间掺杂的SO24-在TiO2表面分散性较好,没有聚集成大的颗粒;红外分析的结果初步判定低温（〈550℃）焙烧制得的催化剂SO42-在TiO2表面是螯合双配位吸附,高温焙烧时（〉550℃）SO42-在TiO2表面是桥式配位吸附。     

基于荧光定量PCR技术构建水源地典型致嗅物质2-甲基异莰醇的评估方法及其应用

我国地表水源中由丝状蓝藻代谢产生2-甲基异莰醇(2-MIB)导致的嗅味问题十分普遍。由于传统显微镜检测方法无法鉴别产嗅藻种,不能满足水源水质管理要求,故有必要构建能特异性表征水体产嗅潜力的检测方法。由于丝状藻代谢产生2-MIB主要受其合成功能基因调控,设计了2-MIB功能基因引物,经引物特异性检验及PCR条件优化后,构建了基于2-MIB功能基因的定量PCR方法,并采用实际环境样品进行测试与验证。结果表明：引物特异性良好,定量PCR方法能有效检测2-MIB功能基因,并绘制了标准曲线,得出检测限为8.44×10² copies·L⁻¹;实际样品测试结果显示其2-MIB功能基因浓度在2.09×10⁷~1.94×10¹⁰ copies·L⁻¹范围内,与基于仪器分析方法测定的2-MIB浓度符合线性关系(R²=0.63,P<0.01),表明定量方法可行。该方法具有灵敏性高、特异性好的特点,能特异性检测产嗅基因,可应用于水源地中产嗅潜力评估与预警。     

饮用水中异嗅物质-土臭素及二甲基异冰片的测定方法

导致饮用水土霉味的常见物质为土臭素(GSM)和二甲基异冰片(2-MIB),此两种物质通常在原水及饮用水中痕量存在,浓度低于几百ng/L.总结了用感官分析法和仪器分析法测定痕量GSM和2-MIB.对液液萃取、固相萃取、固相微萃取及各种衍生水样预处理方法进行了对比,评价了各种方法的优劣,并对异嗅物质分析方法的发展提出了展望.     

ZnIn2S4光催化降解水中痕量药物卡马西平的特性

采用水热合成法制备光催化剂ZnIn2S4,考察其光催化降解水中痕量医药类物质卡马西平的特性。研究表明,卡马西平初始浓度100 μg·L-1、溶液pH 5~9、ZnIn2S4投加量50 mg·L-1与碘镓灯（350~450 nm）光照反应3 h后,卡马西平的去除率为90%。动力学分析表明,卡马西平的光催化降解符合一级反应动力学,添加催化剂时的反应速率常数是不加催化剂的2.85倍,催化剂明显提高了降解反应速率。催化剂循环使用2个周期后,卡马西平的去除率由90%降至70%并保持稳定,表明催化剂结构趋稳后仍具有较高的催化活性。羟基自由基（·OH）实验证实了卡马西平降解过程中·OH为主要活性物种,但卡马西平的矿化率却只有3%,由于反应后的溶液呈酸性,因此推测光催化过程中卡马西平与·OH作用后大都转化为酸性中间产物而未被彻底氧化。     

氧化铁光催化降解活性染料的研究

用NaOH和Fe(NO3)3·9H2O共沉淀法制备Fe2O3的前驱体,分别在350℃,550℃,700℃烧结得到α-Fe2O3催化剂.通过对3种活性染料的降解实验,探讨了光照和光照时间的影响,比较了不同烧结温度下所得催化剂光催化活性的大小,得出350℃烧结的催化剂光催化活性最好.     

某水源水库嗅味来源及潜在产嗅藻分布特征解析

华东地区某水源水库近年来出现季节性嗅味问题。为解析嗅味产生来源及其成因,于2018年4月至2019年12月对该水库上游以及库内水体进行长期监测。监测结果表明,2-甲基异莰醇(2-MIB)是主要的土霉味致嗅物质,伪鱼腥藻是该水库潜在产嗅藻种,且其主要为外源输入。相关性分析结果表明,伪鱼腥藻的生长与水温及水下光照(透明度、浊度)等有关。为进一步解析水下光照因素驱动下伪鱼腥藻在水库水体中的分布特征,在水库高嗅期间开展了72 h连续监测,重点分析了伪鱼腥藻昼夜与垂向分布特征。结果表明,在08:00,伪鱼腥藻往表层迁移,在10:00—14:00,表层密度达到最高值,白天在水体中呈现明显的垂向迁移特征,而夜晚在水体中各层的分布无明显变化,这进一步说明水下光照对伪鱼腥藻生长的重要性。以上结果进一步提升了对实际水体中伪鱼腥藻分布规律的认识,可为水源地中伪鱼腥藻导致的嗅味问题提供借鉴。     

Cu2O光催化降解水中对硝基苯酚的研究

用CuCl水解法制备Cu2O粉末,用透射电镜(TEM)和X衍射(XRD)对Cu2O粒子进行了表征.在仿太阳光源的照射下,研究了Cu2O对水中难降解有机污染物对硝基苯酚的光催化降解效果.结果表明,在8 h内,对硝基苯酚几乎完全降解.在催化剂用量为0.2 g时,对浓度为22.4 mg/L的200mL对硝基苯酚溶液有良好的降解效果.降解反应符合一级反应动力学.     

TiO_2/AC复合催化剂的制备及其对六氯苯的光催化降解性能研究

以颗粒活性炭（AC）和钛酸丁酯为原料,采用微波辐射法制备TiO2/AC复合光催化剂,并对制备的催化剂进行了表征;采用该催化剂对六氯苯进行光催化降解,确定了六氯苯降解的最佳工艺条件,并就几种外加试剂对TiO2/AC光催化降解六氯苯的强化作用进行了探讨。结果表明,制备的催化剂中TiO2均匀分布在活性炭表面、呈单一的锐钛矿晶型,晶粒生长完善。该催化剂催化降解六氯苯的最佳工艺条件为：pH值为5、TiO2负载量为18.2%、TiO2/AC投加量为0.4 g/L、反应时间为60 min。在此条件下,六氯苯降解效率达90.3%。添加适量的H2O2、AgNO3、K2S2O8、KIO4和KMnO4均能提高TiO2/活性炭对六氯苯的光催化降解效率。5种外加试剂的适宜添加量分别为0.3%、1.0、1.0、0.1和0.1 mmol/L,对TiO2/AC光催化效率的强化作用大小顺序为：H2O2〉AgNO3〉K2S2O8〉KMnO4〉KIO4。     

Model reactor for photocatalytic degradation of persistent chemicals in ponds and waste water

A laboratory scale flow-through model reactor for the degradation of persistent chemicals using titanium dioxide (TiO₂) as photocatalyst immobilized on glass beads is presented. In the test system with a volume of 18 L contaminated water is pumped to the upper part of the floating reactor and flows over the coated beads which are exposed to UV-radiation. The degradation of two dyes of different persistance was investigated. Primary degradation of methylene blue did not fit a first order kinetic due to coincident adsorption onto the photocatalyst and direct photolysis, resulting in a half-life of 6 h. A filtrate of a green algae suspension accelerated the colour removal. In contrast, reactive red 2 was degraded only by photocatalysis; neither adsorption nor direct photolysis led to a colour removal. The course of primary degradation followed a first order kinetic with a half-life of 18 h and a rate constant of 0.04 h⁻¹. Analysis of the degradation products indicated mineralization by detection of NO₂⁻ and NO₃⁻, accompanied by a decrease of pH and an increase of conductivity. A successful adaptation of the model reactor (scale 1:10) to dimensions required for surface waters and waste water treatment plants would be a costefficient and environmentally sustainable application of photocatalysis for the treatment of industrially polluted water and could be of relevance for third world contries, particularly those favoured by high solar radiation.