高指数晶面TiO2对铬的吸附及光催化去除

由工业生产引起的铬污染是环境领域面临的一大挑战.二氧化钛(TiO_2)材料因其吸附催化的双重作用在铬的去除方面具有潜在应用前景.利用溶剂热法合成高指数晶面TiO_2{201},对其进行SEM、TEM、XRD及XPS表征,并用于Cr(Ⅲ/Ⅵ)的吸附及Cr(Ⅵ)的光催化还原,以达到从水体中去除铬的目的.所合成的TiO_2{201}为锐钛矿相,呈蒲公英状的层级结构. Langmuir吸附等温线结果表明,TiO_2{201}对Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的最大吸附量分别为22. 7 mg·g-1和13. 2 mg·g-1,Freundlich模型拟合结果表明TiO_2{201}对Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的吸附均易于进行,其1/n均小于0. 5.在紫外光照条件下,TiO_2{201}作为光催化剂可将毒性较强且吸附去除效果较差的Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),并以Cr(OH)3及Cr2O3的形式沉淀在TiO_2表面,XPS表征结果进一步证实了表面沉淀的存在.为探明TiO_2{201}光催化还原Cr(Ⅵ)的机制,分别研究光生空穴淬灭剂(EDTA-2Na)和光生电子淬灭剂(KBr O3)对Cr(Ⅵ)还原效率的影响,证明Cr(Ⅵ)的还原是由光生电子引起.     

g-C3N4协同光催化还原Cr(Ⅵ)及氧化磺基水杨酸

氮化碳是一种新型非金属半导体光催化剂,近年来发展成为一种理想的环境治理材料.通过热解三聚氰胺的方法制备出石墨相氮化碳(g-C_3N_4),利用XRD、TEM和UV-vis DRS对它的结构、形貌及光电特性进行表征,并进一步对其在协同光催化还原Cr(Ⅵ)及氧化磺基水杨酸(SSA)中的应用进行了研究,考察了催化剂投加量、初始pH以及Cr(Ⅵ)与SSA初始浓度比等条件对协同光催化反应的影响.结果表明,催化剂投加量为0.5 g·L~(-1),pH=2,初始Cr(Ⅵ)与SSA浓度比为1∶4(10 mg·L~(-1)∶40 mg·L~(-1))时,协同光催化反应达到最优化,比单独光还原或光氧化污染物的能力提高3倍以上,此时Cr(Ⅵ)的还原率为98.9%,SSA的氧化率为93.4%.本文还深入探讨了协同光催化机制,g-C3N4在可见光激发下,光生电子还原Cr(Ⅵ),同步产生的空穴、O_2~(·-)和·OH共同氧化SSA.     

金属和有机化合物污水的处理TiO2光催化剂的研究

本文通过试验室试验，研究了利用ＴｉＯ２光催化剂处理带有溶解金属（Ａｇ，Ａｕ，Ｃｄ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｈｇ，Ｎｉ和Ｐｔ）及各种有机物（如：甲醇，甲酸，水扬酸，乙二胺四乙酸，酚，硝基苯）的污水，研究发现只要具有一半反应标准的还原电势，正高压高于３Ｖ的金属（做为正常氢电极的函数）可以和ＴｉＯ２做为催化剂进行处理。同时本文还提供了说明氧化和还原反应之间相互作用的动力学数据，试验利用单苯环同系物做为电子供体，说明     

L-抗坏血酸还原降解六价铬的影响因素

对L-抗坏血酸(维生素C,VC)还原降解六价铬(Cr(Ⅵ))的影响因素进行了试验研究. 当ρ(VC)∶ρ(Cr(Ⅵ))为5∶1时,ρ(Cr(Ⅵ))降至检测限以下. 低温条件下仍能取得较高的Cr(Ⅵ)去除率,当反应体系温度维持在35 ℃时,Cr(Ⅵ)的去除率达到95.5%. 在饱和溶解氧条件下,Cr(Ⅵ)的去除率仍能达到85.5%. 氧化还原体系中VC和零价铁同时作为电子供体,存在竞争关系. VC还原降解Cr(Ⅵ)的产物为三价铬(Cr(Ⅲ))和脱氢抗坏血酸,反应化学计量比(n(VC)∶n(Cr(Ⅵ)))为3∶2.      

TiO_2光催化还原有机废水中Cr(VI)的研究

二氧化钛具有较高的光稳定性和反应活性,可以用于光催化还原去除水中的重金属离子,本文以含有Cr(Ⅵ)的有机废水为研究体系,分别考察了环糊精、pH值、反应物初始浓度、催化剂用量等对光催化还原反应的影响。结果表明,当催化剂浓度为0.5g/L,经过100分钟的紫外光照射时,Cr(Ⅵ)的光催化还原效率可达到92%;初始Cr(Ⅵ)浓度较低时,在相同条件下反应更加迅速,10min已经基本全部去除;β-CD对Cr(Ⅵ)的光催化还原有一定的促进作用;同时反应在酸性条件下可以获得较高的还原效率。     

基于PMS的Cr(Ⅵ)-染料复合废水协同处理效果及机理

通过投加过一硫酸盐(PMS)探讨其协同处理偶氮染料金橙Ⅱ(AO7)及Cr(Ⅵ)的可行性、影响因素及机理.结果表明,体系可以在有效去除AO7的同时降低Cr(Ⅵ)浓度,120min时降解率分别达到97.9%及22.1%;随着初始pH值降低AO7降解及Cr(Ⅵ)去除效率逐渐升高;AO7的降解主要是由于Cl-与PMS反应产生的氧化性物质HClO以及PMS投加创造的酸性条件使得Cr(Ⅵ)具有强氧化性的共同作用,其中起主导作用的是HClO;Cr(Ⅵ)的转化是由于自身与AO7发生氧化还原反应导致.本研究可以为复合污染废水的处理提供理论依据.     

TiO2光催化还原有机废水中Cr(Ⅵ)的研究

二氧化钛具有较高的光稳定性和反应活性,可以用于光催化还原去除水中的重金属离子,本文以含有Cr(Ⅵ)的有机废水为研究体系,分别考察了环糊精、pH值、反应物初始浓度、催化剂用量等对光催化还原反应的影响.结果表明,当催化剂浓度为0.5g/L,经过100分钟的紫外光照射时,Cr(Ⅵ)的光催化还原效率可达到92%;初始Cr(Ⅵ)浓度较低时,在相同条件下反应更加迅速,10min已经基本全部去除;β-CD对Cr(Ⅵ)的光催化还原有一定的促进作用;同时反应在酸性条件下可以获得较高的还原效率.     

生物法修复铬污染土壤的研究

用生物修复技术来处理受铬污染的土壤，利用自然界中微生物，通过生物还原反应，将Cr(Ⅵ)还原成三价铬。先是通过土壤与合铬的培养基一起培养，筛选出5种能还原Cr(Ⅵ)的菌种，鉴定其菌属，并试验用这些菌种处理铬污染土壤的效果。同时还考虑了pH值对处理效果的影响。试验结果表明：筛选出5种菌种可以还原Cr(Ⅵ)；混菌处理效果最好，最高可达到100％；混菌处理污染土壤的适宜pH值范围为6．0—8．0。     

硫铁矿对Cr(Ⅵ)污染土壤的长效还原稳定化研究

针对酸溶态占比高的Cr(Ⅵ)污染土壤还原解毒不彻底、后期易返黄的问题,确定了水溶态Cr(Ⅵ)快速还原、酸溶态Cr(Ⅵ)长效缓释还原的修复思路。试验考察了单独添加硫铁矿对Cr(Ⅵ)处理的效果,并采用FeSO₄·7H₂O、硫铁矿分步还原法探究处理后污染土壤的长效稳定性,进行了540 d的长期监测。结果表明:FeSO₄·7H₂O还原药剂长效性较差,在自然环境中容易发生氧化,失去还原效能,无法完全还原缓慢释放的酸溶态Cr(Ⅵ),有必要加入长效还原缓释药剂对酸溶态Cr(Ⅵ)进行持续还原。硫铁矿单独修复水溶态Cr(Ⅵ)为主的污染土壤,在添加20%的硫铁矿,反应14 d的条件下,土壤中Cr(Ⅵ)浸出浓度降至30.4 mg/L。采用FeSO₄·7H₂O和硫铁矿分步还原酸溶态Cr(Ⅵ)污染土壤,先加入2%的FeSO₄·7H₂O,养护3 d后再加入3%的硫铁矿反应27 d,Cr(Ⅵ)浸出浓度即降至0.29 mg/L,加入5%的硫铁矿,反应4 d后Cr(Ⅵ)浸出浓度即可降至0.43 mg/L,之后Cr(Ⅵ)浸出浓度保持稳定。经过540 d的长期监测未发现浸出浓度有上升情况。     

天然水中Cr(Ⅵ)与硫化物的氧化还原反应环境动力学的研究

本文模拟研究了地表水及土壤水介质中Cr(Ⅵ)在硫系统作用下的氧化还原反应动力学.在通常的pH及夏、秋温度和厌氧还原条件下进行动力学实验,采用了流动注射技术分析测定.初步确定了在一定的温度及pH条件下,当Cr(Ⅵ)与硫化物浓度相近时,二者之间的氧化还原反应为二级反应,其反应速率与Cr(Ⅵ)及总硫化物浓度的一次方乘积成正比.其速率常数随温度升高而增大,随pH升高却产生较为复杂的变化,总的说来,在pH5.5—7.0范围内速率常数较大.而在pH>7时反应很慢,近于停止了.当硫化物浓度远大于Cr(Ⅵ)时,二者之间的反应为准一级反应,Cr(Ⅵ)的还原速率与Cr(Ⅵ)浓度的一次方成正比,其反应速率常数随温度升高而增大,在pH5.0—7.8范围内速率常数随pH升高而逐渐减小.     

铬污染土壤的生物化学还原稳定化研究

通过A药剂的小试实验,对Cr(Ⅵ)污染土壤的生物化学还原稳定化进行研究。结果表明:A药剂对Cr(Ⅵ)污染土壤有较好的还原稳定化效果。当药剂投加比从2%增加到10%时,Cr(Ⅵ)还原率从90.2%升高至97.4%;反应体系初始氧化还原电位(ORP)为324.6 mV,反应7 d后,ORP最低下降至-426.2 mV。当药剂投加比大于8%时,反应14 d后体系ORP依然低于-141 mV,说明A药剂能维持较长时间的还原反应环境;反应中,Cr(Ⅵ)的存在一定程度上抑制了NO-3、SO2-4的还原,反应14 d后,NO-3浓度最高下降41.7%,由于A药剂中含有硫酸根,SO2-4浓度最高上升45.8%。     

rGO/TiO_2复合光催化剂的制备及光催化性能

用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),以柠檬酸作为钛酸四丁酯的水解抑制剂和氧化石墨烯的表面活性剂制备G0/TiO_2前驱体溶胶,经过干燥、热处理后用NaBH_4还原得到还原氧化石墨烯/TiO_2(rGO/TiO_2)复合光催化剂.利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、荧光光谱(PL)对其进行表征分析;研究了GO的引入量、光催化剂的投入量对甲基橙降解性能的影响.结果表明:柠檬酸的加入能有效改善纳米TiO_2在rGO表面的分散情况;rGO/TiO_2复合光催化剂的光催化活性明显高于纯TiO_2;GO的加入量为10%且催化剂用量为0.1g时催化效果最佳.     

铁屑-微生物协同还原去除水体中Cr(Ⅵ)研究

考察了铁屑和微生物对受污染水体中Cr(Ⅵ)的还原去除能力以及Cr(Ⅵ)去除效率的影响因素,分析了反应后铁屑表面的组成以及Cr(Ⅵ)还原产物的形态特征.结果表明,铁屑-微生物协同处理对水体Cr(Ⅵ)的去除具有促进作用,在18 h内Cr(Ⅵ)去除率就可达到100%.在25～42℃范围内,温度升高有利于Cr(Ⅵ)的去除;Cr(Ⅵ)还原去除的最适宜初始pH为5.8.Cr(Ⅵ)去除效率随着铁屑投加量和微生物接种量的增大而增大,随着Cr(Ⅵ)初始浓度的增大而减小.Mn2+、Zn2+、Co2+、Cu2+和Ni2+离子对Cr(Ⅵ)的还原去除都有一定的抑制作用,其中Mn2+的影响最小,Ni2+的抑制作用最为明显.XPS分析结果显示,铁屑表面吸附和沉积了Cr元素,且有Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)两种价态;Cr2p3/2轨道处的出峰由Cr(Ⅲ)在(576.8±0.1)eV处的峰和Cr(Ⅵ)在(578.1±0.1)eV处的峰叠加而成,还原产物Cr(Ⅲ)极有可能以Cr(OH)3以及铁铬氧化水合物[FexCr1-x(OH)3]形式存在.     

纳污河口水体中溶解有机物对Cr(Ⅵ)的还原作用--实验室模拟

工厂排放的含Cr(Ⅵ)废水注入河口之后,受水体中溶解有机物的还原,转化为低毒的Cr(Ⅲ).在天然水体中Cr(Ⅵ)被溶解有机物还原的反应动力学表明:该过程对Cr(Ⅵ)和H~ 均为一级反应.还原过程由两个反应组成,反应Ⅰ是Cr(Ⅵ)对酚羟基(φ—OH)的氧化,反应速度常数k_1~(18℃)=0.036min~(-1).反应Ⅱ是Cr(Ⅵ)对醇羟基(R—OH)的氧化,反应速度常数k_1~(＇18℃=1.5×10~(-3)min~(-1)。反应的活化能E_1=26kcal/mol,E_1~＇=40kcal/mol(18—28℃).利用正交设计实验测定该还原反应热力学的有关参数得出:溶解有机物对Cr(Ⅵ)的还原作用体系的反应物浓度和pH对反应平衡点有显著影响河口水域的水化学条件有利于Cr(Ⅵ)的还原.在反应平衡时六价铬的浓度(C_(Cr)~(eq)_(VI))与溶解有机物含量(DOC)之间的相关关系的基础上,外推得出不同环境功能水质要求的排放标准的计算通式:C_(Cr)~d_(VI)=α(Q/q)C_(Cr)~8_(VI) kDOC     

暴露不同晶面的锐钛矿及其光催化反应

文章研究了采用水热法制备双椎体矿锐钛矿TiO_2纳米晶体薄膜和暴露(001)和(101)晶面的去顶端双椎体锐钛矿TiO_2纳米晶体薄膜。再利用光还原沉积贵重金属(Ag、Au)到锐钛矿TiO_2晶面上的方法研究所制备的TiO_2纳米晶体结构对光催化性能的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)观察贵重金属(Ag、Au)粒子在锐钛矿TiO_2晶面上的光沉积情况,结果表明暴露的(001)和(101)晶面在锐钛矿TiO_2的光催化氧化还原反应中分别起到不同的作用。通过X射线衍射仪(XRD)分析所制备的锐钛矿TiO_2纳米晶体薄膜的材料成分以及晶型结构。利用制备的锐钛矿TiO_2纳米晶体薄膜对亚甲基蓝进行光催化降解,探究其光催化效率及影响因素。通过对我们制备的矿锐钛矿TiO_2纳米晶体的研究可以认为同是暴露分别进行氧化还原反应的晶面和光还原沉积贵重金属都能有效促进光催化效率。     

抗坏血酸改性纳米硫化亚铁对水体Cr（Ⅵ）的还原特性及机制

为提高纳米硫化亚铁的稳定性及其对水体Cr(Ⅵ)的还原特征,本文通过化学共沉淀法制备抗坏血酸改性纳米硫化亚铁(VC-nFeS)并阐明其对水体Cr(Ⅵ)的还原特性与机制.实验结果表明,VC-nFeS对水中的Cr(Ⅵ)具有优良的还原效果,当pH为7.0,温度为25℃,材料中还原成分FeS与废水中Cr(Ⅵ)的物质的量比为1.5∶1时,还原率可达到99%以上.VC-nFeS投加量、反应温度、初始pH值等因素都会影响Cr(Ⅵ)还原,增加投加量和提高反应温度都能够提高还原速率,酸性和中性环境更有利于Cr(Ⅵ)的还原.VC-nFeS还原Cr(Ⅵ)的过程符合伪二级动力学反应模型,主要以化学吸附为主.等温吸附实验结果表明,两者之间的反应过程用Langmuir模型拟合程度较好,该材料在25℃条件下的最大吸附容量为595.24 mg·g^-1.扫描电镜(SEM)和Zeta电位测定结果表明,加入抗坏血酸改性能够有效分散纳米硫化亚铁.X射线衍射图谱(XRD)和红外光谱图(FTIR)结果显示,抗坏血酸改性处理能够提高纳米硫化亚铁的稳定性,并减少材料表面氧化.另外,产物表征结合水体实验结果表明反应...     

“Achromobacter sp. CH-1-Cr(Ⅵ)-H2O”体系Cr(Ⅵ)还原的电化学行为

采用循环伏安法探明了"Achromobacter sp.CH-1-Cr(Ⅵ)-水"体系的电化学行为.结果表明:循环伏安曲线上-0.62V(相对于SCE)的电流峰对应的反应为Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)的反应,在电势为-0.82V时Cr(Ⅲ)开始还原为零价铬.体系中的电极反应为不可逆过程,阳极扫描时Cr(Ⅲ)不会被重新氧化为Cr(Ⅵ).细菌的存在使Cr(Ⅵ)的还原更容易进行,其还原峰电势正移约0.2 V,细菌对体系中的电化学反应起了催化作用.随细菌量的增加,氢气的析出、六价铬还原为三价铬及三价铬进一步还原为零价铬的电势均发生了正移,过高的细菌量主要影响三价铬还原沉积为金属铬的过程.铬浓度对细菌还原Cr(Ⅵ)溶液的循环伏安曲线的影响不大.初始pH值为10是细菌还原Cr(Ⅵ)的最佳pH值.     

生物制备β-FeOOH光催化酒石酸还原Cr(Ⅵ)的研究

Cr(Ⅵ)不同于Cr(Ⅲ),它具有明显的毒性、致癌性、致突变性,且在水体和土壤中迁移性强,因此,将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)继而以Cr(OH)3沉淀形式去除,是治理Cr(Ⅵ)污染的重要措施之一.本文研究了生物制备β-Fe OOH光催化酒石酸还原Cr(Ⅵ)的效率及影响因素.结果表明:在生物合成的β-Fe OOH存在条件下,光催化酒石酸还原Cr(Ⅵ)的效率大幅提高,是没有β-Fe OOH对照处理的4.35倍.β-Fe OOH存在下光催化酒石酸还原Cr(Ⅵ)受p H、β-Fe OOH浓度和酒石酸浓度的影响.在p H 2.0~5.0实验范围内,p H越低,还原率越高.当p H=5.0时,Cr(Ⅵ)还原率只有45%,p H=2.0时,Cr(Ⅵ)还原率可达到90%.β-Fe OOH浓度为0.6 g·L-1时,Cr(Ⅵ)还原率达到最高.酒石酸浓度的增加有利于Cr(Ⅵ)的光催化还原.在β-Fe OOH浓度为0.6 g·L-1,酒石酸浓度为200μmol·L-1,溶液p H=2.0的最佳条件下,溶液中Cr(Ⅵ)可在80min内100%光催化还原成Cr(Ⅲ).本研究为生物制备β-Fe OOH的应用和Cr(Ⅵ)污染治理提供了新的选择.     

Al3+对酒石酸还原Cr(Ⅵ)的催化作用

为进一步了解土壤环境中有机物有效快速还原Cr(Ⅵ)的作用机理,通过批式试验研究了不同温度和pH条件下土壤中普遍存在的Al3 对酒石酸还原Cr(Ⅵ)反应速率的影响.结果表明,Al3 对酒石酸还原Cr(Ⅵ)有催化作用,且pH越低,Al3 的催化作用越明显;然而,当pH达4.5时,其催化作用几乎完全消失.前期试验结果指出,Al3 对只含有1个α-OH有机酸(如柠檬酸和乳酸)和只具有2个羧基的有机酸(如草酸和琥珀酸)还原Cr(Ⅵ)没有任何影响.因此,可得出Al3 的催化效应跟酒石酸分子中的2个α-OH与Al3 发生作用有关.在Al3 作用下,过量酒石酸对Cr(Ⅵ)还原反应符合零级反应动力学规律.     

Cr(Ⅵ)在Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐体系中紫外光还原研究

研究了在紫外光照射下,Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐溶液对Cr(Ⅵ)的光还原反应.同时,考察了溶液pH值、Fe(Ⅲ)浓度、柠檬酸盐浓度、Cr(Ⅵ)初始浓度对光还原效率的影响,并分析了光还原反应的动力学.研究结果表明,Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐体系能光还原Cr(Ⅵ),在pH为2.0～6.0的范围内,Cr(Ⅵ)的还原率随着溶液初始pH值的降低而增大.当pH值为2.0、Fe(Ⅲ)浓度为10μmol·L-1、柠檬酸盐浓度为250μmol·L-1及Cr(Ⅵ)初始浓度为19.2μmol·L-1时,光照反应8min后Cr(Ⅵ)的最大还原率达到100%,但当pH值增加到6.0时,Cr(Ⅵ)的最大还原率下降到19%;当Cr(Ⅵ)的初始浓度在9.6～96.0μmol·L-1的范围内时,Cr(Ⅵ)光还原反应的初始速率随着Fe(Ⅲ)、柠檬酸盐(cit3)、Cr(Ⅵ)初始-浓度的增加而增加.表观动力学方程为:-dCCr(Ⅵ)/dt=0.1019[Cr(Ⅵ)]0.[Fe(Ⅲ)]0.[cit3]0..536-25