水处理光电催化反应器内部结构优化布设机理探讨

光电催化(PEC)反应器内部结构的优化布设对水中污染物的降解效率至关重要.本文采用氧化还原法制备了一种蓝色TiO_2纳米管阵列电极板,探究了PEC反应器内各布设因素对亚甲基蓝(MB)降解效果的影响.结果表明,阳极板与光源中心距离的减小、阳极板旋转角度的减小及阳极板数量的增加均会导致MB降解速率的加快.进一步分析表明,各布设因素对MB的降解影响均可归因为紫外(UV)辐照强度.MB的PEC降解速率与阳极板表面UV辐照强度呈线性正相关,其线性拟合公式的斜率(0.00219)和截距(0.0049)分别反映了UV光子应用于阳极催化氧化和直接光降解MB的相对效果,揭示了各反应对MB降解速率的贡献.此外,不同内径(64、72和80 mm)的PEC反应器对比结果表明,反应器内径越小,MB降解速率越快,但内径为80 mm的反应器降解MB的单位电能消耗(E_(EO))最低(17.24 kWh·m~(-3)·order~(-1)).最后,量化分析了不同内径反应器中阳极催化氧化和直接光降解对MB降解速率的贡献,为PEC反应器的优化设计提供了重要参考.     

光电催化水处理技术研究新进展剖析

光电催化技术是一种新型的电化学辅助光催化技术,即通过施加阳极偏压抑制光生电子和空穴的复合,达到提高光催化效率的目的。近年来,光电催化技术在水处理技术研究领域受到广泛关注。简述了光电催化技术的基本原理,总结了可见光响应光阳极的研制进展;从光电反应器的构型、原理和主要特点3个方面分别介绍了悬浮型、负载型和复合光电催化反应器系统;归纳了光电催化技术在水处理和污染物资源化回收方面的应用;探讨了光电催化水处理技术在实际应用方面存在的问题,并展望了其研究前景。     

光电催化降解苯胺的研究——单槽与双槽光反应器对比

以直接热氧化制备的TiO2为催化剂，采用单双槽光反应器，研究了水中苯胺的光电催化降解行为，结果表明：氧的还原反应不是光电催化反应的速率控制步骤，但氧的还原和还原产物能加快苯胺的光电催化降解速率，单槽光电反应器中，当pH由4．38升至10．30，苯胺降解反应速率是逐渐增大。当pH大于10．30后，反应速率迅速下降，使用双槽反应器，阳极室鼓氮气时，苯胺的反应速率始终随pH的升高而下降，而不阳极室鼓空气时，苯胺反应速率在pH9.0左右时最大，在相同的气氛条件下，苯胺在单槽的光电催化反应速率大于双槽的速率，利用光电流的大小可判断反应速率的快慢，但光电流的利用效率与溶液pH，氧和电压有关。     

TiO_2光电催化技术降解有机污染物研究进展

TiO2光电催化水处理是一种电化学辅助的光催化反应技术,通过施加外部偏压减少光生电子和空穴的复合,从而提高其量子效率使有机污染物彻底矿化。综述了TiO2光电催化的机理、光电极及光电化学反应器的设计、光催化剂活性的提高等方面的问题,最后对光电催化技术的发展进行了展望。     

光电催化降解壬基酚影响因素研究

采用sol-gel法制备TiO2薄膜光电极,以该电极为工作电极,铂丝作对电极,饱和甘汞电极为参比电极,对壬基酚的光电催化降解进行了研究。结果表明:该电极具有n型半导体的特征行为。在外加偏压为+0.8V、pH=5、、30mg/L的H2O2中对初始浓度为20mg/L的壬基酚溶液光照180min降解率达62.22%。讨论了氧的存在、外加偏压、pH等因素对光电催化反应的影响。     

光电催化降解10-壬基酚聚氧乙烯醚

采用溶胶-凝胶法制备TiO₂薄膜光电极,以该电极为工作电极,铂丝作对电极,饱和甘汞电极为参比电极,对10-壬基酚聚氧乙烯醚的光电催化降解进行了研究.结果表明,该电极具有n型半导体的特征行为.在外加偏压为+0.6V,pH值为5,H₂O₂浓度为30mg/L的条件下对初始浓度为50mg/L的10-壬基酚聚氧乙烯醚溶液光照4h,降解率达53.26%.讨论了氧的存在、外加偏压、pH值等因素对光电催化反应的影响.     

附载型二氧化钛光电催化降解苯胺机理

以附载在镍网上的TiO2为催化剂,研究了水中苯胺光电降解行为和机理.结果表明在有氧存在时光催化能有效降解苯胺.苯胺为1.89×10-4mol/L时,其量子产率为8.12%.缺氧时,光反应不能进行,但外加阳极偏压能使光催化反应进行并能大大提高苯胺的降解速率.通过GC-MS技术确定其降解中间产物主要有硝基苯和偶氮苯等,它们可最终矿化为NH+-4、NO+-3和CO2.     

光电催化降解2,4-二氯苯酚的研究

采用Sol-Gel法制备了纳米TiO2／导电玻璃薄膜电极，应用XRD表征了TiO2薄膜的物相和粒度，以上述电极为工作电极和光催化剂，研究了2，4－二氯苯酚溶液的光催化和光电催化降解行为，结果表明，外加阳极偏压为0．7V，时间100min时，光电催化降解率为85％，高出光催化降解25％，2，4－DCP初始浓度（C0）与反应速率（r0)的关系符合Langmuir-Hinshelwood方程，当C0≤0．50mmol.L^-1时，光电催化降解速率可用一级动力学模式来描述。     

光电催化和光产生过氧化氢联合降解苯胺

报道了在双槽光电反应器，紫外光光照二氧化钛阳极时，苯胺在阳极室降解的同时，光生电子在外加电场的作用下移动到石墨阴极上，并还原溶液中的氧生成过氧化氢氧化降解苯胺，光电催化降解污染物时，这种方法同时充分地利用了光生空穴和光生电子，因而是十分有效的。     

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.     

TiO_2/Ti薄膜电极制备和光电催化降解罗丹明B的研究

以TA1钛合金为原料采用阳极氧化法制备新型薄膜电极 -TiO2 Ti电极 ,运用X射线衍射法、扫描电镜对电极表面膜的粒径、物相进行了表征。结果表明 ,控制反应条件 ,薄膜中二氧化钛晶型以锐钛矿型为主 ,粒径 45～ 5 0nm ,将其应用于光催化氧化水中的罗丹明B ,该电极对其降解有很好的光催化活性 ,同时 ,外加一定的偏压可以提高光催化氧化的效率     

悬浮型和流化床型纳米TiO2光催化反应器研究进展

围绕避免催化剂沉积、提高光透过率和催化剂分离3个方面的问题,综述了国内外在悬浮型和流化床型光催化反应器的工艺设计及改良方面所取得的进展,对当前应发展的悬浮型和流化床型反应体系提出了建议。     

网状Ti/TiO2电极光电催化氧化若丹明B

用阳极氧化法制备出一种网状Ti/TiO2电极,扫描电镜和拉曼光谱对电极表面TiO2膜的形貌和晶体结构的检测结果表明:膜的结构和性能受阳极氧化过程中氧化速率的影响,在控制实验条件下,锐钛型TiO2是其主要结晶形态.若丹明B的光电催化降解和光催化降解的实验结果表明:外加偏压可以有效地提高有机物的光催化降解效率.TOC的测定结果显示,在光电催化氧化过程中,若丹明B几乎完全矿化.若丹明B在光电催化降解过程中,生色基团的破坏与脱乙基作用同时发生.     

电极生物膜法在水处理中的研究进展

电极生物膜法在给水和排水处理领域的研究现状和进展 ,认为该工艺是极具发展潜力的水处理方法 ,并对今后开展这方面的研究提出了展望。     

Photoelectrocatalytic degradation of Rose Bengal

An innovative photoelectrode, TiO2/T1 mesh electrode, was prepared by galvanostaticanodisation. The morphology and the crystalline texture of the TiO2 film on mesh electrode were examined by scanning electronic microscopy and Raman spectroscopy respectively. The examination results indicated that the structure and properties of the film depended on anodisation rate, and the anatase was the dominant component under the controlled experimental conditions. Degradation of Rose Bengal (RB) in photocatalytic (PC) and photoelectrocatalytic (PEC) reaction was investigated, the results demonstrated that electric biasing could improve the efficiency of photecatalytic reaction. The measurement results of TOC in photoelectrocatalytic degradation showed that the mineralisation of RB was complete relatively. The comparison between the degradation efficiency of RB in PEC process and that in aqueous TiO2 dispersion was conducted. The results showed that the apparent first-order rate constant of RB degradation in PEC process was larger than that in aqueous dispersion with 0.1%--0.3% TiO2 powder, but was smaller than that in aaueaus disverslon with 1.0% TiO2.     

Photoelectrocatalytic reduction of CO_2 to methanol over a photosystem Ⅱ-enhanced Cu foam/Si-nanowire system

A solar-light double illumination photoelectrocatalytic cell(SLDIPEC) was fabricated for autonomous CO_2 reduction and O_2 evolution with the aid of photosystem II(PS-II, an efficient light-driven water-oxidized enzyme from nature) and utilized in a photoanode solution. The proposed SLPEC system was composed of Cu foam as the photoanode and p-Si nanowires(Si-NW) as the photocathode. Under solar irradiation, it exhibited a super-photoelectrocatalytic performance for CO_2 conversion to methanol, with a high evolution rate(41.94 mmol/hr), owing to fast electron transfer from PS-II to Cu foam.Electrons were subsequently trapped by Si-NW through an external circuit via bias voltage(0.5 V), and a suitable conduction band potential of Si(-0.6 e V) allowed CO_2 to be easily reduced to CH_3 OH at the photocathode. The constructed Z-scheme between Cu foam and Si-NW can allow the SLDIPEC system to reduce CO_2(8.03 mmol/hr) in the absence of bias voltage. This approach makes full use of the energy band mismatch of the photoanode and photocathode to design a highly efficient device for solving environmental issues and producing clean energy.     

悬浮TiO_2-铂电极体系光电催化降解染料

文章采用悬浮TiO2-铂电极体系,以悬浮TiO2作为光催化剂,在两片铂电极间施加一定的电压,研究了染料Procion Red MX-5B在NaCl和Na2SO4电解质溶液中的光电催化降解。光电催化的效率与NaCl溶液的浓度和外加电压密切相关,在0.3mol/L的NaCl溶液中,外加电压8V的条件下,10min内染料的脱色率达到95%,而同时间内光催化脱色率只能达到35%。当外加电压超过5V时,电降解几乎与光电催化具有相同的染料脱色率,然而电降解并不能使染料降解的中间物矿化。光电催化能够在反应的最初一个小时去除溶液中80%的TOC,相同时间内光催化能够去除50%。光电催化与光催化都不能完全矿化所处理的染料,原因在于溶液中生成了非常稳定的降解产物。在Na2SO4溶液中,外加电压只能轻微的提高染料的脱色率,但却不能促进中间产物的分解。