磁性Fen+@GO非均相Fenton催化氧化亚甲基蓝

采用化学共沉淀法制备了磁性Feⁿ⁺@GO（MFGO）纳米复合材料,并将其用于非均相Fenton催化氧化亚甲基蓝（MB）.扫描电镜、透射电镜和光电子能谱分析表明,催化活性粒子（Feⁿ⁺/铁氧化物）成功负载在GO表面.实验研究了pH值、H₂O₂初始浓度、催化剂投加量等因素对MB降解效果的影响.结果表明,H₂O₂、MFGO和H₂O₂+MFGO体系在反应120min后,MB降解率分别达到7.83%、25.58%和99.19%;在优化条件为H₂O₂浓度0.79mol/L、MFGO用量0.75g/L、pH值8时,MB降解率可达99.90%;在pH值为3~11范围内,MB降解率均在99%以上;MFGO经过6次重复使用后对MB的降解率仍可达到95.08%,是一种pH值响应宽、可磁分离回收的新型非均相催化剂.     

Pt负载暴露(001)晶面Bi2WO6催化剂合成及光催化性能

通过水热法制备了暴露（001）晶面的Bi₂WO₆纳米片,利用光还原法将Pt纳米颗粒负载于其表面.选择苯甲醇氧化和罗丹明B（RhB）降解为探针反应,评价了催化剂的光催化性能.在苯甲醇氧化实验中,Pt负载暴露001晶面的Bi₂WO₆样品的苯甲醇转化率为20.7%,约为未负载样品的2倍.在RhB降解实验中,Pt负载样品在光照40min后对RhB的矿化率可达81.1%,而未负载样品RhB矿化率仅为55.8%,表明Pt负载样品具有更优的降解速率和矿化能力.催化剂性能的提升归因于高能晶面暴露和Pt负载的协同作用.Pt纳米颗粒的负载作为助催化剂增加了催化剂表面的活性位点,同时提高了晶面光生电子空穴对的分离和迁移效率.     

Pt负载暴露(001)晶面Bi2WO6催化剂合成及光催化性能

通过水热法制备了暴露（001）晶面的Bi₂WO₆纳米片,利用光还原法将Pt纳米颗粒负载于其表面.选择苯甲醇氧化和罗丹明B（RhB）降解为探针反应,评价了催化剂的光催化性能.在苯甲醇氧化实验中,Pt负载暴露001晶面的Bi₂WO₆样品的苯甲醇转化率为20.7%,约为未负载样品的2倍.在RhB降解实验中,Pt负载样品在光照40min后对RhB的矿化率可达81.1%,而未负载样品RhB矿化率仅为55.8%,表明Pt负载样品具有更优的降解速率和矿化能力.催化剂性能的提升归因于高能晶面暴露和Pt负载的协同作用.Pt纳米颗粒的负载作为助催化剂增加了催化剂表面的活性位点,同时提高了晶面光生电子空穴对的分离和迁移效率.     

活性焦负载MnO2对气态Hg0的吸附脱除研究

研究了活性焦(AC)及负载MnO2的活性焦(MnO2/AC)对气态Hg0的吸附脱除,发现负载MnO2到AC明显提高了其对Hg0的吸附脱除能力.考察了MnO2负载量、温度、Hg0浓度和烟气成分等对MnO2/AC吸附脱除Hg0的影响.结果表明,MnO2/AC对Hg0的吸附脱除能力随MnO2负载量的增加而增强;在120～200℃的温度范围内,随着温度升高,MnO2/AC对Hg0的吸附脱除能力增强;O2和HCl对MnO2/AC吸附脱除Hg0具有促进作用,而SO2和H2O具有抑制作用.SEM-EDX和逐级化学提取结果证实,MnO2将Hg0催化氧化为HgO并吸附在AC上,这是MnO2/AC具有较高的吸附脱除Hg0能力的原因.     

磁性纳米复合物对水中亚甲基蓝的吸附及其机理

利用正硅酸乙酯水解在磁性纳米锰锌铁氧体表面包裹SiO₂,制备了一种新型“核/壳”结构磁性纳米复合物材料Si-Fe-MNCs.采用N₂-吸附脱附法、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和傅利叶变换红外技术(FT-IR)分别对Si-Fe-MNCs的织构性能、形貌和磁性能进行了表征.结果表明,该磁性材料对亚甲基蓝表现出良好的吸附性能,318K时平衡吸附量在40.31~184.1mg/g之间,120min可达吸附平衡,符合准二级动力学方程.吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,热力学计算结果表明Si-Fe-MNCs对亚甲基蓝的吸附是以表面物理吸附为主的自发吸热过程,红外结果表明氢键是Si-Fe-MNCs表面官能团与亚甲基蓝之间的主要作用力.Si-Fe-MNCs采用H₂O₂进行再生,5次循环使用后,对MB的平衡吸附量仍可维持在93.64mg/g.     

MnO_2催化KMnO_4氧化降解酚类化合物

研究了MnO2强化KMnO4氧化降解酚类化合物的效能与机制.在假一级动力学实验条件下(KMnO4初始浓度是目标有机物初始浓度的10倍),考察了KMnO4对酚类化合物(2-氯酚和4-氯酚)的氧化降解规律.发现在KMnO4氧化降解酚类化合物过程中存在着明显的自催化现象,即原位产生的胶体MnO2可以促进KMnO4对有机物的氧化降解.实验进一步考察了MnO2浓度、粒径大小和溶液pH对MnO2催化KMnO4氧化降解酚类化合物的影响.结果表明,外加胶体MnO2和颗粒MnO2都可以催化KMnO4氧化降解酚类化合物,而且假一级动力学常数(K)随着MnO2浓度(30～180μmol·L-1)的增加呈线性增加;与胶体MnO2相比,颗粒MnO2的催化能力较弱;随着溶液pH的增加,MnO2催化能力逐渐减弱.实验中还发现外加MnO2能够催化KMnO4氧化降解2-硝基酚(单独MnO2和KMnO4均不能将其氧化),但对于二甲基亚砜(其不具有与金属离子络合配位的能力)则没有催化作用.由此推测MnO2催化KMnO4氧化降解有机物的作用机制可能为表面吸附络合催化,即吸附在MnO2表面形成的络合物比存在于溶液中的有机物本身更易被KMnO4氧化.     

硫氯共掺杂g-C3N4纳米片光催化降解染料

采用气泡模板法制备了硫氯共掺杂的g-C₃N₄纳米片,通过XRD、FT-IR、XPS、SEM、UV-vis DRS和PL等手段对样品进行了表征,利用可见光照射下光催化降解罗丹明B（RhB）来评价其催化性能.结果表明,改性后的硫氯共掺杂的g-C₃N₄纳米片具有更大的比表面积,电子-空穴的分离效率提高,并且掺杂引起了能带结构的改变,使降解RhB的氧化基团从单一的·O₂^-变为·O₂^-和·OH双氧化基团,极大地提高了降解能力,制备的硫氯共掺杂g-C₃N₄纳米片对RhB的降解速率常数达到了0.01683min^-1,是纯氮化碳的5.5倍.     

Enhanced removal of organics by permanganate preoxidation using tannic acid as a model compound – Role of in situ formed manganese dioxide

The effect of permanganate preoxidation on organic matter removal during the coagulation with aluminum chloride was investigated using tannic acid as a model compound. Results showed that a small amount of KMnO4 (0.75 mg/L) increased the removal efficiency of tannic acid up to 20%, as compared to the process of coagulation by aluminum chloride alone. The key factor enhancing the removal efficiency of tannic acid in preoxidation process was the in situ formation of a reductant manganese dioxide. The complexation model was used to describe the reaction between MnO2 and tannic acid. Under weak pH condition, tannic acid was difficult to be adsorbed by MnO2 due to the static electrical repulsive forces. The presence of Ca2+ served as a bridge to hold the negative charged MnO2 and tannic acid together, which could be a crucial factor influencing tannic acid adsorption by in-situ manganese dioxide.     

低温等离子体与催化剂联用降解空气中低浓度的苯

采用介质阻挡放电(DBD)与催化剂(MnO2,TiO2)联用降解空气中低浓度的苯(C6H6)。考察了苯的转化率、产物选择性、能量效率随能量密度的变化关系。研究发现,苯的转化率随能量密度的增加而增加,当注入DBD反应器的能量密度为1200J/L时,等离子体协同催化剂MnO2氧化苯的转化率达到了92%。苯的氧化产物为一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2),进而阐述了其氧化机理。当能量密度为430J/L时,在催化剂MnO2,TiO2存在的条件下,能量效率分别达到了0.062与0.043mol/kWh。     

Photocatalytic properties of hierarchical CuO nanosheets synthesized by a solution phase method

CuO nanomaterials were synthesized by a simple solution phase method using cetyltrimethylammonium bromide(CTAB) as a surfactant and their photocatalytic property was determined towards the visible-light assisted degradation of Reactive Black-5 dye. A detailed mechanism for the formation of CuO nanostructures has been proposed.The effect of various experimental parameters such as catalyst amount, dye concentration,p H and oxidizing agent on the dye degradation efficiency was studied. About 87% dye was degraded at p H 2 in the presence of CuO nanosheets under visible light. The enhanced photocatalytic activity of CuO nanosheets can be ascribed to good crystallinity, grain size,surface morphology and a strong absorption in the visible region. CuO is found to be a promising catalyst for industrial waste water treatment.     

Synthesis of malachite@clay nanocomposite for rapid scavenging of cationic and anionic dyes from synthetic wastewater

Synthesis of malachite@clay nanocomposite was successfully carried out for the removal of cationic (Methylene Blue, MB) and anionic dyes (Congo Red, CR) from synthetic wastewater. Nanocomposite was characterized by TEM, SEM, FT-IR, EDS analysis and zeta potential. TEM analysis indicated that the particle diameter of nanocomposite was in the range of 14 to 23 nm. Various important parameters viz. contact time, concentration of dyes, nanocomposite dosage, temperature and solution pH were optimized to achieve maximum adsorption capacity. In the case of MB, removal decreased from 99.82% to 93.67% while for CR, removal decreased from 88.55% to 75.69% on increasing dye concentration from 100 to 450 mg/L. pH study confirmed the higher removal of CR in acidic range while MB removal was higher in alkaline range. Kinetic study revealed the applicability of pseudo-second-order model for the adsorption of both dyes. Negative values of ΔG⁰ for both systems suggested the feasibility of dye removal and support for spontaneous adsorption of CR and MB on nanocomposite. Nanocomposite showed 277.77 and 238.09 mg/g Langmuir adsorption capacity for MB and CR respectively. Desorption of dyes from the dye loaded nanocomposite was easily carried out with acetone. The results indicate that the prepared malachite@clay nanocomposite is an efficient adsorbent with high adsorption capacity for the aforementioned dyes.     

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.     

磁性Mn0.6Zn0.4Fe2O4@SiO2催化H2O2降解亚甲基蓝效能及机制

为制备易固液分离和稳定性好的高效非均相类Fenton催化剂,利用正硅酸乙酯水解对Mn_0.6Zn_0.4Fe₂O₄磁性纳米颗粒（SF-MNPs）进行功能化修饰,制备得到Mn_0.6Zn_0.4Fe₂O₄@SiO₂（MZF@SiO₂）磁性纳米复合物催化剂,采用透射电镜、 X射线光电子能谱和振动样品磁强计等对MZF@SiO₂进行了表征,以难生物降解偶氮染料亚甲基蓝（MB）为目标污染物,考察了不同初始pH对MZF@SiO₂催化效能的影响,在近中性条件下（pH=6.5）研究了H₂O₂用量、 MZF@SiO₂投加量和温度等对MB去除率的影响,及MZF@SiO₂的稳定性和循环使用性能,推测了催化反应机制.结果表明,无定形SiO₂将SF-M...     

改性膨润土和沉水植物联合作用处理沉积物磷

首次将改性膨润土（modified bentonite,MB）作为原位吸附材料与沉水植物苦草（Vallisneria spiralis,V.spiralis）联合处理沉积物磷.研究结果表明,MB可以促进沉水植物V.spiralis的生长, V.spiralis可能通过根系分泌作用促进溶磷或是通过促进根际微生物群落的P代谢活性增加沉积物中的生物可利用性P含量.MB与沉水植物V.spiralis对沉积物P的联合作用效果优于MB和沉水植物V.spiralis单独作用之和.厚度5cm MB和V.spiralis联合作用对沉积物TP,IP,OP,Fe/Al-P和Ca-P的去除率可达59.8%,57.1%,67.8%,66.7%和44.7%.微生物试验结果表明,厚壁菌门Erysipelotrichaceae科的菌属PSB-M-3是联合组相比单一V.spiralis组或单一MB组微生物群落P代谢功能增强的主要贡献者.本研究还首次发现了Erysipelotrichaceae科微生物可作为沉积物中潜在的除磷菌.研究结果表明MB和沉水植物联合控制沉积物磷技术可进一步应用到富营养化湖泊沉积物控制工程.     

二氧化锰氧化降解五氯酚的动力学模拟研究

研究了五氯酚(PCP)在二氧化锰(MnO2)氧化作用下的降解反应动力学,并讨论了无机离子和有机组分对PCP降解动力学的影响.采用n级反应速率模型对PCP降解动力学进行非线性拟合,结果显示n＞0.999,这表明一级反应速率模型适用于模拟PCP降解反应.在保证95%置信区间的条件下,采用准一级反应速率模型对0.5 h内的PCP降解动力学进行了非线性拟合,得到的离心法和维生素C破坏法下PcP降解表观速率常数kobs分别是2.86和2.14 h-1.二价金属离子的加入能降低PCP的kobs;当超过MnO2初始浓度2%以上的Mn2 存在时,Mn2 能对PCP的kobs产生显著影响,而其它不同类型和浓度的离子对kobs不产生显著影响.8种酚酸中的咖啡酸、丁香酸和五倍子酸对kobs的抑制作用达到了显著性水平;而肉桂酸、香豆酸、阿魏酸和邻(对)羟基苯甲酸的影响不明显.研究表明,降低PCP降解速率的主要原因是由于导致PCP在MnO2表面的吸附作用减弱或在MnO2表面与PCP发生竞争反应造成的.     

Ag/TiO_2对邻硝基氯苯废水的催化氧化降解

以自制的Ag/TiO2为催化剂,过碳酸钠(SPC)作氧化剂催化氧化降解邻硝基氯苯(oCNB),考察了催化剂种类、催化剂用量、SPC用量、底物浓度、反应温度及添加无机盐对降解反应的影响。实验结果表明:当催化剂用量1.57×10-6mol、底物浓度6.35×10-4mol/L、SPC用量3.18×10-3mol、温度40℃时,降解率可达到约94%。添加碱金属与碱土金属的卤化物对反应有促进作用,降解率可达99%,因此,利用本方法可以有效降解废水中的邻硝基氯苯。根据实验结果对过碳酸钠氧化邻硝基氯苯的机理进行了推测。     

电催化氧化有机污染物的电极性能评估策略

本研究采用电化学测试和亚甲基蓝（MB）模拟废水处理两种手段评估了填充床电极反应器电催化氧化有机污染物的电极性能.循环伏安（CV）和电化学阻抗谱（EIS）拟合结果表明,填充床体系的电极面积是PbO₂/Ti阳极面积的1.54倍（即床层拓展系数l为0.54）,PbO₂/Ti阳极（γ）和活性炭复极化粒子电极（β）用于MB氧化的有效电流占比分别为0.63、0.34;采用废水处理结果拟合所得的λ和γ+β为0.54和0.99,所得数值与前者相符,两种方式得以相互验证.对体系能耗和电流效率的回归分析及F检验结果证明了所构建评估策略的准确性,可为填充床体系电极性能评估提供理论与方法支撑.     

脉冲电化学氧化降解亚甲基蓝

为改善传统电化学氧化的缺陷,将脉冲式供电引入到电化学氧化中,利用Ti/PbO₂-PVDF电极,对亚甲基蓝（MB）模拟染料废水进行电化学氧化降解处理,分析初始浓度、脉冲电压、脉冲频率、占空比和NaCl浓度等因素对降解效果的影响.结果表明,当MB初始浓度为100mg/L,脉冲电压为5.5V,脉冲频率为1500Hz,占空比为50%,NaCl浓度为0.01mol/L时,降解效果最好.在相同条件下,比较脉冲与直流两种供电模式下的电化学氧化效果.结果表明脉冲模式下,90min内MB脱色率、COD去除率及电流效率分别为100%、94.5%和60.1%,均高于直流模式;脉冲模式下能耗为0.013kWh/gCOD,远小于直流模式的0.107kWh/gCOD.上述结果表明脉冲供电模式相比于直流供电模式具有明显优势.     

Involvement of chloride anion in photocatalytic process

The effect of Cl^- on photocatalytic degradation（PCD） of pollutants is an important factor since it is ubiquitous in nature. In general, Cl^- showed an inhibition on photodegradation due to its scavenging HO- radicals. In this paper, experiments were carried out to examine the effects of CI on the PCD of Methylene Blue （MB） and Orange II （OII） in aqueous TiO2 suspensions under UV light illumination. It was found that low concentration of Cl^- （ 〈 0.01 mol/L） showed little influence on both dyes, however, high concentration of Cl^- （ 〉 0.10 mol/L） had a very different influence on the decolorization of dyes： a significant inhibition for MB but a great promotion for Oll. In the presence of 0.50 mol/L Cl^- , the rate decreased by 70% for MB while increased 7.5-fold for Oll. Furthermore, two bands in the ultraviolet region of Oll were rapidly broken down. The proposed mechanism was discussed in detail.     

基于空气扩散阴极的过流式反应器产单线态氧降解水中亚甲基蓝

构建了钛基二氧化钌(Ti/RuO₂)阳极耦合空气扩散阴极(ADC)的电化学氧化体系,利用过流式反应器对亚甲基蓝(MB)进行氧化去除。结果表明:ADC阴极在200 mA电流下产生H₂O₂的稳定浓度达到45.33 mg/L,电流效率为65.10%。ADC-RuO₂体系对有机污染物的氧化具有选择性,几乎不能氧化苯甲酸钠,但对亚甲基蓝等染料具有较强的氧化作用。且该体系在叠氮化钠和2,5二甲基呋喃等存在时氧化能力受到显著抑制,证明其主要的活性氧化物为单线态氧(~1O₂)。在停留时间为2 min和电流为200 mA条件下,该体系对0.1 mmol/L MB的去除率达到99%,并且MB浓度降低90%时对应的能耗为0.25 kW·h/m3。