土壤颗粒对纳米TiO_2悬浮稳定性作用机制的实验研究

在不含表面活性剂和含有表面活性剂两种条件下,研究了土壤颗粒对纳米TiO2(nTiO2)悬浮稳定性的影响.结果表明,土壤颗粒降低了nTiO2在水相中的悬浮稳定性.当体系中不含表面活性剂时,nTiO2在土壤大颗粒上的沉积是导致nTiO2脱稳沉淀的主要原因.在含有表面活性剂的溶液中,土壤颗粒降低nTiO2悬浮稳定性的作用变得更加明显了.一方面,表面活性剂加速了土壤颗粒本身的沉降从而增强了nTiO2在其中的沉降,另一方面,表面活性剂在土壤上的强烈吸附促进了表面活性剂-nTiO2在土壤上的沉积.扫描电镜显示,nTiO2不仅吸附在土壤大颗粒上,还会吸附在土壤小颗粒表面.3种表面活性剂中,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)悬浮的nTiO2与土壤颗粒共沉淀现象最明显.除了土壤对CTAB的吸附作用之外,XDLVO/DLVO能量计算显示CTAB体系中土壤颗粒与nTiO2之间存在显著第二极小值,表明nTiO2能够在第二极小值位置与土壤颗粒结合,从而与土壤颗粒一起快速沉淀.     

活性炭负载TiO_2电催化氧化处理酸性红B的研究

采用溶胶凝胶法制备颗粒活性炭负载二氧化钛(TiO_2/GAC)的催化粒子电极用于染料废水中酸性红B的降解去除。XRD图谱表明负载的TiO_2是锐钛矿相和金红石相的混合晶型,FESEM-EDS显示GAC表面Ti元素的质量百分比约为14.4%,N_2吸附脱附结果显示TiO_2/GAC的比表面积是708.5 m~2/g,孔容是0.395 4 cm~3/g,与GAC一样,是以微孔结构为主。在电流为0.6 A、电解质Na_2SO_4浓度为0.03 mol/L、水力停留时间为20 min条件下,TiO_2/GAC粒子电极对COD和TOC的去除率分别达到68.60%和45.12%相比GAC分别提高了35%和30%。紫外可见吸收光谱和分子荧光吸收光谱显示,电流的增加有利于酸性红B的降解,降解中间产物主要以类富里酸类物质为主酸性红B的降解会导致具荧光吸收性类富里酸物质浓度增加。     

适于工业应用的TiO2纳米管的阳极氧化法制备

通过阳极氧化法制备了适于工业应用的大尺寸二氧化钛纳米管阵列.考察了电极形状和面积、氧化电压、氧化时间、预处理等因素对阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列形貌的影响.结果显示,电极形状对纳米管的制备没有影响;阳极氧化前打磨与否对纳米管也没有影响;氧化电压、氧化时间和电极面积对纳米管的影响较大,只有在合适的电压和时间下才能制成纳米管阵列.电极面积影响电流密度,从而影响纳米管的形貌,试验中电极最大面积为360cm2.通过试验得出工业化制备二氧化钛纳米管阵列的最佳条件是电压20V,电解时间30min,反应前不用进行打磨.实验结果显示制成的纳米管阵列对强酸强碱的耐受力强,完全可以适应工业化废水的pH变化.     

S掺杂无定形TiO2的制备及可见光催化活性

以硫脲为硫源,采用溶胶-凝胶法和低温煅烧法制备S掺杂二氧化钛(S-TiO_2),用XRD、TEM、XPS、FTIR和UV-vis DRS等方法对其进行表征,以水溶液中甲基橙(MO)为目标污染物,评价了其在可见光(λ400 nm)下的催化性能。结果表明,300℃条件下制备的S-TiO_2为无定型态,呈不规则表面粗糙的类片状结构;S-TiO~(4+)_2中Ti以Ti~(4+)和Ti~(3+)存在,S分别以S~(6+)和S的氧化态存在并取代TiO_2晶格中部分Ti,形成Ti-O-S结构,缩小了TiO_2的带隙,增强了其在可见光下的光催化活性。S掺杂量对催化活性有一定的影响,S掺杂量为3%的无定形S-TiO_2(300)催化剂对甲基橙有较好的催化降解效果,光生空穴在降解有机物中起重要作用。     

纳米二氧化钛与镉对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)生长的拮抗效应及其作用机制

人工纳米材料（MNMs）进入水环境将改变传统环境污染物的环境归趋及其毒性作用,两者的相互作用及其机制一直是环境科学领域的热点问题.迄今为止,已有大量MNMs与现存污染物联合毒性作用的研究成果发表,但其潜在的作用机制,尤其是联合作用下的生物响应机制仍未清楚.本文以典型MNMs——纳米二氧化钛（nTiO₂）与重金属镉（Cd²⁺）为研究目标,以斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）为受试生物,考察在等效剂量（毒性比1 ∶1）下不同浓度组合nTiO₂和Cd²⁺对斜生栅藻的联合毒性作用模式及其分子机制.结果表明,等效剂量下Cd²⁺和nTiO₂的72h EC₅₀值对比单独暴露时均有显著升高,呈拮抗效应.进一步开展转录组学分析发现,nTiO₂存在下斜生栅藻能量代谢所涉及的光合作用、叶绿素代谢以及淀粉与蔗糖代谢通路发生了显著上调,与藻细胞抗逆效应相关的精氨酸与脯氨酸代谢通路同样呈正向刺激表现.本文首次报道了nTiO₂与Cd²⁺等效剂量联合暴露下,浮游植物通过改变藻细胞抗逆能力与加强能量代谢来降低毒性的生物响应机制.本研究结果为深入理解MNMs与现存污染物的复合环境健康效应提供重要参考和研究基础.     

Preparation and performance of photocatalytic regenerationable activated carbon prepared via sol-gel TiO2

Preparation of photocatalytic regenerationable activated carbon （AC） is the key step for the practical application of in situ regeneration of exhausted AC. A novel photocatalytic regenerationable AC was prepared by sol-gel TiO2 in this work. The adsorption and regeneration performance of TiO2/AC were evaluated using phenol as model compound. Scanning electron microscope （SEM） and nitrogen （77 K） adsorption isotherm were used to determine the surface area, pore structure and the distribution of TiO2. The results showed that with the increase of TiO2 loading, adsorption capacity of TiO2/AC decreased and the regeneration efficiency increased. The photocatalytic regenerationable AC with suitable TiO2 loading （2 wt%） exhibited suitable adsorption capacity and regeneration efficiency. TiO2 located mainly in the entrance of macro-pore of carbon. The prepared TiO2/AC exhibited similar surface structure and pore structure with material carbon.     

Photocatalytic degradation of L-acid by TiO2 supported on the activated carbon

Introduction Aromatic sulfonic acid, which is produced in large amounts in chemical industry since the end of 19th century, has been widely applied in many industrial processes, including the various steps of procedure (Alonso and Barcelo, 2000). Naphthalene- sulfonic acids are of importance as dye intermediates and commonly used in the textile auxiliary industry employing many azo dyes and pigments. Among them, 1-naphthol-5-sulphonic acid (L-acid) is widely used in the printing as the raw ma…     

光活性二氧化钛膜的制备方法

近二十年来发展起来的光催化技术可利用太阳光能对水体中的多种有机污染物进行降解．这符合可持续发展的长远需要,具有诱人的发展前景。光催化技术利用可再生的清洁资源,氧化能力强．适用于广谱有机物,能使难被一般氧化剂氧化、又难生物降解的污染物降解．是当前太阳能利用及水污染控制方面开辟的前沿领域．在治理环境污染方面具有明显的发展优势。本文以溶胶-凝胶法、金属有机化学气相淀积、煅烧沉淀法等多种方法制备光活性二氧化钛膜。     

前驱物结晶体升华成膜法制备TiO2薄膜及其光催化性研究

采用“前驱物结晶体升华成膜法”工艺，使含钛前驱物结晶体草酸氧钛酸以升华的方式，均匀地在玻璃表面形成前驱物薄膜；经过热处理，制备出外观平整透明的玻璃基TiO2薄膜，其薄膜厚度为80-100nm，粒度≤50nm。初步研究了制备条件、薄膜性能和本工艺制备的玻璃基TiO2纳米薄膜对甲基对硫磷的光催化降解性能。