纳米二氧化钛光催化技术与大气污染治理

简要介绍了纳米二氧化钛（TiO₂）光催化技术的发展历史和反应原理.重点讨论了纳米TiO₂光催化技术在大气污染物催化转化方面的研究进展与前沿问题,分析发现该技术对一些典型大气有机污染物、氮氧化物、硫化物以及二氧化碳等有较高的去除效率（去除率多在80%~99%之间）.总结了纳米TiO₂光催化技术在大气污染治理中的应用状况,结果表明在空气净化、机动车尾气净化、化石燃料脱硫以及温室效应控制等方面已初步进入实用阶段.     

异质结型SnO2-TiO2纳米纤维光催化降解柴油机多环芳烃

采用同轴静电纺丝法制备了SnO_2-TiO_2纳米纤维,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)和紫外-可见光谱能谱仪(UV-Vis),表征了SnO_2-TiO_2纳米纤维相组成和微观形貌,评价了催化剂表面化学形态和吸光特性,研究了SnO_2含量、光源条件、温度和催化稳定性对降解萘污染物的影响规律.结果表明,催化剂Sn25对萘降解效率最高.在暗光、可见光和紫外光条件下,萘降解效率分别为13.8%、37%和98%.Sn25对萘降解稳定率(标准差率)为0.36%.利用催化剂Sn25对柴油机尾气中多环芳烃(PAHs)排放污染物光催化降解应用发现,Sn25对低苯环PAHs、中苯环PAHs和高苯环PAHs的平均催化降解效率分别为80.2%、75.4%和60.2%.表明SnO_2-TiO_2纳米纤维具有较强光催化降解多环芳烃污染物能力.     

一组小麦秸秆好氧分解菌系的构建及组成多样性

采用"外淘汰法"在常温、好氧条件下构建了一组稳定、有效降解小麦秸秆的复合系.复合系分解能力的研究表明,在100mL改良CMC培养基(液面深度2 cm和直径9 cm)中,分解的前6 d复合系保持较高分解能力,减重率达到66.1%,6 d后复合系分解能力逐渐减弱,到第10 d时减重率达到77.0%.1.86 g秸秆各成分中,纤维素分解0.78 g,半纤维素分解0.16 g,木质素分解0.24 g.复合系组成多样性的研究表明,通过克隆文库构建和单菌株分离共确定出13个菌属的微生物,优势菌属有Hydrogenophaga、Pseudomonas、Bacteroides和Clostridium,占100个阳性克隆子的78%.系统发育关系表明,克隆文库和单菌分离技术分别所确定的微生物种类及亲缘关系存在一定的差异;Isolated 7(FJ439527)和Clone 86(EU834839)与假单胞菌属中的厦门藻(Pseudomonas xiamenensis)亲缘关系较近.     

混晶纳米TiO_2的制备及其光催化降解有毒有机污染物

以无定形TiO2沉淀为前驱体,在水热条件下得到了含板钛矿(121)相混晶纳米TiO2,考察了水热反应的温度和时间等因素对含板钛矿型TiO2光催化活性的影响.采用XRD、TEM对制备的TiO2进行初步表征,并结合光催化(λ≤387 nm)降解有机染料的光活性探针反应.结果表明,水热温度为150℃,时间为24 h时,可制得具有较高光催化活性的纳米TiO2,其纳米尺寸为14.20 nm,板钛矿相含量63.6%,锐钛矿含量为36.4%.光催化实验中跟踪研究了其对染料酸性桃红(sulforhodmineB,SRB)的褪色及2,4-DCP的降解情况,并对降解中间产物H2 O2、.OH进行跟踪测定,实验结果表明板钛矿相混晶TiO2的光催化主要涉及.OH氧化历程,光照射9 h对SRB和2,4-DCP的矿化氧化分别达到89%和78%,循环5次光催化降解SRB实验,催化剂表现出较好的稳定性,催化性能无明显变化.     

高效石油降解菌的筛选鉴定及修复能力研究

为了得到高效的石油降解菌,本研究利用以柴油为唯一碳源的培养基从山东胜利油田、新疆克拉玛依油田和陕西长庆油田3处的石油污染土壤中富集纯化出3株高效的石油降解菌,分别命名为WTS、Z3-P和H4-1.测试结果显示,经过10d的降解实验,这3株降解菌对柴油的降解率均达到60%以上,降解效果良好,其中,WTS的降解效率最高,达到75%;用这3株菌进行污染土壤的修复实验,污染土壤中石油烃降解半衰期为30d左右,为自然情况下的1/4左右.对石油降解菌进行生理生化反应鉴定以及细菌16S rRNA鉴定结果表明,WTS是柠檬酸杆菌(Citrobacter sp.),H4-1是木糖氧化产碱菌(Alcaligenes xylosoxydans),Z3-P为芽孢杆菌(Bacillus sp.).     

1株异养脱氮菌降解壬基酚聚氧乙烯醚的研究

研究了异养脱氮菌Bacillus sp.LY降解壬基酚聚氧乙烯醚(NPEOs)的性能.结果表明,该菌株具有较强地降解NPEOs的能力,且在实现NPEOs降解去除的同时表现出一定的异养脱氮性能.降解14d后, Bacillus sp.LY对NPEOs去除率达95.6%,对体系中的总氮去除率为43.9%.该菌株对NPEOs的降解去除符合一级动力学特征,其降解速率常数为0.224d-1.该菌株通过无氧化过程的乙氧基链的逐渐缩短的途径降解去除NPEOs,可避免产生危害性更大的NPEOs的羧酸化产物(NPECs).在分别以氨态氮(NH4C1)、硝态氮(NaNO3)和亚硝态氮(NaNO2)3种不同氮素为氮源的条件下,菌株对NPEOs均具有一定的降解效果,其中以氨态氮为氮源时菌株对NPEOs降解效果最好.研究结果可为消除壬基酚聚氧乙烯醚与氮素复合污染提供理论依据.     

Co(C3H6NS2)3·C6H12N2S3单晶的制备及催化性能的研究

采用常温饱和溶液蒸发法,一硫化四甲基秋兰姆与钴(Ⅱ)发生原位反应得到一种新型非均相Fenton催化剂单晶Co(C₃H₆NS₂)₃·C₆H₁₂N₂S₃;通过单晶X衍射、红外光谱和C、N和H元素分析对该单晶结构进行了表征;该单晶的空间群为P-1,在不对称单元中有1个Co(Ⅲ)中心,3个新配体C₃H₇NS₂和1个TMTM;Co(Ⅲ)呈现出稍微偏斜的八面体的配位几何构型.利用该单晶催化氧化降解了直接蓝6和直接绿28;结果显示,在酸性和碱性条件下,染料的降解率和矿化率都较高,这是因为活性中心Co(Ⅲ)提高了H₂O₂的效率.当投加量在1 200～1 600　mg·L^-1之间时,处理90　min后,直接蓝6和直接绿28的降解效率可分别达到94.39%和94.78%.相比之下,不加该单晶光催化剂,其它条件完全相同时,处理90　min后2种染料的降解率均不到45%,降解缓慢.使用后的单晶,通过过滤,可反复使用,有利于降低处理成本.此外还研究了催化反应的动力学,反应遵从Langmuir-Hinshelwood动力学模型;2种染料降解反应速率常数k分别为3.03×10²和6.25×10²　mg·(L·min)^-1,吸附常数K分别为1.52×10^-4和7.23×10^-5　L·mg^-1.     

CeO_2/Fe_2O_3对高浓度苯酚废水微波诱导的氧化催化

对高浓度苯酚废水提出了用复合催化剂CeO2/Fe2O3进行微波诱导催化氧化的降解方法,并与单一催化剂Fe2O3的催化氧化效果进行了比较,对两者的表观反应动力学进行了分析,结果表明复合催化剂的催化效果比单一催化剂的催化效果高15%以上,其主要原因是CeO2/Fe2O3复合物具有很强的催化能力和较高的干电流变活性,有利于电子的迁移和羟基自由基·OH的形成,从而有利于苯酚的氧化降解。     

高效烃类降解菌在稠油污水生化处理中的应用

从稠油污水中筛选出四株高效烃类降解菌株,经初步鉴定HD-1、HD-2、HD-4为假单胞菌属,HD-3为芽孢杆菌属。研究了菌株对高温高盐环境的耐受性,采用正交试验法确定了最佳降解效果时各菌的投加量。同时采用生物接触氧化工艺进行了室内模拟实验,探索了高温环境下所筛选菌株对稠油污水的处理效果,重点研究菌株对含油量和COD的去除能力。通过逐渐缩短停留时间,最终将停留时间缩短为8h,发现这种条件下,出水的含油量<1mg/L,达到了高压注汽锅炉用水的标准,对COD的去除率达到70%,去除效果也非常显著。     

超声辅助纳米铁降解酸性红G的实验研究

通过硼氢化纳还原法制备了铁纳米颗粒,并用十二烷基硫酸钠对其进行保护。所得铁纳米颗粒大小在13nm左右,体心立方相。对比了在机械搅拌和超声辅助条件下纳米铁对酸性红G的降解率,超声条件下纳米铁和微米铁对酸性红G的降解率,以及纳米铁投加量、pH值对酸性红G降解率的影响。结果表明,超声辅助下,pH=6～7时,4min内纳米铁对酸性红G有较高的降解率。机理分析表明超声辅助条件下纳米铁对酸性红G的降解主要是超声分散下纳米铁的还原作用得到提高以及纳米铁氧化产物的絮凝作用。