二氧化钛/碳纳米管/壳聚糖薄膜的制备及对苯的降解性能

研究了光催化降解挥发性有机化合物过程中催化剂二氧化钛/碳纳米管/壳聚糖薄膜的制备以及该催化剂对苯的光催化性能。首先采用溶胶-凝胶法制备纳米复合材料二氧化钛/碳纳米管,然后利用壳聚糖作为交联剂,制得二氧化钛/碳纳米管/壳聚糖复合材料催化薄膜。通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)透射电镜扫描(TEM)和紫外-可见光漫反射(UV-Vis)等技术分析了复合材料薄膜的组成、结构、形貌和对光的吸收性能,然后使用该催化剂对室内常见的污染物苯进行降解,并在同样的实验条件下,使用催化剂二氧化钛(P25)/壳聚糖对苯进行降解,对两者催化性能进行对比,结果表明,二氧化钛/碳纳米管/壳聚糖对苯有更强的吸附能力和更高的催化活性。     

TiO2光催化-微滤膜分离深度净化亚甲基蓝印染废水

采用悬浮式TiO2光催化膜反应器深度净化纺织工业园区含亚甲基蓝印染废水经生物处理二级出水,利用中空纤维微滤膜进行催化剂截留分离,研究催化剂投加量、运行时间、溶解氧、搅拌方式对出水水质及膜通量的影响。结果表明:光催化会消耗体系溶解氧,鼓风曝气搅拌可同时为系统供氧,优于机械搅拌;该耦合体系的催化剂最佳投加量为1 g/L,经光催化氧化-膜组合工艺处理后水质优于GB 4287-1992《纺织染整工业污染物排放标准》的I级标准,符合建设部颁布的《生活杂用水水质标准》(CJ/T 48-1999)。     

碘掺杂TiO2可见光光催化性能研究

在低于100℃温度条件下,采用溶胶-凝胶法以钛酸正丁酯为钛源,碘酸钾为碘源,制备了I掺杂纳米TiO2催化剂(I-TiO2),运用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)及X-射线光电子能谱(XPS)等对催化剂进行表征,结果表明,TiO2及I-TiO2催化剂均为锐钛矿,I吸附并包裹在TiO2表面或以间隙进入的形式存在,并未进入TiO2晶格。通过在可见光照射下(λ>420 nm)以罗丹明B(Rhodamine B,RhB)的光催化降解为探针反应研究了在不同条件下制备催化剂的催化性能,结果表明,掺杂比为nI:nTi=0.05∶1,焙烧温度为400℃,降解介质条件pH=7时,I-TiO2光催化活性明显优于未掺杂的TiO2。光催化降解过程通过红外光谱(IR),总有机碳(TOC)跟踪测定,比较了TiO2掺杂前后降解RhB和对氯苯酚(4-CP)的光催化特性差异;同时采用苯甲酸荧光光度法跟踪测定体系中的氧化物种,表明在可见光下,I-TiO2光催化体系中产生.OH高活性氧化物种从而氧化降解目标化合物。     

碳纳米管/二氧化钛/壳聚糖催化薄膜光催化活性及苯降解机理

通过X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和紫外可见光漫反射谱(UV-vis)对碳纳米管/二氧化钛/壳聚糖复合薄膜的晶体结构和形貌进行表征,以室内空气典型污染物气相苯为模型反应物,研究碳纳米管/二氧化钛/壳聚糖催化薄膜的光催化活性及其对苯的光降解机理。结果表明,制备的碳纳米管/二氧化钛/壳聚糖催化薄膜所具有的良好催化活性归功于碳纳米管、二氧化钛和壳聚糖三者的协调效应;气相苯光降解产生的主要中间产物是乙酸乙酯和十一烷,以及少量的丙烯醛、4-羰基-甲基-苯乙酮、十二烷烃、2,4,-二叔丁基苯酚、二十一烷烃。根据红外光谱分析与GC/MS分析结果,进一步提出了气相苯的降解机理过程。     

粉煤灰沸石负载Ce^3＋／TiO2光催化降解水中的菲和荧蒽

以钛酸四丁酯为前驱体,粉煤灰合成沸石为载体,采用溶胶-凝胶方法,在低温条件下制备了稀土铈掺杂的TiO2光催化剂。利用SEM—EDS、XRD、FTIR对催化剂进行了分析和表征。以高压汞灯为灯源,对多环芳烃菲、荧蒽的降解进行了研究。实验考查了稀土铈掺杂质量分数、催化剂用量、溶液pH、目标物初始质量浓度等因素对光催化降解的影响,研究了其光降解动力学。结果表明,当稀土铈含量为0．5％,催化剂用量为3g／L,pH偏碱性时,催化效果最佳。光催化反应符合Langmuir—Hinshelwood动力学规律,菲、荧蒽的降解过程符合一级反应动力学,反应速率常数分别为0．0126min^-1,0．0099min^-1。     

模拟阳光下Ag/I-TiO_2光催化预处理山核桃加工废水

研究了在模拟太阳光下,采用银修饰的碘掺杂二氧化钛光催化剂(Ag/I-TiO2)对某食品厂山核桃加工废水进行光催化预处理的效果。结合X射线衍射(XRD)、比表面积分析(BET)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)的表征结果,来分析催化剂结构对于废水处理效果的影响。探讨了Ag含量、废水初始pH(pHi)和光照时间等因素对化学需氧量(COD)去除及水质可生化性(B/C)提高的影响。并得出适宜的反应参数为:3%Ag含量;pHi为6;光照时间为240 min。在最佳条件下,COD去除率45%,废水B/C比由0.17上升到0.31。光催化氧化法能够有效降低山核桃加工废水的COD含量,并达到显著提高废水可生化性的目的。     

TiO_2/PTh/Fe_3O_4催化剂制备及光催化与磁回收性能

以聚噻吩磁性微珠PTh/Fe3O4(PF)为载体,采用低温水热法(170℃,pH=7±0.2)在其表面负载TiO2,制备了壳/壳/核结构的磁载光催化剂TiO2/PTh/Fe3O4(TPTF)。用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外分光光度计(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)对催化剂的形貌、物相组成、表面性质、磁学性质进行了表征。以苯酚为模拟污染物,评价其光催化活性;通过自制的磁回收装置,考察其磁回收特性。结果表明,TiO2晶粒大小在4~6 nm之间,具有混晶结构(锐钛矿型占93.6%,金红石型占6.4%);当nTiO2∶n噻吩单体∶nFe3O4=75∶2.5∶1时,TPTF的催化活性最佳;P25、纯TiO2、TPTF(nTiO2∶n噻吩单体:nFe3O4=75∶2.5∶1)和TiO2/Fe3O4(TF)光催化降解苯酚的速率常数分别是0.0371、0.0302、0.0253和0.0106 min-1;TPTF循环使用5次,其反应速率常数、饱和磁化强度以及磁回收率为0.0205 min-1、1.59emu/g和89.3%,比第1次的0.0253 min-1、1.85 emu/g和94.7%略有降低。     

UV/H_2O_2/TiO_2联合水解酸化+MBR工艺处理亚砜废水

二甲基亚砜(DMSO)废水因其COD高、可生化性差的特性而较难处理。本实验以采用硫酸二甲酯法生产DMSO的某化工厂废水为研究对象,设计并建立了组合式光催化氧化装置联合水解酸化+MBR工艺的中试系统,探讨了组合式光催化氧化装置、氧化剂投加量、pH、反应时间和水力停留时间对系统处理效果的影响。结果表明,组合式光催化氧化装置可有效提高DMSO废水的可生化性。最优工艺参数为:按H2O2与原水COD质量浓度比为2∶1投加H2O2,在pH值为4、反应时间为6 h、水力停留时间为4 h的条件下,该系统对原水COD(5 000 mg/L)去除率大于98%,出水COD达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级要求。     

微米级负载型TiO_2催化剂在光催化-膜分离反应器中的应用

基于光催化-膜分离三相流化床反应器的结构特点及膜分离特性,以微米级MCM-41分子筛为载体,采用原位生成法制备微米级负载型TiO2催化剂。针对微米级负载型TiO2催化剂在光催化-膜分离反应器中的分布特性、悬浮特性、分离特性及膜污染特性进行研究。结果表明,曝气量一定的情况下,微米级负载型TiO2催化剂在光催化-膜分离反应器中具有良好的悬浮特性,且优于纳米TiO2。随着催化剂投加量的增加,悬浮浓度也随之增加。光催化反应器底部曝气0.3m3/h、催化剂投加量为1 g/L时为宜。膜分离器中催化剂悬浮浓度明显低于光催化反应器;该微米级催化剂与纳米TiO2相比具有不粘附、不堵塞膜孔等优良特性,能够有效降低膜污染,延长分离膜使用寿命。膜底曝气为0.1 m3/h时,反应器连续运行5 h(未加反冲洗)后,微米级负载型TiO2催化剂和纳米TiO2对膜组件的污染程度分别为膜通量衰减率4.3%和37.4%。反应器连续运行72 h,膜组件依然具有很好的分离特性。     

CF-TiO2的制备及其在模拟太阳光下的光催化性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和氟化钠分别为碳源和氟源,采用溶胶-凝胶法制备了CF-TiO2光催化剂,并对其进行了SEM、XRD、N2吸附、XPS、UV-visDRS和PL表征。研究了CF-TiO2在模拟太阳光下光催化降解亚甲基蓝溶液的活性,并讨论了氟掺杂量以及CTAB加入量对催化性能的影响。结果表明,CF-TiO2为锐钛矿型,孔结构丰富、比表面积大,氟碳共掺后使TiO2光催化剂的禁带宽度变窄为2.40 eV,在可见光区吸收增强,有效提高TiO2在模拟太阳光下的光催化活性,而且当n(F/Ti)(氟钛摩尔比)为0.1,加入碳源CTAB量为2 g时,其光催化活性最好。