榴莲壳粉-聚偏氟乙烯复合膜对次甲基蓝吸附的研究

采用溶解-相转化法制备榴莲壳粉-聚偏氟乙烯(PVDF)复合膜吸附剂,通过扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)对吸附剂进行表征,同时考察了榴莲壳粉/PVDF质量比、溶液pH值、吸附剂用量和吸附时间的影响。结果表明:复合膜对次甲基蓝的吸附的最佳条件为:榴莲壳粉/PVDF质量比为0.75∶1,溶液pH值为7,吸附剂用量为0.4 g,吸附时间为90 min。吸附遵循准二级动力学方程和Langmuir方程,吸附剂经5次重复使用,对次甲基蓝去除率为81.25%。     

g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂的制备及酸化改性

以偏钛酸和三聚氰胺为原料,经煅烧制备g-C_3N_4/TiO_2复合纳米光催化剂,研究不同原料配比、煅烧温度和升温速率等制备条件对其可见光催化性能的影响,并采用UV-Vis DRS、FT-IR、XRD、TEM和PL等方法对催化剂进行表征。在可见光条件下,用制备的复合催化剂降解亚甲基蓝,考察了催化剂酸化改性处理对亚甲基蓝光降解效率的影响。结果表明:当m(偏钛酸)∶m(三聚氰胺)为1∶4、煅烧温度为500℃、升温速率为10℃/min时,g-C_3N_4/TiO_2复合纳米材料对20 mg/L亚甲基蓝的可见光降解效率最高,其3 h时降解率可达99.64%。经酸化改性处理后的催化剂,其电子空穴复合率被有效降低,光催化性能得到提高。此外,光催化机理的研究表明,·O_2~-是降解过程中起主要作用的活性物质。     

钐掺杂磷酸铋的制备及其光催化研究

采用一步水热合成法制备不同掺杂量的Sm~(3+)-BiPO_4光催化剂。用XRD,EDS,SEM和DRS手段对光催化剂的特性进行表征。以亚甲基蓝为目标污染物,考察了Sm~(3+)-BiPO_4的光催化活性。结果表明,适量的钐掺杂使BiPO_4光催化活性提高了30%。当钐掺杂量为5%时,紫外光照射90 min,亚甲基蓝的降解率可达86.1%。     

BiPO_4-BiVO_4复合光催化剂的制备及其光催化性能

采用水热法制备了BiPO_4-BiVO_4复合光催化剂,运用XRD,SEM,UV-Vis DRS技术对其进行了表征,并以亚甲基蓝为目标降解物考察了复合光催化剂在模拟太阳光下的光催化性能。实验结果表明:当BiPO_4与BiVO_4的摩尔比(磷钒比)为2∶8时BiPO_4-BiVO_4的光催化性能最优,光照180 min时对亚甲基蓝(初始质量浓度5mg/L)的降解率达96.20%,反应速率常数为0.018 1 min-1,明显优于单纯BiPO_4和BiVO_4。表征结果显示:单斜相的BiPO_4与BiVO_4晶粒实现了复合生长,BiPO_4-BiVO_4(磷钒比2∶8)的晶粒粒径比单纯BiPO_4和BiVO_4小;复合光催化剂在紫外光和可见光区均具有较好的光响应,且其禁带宽度较BiPO_4明显减小。     

秸秆生物质炭的制备及吸附性能研究

将麦秆、向日葵秆和玉米秆低温热解制备生物质炭。采用傅里叶红外光谱、X射线衍射等仪器对其结构进行了表征。研究了热解温度、溶液p H值、初始浓度、吸附时间以及吸附剂用量等因素对各生物质炭吸附亚甲基蓝效果的影响。实验结果表明,3种生物质炭均含有多孔的微晶炭,表面存在大量的活性-OH,-COOH等基团,对亚甲基蓝有较强的吸附作用;在最佳吸附条件下,玉米秆炭、向日葵秆炭以及麦秆炭对亚甲基蓝的吸附容量分别为26.6,26.2,14.7 mg/g。     

Biological Decolorization of C.I. Basic Green 4 Solution by Chlorella sp.： Effect of Operational Parameters

In recent years, the ability of microorganisms to decolorize textile wastewater has received great attention due to the environmental persistence and toxicity of these pollutants. In this paper biological decolorization of triphenylmethane dye, C.I. Basic Green 4 (BG 4), by Chlorella species was investigated. The effect of operational parameters (temperature, pH, initial dye concentration and algal concentration) on decolorization efficiency was examined. Results indicated that the desired initial pH was 9. The stability and efficiency of the algae in long-term repetitive operations were also examined. Michaelis-Menten kinetics was employed to describe the apparent correlation between the decolorization rate and dye concentration. The optimal kinetic parameters, Vmax (specific decolorization rate) and Km (maximum specific decolorization rate) were 4.6 mg dye g cell-1 h-1and 151.0 mg L-1, respectively. Fig 10, Tab 2, Ref24     

异步周期换向电凝聚法处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水及其机理研究

针对传统电凝聚法处理废水过程中易出现的电极表面钝化和极化而影响处理效果的现象,采用铝和铁板作为两极同步换向方法,通过周期性改变电流方向使电极钝化和极化现象得以减缓或消失,并实现两极均可溶,利用铝、铁系无机絮凝剂共存时可提高处理效果的特点,对活性艳蓝X-BR模拟染料废水进行处理;通过正交试验,获得了该方法的最佳处理条件.在此基础上,为避免金属铝成分在废水中出现剩余影响水质,采用异步周期换向方式加以改进,考察了铝、铁电极不同通电时间对处理效果的影响,并利用紫外-可见光分光光度法、高效液相色谱法、ICP法、高分辨质谱技术、激光粒度分析仪等手段对废水处理过程主导因素和污染物去除机理以及该方法对强化处理效果的作用机理进行了分析.研究表明,最佳条件下采用异步换向周期电凝聚法处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水30 min可使模拟废水脱色率接近100%,COD去除率可达76%以上;处理过程中起主导作用的是电凝聚过程而非电氧化还原过程;除大部分染料分子被电凝聚气浮或沉降导致脱色外,其余的活性艳蓝X-BR染料分子在电解作用下首先断裂生成了1,4-二氨基蒽醌-2-磺酸根,之后1,4-二氨基蒽醌-2-磺酸根又被直接絮凝上浮或沉降,或者在氢离子作用下发生了加氢反应使双键消失而脱色,模拟废水脱色是上述作用的综合结果.采用改进后的异步周期换向电凝聚法可以使铝铁离子凝聚过程形成的絮体具有更为合理的粒度和结构特性,从而更易于被去除,因此处理效果略优于同步换向和定向电流电凝聚过程,且可以实现处理后废水中铝离子含量降低到无法检出,避免其在处理后的废水中出现剩余影响水质.     

铁柱撑累托石的制备及其对活性艳蓝的降解

以天然粘土矿物累托石为载体、以铁盐作交联剂,利用水溶液插层方法制备了铁/累托石复合物。采用FT-IR和XRD两种表征方法对铁/累托石复合物进行了表征,分析了复合物的结构变化和层间间距变化,并探讨了复合物制备条件以及反应过程中溶液初始浓度、溶液初始pH、复合物投加量和H2O2浓度因素对催化降解活性艳蓝的影响。研究表明:铁聚合物插入到累托石的层间结构中,扩大了累托石的层间距;当Na+/Fe3+比值为0.5,Fe3+/累托石比值为10 mmol/g,p H为3左右,催化剂用量为0.5 g/L时,H2O2浓度为100 mg/L时,活性艳蓝的去除率达到90%以上。实验表明,铁柱撑累托石/UV/Fenton工艺对活性艳蓝具有良好的降解效果。     

碳纳米管负载纳米四氧化三铁多相类芬顿降解亚甲基蓝

在课题组前期研究的基础上,以碳纳米管(MWCNTs)为载体制备了Fe3O4/MWCNTs复合物并作为催化剂,以染料亚甲基蓝(MB)为降解对象,研究了该催化剂催化H2O2对亚甲基蓝溶液的降解特性及其影响因素,并考察了催化剂的重复使用效果,探讨了催化反应的机理.结果表明,在pH值3~8的范围内,催化反应体系都能有效降解MB,最佳pH值为3.5.随着催化剂投量的增加,MB的降解率明显提高,500 mg·L-1催化剂投量条件下,MB的降解率最高.随着H2O2初始浓度的增加,MB的降解率增加,10 mmol·L-1时MB的降解率最高.溶液中共存的阴离子会降低MB的降解率.在最佳条件,即温度25℃、H2O2浓度10 mmol·L-1、催化剂浓度500 mg·L-1的条件下,0.20 mmol·L-1MB在30 min内的降解率达到99.1%.催化剂重复使用后仍然具有较好的催化活性,说明Fe3O4在MWCNTs表面负载比较牢固,催化剂具有反复使用的能力.催化反应机理是催化剂催化H2O2产生羟基自由基,高活性的羟基自由基氧化MB.     

花生壳、核桃壳吸附活性艳蓝动力学、热力学研究

以花生壳和核桃壳为原料,制备了两种吸附剂。从动力学和热力学角度探讨了对活性艳蓝KN-R的吸附机理,并与活性炭进行对比。结果表明,两种吸附剂对KN-R的吸附动力学行为均符合拟二级动力学方程(R2>0.99)。吸附量随KN-R初始浓度的增加而增加,吸附过程既符合Freundlich方程又符合Langmuir方程。吸附过程中吉布斯自由能变化成负值,说明吸附过程是自发进行的。