n-TiO2光催化机理及其在环境保护中的应用研究进展

本文对半导体二氧化钛的光催化机理、载体形式、反应器等方面的研究进展作了详细概述。并就其在废水处理、杀菌消毒等环境保护方面中的应用作了综述     

均相催化强化US/FCME协同体系降解硝基苯

考察了NaCl、AlCl3、Na2SiO3、CuSO44种均相催化剂对超声波(US)/铁炭微电解(FCME)协同体系降解硝基苯的催化效果,结果表明,CuSO4的催化效果最好,在体系反应液初始pH为3.0,混合填料投加量为5.0 g/L(铁炭质量比为1∶1),CuSO4投加量为800 mg/L时,体系对硝基苯的降解率达到99.2%,但溶液COD值仅下降了24.6%,矿化效果一般,红外光谱分析表明降解体系的主要中间产物为苯胺。     

碳纳米管催化臭氧降解PFOS动力学与过程控制

针对全氟化合物难降解问题,通过碳纳米管（CNT）诱导臭氧高级氧化路径,研究非均相催化体系对高稳性全氟辛烷磺酸（PFOS）的降解效能与机制。结果表明：CNT介质可催化臭氧通过C-F断键对PFOS强制氧化分解,其准一级降解常数（k=0.037 min-1,5 mg·L-1 CNT）均高于碱式臭氧处理（k=0.009 min-1,pH=11）以及高负荷活性炭颗粒（k=0.013 min-1,5 g·L-1 GAC）;溶液pH是控制催化过程的重要因素,酸性或碱性环境由于PFOS吸附阻隔均不利于CNT表面与溶解O3的接触催化反应;结合羟基自由基淬灭实验,推测CNT通过表面石墨层促成·OH大量生成并在固/液界面原位降解PFOS。研究结果可为开发利用CNT介质强化臭氧水处理过程提供科学依据。     

过一硫酸盐碱催化处理染料废水

利用PMS碱催化法处理亚甲基蓝、酸性橙7（AO7）和罗丹明B（RhB）3种典型染料,优化了脱色条件并分析了机理.在pH=10.8~11.5（亚甲基蓝）或pH=10.0~10.8（酸性橙7或罗丹明B）,PMS投加量100mg/L的最优条件下,亚甲基蓝、酸性橙7和罗丹明B的脱色速率常数可分别达到0.097,0.074,0.004min^-1,脱色率可分别达到95.1%,93.3%和30.1%.捕获剂实验证实PMS碱催化脱色3种染料时起主要作用的均是单线态氧.基于紫外-可见全波长光谱的结果推测,亚甲基蓝和酸性橙7反应脱色较快可归因于单线态氧对噻嗪生色基团和偶氮键的攻击更有效率.     

K2FeO4氧化降解3,4－二甲基苯胺的机理研究

以3,4－二甲基苯胺为目标污染物,高铁酸钾（K₂FeO₄）为氧化剂,考察催化氧化过程中的表观动力学及反应机制,确定高铁酸钾降解3,4 －二甲基苯胺的表观动力学方程为：r=0.0043C_A^0.486C_B^1.2477,反应级数为1.7337,符合准二级动力学方程.同时通过GC/MS技术,分析降解过程的中间产物,推测在高铁酸钾的作用下,3,4－二甲基苯胺先转变成2,4－二甲基苯胺,然后苯环上的氨基及甲基先后被氧化,生成4－硝基间苯二甲酸,再发生脱羧反应,生成硝基苯,硝基苯被高铁酸钾进一步攻击,生成苯环正离子,其后开环生成一系列小分子烃类物质,这些物质继续被氧化,最终生成二氧化碳与水.推测该氧化还原过程的控制反应为两步：第一步,高铁酸钾攻击3,4－二甲基苯胺苯环上的侧链;第二步为苯环的开环反应.此降解过程主要包括表面络合催化与界面催化两种反应机制.     

活性炭负载铁催化过硫酸盐降解酸性大红3R

采用浸渍-高温煅烧法制备负载型的Fe/活性炭催化剂,利用电镜扫描(SEM)、X射线衍射(XRD)对催化剂进行表征.并以酸性大红3R为目标污染物,用此催化剂研究了过硫酸盐在非均相催化体系的氧化性能.考察了Fe负载量、过硫酸钠用量、催化剂用量、初始污染物浓度等因素对酸性大红3R降解的影响,并对催化剂重复使用性能进行测试.结果表明,Fe负载量为6%时,催化降解效果最好;当Na2S2O8浓度为3.0 g·L-1,催化剂用量1.5 g·L-1,降解3 h时,酸性大红3R去除率达80%以上;催化剂可重复使用5次以上.同时还采用紫外可见、气相色谱-质谱分析其降解的历程.     

Enhanced photo--catalytic activity of gold ion and gold modified

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｉＯ2ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓｈａｄｂｅｅｎｔｈｅｆｏｃｕｓｏｆｎｕｍｅｒｏｕｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ,ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｏｗｉｎｇｔｏｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｃｏｍｐｌｅｔｅｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｕｎｄｅｓｉｒａｂｌｅｏｒｇａｎｉｃｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓｔｏＣＯ2,Ｈ2Ｏａｎｄｉｎｏｒｇａｎｉｃｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ(Ｈｏｆｆｍａｎｎ,1995).Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｐｈｏｔｏｏｘｉｄａｔｉｏｎｗａｓａｌｍｏｓｔｎｏ…     

含铁物质对燃煤污染特性的影响

利用DTA-TG-DTG设备实验研究了FeCl₃、FeCl₂和Fe₂O₃等含铁物质对燃煤污染特性的影响.结果表明:实验所用的几种含铁化合物均能够改变燃煤污染物的排放规律,但不同种类的含铁物质对燃煤污染特性影响机理不同,所取得的污染物减排效果也不同.在煤燃烧以及煤中S与N向SO₂及NO转化的过程中,FeCl₃既起到催化剂的作用,同时又起吸收剂的作用.FeCl₃催化作用表现在降低了SO₂和NO生成反应的表观活化能,使SO₂和NO能够在较低温度时迅速形成,加快了SO₂和NO生成反应的速率.FeCl₃的催化效果与S在煤中的存在形态有关.FeCl₃的吸收作用表现在FeCl₃本身能够参与SO₂的吸收反应生成FeSO₄或Fe₂(SO₄)₃.此外,FeCl₃还能够改变CO的排放特性,即能够改变煤的燃烧特性.FeCl₂对烟气中SO₂、NO和CO排放特性的影响与FeCl₃相似,但影响效果比FeCl₂₃略差.Fe₂O₃也能够降低烟气中SO₂和NO的体积分数,但Fe₂O₄只是吸收剂,对SO₂和NO的生成过程没有催化作用.Fe₂O₃对CO排放特性的影响不大.     

多活性位点的磁性氮掺杂石墨烯活化过一硫酸盐研究

通过简单的一锅法制备Fe₂O₃、Fe₃N、单原子Fe（SA-Fe）和N掺杂的磁性石墨烯材料（Fe-MNG）应用于催化活化过一硫酸盐（PMS）.结果表明,Fe-MNG/PMS体系可在宽的pH范围（3-10）氧化降解磺胺异恶唑（SIZ）,降解率均达到99%以上.经过五次循环使用其对SIZ的降解率仍保持在95%以上.Fe-MNG中的SA-Fe、N等活性位点可高效催化活化PMS产生各种活性氧物种（ROS）.淬灭实验和电子顺磁共振波谱分析表明Fe-MNG/PMS体系中产生多种ROS,包括硫酸根自由基（SO₄·^-）、羟基自由基（HO·）和单线态氧（¹O₂）,证明存在自由基和非自由基两种氧化过程.此外,Fe-MNG具有大的比表面积（446.18m²/g）,能将水中有机微污染物吸附富集到材料表面,同时在Fe-MNG表面催化PMS产生大量ROS,实现对有机微污染物的原位、高效氧化去除.Fe-MNG还具有磁性,易于分离和回收,具有潜在的应用前景.