WO3/TiO2复合半导体的光催化性能研究

采用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法制备ＷＯ３／ＴｉＯ２纳米粉末,以高压汞灯为光源,亚甲基蓝溶液的光催降为模型反应,结果表明,掺入ＷＯ３摩尔比为２％时,ＷＯ３／ＴｉＯ２的光活性最高;随着热处理温升高,ＷＯ３／ＴｉＯ光活性增强;     

高度有序的TiO2纳米管阵列光催化性能研究

采用恒压阳极氧化法在纯钛箔表面制备TiO2纳米管阵列,利用SEM和XRD对其进行了形貌和晶型的分析和表征,并通过TiO2纳米管阵列膜对甲基橙光催化降解,探讨光照时间、甲基橙溶液的初始浓度、溶液的初始pH值和H2O2加入浓度等因素对甲基橙的脱色率影响.结果表明,H2O2加入浓度为50mg·L-1,紫外光照射2h,溶液为中性时,在30 mg·L-1的甲基橙溶液(50mL)中,甲基橙溶液的脱色率达到100%.当H2O2加入浓度进一步增大到100 mg·L-1时,光催化的效率进一步提高,紫外光照射1h,甲基橙溶液的脱色率就已经达到了100%,并未出现抑制光催化的现象.同时还研究了TiO2纳米管阵列电极的稳定性.实验结果表明,随着TiO2纳米管阵列使用次数的增加,其光催化效果略有所下降.     

脱硫石膏基羟基磷灰石对Cu2+吸附性能的研究

以燃煤电厂废弃物脱硫石膏(FGD)为主要原料,利用水热合成法制备羟基磷灰石(FGD-HA),利用XRD和SEM对FGD-HA的物相组成和微观形貌进行了分析和观察.通过静态吸附实验研究了吸附动力学、吸附等温线以及吸附热力学.结果表明,伪二级动力学模型相关系数为0.9998,是描述FGD-HA吸附Cu2+的最佳动力学模型,Cu2+在FGD-HA上的吸附平衡符合Langmuir等温线模型(R2=0.9846),热力学表明此吸附是自发吸热的过程.利用响应面分析法对Cu2+的吸附条件进行优化,得出投加量3.11g/L、pH值4.96、温度22.09℃、Cu2+初始浓度24.75mg/L为最佳吸附条件,此条件下Cu2+去除率预测值为100%,相同条件下开展的验证实验结果为97.4%,与预测值相接近说明模型的选择是实际可行的.     

纳米二氧化钛复合石墨烯催化剂的制备及处理染料废水

以硫酸钛为原料,采用共沉淀法,制备了一系列纳米二氧化钛复合石墨烯催化剂,采用XRD和FTIR对样品进行表征。通过紫外光照射亚甲基蓝溶液光催化降解实验,研究石墨烯的加入量对TiO2光催化性能的影响,结果表明,TiO2-GO-5具有最佳的光催化性能。在pH=6.00、TiO2-GO-5的投加量为0.070 g/50 mL、光照3 h条件下,100 mg/L亚甲基蓝溶液的脱色率达到最大值为90.52%。     

青霉素废菌丝体制备石膏缓凝剂联产活性炭

青霉素废菌丝体是一种制药行业的危险固体废弃物。利用其富含蛋白质的特点,采用微波加热水解法制备一种新型建筑石膏缓凝剂（WPM缓凝剂）,同时将制备缓凝剂后的滤渣用于制备活性炭。经过实验研究,确定的缓凝剂制备适宜工艺条件为：温度80 ℃,pH值11,时间10 min。得到滤渣制备活性炭的最佳工艺条件为：炭化时间为1 h,炭化温度为300 ℃,活化剂ZnCl2浓度为20%,液固比为3.0。 本工艺较好地解决了焚烧处置、堆放填埋或直接生产活性炭等处理方法造成的环境二次污染问题以及用作动物饲料可能导致的抗生素滥用问题,实现了青霉素废菌丝体的安全、清洁利用。     

不同波段紫外光在TiO2悬浊液中的消光特点

为确定TiO₂催化剂悬浊液对不同波段紫外光的消光规律,本试验以4-CBA-Na为模型污染物,针对催化剂/污染物悬浊液体系在不同催化剂投加量下,对UVA、UVB和UVC波段光子的消光效果进行了测定.结果表明,各悬浮体系对各波段紫外光的消光基本上符合比耳定律,即随着入射光程的增加,光强呈现负指数衰减;紫外光在催化剂悬浊液中的消光系数随催化剂投加量的增大而增加,其增加规律可以用二次多项式表示;污染物溶液本身对UVB和UVC紫外光有吸收,UVB和UVC紫外光在催化剂-污染物悬浮体系中的消光系数可视为污染物与催化剂颗粒的消光系数之叠加.催化剂悬浊液对紫外光的消光系数随紫外光波长的减小而增大,这意味着使用短波长的UVC作为光催化降解光源可以提高能量利用效率.     

无定型纳米TiO2吸附去除饮用水中的低浓度As(Ⅲ)

研究了纳米无定型TiO2颗粒对饮用水中低浓度的三价砷As(Ⅲ)吸附行为。纳米TiO2颗粒吸附剂的BET表面积为205 m2/g,计算的BJH吸附平均孔径为4.02 nm(4 V/A)。对起始As(Ⅲ)浓度为150μg/L的模拟含砷水,经过5h的吸附处理后残余浓度不足4μg/L,As(Ⅲ)去除率达到97%。反应起始阶段吸附速率较快,84%的As(Ⅲ)能够在20min内去除。As(Ⅲ)吸附动力学较好地符合拟二级动力学模式。最佳As(Ⅲ)吸附pH为9.3,低于此值,随酸性增加吸附速率有所降低;而高于此值的强碱性pH对吸附有强烈抑制作用。在平衡浓度较低的情形下(10～220μg/L),Lang-muir,Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)吸附等温式均可较好拟合吸附行为,但中性和弱碱性条件下更符合Fre-undlich吸附等温式;平衡浓度大于220μg/L,吸附容量随平衡浓度增加而迅速增加,最大吸附容量在低浓度下达到4.79 mg/g。     

超细TiO2粒子的超滤分离及回用特性

针对TiO2超细粒子的超滤分离特性进行了试验研究,探讨了操作压力、膜面流速、TiO2投量、pH、电解质等参数条件对膜通量的影响规律及作用机理,证实了浓差极化及滤饼层阻力是影响通量变化的主导因素,在此基础上确定了适宜的超滤工艺条件及膜清洗方式.以甲基橙为降解基质分别测试了经混凝与超滤分离后的TiO2光催化活性,结果表明,超滤不仅可实现TiO2粒子与水的彻底分离,且分离后TiO2催化活性与初次使用相当.研究表明超滤用于悬浮光催化体系的固液分离及催化剂再用是可行的.     

Model reactor for photocatalytic degradation of persistent chemicals in ponds and waste water

A laboratory scale flow-through model reactor for the degradation of persistent chemicals using titanium dioxide (TiO₂) as photocatalyst immobilized on glass beads is presented. In the test system with a volume of 18 L contaminated water is pumped to the upper part of the floating reactor and flows over the coated beads which are exposed to UV-radiation. The degradation of two dyes of different persistance was investigated. Primary degradation of methylene blue did not fit a first order kinetic due to coincident adsorption onto the photocatalyst and direct photolysis, resulting in a half-life of 6 h. A filtrate of a green algae suspension accelerated the colour removal. In contrast, reactive red 2 was degraded only by photocatalysis; neither adsorption nor direct photolysis led to a colour removal. The course of primary degradation followed a first order kinetic with a half-life of 18 h and a rate constant of 0.04 h⁻¹. Analysis of the degradation products indicated mineralization by detection of NO₂⁻ and NO₃⁻, accompanied by a decrease of pH and an increase of conductivity. A successful adaptation of the model reactor (scale 1:10) to dimensions required for surface waters and waste water treatment plants would be a costefficient and environmentally sustainable application of photocatalysis for the treatment of industrially polluted water and could be of relevance for third world contries, particularly those favoured by high solar radiation.     

挥发性有机化合物及其二氧化钛光催化控制技术

介绍了挥发性有机化合物的来源、危害以及控制技术与措施,详细论述了纳米二氧化钛光催化控制技术的控制机理和应用现状。