纳米TiO_2/沸石复合光催化水处理材料制备与性能研究

纳米TiO_2光催化材料与技术以其高效、可利用太阳光、无二次污染等优点,在水污染治理领域展现出广阔的应用前景。将纳米TiO_2进行负载复合是解决其在水溶液易团聚、难回收等难题和提高实际降解效果的有效途径。本文采用一种简单易行的固相扩散法将纳米TiO_2在沸石矿物上进行负载,制备得到纳米TiO_2/沸石复合光催化水处理材料。通过扫描电镜、X射线衍射仪、荧光光谱仪等手段对材料微观结构和光催化活性进行了表征和测试。研究表明,沸石负载不仅改善了纳米TiO_2颗粒分散均匀性,而且增强其对紫外-可见光的光响应能力,从而有效提高了复合体在水体中的光催化降解活性。材料光催化活性与其负载配比和焙烧温度息息相关。400℃焙烧制备的90%TiO_2/沸石相对于其他温度和配比具有更高的光催化活性。     

WO3/TiO2光催化剂的制备及光催化产氢性能研究

针对催化剂TiO_2禁带宽度较宽、光响应范围较窄的问题,对TiO_2进行改性,采用溶胶凝胶法制备了不同复合比例的WO_3/TiO_2催化剂以提高TiO_2的光催化活性。应用SEM,BET,XRD,UV-Vis,FT-IR等方法对催化剂进行表征,分析了不同复合比对WO_3/TiO_2样品形貌、晶型、比表面积和产氢速率的影响。当入射波长为300~600 nm,2%WO_3/TiO_2的吸光度大于TiO_2的吸光度,吸收带边红移。通过300 W氙灯照射进行光解水制氢的测试,评价了不同WO_3/TiO_2样品的光催化分解水产氢活性。结果表明:复合比为2%时,WO_3/TiO_2的光解水产氢活性最佳,最高可达14 445.3μmol/(h·g),其产氢速率是TiO_2的10倍,同时探讨分析了光催化反应机理。这将在太阳能光解水产氢领域有着广泛的应用前景。     

UV-TiO_2光催化氧化技术维护建筑景观水水质试验研究

采用UV/TiO2光催化氧化技术,利用动态试验方法和循环处理方式对模拟建筑景观水中难降解有机污染物的去除进行了研究,并与单一UV技术的处理效果进行了对比,重点考察了UV254、DOC和SUVA的去除效果。试验结果表明,UV/TiO2光催化氧化技术可以有效去除水中的腐殖酸,流量为0.5~1.0L/min时,UV254、DOC和SUVA的去除率随反应时间的增加而增加。UV/TiO2光催化氧化技术去除腐殖酸的效果明显好于单一UV技术,是一种有效的建筑景观水水质维护技术。     

喷淋式TiO_2膜光催化反应器处理染料废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ti基TiO_2膜光催化剂,X-射线衍射(XRD)分析表明TiO_2主要为锐钛矿。将Ti基TiO_2膜组装成喷淋式光催化反应器,以活性艳红X-3B(RBR)为目标污染物,15W低压汞灯为激发光源进行光催化性能的研究。考察了影响光催化氧化效率的主要因素废水喷淋流量和溶液初始pH,确定最佳喷淋流量为8.8 L/h,pH为3.12。在最佳条件下,处理50 mg/LRBR模拟染料废水2 h的脱色率和COD_(Cr)去除率分别达到98%和80%。结果表明,由于同时加强了溶液的传质效率和提高了激发光源的利用率,喷淋式TiO_2膜光催化反应器可高效地降解染料废水。     

不同消毒方法在管道分质供水工程中的应用比较

管道分质供水常用的消毒方法有臭氧法、紫外(UV)法、TCAA法、二氧化氯(ClO2)法及组合工艺法等,对不同消毒方法在管道分质供水工程中的应用情况进行比较研究。结果表明,在不同消毒方法中,应用TCCA UV与ClO2 UV组合工艺法,只要控制用户终端净水中的消毒剂浓度在0.05mg/L时,对管道分质供水消毒具有较好的效果,同时可以保持水质具有良好的口感。     

UV消毒用于楼宇水箱水质控制研究

结合实验室和现场的试验研究,探讨了UV消毒用于控制入户端——楼宇水箱水质的前景和问题。实验室研究结果表明,剂量为10mJ/cm2的UV照射,对HPC和E.coli能达到3log(99.9%)左右的灭活率。实际应用中UV消毒适用于微生物学指标较差、余氯很低的水箱,同时也出现了UV光强明显下降、紫外线照射促进余氯衰减等问题。     

13X分子筛负载TiO_2对偶氮染料活性艳红的光催化降解

采用熔融-浸渍法和溶胶-凝胶法将TiO_2负载在13X分子筛上,制成了具有吸附性和光催化性的TiO_2/13X分子筛复合材料,并用XRD、BET比表面积、SEM分析技术对合成材料进行表征.然后将复合材料用于光催化降解偶氮染料活性艳红X-3B的实验,考察了反应时间、催化剂用量、废水pH值对染料光催化降解率的影响.结果表明:熔融-浸渍法制备的TiO_2/13X复合材料对染料的去除率高于溶胶-凝胶法制备的复合材料.当染料的初始浓度为50 mg/L,废水pH为6,复合材料投加量为0.75 g/L时,光照120 min,染料的去除率达到99%.反应过程符合一级动力学方程.     

纳米TiO2/海泡石复合光催化材料性能研究

纳米TiO2因其具有安全无毒、稳定性好、光活性强等特性,在水污染治理领域被广泛用作光催化剂。然而纳米TiO2在水介质中存在难以回收、容易流失、不易分散等问题,限制了其实际应用,将其进行固定化负载是有效的解决手段。以矿物海泡石为负载载体,采用一种简单易行的粉末烧结法制备出纳米TiO2/海泡石复合光催化材料,并通过透射电镜、扫描电镜、X射线衍射、紫外－可见分光光度计等手段对材料进行微结构表征,利用化学荧光技术测试了复合材料光催化活性。研究表明,海泡石的加入能够显著抑制复合光催化剂中纳米TiO2的团聚,增强其在紫外至可见光波长范围内的光吸收强度,从而增强复合体的光催化活性。对比研究不同负载配比对材料光催化活性的影响,发现90%TiO2/海泡石光催化活性最佳。     

以IBAC为核心处理洗浴废水的试验研究

根据洗浴废水的水质特征,采用原水→混凝沉淀-过滤→固定化生物活性炭(Immobilized Biological Activated Carbon,IBAC)→微滤膜(MF)→UV消毒→出水的工艺流程.混凝沉淀-过滤物化预处理单元可以有效地减少洗浴废水中的各类污染物.IBAC生化处理单元,实现有机污染物、LAS、浴臭等有效去除,是保证出水合格的根本措施.微滤膜发挥物理截留作用、UV消毒杀死细菌和总大肠菌群.出水水质达到＜城市供水水质标准＞(CJ/T 206-2005).     

无机阴离子对UV/PS降解水中2,4-DCP的影响

研究考察水中存在的阴离子(Cl~-、HCO_3~-/CO_3~(2-)、NO_3~-)对紫外/过硫酸氢钠(UV/PS)光解2,4-DCP的降解率、反应速率常数、反应动力学级数等的影响,同时选用3种实际水源水体和自来水做为水质背景来验证UV/PS光解2,4-DCP的降解效果。还考察UV/PS氧化2,4-DCP溶液在氯和氯胺消毒工艺过程中消毒副产物生成的种类和产量。结果表明溶液中分别存在Cl-、HCO_3~-/CO_3~(2-)、NO_3~-等常规离子时,低浓度的Cl~-抑制反应进行,高浓度的Cl-促进反应进行,HCO_3~-/CO_3~(2-)对反应有明显的抑制作用,NO_3~-对反应有促进作用。推测出了UV/PS光氧化工艺光解2,4-DCP的五种中间产物及可能的降解反应路径。溶液在氯和氯胺消毒过程中生成的含碳消毒副产物是三氯甲烷、二氯乙酸和三氯乙酸;生成的含氮消毒副产物主要是二氯乙腈和三氯硝基甲烷。UV/PS工艺降低了溶液中2,4-DCP做为前体物生成消毒副产物的量。     

Ag~+掺杂二氧化钛纳米管的制备与光催化性能研究

以亚甲基蓝为目标降解物,采用X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射吸收光谱仪(DRS)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱仪(IR)等方法对Ag~+掺杂TiO_2纳米管的晶体结构、表面形貌、基团分布、光学吸收性能等进行表征,探讨其光催化活性以及Ag~+掺杂量对光催化性能的影响。结果表明,Ag~+掺杂能有效促进TiO_2纳米管的形成,并改善纳米管的物理化学性能,Ag~+掺杂二氧化钛纳米管(Ag~+/TNTs)较纯纳米二氧化钛管(TNTs)具有更显著的光催化活性。     

紫外线消毒在给水处理中的应用

紫外线(UV)的消毒效果取决于紫外线的波长、辐射强度和辐射时间,并与水层深度、微生物的种类和数量以及其他水质指标有关。介绍了紫外灯管选择,UV剂量和微生物灭活的关系,给水处理厂UV消毒系统设计时需注意的问题及UV消毒的费用等。特别指出,现有常规给水处理厂采用UV消毒,其装置可设在滤池和清水池之间的管(渠)中。     

TiO2光催化技术在饮用水深度处理中的研究进展

TiO2光催化技术能有效降解饮用水中微量有机污染物使之彻底矿化,并且具有很好的杀菌和抑制病毒活性的作用,是一种极具应用前景的饮用水处理技术.就光催化技术对饮用水中消毒副产物、腐殖质和内分泌干扰物的降解,微生物的灭活等诸方面的研究现状进行了系统总结与评述,并指出对其进一步研究的重要性和今后主要的研究方向.     

生物固锰除锰技术的微生物学研究

Mn~(2+)氧化细菌的微生物学研究是与除锰工艺直接相关的一个领域。已经发现许多细菌具有锰氧化能力。目前的研究工作基本局限在细菌形态观察和细胞悬液、细胞破碎液的活力动力学测量。因此研究了分离得到的Mn~(2+)氧化细菌,包括其形态、生理研究。同时对其氧化活性进行了测量。可以确认,滤池中存在着大量的Mn~(2+)氧化细菌,细菌参与了除锰。     

光催化材料及其在大坝混凝土中的应用展望

光催化技术已成为当前环保领域的研究热点之一,TiO_2作为目前最有前景的光催化材料,已经广泛运用于城市建筑领域,但在水工行业尚无应用。对TiO_2光催化氧化和光致超亲水性机理,及其在空气污染物净化、除菌、自清洁和防雾材料等方面的研究与应用做了综述。并结合光催化技术对大坝混凝土表面耐污性耐候性问题的解决做了展望。     

臭氧活性炭与背光催化联用降解水中三氯乙醛的研究

研究了臭氧活性炭与背光催化联用技术降解水中三氯乙醛的效果及其影响因素。研究结果表明,外加氧化剂的浓度、TiO_2负载量、起始液的pH、起始物浓度及光照时间对其降解效果有着明显影响。臭氧活性炭与光催化联用可有效降低水中三氯乙醛。当TiO_2负载量为2g、臭氧浓度1mg/L及活性炭质量150g,对起始物浓度20mg/L和pH 6.65的三氯乙醛溶液光照反应60min,三氯乙醛的光降解率可达99.9%。     

研究生论文摘要

水中微量有机物的光催化降解特性及反应器数值模拟研究生:韩文亚导师:祝万鹏(清华大学环境科学与工程系100084)水中微量有机物的处理是水处理中的一个重要研究方向,光催化技术在去除各类环境介质中的微量污染物方面具有很大的应用潜力,但其降解速率太低。本论文围绕提高光催化降解速率这一目标展开研究。以对氯苯甲酸、对氯酚、对苯二酚和对硝基酚为模型化合物,研究了它们的光催化降解特性,结果表明:在UV光源辐射下,光催化降解效果的主要因素是溶解氧、溶液的流态以及光源的辐射强度;光降解和光催化降解过程对有机物降解的选择性较大。在V…     

Fenton试剂预处理酵母废水的工艺研究

采用正交试验的方法研究了Fenton试剂预处理酵母废水的工艺过程,通过对CODCr和UV254的测定,对pH、H2O2、Fe2+、反应温度和初始CODCr,等因素的影响进行了探讨.结果表明,在正交试验得出的最优条件下,酵母废水的CODCr,去除率达到60.9%,UV254去除率达到87.3%,表征其可生化性的BOD/COD较原水提高了83.3%.水质得到较大改善.     

生物陶粒-微絮凝活性滤池工艺处理微污染原水的试验研究

采用生物陶粒 微絮凝活性滤池工艺对天津引滦水进行中试处理研究。结果表明 ,在水温为 7～ 2 5℃的条件下 ,该工艺对浊度 ,氨氮 ,CODMn,UV2 54 和叶绿素的平均去除率分别为 93 5 % ,6 2 5 % ,6 5 8% ,5 8 5 %和 77 0 %。该工艺在试验期间处理效果稳定 ,出水水质好 ,是一种经济有效、简单实用、具有很好发展前景的饮用水处理工艺     

水环境中PPCPs的臭氧氧化和高级氧化技术

药物和个人护理用品(PPCPs)是最近十年引起关注的一类新型有机微量污染物,其对人类健康和生态环境安全的影响受到了越来越多的关注.传统的给水处理和污水处理工艺都不能有效去除水中的PPCPs,因此有必要采用臭氧氧化、高级氧化等工艺进行深度处理.臭氧是选择性氧化剂,其与PPCPs的反应受PPCPs的基团电子特性和溶液pH的影响;高级氧化技术产生的羟基自由基·OH氧化能力强,与PPCPs的反应没有选择性,主要包括O_3/H_2O_2、UV/H_2O_2、UV/TiO_2、芬顿和光芬顿氧化等.这些深度处理工艺的采用受一些因素的限制,同种工艺或不同工艺的组合能达到更高的去除效率.