TiO_2/沸石与活性炭三维粒子电极体系光电催化研究

采用溶胶-凝胶法制备沸石负载TiO2(TiO2/沸石)。将TiO2/沸石与活性炭按照不同比例混合为粒子电极,采用钛网作为主电极,硫酸钠溶液为助电解质,紫外灯为光源建立了三维电极光电催化体系,处理亚甲基蓝模拟废水。实验表明:当电极间距为4.0 cm、TiO2/沸石∶活性炭=2∶3、亚甲基蓝的初始浓度为3 mg/L,灯距为10 cm、电压为2.0 V、电解质浓度为0.04 mol/L、初始p H=6.0,光催化降解效率可达49.5%。三维电极光电催化效果优于二维电极光电催化与光催化效果。Fe3+离子掺杂提高了体系的光电催化效率,最大光电催化效率可达53.3%。     

茶渣活性炭的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能研究

以茶渣作为原料,采用氢氧化钾活化法制备茶渣活性炭,探究了活性炭在不同条件下对亚甲基蓝的吸附性能。结果表明,茶渣活性炭具有多孔结构,表面含有含氧官能团,其比表面积为2 414 m²/g。将此活性炭应用于吸附亚甲基蓝,在40 mL浓度为200 mg/L的亚甲基蓝溶液中,活性炭添加量为4 mg,活性炭对亚甲基蓝的吸附量为1 488 mg/g。活性炭吸附亚甲基蓝的吸附模型符合Langmuir模型,动力学符合准二级动力学模型。茶渣活性炭对染料污染物有优异的吸附效果,在染料废水治理中有很大的应用前景。     

茶渣活性炭的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能研究

以茶渣作为原料,采用氢氧化钾活化法制备茶渣活性炭,探究了活性炭在不同条件下对亚甲基蓝的吸附性能。结果表明,茶渣活性炭具有多孔结构,表面含有含氧官能团,其比表面积为2 414 m~2/g。将此活性炭应用于吸附亚甲基蓝,在40 mL浓度为200 mg/L的亚甲基蓝溶液中,活性炭添加量为4 mg,活性炭对亚甲基蓝的吸附量为1 488 mg/g。活性炭吸附亚甲基蓝的吸附模型符合Langmuir模型,动力学符合准二级动力学模型。茶渣活性炭对染料污染物有优异的吸附效果,在染料废水治理中有很大的应用前景。     

铜修饰微弧氧化二氧化钛网电极三维光电催化研究

实验采用微弧氧化技术制备了负载Cu2+的二氧化钛/钛(TiO2/Ti)网电极,考察了微弧氧化电解液浓度、光电催化电解质初始浓度、电解间距、外加电压对亚甲基蓝三维光电催化的脱色情况。结果表明,在6g/L的Na3PO4溶液中微弧氧化5min制备TiO2/Ti网电极的光催化效果最高达到25.3%;采用微弧氧化负载Cu2+法修饰TiO2/Ti网电极,当电解液中Cu2+的浓度为0.01mol/L,微弧氧化时间7min时制备的负载Cu2+的TiO2/Ti网电极,在三维光电催化体系为5mg/L的亚甲基蓝,0.01mol/L的硫酸钠溶液,1.5cm的电解间距,3.0V的外加电压以及pH为5的情况下,光电催化对亚甲基蓝的脱色率达到46.2%。     

LDO负载纳米二氧化钛复合物的制备及其光催化性能研究

以碳酸根型镁铝层状双氢氧化物(LDH)为载体,采用溶胶-凝胶法利用酞酸丁酯水解负载纳米TiO2于LDH片层获得TiO2/LDH前驱体,通过低温焙烧前驱体获得纳米二氧化钛/层状双金属氧化物复合物(TiO2/LDO).以亚甲基蓝溶液模拟染料污染物,在波长291 nm紫外光条件下测定吸光度,评价了光催化剂不同投加量,体系pH值以及光照时间条件下对亚甲基蓝降解率的影响,研究了TiO2/LDO的光催化性能.结果表明:通过溶胶-凝胶法可以获得高分散纳米级(<10 nm)TiO2负载型TiO2/LDH复合物,TiO2/LDH中TiO2负载率达8.01wt%(质量分数);TiO2/LDO的光催化性能较纯LDO高,TiO2负载于LDO层板对亚甲基蓝具有协同催化作用;在pH值为9的80 mL亚甲基蓝溶液(浓度为5 mg/L)中投入0.20 g TiO2/LDO,催化反应8 h后降解率高达81.7%,TiO2/LDO对亚甲基蓝溶液的光催化反应符合一级动力学方程.     

漂浮型纳米TiO2/EP的制备及其光催化性能

以膨胀珍珠岩为载体,钛酸四丁酯为原料,用溶胶-凝胶法制备漂浮型纳米TiO2光催化剂,并用该光催化剂在太阳光下对亚甲基蓝进行光催化降解实验.结果表明,在450℃焙烧2h,负载3次的条件下制备的漂浮型催化剂光催化活性较好.150 mg漂浮型纳米TiO2/EP在30 mL亚甲基蓝溶液(4 mg/L)液面平铺,经120 min太阳光照射,亚甲基蓝的降解率为97.6％.XRD和SEM分析结果表明,二氧化钛为结晶良好的锐钛矿型,粒径大约为8nm.漂浮型纳米TiO2/EP有较广阔的工程应用前景.     

石油焦基活性炭/二氧化钛复合型光催化剂污水处理性能的研究

以高比表面积石油焦基活性炭为载体,利用溶胶-凝胶法制备二氧化钛(TiO_2)负载型光催化剂,并探讨其对亚甲基蓝光催化降解性能。使用XRD、SEM、BET、TEM及EDS等检测手段,对催化剂表面形态进行表征。通过考察不同负载量、煅烧温度、升温速率、煅烧时间、固液比及亚甲基蓝浓度等因素对亚甲基蓝降解性能的影响,结果表明:所制备的负载型光催化剂,Ti O_2颗粒能均匀地分散在活性炭表面,颗粒尺寸在10 nm左右,对亚甲基蓝具有较好的降解作用。在活性炭负载量6%、煅烧温度350℃、煅烧时间2 h、升温速率15℃/min、固液比0.5 g/L条件下制备的负载型催化剂,对浓度为10.44 mg/L的亚甲基蓝溶液,其降解率可达99%以上。对降解过程进行动力学模拟分析,该催化剂对亚甲基蓝催化降解过程符合准二级动力学模型,反应速率常数k为6.76 L/(g·min)。     

光催化PVC糊的制备及其对亚甲基蓝的光催化降解

将纳米TiO2加入PVC糊中制备光催化PVC糊,研究不同种类及含量的纳米TiO2、亚甲基蓝溶液的浓度对光催化PVC糊制品光催化性能的影响.实验结果表明:含掺钨改性纳米TiO2的先催化PVC糊降解效果最明显;当纳米TiO2含量为8份时,亚甲基蓝溶液降解率最高;亚甲基蓝溶液的浓度为5 mg/L时,降解效果明显.     

亚甲基兰在AC和TiO2/AC上的吸附及催化臭氧氧化

研究了活性炭(AC)和负载二氧化钛的活性炭(TiO2/AC)对亚甲基兰的吸附特性及单独臭氧氧化,AC催化臭氧氧化和TiO2/AC催化臭氧氧化处理水中亚甲基兰的效果.结果表明:AC、TiO2/AC吸附亚甲基兰均较好地符合一级动力学模型及Langmuir方程,AC对亚甲基兰的吸附性能优于TiO2/AC;催化臭氧氧化的脱色速率比单独臭氧氧化略高,且对亚甲基兰吸附性能好的AC作催化剂时脱色效率更高.催化臭氧氧化比单独臭氧氧化对亚甲基兰的矿化率有明显的提高,TiO2/AC的催化活性优于AC.在催化臭氧氧化过程中,伴随着亚甲基兰的分解生成一系列中间产物并逐渐完全氧化.     

粉末活性炭-Fe_3O_4磁性材料-H_2O_2类Fenton体系降解亚甲基蓝研究

采用粉末活性炭(PAC)-Fe_3O_4磁性材料与H_2O_2组成类Fenton体系降解亚甲基蓝模拟废水,并使用X射线衍射仪、扫描电镜表征磁性材料。结果表明,PAC表面负载的铁氧化物为具有磁性的Fe_3O_4,Fe_3O_4近似球形均匀的负载在PAC表面。该类Fenton体系在PAC-Fe_3O_4磁性材料50 mg、H_2O_2投加量为30μL、p H为3、温度为40℃、反应180 min的条件下降解100 m L质量浓度为200 mg/L亚甲基蓝效果最好,亚甲基蓝和COD去除率分别为100%和94.42%。PAC-Fe_3O_4磁性材料-H_2O_2类Fenton体系对亚甲基蓝有良好的降解效果。     

几种干果核壳活性炭的表征与性能比较

以南疆地区盛产的巴旦杏核壳、核桃壳和白杏核壳为原料,采用微波辐照磷酸法分别制备了巴旦杏核壳活性炭（BAC）、核桃壳活性炭（HAC）和白杏核壳活性炭（XAC）,干果核壳基质活性炭的制备工艺：10 g干果核壳以固液比1：3（g：mL）浸渍40%磷酸24 h,微波功率640 W,活化时间16 min。采用物理吸附仪、扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）等表征方法比较研究了不同种类干果核壳活性炭性能差异。结果表明：巴旦杏核壳、核桃壳和白杏核壳活性炭的热分解过程、残留基团基本一致,活性炭晶型均以非晶态为主。3类干果核壳活性炭表面分布着大量孔洞,且孔洞主要为0.4~1.2 nm的微孔和3~6 nm的中孔。其中,白杏核壳活性炭的性能最优,BET比表面积达981.5 m²/g,总孔容达0.570 cm³/g,亚甲基蓝吸附值达269.6 mg/g,碘吸附值达1 162.8 mg/g。     

基于响应面模型对花生壳基活性炭工艺的优化

为优化木质活性炭制备的工艺条件,以农林废弃物花生壳为原料,磷酸为主活化剂,硫酸为辅助活化剂,利用响应面模型分析磷酸质量分数、浸渍比(活化剂体积与花生壳质量比)、活化时间、活化温度对活性炭性能的影响。结果表明：通过Box-Behnken试验建立的二次多项式数学模型的P值都小于0.000 1,校正决定系数(R²)分别为0.990 2和0.997 8,变异系数(CV) < 10%,试验的可信度和精确度高,回归方程成立。通过二次回归模型得到磷酸-硫酸活化法制备花生壳基活性炭的最佳工艺条件为花生壳粉末1 g,磷酸质量分数57.7%,浸渍比2:1,活化时间117 min,活化温度550 ℃。在最佳工艺条件下,制备的活性炭亚甲基蓝吸附值为147.2 mg/g,碘吸附值1 022.03 mg/g,实际值与预测值接近,重复性好。利用磷酸-硫酸活化法制备的花生壳基活性炭的内部中小孔较发达,具有较强的吸附能力和脱附能力。     

微波辐照核桃壳氯化锌法制备活性炭的研究

以核桃壳为原料,采用微波辐照氯化锌法制备活性炭。探讨了活化条件对产品活性炭的亚甲基蓝脱色力、碘吸附值及得率的影响。最佳工艺条件为核桃壳原料10 g,微波功率580 W、活化时间7 min、氯化锌质量分数50%。在此条件下制得的活性炭的碘吸附值为977.81 mg/g,亚甲基蓝脱色力为160 mL/g,得率为51.06%。其活化时间是传统工艺的7/90,得率是传统工艺的1.5倍左右。     

Pr3+:Y2SiO5/ZnO-TiO2/ACF复合材料的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法将ZnO掺杂进荧光粉/TiO_2体系,并以活性炭纤维(ACF)为载体,制备了Pr~(3+)∶Y_2SiO_5/ZnO-TiO_2/ACF复合材料。采用XRD、SEM、EDS、FS和UV-vis DRS,对材料的结构及性能进行了表征,并以亚甲基蓝为模拟降解物,考察了ZnO掺杂量对复合材料可见光催化性能的影响。结果表明,当ZnO掺杂质量为TiO_2质量的10%时,制得的复合材料光催化性能最强,在500 mL质量浓度为15 mg/L的亚甲基蓝溶液中反应12 h后亚甲基蓝去除率高达98.0%,反应符合拟一级动力学方程,反应速率常数为0.341 3 h~(-1),是未掺杂ZnO的Pr~(3+)∶Y_2SiO_5/TiO_2/ACF的1.75倍,复合材料重复使用4次后亚甲基蓝去除率仍然保持在85%以上。     

不同有机化合物在TiO2负载活性炭纤维上的

以环氧树脂为炭质前驱体将TiO₂粉体粘附于ACF表面，然后在N2气氛460 ℃焙烧，树脂热解、逸失使剩余残炭成为二者之间的连接体，获得TiO₂/ACF复合产品。ACF负载TiO₂后，其比表面积降低，但仍很好地维持了ACF的孔隙结构。由SEM可知，纳米级单体TiO₂颗粒以微小团簇结构分布于ACF表面。以对氨基苯酚、亚甲基兰和β-环状糊精三种不同分子尺寸的有机化合物为探针，通过TiO₂/ACF对它们的光催化降解研究发现，化合物自身分子尺寸对其降解程度有重要影响。具有适宜分子尺寸亚甲基兰的去除程度最高，TiO₂/ACF的降解速率高于悬浮态P25，在重复利用过程中未见降低。通过对比三种有机分子在有、无紫外光照下的去除程度，可确认有机分子是被降解而非吸附于TiO₂/ACF上。     

微波辐照巴旦杏核壳制备活性炭及其吸附性能研究

以巴旦杏核壳为原料,采用微波辐照法制备活性炭。考察了活化条件对活性炭得率和吸附性能的影响。研究结果表明,在活化剂种类、活化剂用量、微波功率和辐照时间4个因素中,微波辐照时间对活性炭质量指标影响最大,延长时间可以提高其产品的得率和吸附性能。巴旦杏核壳基质活性炭的最佳制备工艺：巴旦杏核壳10g,固液比1：3（g：mL）,磷酸质量分数40％、浸溃24h,微波功率640W、活化时间16min。在此条件下制得的活性炭的亚甲基蓝吸附值为231．5mg/g,活性炭得率为56．8％。二级动力学模型能很好的描述巴旦杏核壳活性炭对亚甲基蓝大分子的吸附动力学过程。吸附符合Freundlich吸附等温线方程。     

Photodegradation of Methylene Blue in a Batch Fixed Bed Photoreactor Using Activated Carbon Fibers Supported TiO2 Photocatalyst

A batch fixed bed photoreactor, using felt-form activated carbon fibers (ACF) supported TiO2 photocatalyst (TiO2/ACF), was developed to carry out photocatalytic degradation of methylene blue (MB) solution. The effects of TiO2 particle size, loaded TiO2 amount, initial MB concentration, airflow rate and successive run on the decomposition rate were investigated. The results showed that photodegradation process followed a pseudo-first-order reaction kinetic law. The apparent first-order reaction constant kapp was larger than 0.047 min-1 with half reaction time t1/2 shorter than 15 min, which was comparable to reported data using suspended Degussa P-25 TiO2 particles. The high degradation rate was mainly attributed to adsorption of MB molecules onto the surface of TiO2/ACF. The photocatalytic efficiency still remained nearly 90% after 12 successive runs, showing that successive usage of the designed photoreactor was possible. The synergic enhancement effect in combination of adsorption with ACF and photodegradation with TiO2 was proved by comparing MB removal rates in the successive degradation and adsorption runs, respectively.     

Ag/AgBr/TiO2/AC复合光催化剂的制备及其性能研究

针对TiO2光催化剂目前在实际应用中所面临的可见光利用率低及悬浮体系中光催化剂易失活、难回收的问题,我们将TiO2的改性与固定结合,首先利用溶胶-凝胶方法将TiO2光催化剂负载在多孔性载体活性炭上,然后再通过沉积-沉淀法将AgBr沉积于TiO2表面,得到最终产物Ag/AgBr/TiO2复合物光催化剂,同时利用溶胶-凝胶法在相同条件下合成纯TiO2。通过XRD、SEM和光催化降解次甲基蓝溶液来对比两者的性能。结果显示Ag/AgBr/TiO2/AC具有较好的可见光催化活性,三小时内次甲基蓝溶液的降解率达81.63%,而纯TiO2三小时内只降解了15.74%。     

磷酸中添加剂对核桃壳活性炭性能的影响

采用磷酸活化法制备核桃壳颗粒活性炭,研究了在磷酸浸渍液中加入不同种类和含量添加剂对活性炭性能的影响。以亚甲基蓝和碘吸附值表征活性炭的吸附性能,并对活性炭的孔结构参数、机械强度和微晶结构进行了测试分析。结果表明：在磷酸中分别添加柠檬酸、柠檬酸钠、硼酸和糖精浸渍处理核桃壳原料,所得活性炭的亚甲基蓝吸附值都得到提高,而碘吸附值降低,说明添加剂促使活性炭中的微孔扩大为中孔。其中,添加0.5%的柠檬酸钠得到最佳的亚甲基蓝和碘吸附值,分别达到236.5和744.1 mg/g。此外,磷酸中添加1%硼酸后得到的活性炭结构中含坚固的炭微晶,起到了增强孔结构的作用,机械强度为85.8%;而添加1%糖精得到的活性炭中的炭微晶几乎全部发生了石墨化转变,生成质软的石墨,使强度下降,机械强度仅为80.1%;添加0.5%柠檬酸钠的活性炭由于发达的孔隙结构且没有炭微晶的加固而强度较低(82.5%)。