声光催化降解2,4-二氯苯酚研究(Ⅰ)反应条件的影响

研究了超声场强化在光催化高级氧化技术中的应用,以2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)为典型污染物,考察了光催化剂TiO_2浓度、2,4-DCP初始浓度、超声功率和频率、溶液pH值,氯离子以及在反应体系中通入气体种类对降解过程的影响.在优化条件下,溶液中10.0 mg·L~(-1)的2,4-DCP可在30分钟内完全降解.在超声分散作用下,光催化剂浓度0.1 g·L~(-1)效果较好,光催化剂浓度过高反而不利于降解.在体系中通入含氧气体有利于2,4-DCP降解,而通入N_2不利于降解.在碱性条件下,2,4-DCP降解速率更快.溶液中氯离子会抑制2,4-DCP降解.结合光催化和功率超声理论,对实验结果进行了初步解释并探讨了超声强化光催化降解的作用机制.     

铋和镧共掺杂二氧化钛半导体的制备与光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了纯的TiO2和铋镧共掺杂的TiO2光催化剂,以活性黑KN-B为模型降解物,考察了铋单掺杂和铋镧共掺杂对TiO2光催化剂的活性影响,研究了催化剂投加量、染料初始质量浓度、溶液pH对活性黑KN-B降解率的影响.结果表明,铋掺杂的TiO2光催化活性高于TiO2,而适量铋镧共掺杂TiO2光催化活性进一步提高,最佳掺杂比是0.5％的Bi和0.2％的La.当铋镧共掺杂TiO2催化剂投加量为2.0 g·L-1,初始质量浓度为40 mg·L-1,pH为2.2时,活性黑KN-B在125W高压汞灯光照下20min后的降解率可达100％.     

Ag-TiO2-ZnO复合半导体的光催化性能及其动力学研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ag和TiO2的质量分数分别为1%和20%的Ag-TiO2-ZnO光催化剂,研究了溶液初始pH、光源功率、催化剂投加量及染料初始质量浓度对降解活性艳兰KN-R动力学的影响.结果表明,光源功率和催化剂投加量对染料降解影响较大,pH的影响较小,其最佳反应条件分别为紫外汞灯300W、催化剂投加量3.0 g·L-1和pH=9.30;对初始质量浓度为84 mg·L-1的活性艳兰KN-R光照30 min时,降解率可达99.9%,且在一定初始质量浓度下,光催化降解过程表现为1级反应.     

Hg掺杂CdS的制备及可见光降解有毒有机污染物

采用镉硫共沉淀方法制备了Hg掺杂CdS(HgxCd1-xS)光催化剂,运用X射线衍射法(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)和紫外-可见吸收光谱对所制备的催化剂进行了表征;利用可见光催化降解罗丹明B(Rhodi-amine B,RhB)和2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)为探针反应,对HgxCd1-xS可见光催化活性进行了研究,通过跟踪RhB降解过程中吸收光谱的变化和总有机碳(TOC),评价了HgxCd1-xS对有机物的氧化降解及深度矿化能力.结果表明:HgxCd1-xS催化剂为立方晶型,Hg的最佳掺杂量为5%,其禁带宽度约为2.15 eV,对RhB和2,4-DCP均有较好的降解效果,实验条件下30 min RhB褪色率为100%,RhB的30 h矿化率为45.5%,2,4-DCP的16 h降解率达55%.HgxCd1-xS可见光光催化降解RhB具有较高的稳定性,Hg的掺杂能有效降低CdS光腐蚀问题.通过ESR跟踪测定光催化反应过程中产生的自由基,表明降解过程涉及·OH机理.     

纳米TiO2复合光催化剂处理印染废水影响因素的研究

采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2复合光催化剂,对印染废水的光催化降解性能研究,用正交试验法选择最佳的降解条件。结果表明,废水降解率的影响因素依次为:废水初始浓度、废水初始pH值、复合光催化剂用量、光照时间、鼓气量等。通过试验优化和考虑经济、时间等因素确定最佳降解条件是:废水初始浓度为10 mg·L-1、废水pH值为3、复合光催化剂的用量为2.0 mg·L-1、光照时间2 h、鼓气量为8 L·min-1。     

极性光催化剂Na_3VO_2B_6O_(11)在不同因素影响下对2,4-二氯酚降解性能的研究

采用高温固相法制备了极性光催化剂Na_3VO_2B_6O_(11)。通过X射线衍射(XRD)、UV-Vis漫反射光谱(DRS)对光催化剂进行了结构表征。研究了不同因素对Na_3VO_2B_6O_(11)极性光催化剂在紫外-可见光照射下降解2,4-二氯酚(2,4-DCP)光催化活性的影响。结果表明,当H_2O为溶剂时,反应30 min对50 mg/L的2,4-DCP光催化降解效率达到最高,为90%,其次是C_2H_5OH,最后是C_3H_6O;低浓度2,4-DCP的降解效率优于高浓度的;在低的发光强度下,光催化降解效率与光照强度呈正比;适量的光催化剂可以促进光催化降解,当催化剂的用量为0.20 g时,光催化降解活性最佳为94%;无机阴离子(Cl~-、CO■和PO■)有助于2,4-DCP的光催化降解,其中CO■具有最强的促进作用。     

膜生物反应器对水源水中微量二氯酚的去除

通过实验室小试，研究了一体式膜生物反应器（MBR）对微污染湖水中的微量2,4-二氯酚（2,4-DCP）的去除效果。64 d的连续试验证实，当进水2,4-DCP浓度在2～200 μg·L-1时，MBR对2,4-DCP的平均去除率达936%。出水2,4-DCP浓度平均为428 μg·L-1，满足《城市供水水质标准》的要求。同时采用间歇试验对MBR去除2,4-DCP的机理进行了研究，证实生物作用在2,4-DCP的去除中起主要作用，MBR对2,4-DCP的去除符合零级动力学过程，降解速率常数为106 μg·L-1·min-1。此外，试验证实MBR对DCP的去除是基于二级基质原理，而向反应器内投加葡萄糖并不能促进MBR对2,4-DCP的去除。     

改性纳米铁镍去除水中2,4-DCP的研究

采用Pluronic F-127改性纳米零价铁后负载镍,形成改性纳米铁镍(F-NZVI/Ni)。探讨了Ni的负载量、F-NZVI/Ni的投加量、2,4-DCP初始浓度、pH及反应温度对2,4-DCP去除率的影响。同时探究了F-NZVI/Ni去除2,4-DCP的最佳条件下F-NZVI/Ni去除2,4-DCP的反应过程。结果表明,F-NZVI/Ni去除2,4-DCP的能力优于NZVI,当F-NZVI/Ni投加量为3 g/L,镍负载率为5%,2,4-DCP初始浓度为20 mg/L,反应温度为35℃,初始pH值为7时,2,4-DCP的去除率为97%。F-NZVI/Ni去除2,4-DCP主要是先吸附,然后在镍催化剂作用下将2,4-DCP降解为苯酚。     

TiO2@酵母炭复合光催化剂的静电自组装制备及其光催化性能研究

以酵母炭为载体,通过静电自组装法制备负载型TiO2@酵母炭复合光催化剂,利用FE-SEM、EDS、XRD对TiO2@酵母炭的形貌、组成、尺寸和晶型进行分析和表征,并探讨了TiO2@酵母炭光催化性能的影响因素。FE-SEM分析表明,TiO2@酵母炭呈椭球状,长（3.6±0.3）μm、宽（2.5±0.5）μm,粒径分布均匀。X-射线粉末衍射分析表明,TiO2粒子为锐钛矿和金红石晶型。对于甲酚红的光催化降解研究表明,当甲酚红初始浓度为10mg·L-1、催化剂投加量为5g·L-1、溶液初始pH值为5时光催化效果最好,甲酚红的降解率为89.6%。H2PO-4、NO-3、Cu2＋的存在对甲酚红的降解具有抑制作用,而Mg2＋的存在无明显影响。     

极性光催化剂Na_3VO_2B_6O_(11)在不同因素影响下对2,4-二氯酚降解性能的研究

采用高温固相法制备了极性光催化剂Na_3VO_2B_6O_(11)。通过X射线衍射(XRD)、UV-Vis漫反射光谱(DRS)对光催化剂进行了结构表征。研究了不同因素对Na_3VO_2B_6O_(11)极性光催化剂在紫外-可见光照射下降解2,4-二氯酚(2,4-DCP)光催化活性的影响。结果表明,当H_2O为溶剂时,反应30 min对50 mg/L的2,4-DCP光催化降解效率达到最高,为90%,其次是C_2H_5OH,最后是C_3H_6O;低浓度2,4-DCP的降解效率优于高浓度的;在低的发光强度下,光催化降解效率与光照强度呈正比;适量的光催化剂可以促进光催化降解,当催化剂的用量为0.20 g时,光催化降解活性最佳为94%;无机阴离子(Cl^-、CO■和PO■)有助于2,4-DCP的光催化降解,其中CO■具有最强的促进作用。     

Zn掺杂TiO2的制备及其光催化降解甲基橙性能

采用沉淀法制备了不同掺杂量的Zn/TiO₂催化剂,以光催化降解甲基橙为探针反应,考察其光催化活性,并采用紫外漫反射和X射线衍射对其进行结构表征。研究结果表明,Zn的掺杂量对催化剂活性影响较大,最佳掺杂物质的量分数为1.5%;催化剂的紫外漫反射微分曲线的峰值变化与其活性变化一致,1.5%(物质的量分数) Zn/TiO2的微分峰值最大。X射线衍射分析表明,少量Zn高度分散在TiO₂晶格中。Zn掺杂物质的量分数1.5%时,添加2 g·L^-1的Zn/TiO₂催化剂,甲基橙降解的最佳条件：pH＝3,浓度15 mg·L^-1,降解率最高达98.6％。     

钛柱撑蒙脱石光催化降解甲基橙的性能研究

以钛酸丁酯为前驱体、钠基蒙脱石为载体,采用溶胶-凝胶法制备了二氧化钛柱撑蒙脱石（TiO2—MMT）纳米复合材料。采用X-射线衍射仪、透射电子显微镜、全自动比表面积及中孔、微孔分析仪（BET）等分析手段对TiO2—MMT进行了表征,并研究了其对甲基橙的光催化降解活性。结果表明：TiO2—MMT主要由锐钛矿型TiO2和蒙脱石组成,呈层片状结构,TiO2柱撑到蒙脱石层间,并使其（001）晶面间距明显增大。在中性和碱性奈件下,TiO2-MMT对甲基橙的光催化降解能力较弱;在酸性条件下,TiO2-MMT对甲基橙的降解率远远高于中性和碱性条件下的降解率。TiO2—MMT光催化降解甲基橙的优化条件为：pH值4、甲基橙初始浓度30mg·L-1、TiO2-MMT投加量10g·L-1,在优化条件下光照2h,TiO2-MMT对甲基橙的催化降解率为99．4％。     

CNTs负载TiO2对茜素红溶液的降解研究

以钛酸四丁酯为前驱体,冰醋酸为水解抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO₂/CNTs复合催化剂。测定复合催化剂对不同浓度茜素红溶液的光降解活性,并对光催化降解动力学进行研究。结果表明,在CNTs负载质量分数7.5%、焙烧温度450 ℃和焙烧时间3.5 h条件下制备的TiO₂/CNTs复合催化剂光催化活性得到提升。相同条件下,TiO₂/CNTs对150 mg·L^-1茜素红溶液的最终降解率达67%,而TiO₂的最终降解率只有56%。复合催化剂光催化活性提升的原因是CNTs负载后光催化粒子在紫外光照射下生成更多的氢氧根活性自由基。光催化降解动力学符合Langmuir-Hinshelwood方程,催化剂对污染物的表观吸附是整个反应的“瓶颈”。随着反应浓度的增大,光催化降解反应的反应级数由一级反应逐渐下降为零级反应。     

薄膜化固体超强酸SO4^2-／TiO2-WO3光催化降解甲基橙

采用硫酸溶液漫渍处理TiO2—WO3制得SO4^2-／TiO2-WO3薄膜光催化剂,考察了光催化荆对甲基橙溶液的光催化降解行为。结果表明,在硫酸浓度为0．2mol·L-1、焙烧温度为550℃、WO3掺杂量为2％的最佳条件下制备的光催化剂活性最高,甲基橙降解90min的降解率达到72％。     

光催化处理有机废水的均匀设计试验研究

采用均匀设计法,以亚甲基兰为探针物,考察了光催化降解含氯有机废水反应的影响因素如催化剂用量、光照时间、溶液酸度、废水初始浓度、循环流量等,建立了降解的数学模型.实验结果表明,在温度35°C,催化剂浓度400 mg·L-1,pH = 8,原料液浓度为3 mg·L-1,循环流量为10 L·h-1,反应时间为90 min的条件下,废水中含氯成分的转化率可达到94.6%.     

铌酸光催化降解甲基橙溶液

以铌酸为光催化剂,在高压汞灯照射下,对模拟染料废水甲基橙溶液进行光催化降解,研究过氧化氢加入量、催化剂用量和甲基橙起始浓度对光催化降解的影响。结果表明,当甲基橙起始浓度为15 mg·L^-1、30%过氧化氢用量为5.0 mL·L^-1和催化剂用量为1.5 g·L^-1时,光照1 h,甲基橙溶液降解率达到97％,在较低浓度下,甲基橙溶液的光催化降解反应符合一级动力学方程。     

光催化降解壬基酚聚氧乙烯醚的研究

研究了以悬浮态TiO2为催化剂,在H2O2存在的条件下,对壬基酚聚氧乙烯醚的光催化降解反应。分别考察了pH值、TiO2和H2O2的加入量、壬基酚聚氧乙烯醚的初始浓度以及光照时间对降解反应的影响。结果表明:在pH值为5,H2O2质量浓度为30mg/L的条件下,对初始质量浓度为50mg/L的壬基酚聚氧乙烯醚溶液光照4h后降解率达46.32%。     

亚甲基蓝溶液的光催化降解

采用三种不同方法对TiO2粉末进行改性,制得蒙脱土/TiO2、Ag/TiO2和SO42-/TiO2催化剂。以亚甲基水蓝溶液的脱色率为指标,采用XRD、SEM和XPS等手段分析考察了3种改性催化剂的活性及抗无机离子的干扰能力。结果显示,三种改性光催化剂在溶液中的活性顺序为：蒙脱土/TiO₂>SO₄^2-/TiO₂>Ag/TiO₂>TiO₂。其中,蒙脱土/TiO2活性提高最大,在温度30 ℃和催化剂用量1.0 g·L^-1条件下,1 h内使 5.0 mg·L^-1的亚甲基蓝溶液的脱色率达90%以上,Ag/TiO₂的抗无机离子干扰能力最强。