半导体二氧化钛光电催化降解废水的研究进展

半导体纳米二氧化钛光电催化技术是一项光电效应联同纳米技术催化降解废水技术,能有效的减少太阳能光催化降解废水反应中光生电子于光生空穴的复合,提高量子利用率,从而大幅度提高光电催化效率.综述了半导体纳米二氧化钛光电催化技术的机理,电极的制备,技术的特点及影响因素,纳米二氧化钛光电催化体系在国内外的研究进展,最后展望其在处理废水方面的应用前景.     

负载型二氧化钛光阳极对茜素红的光电催化降解

以溶胶-凝胶拉提法在多孔泡沫镍基片上制备了纳米TiO2薄膜光阳极,并通过均匀设计实验对其制备工艺进行了优化.对茜素红在固态TiO2薄膜光阳极上的催化降解进行了研究,考察了外加阳极偏压、支持电解质、外加氧化剂对目标物质降解效率的影响,通过紫外可见光谱扫描测定了降解过程中的染料溶液.实验结果表明:催化剂最佳制备工艺条件为焙烧温度450℃、TiO2镀膜涂覆5层、焙烧时间4 h.外加2.0 V阳极偏压时,催化降解效果最好;外加支持电解质NaCl、Na2SO4与外加氧化剂H2O2都可以显著地促进催化降解的效率.     

负载型TiO2光电催化降解酸性红B

用泡沫镍负载TiO2制作的电极作为工作电极,铂电极为对电极,饱和甘汞电极为参比电极,建立三电极的光电催化体系,以酸性红B(ARB)为研究对象,考察了该光电催化体系对有机物的降解性能.实验结果表明,在室温(29℃)条件下,外加电压0.05 V、溶液pH=4.0时,紫外光照120 min降解率可达85.5%;动力学研究表明,该反应为一级反应,其活化能为32.75 kJ/mol;降解前后溶液的紫外-可见吸收光谱表明,ARB得到了破坏,基本分解成小分子物质.     

纳米二氧化钛光催化降解苯酚水溶液

以P 25纳米TiO2 作为光催化剂,在环状光催化反应器中进行了苯酚水溶液的光催化降解性能研究。系统考察了溶液的pH、P 25用量、银掺杂量、苯酚的初始质量浓度等因子对苯酚溶液光催化降解过程的影响。结果表明,在pH=7时,苯酚水溶液降解率达97 4%,强酸和强碱条件均不利于苯酚的降解;质量浓度50mg/L的苯酚水溶液,P 25用量为50mg,UV辐照30min时降解率为95 6%;质量浓度100mg/L的苯酚水溶液,P 25用量为150mg,UV辐照60min时降解率为95 4%;银掺杂P 25增加了其光催化活性,用质量分数为10%的硝酸银水溶液掺杂制备的复合光催化剂,苯酚的降解率比未掺杂时增加16 5%。     

N-B共掺杂改性二氧化钛双极膜制备及光电催化降解苯酚的应用研究

以钛酸丁酯为钛源,无水乙醇为抑制剂,加入一定量的硼酸和氨水,制得N-B共掺杂的二氧化钛光催化剂。壳聚糖(CS)经N-B/TiO_2改性后作为阴膜层材料,以天然高分子海藻酸钠(SA)作为阳膜层材料。将柔性链聚乙烯醇(PVA)分别与CS和SA共混,用来增强双极膜界面层的兼容性和柔韧性。分别用氯化铁和戊二醛对阴、阳膜层进行交联改性,制备SA-N-B/TiO_2-CS双极膜,并将该双极膜作为电解槽的隔膜通过光电催化模拟降解苯酚废水,测定苯酚废水降解率。     

脉冲电晕放电等离子体降解苯酚废水的研究

考察了多种因素对高压脉冲电晕放电等离子体降解废水中苯酚效果的影响，同时对苯酚降解过程动力学进行了研究，提高脉冲电压峰值和气体的流量以及降低废水溶液的电导率均可提高苯酚的降解率，而醇类化合物的存在却明显降低苯酚的降解效果，苯酚的降解过程符合1级反应，降解速率常数（k)与降解温度（T）的关系符合Arrhenius公式，即C＝C0exp(-kt),k=Aexp(-Ea/RT)。当废水的初始pH值和电导率分别为7．0和80uS.cm^-1，脉冲峰压和放电频率分别为32kV和60Hz，放电电极直径和放电距离分别为0．6mm和3．0cm时，指前因子A＝36．0min^-1，表观活化能Ea=24.7kJ.mol^-1。     

负载型二氧化钛光阳极对碱性紫5BN的光电催化降解

采用溶胶-凝胶拉提法在多孔泡沫镍基片上制备了纳米TiO2薄膜光阳极。利用自制反应器,对碱性紫5BN在固定态TiO2薄膜光阳极上的催化降解进行了研究。考察了外加电压、初始pH值、外加氧化剂对目标物质降解效率的影响。实验结果表明：制备的光催化剂具有良好的催化活性,通过XRD表征发现所制备的TiO2均为锐钛矿型;外加1．0V阳极电压时光电催化降解效果最好;初始pH为碱性时可以更好地进行降解：在酸性初始条件下降解效率反而有所降低;外加氧化剂对降解反应起到了增效作用;外加电压和氧化剂大大增加了降解反应的动力学速率常数。     

光电催化降解染料废水

作者制备了纳米结构ＴｏＯ２膜及光透电极,并以此作为工作电极和光催化剂,研究了光电催化方法对水溶液中染料的降解效果。分析了温度、初始浓度、外加偏压等工艺因素对光电催化降解的影响。２并进行了光降解和光催化降解方法的对比试验。同光致分解、光催化降解相比,光电催化降解对三种染料一品红、铬蓝Ｋ、铬黑Ｔ溶液的降解效果最好。     

负载型TiO2光催化降解苯酚水溶液

以 Ti O2 为催化剂 ,黄砂为载体、高压汞灯为光源 ,对苯酚水溶液进行光催化降解 ,结果表明 ,锐钛型 Ti O2 对苯酚有显著的光催化降解作用 ,并且探讨了初始 p H值 ,H2 O2 用量等因素对光催化反应的影响     

二氧化钛光催化降解苯酚废水溶液

以钛酸丁酯为原料,利用溶胶-凝胶法制备了TiO2粉体材料,采用静态体系,以苯酚为降解对象,研究了TiO2光催化活性。结果表明,苯酚浓度为20 mg/L和弱酸性条件下,当光照时间为10 h,苯酚的光催化降解率为91.2%。另外,经过水或者0.2%NaOH处理过的TiO2可重复利用。     

US/H2O2系统协同降解苯酚的动力学研究

超声波/过氧化氢（US/H₂O₂）复合氧化过程在废水处理领域有很广泛的应用前景，但在动力学方面的研究很少，为此研究了US/H₂O₂工艺降解苯酚的动力学.结果表明，苯酚在单独超声波辐射（US）、过氧化氢（H₂O₂）氧化和超声波/过氧化氢（US/H₂O₂）协同下的降解均符合表观一级动力学.在单独的超声波辐射或者过氧化氢氧化下苯酚去除率很小，而在复合氧化过程US/H₂O₂工艺中有显著的提高，表明协同效应存在.苯酚去除的速率常数增强因子可达到6.904.进一步从US/H₂O₂系统中存在US、H₂O₂和羟基自由基（•OH）3部分协同作用的降解机理，推导出了简化的机理动力学模型，很好地反应过氧化氢浓度过量条件下苯酚的降解.     

臭氧-生物活性炭纤维对苯酚的降解效果研究

采用臭氧-生物活性炭纤维(O3-BACF)工艺对含酚废水的降解效果进行了研究。在臭氧-生物活性炭纤维柱的上、中、下部位分别取样,苯酚的最佳去除率分别为75%、85%和95%左右,下部对苯酚的去除效果最好。采用高效液相分析仪(HPLC)分析了O3-BACF处理过程中苯酚的变化情况,发现经过O3-BACF处理过的苯酚废水产生的中间产物多于O3氧化的。在O3-BACF柱运行的不同时段,研究了膨胀率的变化情况。定期地对O3-BACF装置进行反冲洗再生,以恢复和保持生物活性炭纤维的活性。研究发现反冲洗再生所需的时间很短,再生后的炭柱运行1～2 d后就基本恢复了原来的处理能力。     

双极Electro-Fenton法降解水中苯酚的研究

设计了一种双极电化学芬顿方法(Bipolar Electro—Fenton;BEF)并对水中的苯酚进行了降解研究。采用热压法制备了多孔气体扩散碳电极。在无分隔槽反应装置中,以多孔气体扩散碳电极为阴极将氧气还原产生过氧化氢,铁板作阳极产生Fe2 ,直接利用两电极产物发生芬顿(Fenton)反应对苯酚进行降解。TOC、COD的检测结果表明,BEF法中所采用的气体扩散电极对苯酚的降解程度较通常废水处理中以石墨为阴极的电芬(Electro-Fenton;EF)更为彻底;而且BEF法对苯酚的降解速率比传统芬顿法更快。     

苯酚直接羟化制备苯二酚催化剂失活过程研究

催化剂失活是一个复杂的物理和化学过程,失活原因多种多样,催化剂失活对催化过程的工艺流程、设备以及操作条件等的选择起着决定性的作用。本文对苯酚羟化用铁复合氧化物催化剂的失活情况进行了研究,考察了催化剂的寿命和催化剂活性随时间的变化关系,改变实验条件进行了催化剂活原因的分析。结果表明,催化剂8h左右开始失活,催化剂完全时间约为70h,催化剂失活的主要原因是由于活性组分从催化剂载体上流失引起。为了计算连续搅拌反应器中化催化剂的活性分布,便于反应器的设计和操作优化,关联了催化剂活性与时间的函数关系。     

表面活性剂废水的电催化氧化及降解动力学

采用电催化氧化法处理较低浓度的表面活性剂废水,考察了反应时间、体系pH值、表面活性剂初始浓度、电流密度等因素对处理效果的影响,并初步探讨了表面活性剂降解的反应动力学.结果表明,当初始pH值为7.5,反应时间为120mm时,质量浓度为25mg/L的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(DBs)的去除率为97%,且DBS降解的反应动力学模型可用幂指数方程描述,该模型计算值与试验值吻合较好,误差在7%以内.另外,该方法耐冲击负荷能力强、pH 值适用范围广,有较好地应用前景.     

高压脉冲电晕放电等离子体降解水中苯酚

对高压脉冲放电等离子体技术降解水中有机污染物苯酚进行了实验研究,观察了脉冲成形电容、脉冲峰值电压、脉冲频率、放电电极直径、放电距离等因素对苯酚降解率的影响;实验结果表明脉冲成形电容有一最佳值;降解率随脉冲峰值电压、脉冲频率增大而升高,随放电电极直径和放电距离的减小而增大。当放电处理320min后,废水的TOC下降62．1％。     

动态UV-vis/H2O2/草酸铁络合物法光解苯胺

UV -vis/H₂ O₂ /草酸铁络合物法是一种高级氧化工艺 ,这个工艺产生的羟自由基·OH是一种很强的氧化剂 ,能很快和水中有机物发生反应 .以苯胺为处理对象对该法的氧化能力和效果进行了研究 ,并确定了降解苯胺的最佳工艺条件 :pH =3 .5 ,Fe^{2 +} ∶H₂ O₂ ∶C₂ O^{2 -}₄ ≈ 1∶4∶6 (mole) .UV -vis/H₂ O₂ /草酸铁络合物法处理高浓度苯胺水样非常有效 ,12min内苯胺去除率均在 99%以上 .流动法处理苯胺模拟废水的效果明显好于静态法     

溴化聚苯乙烯协同三氧化二锑阻燃PA66热分解动力学研究

利用热失重分析法(TG)研究了聚酰胺(PA)66及溴化聚苯乙烯(BPS)、BPS协同Sb2O3阻燃PA66在不同升温速率下的热稳定性及热分解动力学,采用Kissinger及Flynn-Wall-Ozawa方法分析了PA66和阻燃PA66的热分解活化能;利用Coats-Redfern方法确定了PA66和阻燃PA66的热分解动力学机理及其模型,得出了聚合物主降解阶段的非等温动力学方程。结果表明,BPS协同Sb2O3阻燃体系阻燃PA66的效果最好,体系的降解模式发生了变化,PA66和BPS阻燃PA66的机理方程为g(α)=-ln(1-α),反应级数n=1,而BPS协同Sb2O3阻燃PA66的机理方程为g(α)=(1-α)-1-1,反应级数n=2。     

US/H2O2系统协同降解苯酚的动力学研究

超声波 过氧化氢 (US H2 O2 )复合氧化过程在废水处理领域有很广泛的应用前景 ,但在动力学方面的研究很少 ,为此研究了US H2 O2 工艺降解苯酚的动力学 .结果表明 ,苯酚在单独超声波辐射 (US)、过氧化氢 (H2 O2 )氧化和超声波 过氧化氢 (US H2 O2 )协同下的降解均符合表观一级动力学 .在单独的超声波辐射或者过氧化氢氧化下苯酚去除率很小 ,而在复合氧化过程US H2 O2 工艺中有显著的提高 ,表明协同效应存在 .苯酚去除的速率常数增强因子可达到 6 90 4 .进一步从US H2 O2 系统中存在US、H2 O2 和羟基自由基 (·OH) 3部分协同作用的降解机理 ,推导出了简化的机理动力学模型 ,很好地反应过氧化氢浓度过量条件下苯酚的降解 .