铜铁类水滑石光化学催化降解染料和氨氮应用

采用共沉淀法制备铜铁类水滑石(CuFe LDH),将其应用于染料和氨氮的光-次氯酸钠协同催化降解实验中,研究了Cu-Fe比例对CuFe LDH形貌的影响,及CuFe LDH对亚甲基蓝(MB)和氨氮的光化学催化降解效果。结果表明:比例在2:1～4:1时均能形成LDH结构,Cu-Fe比例为3:1时,降解MB的动力学常数是无催化剂的7.9倍,反应1 min时氨氮的降解率为99.5%高于无催化剂的66.6%;利用自由基捕获剂证明降解过程主要由超氧自由基实现,同时存在氯自由基和少量羟基自由基;CuFe LDH在光化学催化过程中实现了表面活性位点的持续再生和电子-空穴对的高效分离。     

Sn4+掺杂CuFe2O4有效降解亚甲基蓝染料废水的研究

以凝胶-溶胶法制备了不同含量Sn4+掺杂CuFe2O4样品,利用X 射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品的晶体结构和微观形貌进行了表征.以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,考察了不同含量Sn4+掺杂CuFe2O4样品的催化效果.研究表明:Sn4+掺杂量为5%时,所制样品有好的结晶度.当5% Sn4+掺杂CuFe2O4用量为0.02 g,过氧化氢用量为0.2 mL,温度298 K,反应时间为120 min时,50 mg/L亚甲基蓝溶液的脱色率可达85%.动力学研究表明其降解过程近似为一级反应,反应速率常数达0.0155 min-1.     

石墨相氮化碳活化过二硫酸盐降解亚甲基蓝的研究

以石墨相氮化碳(g-C_3N_4)为催化剂,在模拟日光条件下活化过二硫酸盐(PDS)降解阳离子染料亚甲基蓝(MB)。结果表明:g-C_3N_4活化PDS能有效降解MB,且当n(PDS)∶n(MB)=20∶1、g-C_3N_4投加质量浓度为1.0 g/L、120 min时,MB降解率最高可达93.2%;初始pH及温度对MB的降解影响不大;自由基猝灭实验表明硫酸根自由基、羟基自由基、超氧自由基和光生电子空穴均为反应的活性物种,且反应主要发生在g-C_3N_4表面。     

分层型Bi_2WO_6声催化协同降解亚甲基蓝的研究

采用水热法将PVP粘合剂负载于Bi_2WO_6上,制备出一种新型分层型的高比表面积催化剂,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光漫反射(UV-Vis/DRS)及N2吸附对其晶体结构、微观形貌、光学特性进行了表征。以亚甲基蓝(MB)为模型污染物来评价Bi_2WO_6的超声催化活性。研究了吸附、超声和Bi_2WO_6辅助超声催化3种情况下降解MB的降解效率的大小为:吸附超声Bi_2WO_6声催化,表明Bi_2WO_6微球具有良好的超声催化活性。此外,还研究了超声功率、超声占空比、催化剂质量浓度对超声催化效率的影响。在超声功率为500 W、占空比为9∶1、催化剂质量浓度为1. 5 g/L的最佳条件下,80 min后降解率达93. 5%。Bi_2WO_6声催化降解MB过程与活性氧(ROS)的生成有关,其中过氧化氢(H_2O_2)和羟基自由基(·OH)在MB的声化学降解中起重要作用。     

Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)介电氧化处理模拟亚甲基蓝废水

使用介体电化学氧化(MEO)/Ce(Ⅳ)技术用于模拟亚甲基蓝(MB)废水的处理,探讨了不同催化体系、初始铈离子含量、初始pH和电流密度对体系降解模拟MB废水的影响。结果表明,初始Ce~(3+)的浓度为5 mmol/L,在pH为4.0～6.0,电流密度为120 A/m~2时,MEO/Ce(Ⅳ)的MB染料废水去除效果明显优于直接电催化和单独Ce(Ⅳ)催化,此时对MB染料废水的去除率可达到50%以上,并在pH为2.0时达到了90%。在MEO/Ce(Ⅳ)体系中主要的氧化性物质为Ce~(4+),体系中MB的降解通过Ce~(4+)的氧化和直接电化学氧化共同实现,体系中并没有羟基自由基和硫酸根自由基等氧化性物质的存在。     

层状镍铁水滑石活化过二硫酸盐降解亚甲基蓝的研究

以共沉淀法制备了层状镍铁水滑石(NiFe-LDH)催化剂,通过XRD、SEM、TEM及XPS进行表征。以NiFe-LDH为催化剂,在模拟日光条件下活化过二硫酸盐(PDS)降解阳离子染料亚甲基蓝(MB)。结果表明,NiFe-LDH活化PDS能有效降解MB,且当过二硫酸盐(PDS)投加量为0.5 g/L,NiFe-LDH投加量为1.0 g/L,反应时间为120 min时,亚甲基蓝MB(10 mg/L)降解率最高可达93.8%;初始pH对亚甲基蓝(MB)的降解影响较小;自由基猝灭实验表明,硫酸根自由基、羟基自由基、超氧自由基和光生电子空穴均为反应的活性物种。     

羟基化锌催化臭氧化水中痕量p-CNB的动力学和机理

以实验室制备的羟基化锌(ZnOOH)为催化剂,探讨了其催化水中臭氧分解和降解水中痕量对氯硝基苯(p-CNB)的途径,并通过ESR实验验证了自由基反应机理。结果表明:ZnOOH可促进水中臭氧分解,使其一级分解速率常数提高了187%。反应20 min时,O3/ZnOOH对p-CNB的去除可以达到96.1%,比单独O3提高了1倍多。ZnOOH催化臭氧分解过程中促进了羟基自由基生成,用叔丁醇捕获生成的羟基自由基后,ZnOOH催化臭氧氧化p-CNB的反应速率常数降低了至少10倍。催化剂表面羟基含量与催化臭氧化水中p-CNB的效果之间没有直接的关系。当溶液pH值接近表面零质子电荷点pHpzc即表面几乎电中性时,O3/ZnOOH降解p-CNB效果最好。     

臭氧催化氧化法对尾矿淋溶液中氨氮的去除研究

采用臭氧-载铜活性炭催化氧化法处理黄金尾矿闭库淋溶液,探讨了活性炭在臭氧氧化过程中的作用机理及p H对臭氧催化氧化降解氨氮的影响。试验结果表明:催化剂的投加显著提高了氨氮的去除率。初始p H为9.57时,O3氧化对氨氮的去除率仅为54.38%,而投加活性炭和载铜活性炭后,氨氮的去除率分别提高到63.92%和70.67%;随着废水的初始p H由7.2增加到11.43,氨氮的去除率由28.35%增加到99.45%。     

Mn-Ce双金属/活性炭催化臭氧化处理亚甲基蓝废水

以亚甲基蓝(MB)为研究对象,采用等体积浸渍法制备了不同相对含量的Mn-Ce双金属/活性炭,催化臭氧化处理MB废水,并对催化剂的孔结构和表面性质进行表征。研究表明,MB的氧化降解符合准一级动力学。与单独臭氧化和单金属催化臭氧化相比,Mn-Ce双金属之间的协同作用可以促进对MB的降解活性。在20℃、催化剂投加量为0.4 g/L、pH为6、MB初始质量浓度为200 mg/L的条件下,反应时间为33 min时MB去除率可达100%,COD去除率可达76.1%。催化剂循环使用5次后仍表现良好的催化活性。     

羟基化锌催化臭氧化水中痕量p-CNB的动力学和机理

以实验室制备的羟基化锌(ZnOOH)为催化剂,探讨了其催化水中臭氧分解和降解水中痕量对氯硝基苯(p-CNB)的途径,并通过ESR实验验证了自由基反应机理。结果表明：ZnOOH可促进水中臭氧分解,使其一级分解速率常数提高了187%。反应20 min时,O₃/ZnOOH对p-CNB的去除可以达到96.1%,比单独O₃提高了1倍多。ZnOOH催化臭氧分解过程中促进了羟基自由基生成,用叔丁醇捕获生成的羟基自由基后,ZnOOH催化臭氧氧化p-CNB的反应速率常数降低了至少10倍。催化剂表面羟基含量与催化臭氧化水中p-CNB的效果之间没有直接的关系。当溶液pH值接近表面零质子电荷点pH_pzc即表面几乎电中性时,O₃/ZnOOH降解p-CNB效果最好。     

化学浴沉积法制备氢氧化镍及其催化过一硫酸盐降解亚甲基蓝

采用简单的化学浴沉积法（CBD）制备出水合氢氧化镍[Ni（OH）₂·0.75H₂O]粉体。该粉体具有微/纳构造特征,整体呈现出无规则微米级颗粒状形貌,由纳米片自组装而成。考察了水合氢氧化镍作为催化剂活化单过硫酸氢钾（PMS）降解亚甲基蓝（MB）溶液的性能。结果表明,Ni（OH）₂·0.75H₂O/PMS 复合体系具有良好的降解MB溶液的能力,其对MB的降解率可达84.33%;而相同条件下Ni（OH）₂·0.75H₂O或PMS单一体系对MB的降解率仅为9.46%和21.19%。MB 溶液的降解率随反应体系中PMS用量的增加而提高,随MB初始浓度的增加而降低,随催化剂用量的增加先增加而后维持不变。Ni（OH）₂/PMS体系中引入C₂O₄^2-或PO₄^3-阴离子会抑制MB溶液的降解,抑制率分别为65.77%和16.44%,但NO₃^-的引入对MB的降解无抑制。自由基俘获结果证实,·SO₄^-是参与直接氧化降解MB的主要活性中间体;动力学分析表明氢氧化镍催化活化PMS降解MB溶液的反应为二级反应,其表观反应速率常数k=5.39 L/（mmol·min）。     

基于铁基质高效催化还原污水中硝酸盐氮的实验研究

污水厂排水中硝酸盐氮(NO_3~–-N)浓度偏高,难利用常规生物脱氮工艺实现NO_3~–-N的深度脱除。以铁基质高效催化脱氮载体为污水中NO_3~–-N的脱除材料,探究不同铁基质催化活性、pH和NO_3~–-N浓度等对污水中NO_3~–-N去除的影响及机制。研究结果表明:添加催化剂D的铁基质高效催化脱氮载体可脱除92.23%的NO_3~–-N,调节污水为酸性至中性条件时,其NO_3~–-N去除率均可达到92.09%以上,且氨氮(NH_4~+-N)积累量先升高后降低;当污水为碱性条件时,NO_3~–-N的去除率亦可达86.13%以上,且在碱性条件时无NH_4~+-N积累;原水中NO_3~–-N的浓度变化(20～70 mg·L~(-1))对铁基质高效催化脱氮载体的脱氮性能影响较小,NO_3~–-N去除率均达到96.11%以上。与催化剂A、B和C相比,添加催化剂D的铁基质高效催化脱氮载体脱氮速率最快,NO_3~–-N降解反应过程符合一级反应动力学方程,反应速率常数k=0.0170 min~(–1)。关键词:污水厂排水;硝酸盐氮;零价铁;铁基质高效催化脱氮载体;催化剂;双金属;催化还原;反应动     

蒙脱石负载Cu~(2+)掺杂纳米TiO_2复合材料的制备及光催化性能

以蒙脱石为载体,钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备了一系列Cu~(2+)掺杂TiO_2复合光催化材料,用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)溶液的降解脱色作为评价光催化活性的标准,考查不同Cu~(2+)掺杂量、催化剂用量等对催化剂活性的影响。研究结果表明,在MB初始浓度为10mg/L,当Cu~(2+)掺杂量为0.3%、催化剂用量为2g/L时催化性能最好,2h即可使MB溶液的脱色降解率达96%;重复使用5次仍可使MB溶液的脱色降解率保持在90%以上。     

改性活性炭催化过硫酸盐处理甲基橙废水

为获得低成本、高效率的偶氮染料废水处理方法,采用改性活性炭催化过硫酸盐(PS)氧化降解甲基橙染料废水。通过单因素实验分别研究改性活性炭、PS及Fe²⁺浓度对甲基橙降解的影响,降解过程遵循拟一级动力学模型,反应速率常数为0.0757~1.7178 min^-1。采用Box-BehnkenDesign响应面研究各因素及其交互作用对甲基橙降解的影响,各因素贡献排序为:催化剂投加量>PS浓度>Fe²⁺浓度,最佳反应条件:催化剂投加量为0.73 g/L、PS浓度为2.0 mmol/L、Fe²⁺浓度为1.08 mol/L。对改性活性炭催化PS氧化降解甲基橙染料废水的机理进行探究,电子顺磁共振波谱实验表明降解体系中存在羟基自由基和硫酸根自由基,自由基猝灭实验表明改性活性炭表面的羟基自由基在甲基橙降解过程中起重要作用。     

纳米α-Fe2O3/H2O2异相Fenton 催化降解酸性橙7

以水热法制备纳米α-Fe_2O_3,并应用于异相Fenton体系中催化降解酸性橙7。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)表征样品的结构;在异相Fenton催化体系中,通过优化初始p H、初始底物浓度、双氧水添加量、α-Fe_2O_3添加量、温度,探究合适的催化降解条件,通过多次循环催化对催化剂稳定性进行研究,并通过催化过程中产生的自由基,分析其催化机理。结果表明,α-Fe_2O_3为长约70 nm,宽约20 nm的均匀单一纳米棒。在异相Fenton催化体系中,最佳催化条件为初始p H=3.0,初始底物质量浓度200 mg/L,反应温度为30℃,双氧水的添加量为w(H_2O_2)=1.5%,催化剂α-Fe_2O_3添加量为500 mg/L,在反应120 min时脱色率为98.74%,COD去除率为73%;稳定性良好,铁离子溶出量低于0.8 mg/L,循环实验5次脱色率始终在90%以上;此外,对自由基的研究表明,·OH在本体系降解过程中占主要作用。     

金属有机框架聚丙烯复合材料制备及降解印染废水研究

金属有机框架（MOFs）作为非均相Fenton氧化法催化剂,在处理印染废水时难以多次利用、易引起二次污染。为解决此问题,通过多酚杂化网络涂层对聚丙烯熔喷无纺布（PP）表面进行改性,使其具有优异的黏附性和二次反应性,并在其表面原位生长MIL-88B(Fe)晶体,制备出金属有机框架聚丙烯熔喷复合材料（TA-APTES@MOF@PP）。利用亚甲基蓝染料（MB）作为目标污染物,测试复合材料的催化降解效果及回收利用性能,经单因素优化实验确定催化剂投放比例及最佳反应条件。结果表明,当染液pH为3,H2O2浓度为50 mmol/L时,TA-APTES@MOF@PP(MOF负载量为20 mg)在黑暗条件下对MB的降解效果在3 h时最佳,降解率达到95.3%。复合材料无二次污染、方便回收,有较好的稳定性、耐酸碱性,在染液pH为2～11范围内均具有催化效果,5次循环使用后3 h时MB的降解率仍在73.4%以上。该复合材料在印染废水处理和水环境治理领域具有广阔的应用前景。     

硫酸根/氧化铁-氧化锆的合成及其催化降解染料性能

合成了不同比例的硫酸根/氧化铁-氧化锆催化剂,并研究了它们催化降解罗丹明B的性能。考察了不同条件下合成的催化剂对罗丹明B的影响。实验表明:当反应温度为40℃,10 mg硫酸根/氧化铁-氧化锆作催化剂和0.91 mol/L H2O2作氧化剂催化降解100 mL 20 mg/L的罗丹明B溶液,在n(Fe)∶n(Zr)=1∶1,浸泡所用硫酸的浓度分别为0.5 mol/L和1.5 mol/L,煅烧温度为600℃等条件下合成的催化剂的活性最高,对罗丹明B的催化降解速率最大。在将该催化剂连续催化降解14h,此过程重复循环反应3次,罗丹明B的降解率都能够达到90%。该催化剂在染料降解方面具有较大的应用前景和研究价值。     

g-C_3N_4的制备及其对不同染料光催化降解性能研究

通过热聚合尿素的方法制备石墨相氮化碳(g-C_3N_4),用于对罗丹明B(RhB)、甲基橙(MO)、甲基红(MR)、亚甲基蓝(MB)、酸性红(AR)、刚果红(CR)等染料光催化降解。发现Rh B、MB两种染料基本降解完全,MO和AR的降解率在80%以上,CR和MR的降解效果较差,分别为68.3%和65.5%。与催化剂纳米二氧化钛P25比较,降解MO、MR、AR三种染料时,P25的催化效果要好于g-C_3N_4;对于Rh B、CR两种染料,P25和g-C_3N_4的降解效果相差不大,而对MB的降解,g-C_3N_4要好于P25。     

Fe-V/Cr_2O_3的合成及光催化处理亚甲基蓝废水

采用水热合成方法制备绿铬矿晶型的Fe、V共掺杂Cr_2O_3催化剂,通过紫外可见光谱、红外光谱对合成复合材料进行表征,通过X射线粉末衍射仪和X光电子能谱仪对其存在形式和成分分析。将催化剂用于光催化降解模拟亚甲基蓝(MB)染料废水,并通过添加不同捕获剂分析光催化原理。结果表明,Fe和V元素成功掺杂Cr_2O_3粉体中,且在紫外和可见光区有很好光响应。优化工艺条件下制取的复合材料对MB降解率可达97.8%。同样体系分别加入捕获剂乙二胺四乙酸二钠、叔丁醇和对苯醌时降解率为6.3%、86%和85.5%,说明光催化降解过程产生了电子空穴(h~+)、羟基自由基(HO·)和氧负离子(O2·~-)3种活性物种,其中电子空穴起主导作用。     

不同阴离子插层锌铝水滑石对亚甲基蓝的光催化性能（英文）

采用共沉淀法制备了不同阴离子(硝酸根、氯离子、碳酸根)插层的锌铝水滑石(LDHs),将其作为光催化剂用于可见光催化降解亚甲基蓝(MB)。通过X射线粉末衍射、Fourier红外光谱、热重质谱和紫外–可见漫反射光谱等技术对催化剂的结构和性质进行表征。结果表明:不同阴离子插层的水滑石对MB表现出了不同的光催化活性,其中,碳酸根插层的锌铝水滑石具有较高的光催化活性;在可见光照射180 min后,水滑石材料对MB的降解率从高到低依次为:ZnAl-CO_3 LDHs(95%)、ZnAl-Cl LDHs(70%)、ZnAl-NO_3 LDHs(62%)。此外,进一步探讨了不同阴离子插层的锌铝水滑石可见光催化降解MB的动力学参数和可能的光催化路径。