TiO_2电极制备、表征及光电催化研究

文章采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管电极、TiO2膜电极,对其进行了SEM、XRD表征的比较。研究了电化学过程、光解、TiO2纳米管的光催化、TiO2纳米管电极的光电催化对五氯苯酚的降解,研究表明光电催化降解速度最快。此外,TiO2纳米管电极和TiO2膜电极对五氯苯酚的光电催化降解也进行了研究。结果表明,TiO2纳米管电极对五氯苯酚光电催化效果明显好于TiO2膜电极,2h二者的降解率分别为81.5%,69%。     

微生物燃料电池对废水中对硝基苯酚的去除

在以碳纸为阳极、空气电极为阴极、葡萄糖和对硝基苯酚为混合燃料的直接空气阴极单室微生物燃料电池中,考察了微生物燃料电池(MFC)对对硝基苯酚的降解及MFC的产电特性.结果表明MFC对废水中不同浓度的对硝基苯酚均有一定的去除效果,400 mg/L的对硝基苯酚降解4d的去除率74.1%,降解6 d的去除率为82.1%.MFC的输出电压最高为0.293V(外阻1 000Ω),最大输出功率密度为56.5 mW/m3.     

锐钛矿结构TiO_2/glass膜光催化作用的研究.紫外灯照射下水中苯酚的光催化降解

以溶胶 -凝胶法制得锐钛矿型结构的 Ti O2 /glass膜。在紫外灯照射下研究了膜对水中苯酚的光催化降解作用 ,研究证明 ,灯距控温反应器 1 0 cm时的液外照射 ,可使苯酚降解率达 70 %以上 ;在 H2 O2 存在下效果更佳 ;若通入空气可使苯酚降解几近完全     

铁掺杂二氧化钛光催化性能研究

通过溶胶-凝胶法室温制备了掺杂铁的二氧化钛光催化剂。采用X-射线衍射仪(XRD),电子扫描电镜(SEM),紫外-可见光谱仪(UV-Vis)等手段对Fe离子掺杂改性的TiO_2粉末表征分析,探究Fe离子对TiO_2催化剂降解有机污染物罗丹明B的催化改性。结果表明:掺杂后的TiO_2光催化剂晶粒尺寸变小,金红石相开始转变为锐钛矿相,团聚现象减弱,吸收光谱发生红移,Fe离子最佳掺杂量在1%(Fe/Ti物质的量比);光催化降解罗丹明B的实验结果:催化时间5 h时,纯TiO_2和1%Fe-TiO_2(Fe/Ti摩尔比)对罗丹明B的降解率分别为25.87%和71.23%,光催化效率提高45.36%;反应溶液最佳pH=9时,降解率为71.23%;罗丹明B的浓度越高,越不利于光催化反应的进行,最佳初始浓度为2.5 mg/L,降解率为93.06%。     

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。     

利用微生物燃料电池同步降解沼液和三苯基氯化锡

微生物燃料电池(MFC)作为一种同步产电和除污的新型电化学装置,为有效处理难降解有机污染物提供了一种途径。基于阴极Fenton反应,提出了一种耦合典型双室MFC中阳极沼液产电及阴极降解有机锡的新方法。结果表明,阳极产电生物膜经驯化后MFC的最高电压提高了50.32%,而且电压稳定时间延长了1倍。MFC运行结束后,阳极沼液COD、总氮、总磷的去除率分别为85.35%±1.53%、59.20%±5.24%、44.98%±3.57%。阴极三苯基氯化锡(TPTC)的降解率随其初始浓度增加而降低。在添加100μmol·L~(-1) TPTC时,MFC的最高输出电压为280.2m V,最大功率密度为145.62 m W·m-2。TPTC在14 d后完全降解,降解效率为91.88%,降解速率约为0.273μmol·L~(-1)·h~(-1)。研究结果可为利用MFC同步处理阳极有机废水和阴极有机污染物的实际应用提供基础支持。     

旋转盘反应器中H_2O_2/TiO_2光催化氧化降解含酚废水

采用溶胶-凝胶法对SDR转盘表面进行催化剂的负载,并对负载后的SDR进行光催化降解含酚废水的研究。考察了溶剂、加水量、抑制剂等因素对胶凝时间的影响,得出了制备催化剂薄膜的适宜条件为:n(钛)∶n(水)∶n(乙醇)∶n(盐酸)∶n(冰醋酸)=1∶2∶13.56∶0.05∶1,随后采用XRD、SEM对薄膜进行了表征,结果显示负载的催化剂为粒度分布均匀的锐钛矿型TiO_2。进一步研究了SDR中H_2O_2、UV/H_2O_2、UV/TiO_2、UV/H_2O_2/TiO_2等4种条件下苯酚的降解率和后2种情况下苯酚的矿化率的对比。结果表明:H_2O_2/TiO_2光催化氧化30 min苯酚降解率达到100%,与UV/H_2O_2氧化条件下相比,完全降解时间缩短了30 min,与UV/TiO_2氧化相比,苯酚降解率有大幅度提高;UV/H_2O_2/TiO_2催化氧化条件下2 h的矿化率为89%,较UV/H_2O_2光氧化条件下提高28%。     

固定化高效复合菌群JHD降解苯酚特性及其动力学研究

为了高效利用复合菌群在降解苯酚方面的应用,以尼龙6为载体固定化高效复合菌群,对其降解苯酚工艺进行了优化.结果表明,固定化时间2d,固定化细胞投入量为2.0 g·L-1苯酚培养基,pH为7.0、30℃时达到最佳降酚率,固定化JHD降解苯酚的降解效率要明显优于游离JHD,且其耐酚性显著增强.其动力学研究的试验数据与Andrews方程参数拟合较好,其动力学参数qmx=1 5.65h-1、Ks=8.536 g·L-1、Ki=27.14 mg·L-1,最佳苯酚初始质量浓度为0.481 3 g·L-1.     

二氧化钛介孔膜制备、表征及其光催化性能研究

采用提拉-浸渍法在铟化锡导电玻璃( ITO)表面制备TiO2介孔薄膜,通过X射线衍射分析、透射电镜及N2吸附-脱附等测试对材料进行了表征.结果表明,薄膜材料为高催化活性的锐钛矿型,具有高比表面积(166m2·g-1)和较窄孔径分布(2～10nm).以TiO2/ITO为工作电极,建立三电极光催化体系.结果表明,降解初始质量浓度20mg·L-1的甲基橙光电催化反应中,当pH=2、外加阳极偏电压为0.6V、电解液Na2SO4的浓度为10 mmol·L-1时降解效果好,降解率可达97％.     

黄腐酸键联5,10,15,20-四(2-羟基苯基)铁(Ⅲ)卟啉的合成及其性能的研究

通过甲醛缩聚将黄腐酸与5,10,15,20-四(2-羟基苯基)铁(III)卟啉键联,合成一种复合型铁卟啉催化剂。研究了其在KHSO5体系中,pH值及2,4-二氯苯酚初始浓度对复合型催化剂和铁卟啉催化剂降解2,4-二氯苯酚效果的影响。当催化剂∶KHSO5∶二氯苯酚=1∶100∶30(摩尔浓度比),温度为25℃,pH值为3,反应时间1 h,复合型催化剂对二氯苯酚的降解率可达96.4%,高于铁卟啉催化剂的62.3%。通过紫外光谱检测两种催化剂在KHSO5参与反应时的自降解情况,两者的自降解动力曲线表明,复合型催化剂的自降解时间与速率都优于铁卟啉催化剂。结果表明,键联黄腐酸可有效的抑制铁卟啉催化剂自降解,提高催化剂的催化活性及稳定性。     

光电催化降解硝基苯及反应产物的分布

采用溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜光电极,作为工作电极,铂丝为对电极,饱和甘汞电极为参比电极,对硝基苯的光电催化降解进行了研究.结果表明：该电极具有n型半导体的特征行为.在外加偏压为＋0.6V、pH=1、50mg/L的H2O2中对初始浓度为50mg/L的硝基苯溶液光照120min降解率达6 5.68%.讨论了外加偏压、硝基苯浓度和pH值等因素对光电催化反应的影响,并且在硝基苯降解时所产生的中间产物中,可以检测到有邻硝基苯酚、对硝基苯酚、间硝基苯酚和硝酸根存在及其分布情况.     

利用微生物燃料电池同步降解沼液和三苯基氯化锡

微生物燃料电池(MFC)作为一种同步产电和除污的新型电化学装置,为有效处理难降解有机污染物提供了一种途径。基于阴极Fenton反应,提出了一种耦合典型双室MFC中阳极沼液产电及阴极降解有机锡的新方法。结果表明,阳极产电生物膜经驯化后MFC的最高电压提高了50.32%,而且电压稳定时间延长了1倍。MFC运行结束后,阳极沼液COD、总氮、总磷的去除率分别为85.35%±1.53%、59.20%±5.24%、44.98%±3.57%。阴极三苯基氯化锡(TPTC)的降解率随其初始浓度增加而降低。在添加100 μmol·L^-1 TPTC时,MFC的最高输出电压为280.2 mV,最大功率密度为145.62 mW·m^-2。TPTC在14 d后完全降解,降解效率为91.88%,降解速率约为0.273 μmol·L^-1·h^-1。研究结果可为利用MFC同步处理阳极有机废水和阴极有机污染物的实际应用提供基础支持。     

微弧氧化TiO2膜的电助光催化性能研究

以磷酸钠为电解液,采用微弧氧化技术制备钛基TiO2膜,以该膜为阳极,钛片为阴极与40 W紫外灯和稳压电源组成电助光催化体系,以大红染料模拟废水来评价TiO2膜光电催化能力。研究了酸度和亚铁离子质量浓度等因素对光催化的影响。结果表明:光电催化提高了TiO2膜阳极的降解率;阴极槽内亚铁离子存在会形成电-芬顿体系,有助于提高光电催化降解率。当电解液中支持电解质硫酸钠浓度为0.5 mol/L、pH=3时阳极槽的降解率达到38%,阴极槽亚铁离子质量浓度为3.0mg/L时降解率达到68%。     

超声、臭氧、光催化及其组合工艺处理苯酚废水

研究了在一定条件下,超声、臭氧、光催化等高级氧化技术的不同组合方法对苯酚的降解效果。结果表明,对于质量浓度为100 mg/L的苯酚溶液,反应时间为1 h时,超声、臭氧氧化、光催化三者单独降解率分别为8%、36%、35%。紫外光光催化分别与超声波或臭氧组合对苯酚降解有一定的协同作用,降解率分别为50%、78%;而声光催化技术与臭氧三者组合降解苯酚的效果尤佳,降解率达到85%。这归功于超声波的机械作用对臭氧扩散引起的积极作用以及声光催化协同产生的H2O2,从而生成的羟基自由基。     

UV/H2O2系统协同降解苯酚的动力学研究

紫外光/双氧水(UV/H2O2)复合氧化过程在废水处理领域有很广泛的应用前景,但动力学方面的研究较少,为此研究了UV/H2O2工艺降解苯酚废水的动力学.结果表明,苯酚在单独的紫外辐射(UV)、过氧化氢(H2O2)氧化和UV/H2O2协同下的降解均符合表观一级反应动力学.在单独的紫外辐射或过氧化氢氧化下苯酚去除速率很小,而在复合氧化过程UV/H2O2工艺中有显著的提高,表明存在协同效应.苯酚去除的速率常数增强因子可达7.35.进一步从UV/H2O2系统中存在的UV、H2O2和羟基自由基(‘OH)三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,能很好地反映过氧化氢浓度过量条件下苯酚的降解.苯酚降解的动力学方程为r=d[R]/(dt)=5.33×10-5[R]+2.04×10-3[H2O2]0[R]+2.14×10-5[H2O2]0/[R]0[R]     

改性A-TiO_2的制备及其紫外光催化降解苯酚的研究

用水热法制备了掺Fe3+的改性TiO2,并对其进行X-射线衍射(XRD)表征分析。研究以自制的改性TiO2对苯酚的光催化降解效果。结果表明:制备的改性TiO2属于锐钛型(即A-TiO2);在优化条件下——室温下(18℃)在50mL,8mg/L苯酚溶液中加入0.1000g掺1.0%(摩尔分数,下同)Fe3+的自制A-TiO2粉末,紫外光照(λ=365nm)反应3h,苯酚的降解率最高,为52.8%;光催化降解苯酚的效果可用一级动力学速率方程描述,掺1.0%Fe3+的A-TiO2比未掺Fe3+的ATiO2光催化降解苯酚的表观反应速率常数提高了413.1%。     

过氧改性纳米TiO_2溶胶光催化降解苯酚的研究

以硫酸氧钛(TiOSO4)为钛源,过氧化氢(H2O2)为络合剂,采用低温水热法合成了过氧改性纳米TiO2溶胶。利用X射线衍射、红外光谱和透射电镜对合成产物进行了表征,并以苯酚废水为处理对象,对合成产物光催化降解苯酚的影响因素进行了考察。结果表明,合成的产物为直径约10 nm、长约50 nm、结晶良好、分散均匀的锐钛矿型纳米TiO2溶胶;当TiO2质量浓度为200 mg/L,体系pH为4~8,苯酚初始质量浓度20 mg/L时,在紫外光条件下反应180 min,苯酚降解率可达98%。     

模拟煤炭气化废水中苯酚的微生物降解

苯酚是煤炭气化废水中一种典型的有机污染物,其处理受到广泛关注和研究。本文采用连续驯化和平板划线法从焦化废水和气化废水中筛选出两种苯酚高效降解菌株,分别命名为JHFS-1和QHFS-1;通过苯酚溶液的微生物降解实验研究了温度、pH、摇床转速、细菌接种量、Cu²⁺和Mn²⁺等对苯酚降解效果的影响,还考察了模拟煤炭气化产生的煤气洗涤水的微生物净化修复效果。结果发现：经16S rDNA基因测序和微生物学鉴定,两种菌株均为醋酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus);30℃、pH=6.0、摇床转速120r/min、接种量13%是苯酚的最优降解条件,经24h处理,苯酚降解率可达94.31%;Cu²⁺对JHFS-1降解苯酚有一定的抑制作用,Mn²⁺一定程度上促进JHFS-1对苯酚的降解;微生物对苯酚的降解遵从羟基化途径和羧基化途径;JHFS-1菌可有效降解煤气洗涤水中的有机污染物,其总有机碳(TOC)降解率达58.43%。     

电-生物体系的运行方式对二氯酚还原降解的影响

废水中较高浓度的2,4-二氯酚(2,4-DCP)以溶解态和胶体2种形态存在。研究了间歇式电辅助微生物体系(IEMS)和连续式电辅助微生物体系(CEMS)对较高浓度2,4-DCP的还原降解效果。结果表明CEMS对溶解性2,4-DCP的降解符合零级反应动力学特征,动力学常数为0.245 h-1,对2,4-DCP降解中间产物邻氯酚(2-CP)和对氯酚(4-CP)的降解也为零级反应,动力学常数分别为0.048、0.081 5 h-1。IEMS在停止电辅助期间对胶体态2,4-DCP的水解效率远高于CEMS,2个体系均为零级反应,动力学常数分别为0.083 4、0.027 1 h-1。较高浓度的2,4-DCP宜采用IEMS处理。     

碳掺杂TiO2光催化降解苯酚的研究

用蔗糖溶液浸渍法制备碳掺杂改性二氧化钛(C/TiO2)光催化剂,考察催化剂在苯酚氧化降解反应中的活性,研究了焙烧温度、碳负载量等因素对活性的影响,以XRD、BET、UV/Vis漫反射光谱等方法对催化剂进行表征。结果表明,焙烧温度、炭的含量和粒径大小影响C/TiO2催化剂对苯酚的降解活性。其中当负载量为5%(mC/mTiO2),焙烧温度为500℃时,催化剂活性最高,150 min后苯酚的降解率达90%,高于商品化的催化剂P25。