CeO2/g-C3N4复合光催化剂的制备及其性能研究

采用高温聚合有机物前驱体的方法,以三聚氰胺为前驱体,制得类石墨型氮化碳(g-C₃N₄)粉末,采用水热法制得CeO₂/g-C₃N₄复合光催化剂,对其进行了表征,考察了CeO₂/g-C₃N₄复合光催化剂在可见光下处理亚甲基蓝的性能,并对CeO₂/g-C₃N₄复合光催化剂进行回收实验、吸附实验以及光催化动力学分析。结果表明,CeO₂/g-C₃N₄中g-C₃N₄和CeO₂分别为石墨相和萤石相,复合CeO2使得g-C₃N₄的吸附性能有了大的提高,15 min能达到吸附平衡,吸附82.5%的亚甲基蓝;45 min后对亚甲基蓝处理率达到99.45%,远远快于g-C₃N₄。CeO₂/g-C₃N₄在5次使用后仍然可以保持73.1%的净化效果。亚甲基蓝处理过程包括吸附和光解2部分,光解反应符合一级动力学方程。     

生物炭负载铁纳米颗粒的制备及其反应活性评估

本文利用污泥生物炭作为载体负载铁纳米颗粒(Fe NPs)成功制备功能性复合材料Fe NPs/生物炭。通过FTIR、SEM-EDS和XRD表征技术对生物炭、Fe NPs和Fe NPs/生物炭的化学成分和结构进行分析。结果表明,负载在生物炭上的铁纳米颗粒呈现出网状结构,并且Fe NPs/生物炭是一种表面有丰富的官能团的介孔材料。材料的吸附性能的结果表明,在反应2h内,生物炭对亚甲基蓝的去除效率为30%,而FeNPs对亚甲基蓝的去除效率为68%,Fe NPs/生物炭对亚甲基蓝的去除效率为100%。此外,材料的催化性能评估结果表明,FeNPs/生物炭对H₂O₂和Na₂S₂O₈(PS)具有良好的催化性能,对亚甲基蓝的去除率达到100%。     

核桃壳的改性及其对亚甲基蓝的吸附研究

以亚甲基蓝为研究对象,利用改性前后核桃壳对其吸附效果进行了研究。研究了吸附时间、吸附剂投加量、亚甲基蓝溶液初始浓度及pH对吸附效果的影响,比较了改性前后核桃壳的吸附性能,并拟合了吸附动力学和吸附等温线模型。研究结果表明,核桃壳对亚甲基蓝的吸附率可达95%以上,并且改性后的核桃壳吸附效果优于改性前。核桃壳及酸、碱改性核桃壳吸附亚甲基蓝的过程符合准二级动力学模型,热改性核桃壳吸附亚甲基蓝的过程符合准一级动力学模型。核桃壳及改性核桃壳吸附亚甲基蓝的过程均符合Freundlich吸附等温线模型。本研究期望制得高效廉价的生物吸附剂,并为改性核桃壳用于处理印染废水提供一定的理论依据。     

改性生物质炭负载铁类Fenton体系降解亚甲基蓝研究

以棉花秸秆作为前驱体,用K₂CO₃活化后制备出改性生物质炭K₂CO₃@BC,置于FeSO₄溶液中形成悬浮液,干燥并煅烧,制得改性生物质炭负载铁催化剂Fe/K₂CO₃@BC。采用XRD、FT-IR、SEM等对Fe/K₂CO₃@BC进行表征,并研究其耐酸耐碱性。以亚甲基蓝作为目标污染物,将Fe/K₂CO₃@BC催化剂和H₂O₂组成非均相类Fenton体系降解水中的亚甲基蓝,探究了溶液pH、Fe/K₂CO₃@BC投加量、H₂O₂用量、温度等因素对亚甲基蓝降解效果的影响。结果表明,催化剂Fe/K₂CO₃@BC中的Fe物种主要以Fe₃O₄形式...     

改性柚子皮生物炭吸附亚甲基蓝性能研究

采用硝酸-高锰酸钾活化法对制备的柚子皮生物炭进行改性处理，并将其作为吸附剂探究了其对亚甲基蓝的吸附性能。通过静态吸附实验考察了亚甲基蓝溶液的pH、初始浓度、吸附时间、吸附温度、吸附剂投加量等条件对吸附效果的影响，并确定了该吸附过程的吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学。实验结果表明，在改性生物炭投加量为0.6 g/L、pH 7、亚甲基蓝溶液浓度为100 mg/L、50℃吸附180 min的条件下，改性生物炭对亚甲基蓝的吸附容量为68.28 mg/g。通过准二级动力学方程和Freundlich方程更好的描述了该吸附过程，同时吸附热力学表明该吸附过程是一个自发吸热过程。     

超声改性生物炭对染料废水的吸附特性

以马铃薯秸秆为原料制备生物炭,对其进行超声改性得到改性生物炭。探究了改性生物炭对亚甲基蓝的吸附特性以及pH、投加量和离子含量对吸附效果的影响。结果表明,改性后的生物炭与原生物炭相比,吸附能力有所增强。准2级动力学模型(R~20.99)能更好的拟合动力学数据,颗粒内扩散方程拟合结果进一步表明,改性生物炭对亚甲基蓝的吸附受表面吸附和颗粒内扩散共同控制。Langmiur方程能较好的描述该吸附过程。热力学研究表明,改性生物炭吸附亚甲基蓝是自发、熵增的吸热过程。碱性环境有利于吸附反应的进行,在pH=2～11时,碱性越强,吸附效果越好。生物炭投加量为10 g/L时,对亚甲基蓝的去除率较为理想,离子含量的变化对吸附量无明显影响。     

核桃壳粉和核桃壳生物炭吸附性能的对比研究

以核桃壳为原料制备得到核桃壳粉和核桃壳生物炭两种吸附剂,利用FTIR对两个吸附剂结构进行了表征,并进一步研究了其对有机染料的吸附性能。结果表明,核桃壳粉和核桃壳生物炭均能有效去除水体中的亚甲基蓝和孔雀石绿,但是核桃壳生物炭的还能有效吸附甲基橙和罗丹明B。核桃壳活性炭吸附处理甲基橙时不仅用量小,而且还不受溶液p H的影响,总之核桃壳活性炭应用范围比核桃壳粉更广,吸附效果也更好。     

壳聚糖/纳米纤维素/石墨烯改性纳米TiO2复合膜光催化降解性能

以氧化石墨烯改性纳米二氧化钛为光催化活性成分,通过流延成型法制备了壳聚糖/纳米纤维素/石墨烯改性纳米TiO₂光催化复合膜。利用热重分析仪(TG)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对复合膜的结构进行表征。研究了壳聚糖/纳米纤维素/改性纳米TiO₂复合膜的力学性能,对比了复合膜对亚甲基蓝及甲基橙的光催化降解性能。结果表明,改性纳米TiO₂的添加提高了壳聚糖复合膜的力学性能及耐热性能。改性纳米TiO₂质量分数为4%的复合膜抗拉强度最大,达到43 MPa。改性纳米TiO₂质量分数为2%的复合膜断裂伸长率最大为13.6%。在模拟溶液质量浓度为20 mg/L时,改性纳米TiO₂质量分数为2%的复合膜对亚甲基蓝降解率最大,为51.7%。改性纳米TiO₂质量分数为4%的复合膜对甲基橙降解率最大,为42.2%。模拟溶液初始浓度愈高,则复合膜对亚甲基蓝及甲基橙降解率均降低。     

核桃壳基磁性生物炭对亚甲基蓝的吸附特性研究

以核桃壳为生物质原料,FeCl_3为赋磁剂,采用浸渍-热解法在厌氧条件下制备磁性生物炭MB,并将其作为一种易分离、可再生的吸附剂应用于模拟印染废水中亚甲基蓝的去除。结果表明,MB吸附亚甲基蓝是一个符合Freundlich模型和拟二级动力学模型的自发吸热过程,并在298.15 K、pH=12、C_0=2 100 mg/L、8 h的吸附体系中对亚甲基蓝的吸附效果为710 mg/g,远大于原始生物炭对亚甲基蓝的吸附容量(84.66 mg/g),是一类在印染废水处理方面具备广阔应用前景的吸附材料。     

镧改性核桃壳生物炭制备及吸附水体磷酸盐性能

为研发低成本的磷酸盐吸附剂,以核桃壳为原料,LaCl₃为改性试剂热解制备核桃壳生物炭。通过SEM-EDS、ICP-OES、FTIR和XRD对生物炭进行表征,采用吸附等温模型和动力学模型拟合生物炭的吸磷特征,并研究热解温度、La改性浓度、添加量、初始溶液pH和共存离子对生物炭吸附磷的影响。结果表明：La改性后,生物炭表面由于负载了La₂O₃和LaOCl,其吸附能力明显提高。热解温度为400℃、La浸渍浓度为0.1mol/L时获得的生物炭（BC-La400）,其Langmuir最大磷吸附容量为12.18mg/g,吸附过程主要受化学吸附和颗粒内扩散控制。热解温度和La改性浓度过高均不利于磷的吸附。磷初始浓度为50mg/L时,BC-La400添加量为2.7g/L可获得较理想的吸附能力,但当添加量超过4.0g/L时,磷脱除率可超过98%。BC-La400吸磷时最佳初始pH为3,CO{}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}-}共存会明显削弱BC-La400对磷的吸附能力。     

Dawson型磷钨酸季铵盐对亚甲基蓝废水的光催化降解

采用共沉淀法制备了一种新的Dawson型磷钨酸十二烷基三甲基铵盐[C₁₅H₃₄N]₆P₂W₁₈O₆₂·2H₂O,通过红外光谱、热重分析、EDS能谱和扫描电镜对其组成、结构及形貌进行了表征,采用BET氮气吸附测定了比表面积。以亚甲基蓝为模拟染料废水,研究其光催化性能和降解亚甲基蓝的动力学行为,研究结果表明：14 mg/L的50 mL亚甲基蓝模拟染料废水在pH为4的条件下,加入20 mg催化剂,35 W紫外灯光照2 h,亚甲基蓝降解率达到95.0%,光催化降解反应符合一级动力学模型,动力学方程为：lnρ₀/ρ_t=0.051 7t,降解速率常数为0.051 7 min^-1,半衰期为13.4 min,表明Dawson型磷钨酸十二烷基三甲基铵对亚甲基蓝的降解具有高效的光催化活性,且重复使用催化性能好,循环5次后的降解率达到94.53%。     

纤维素制备生物炭及其对亚甲基蓝吸附性能的评价

实验以纤维素为原料,采用水热碳化法制备生物炭,并用氨水对其进行表面改性用以吸附亚甲基蓝。结果表明,260℃水热碳化纤维素所得生物炭对亚甲基蓝的吸附效果最佳,用10%氨水改性后,生物炭对亚甲基蓝的吸附性能进一步提升。在吸附温度为55℃时,改性生物炭对亚甲基蓝的吸附率为93.5%,比未改性时提高了75.1%。反应动力学可用准二级反应模型描述。     

核桃壳基磁性生物炭对亚甲基蓝的吸附特性研究

以核桃壳为生物质原料,FeCl_3为赋磁剂,采用浸渍-热解法在厌氧条件下制备磁性生物炭MB,并将其作为一种易分离、可再生的吸附剂应用于模拟印染废水中亚甲基蓝的去除。结果表明,MB吸附亚甲基蓝是一个符合Freundlich模型和拟二级动力学模型的自发吸热过程,并在298.15 K、pH=12、C_0=2 100 mg/L、8 h的吸附体系中对亚甲基蓝的吸附效果为710 mg/g,远大于原始生物炭对亚甲基蓝的吸附容量(84.66 mg/g),是一类在印染废水处理方面具备广阔应用前景的吸附材料。     

二氧化铈/钙铝水滑石/活性炭的制备及环境应用

采用超声辅助共沉淀法,制备了二氧化铈/钙铝水滑石/活性炭复合材料(CeO₂/CaAl-LDHs/AC)。通过场发射扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱和热重分析技术,对CeO₂/CaAl-LDHs/AC的形貌、组成和结构进行了表征。结果发现:花样片层状的CeO₂/CaAl-LDHs材料均匀地分布在活性炭上。考察了CeO₂/CaAl-LDHs/AC对水溶液中铬(Ⅵ)、铅(Ⅱ)、氟和孔雀绿的吸附性能。此类污染物的吸附过程均符合准二阶动力学模型和Langmuir等温模型;在pH=7、45℃和吸附时间2h条件下,CeO₂/CaAl-LDHs/AC可成功用于铬(Ⅵ)、铅(Ⅱ)、氟和孔雀绿的吸附去除,最大吸附量分别为83.06mg/g、131.58mg/g、61.20mg/g和420.17mg/g。     

改性活性炭对亚甲基蓝与Cd~(2+)复合污染物的吸附性能研究

探究改性活性炭对模拟的阳离子染料印染废水亚甲基蓝/Cd⁽²⁺⁾混合溶液的吸附效果及其吸附机理。结果表明,改性活性炭对亚甲基蓝/Cd(2+)混合溶液的吸附效果及其吸附机理。结果表明,改性活性炭对亚甲基蓝/Cd⁽²⁺⁾混合溶液的吸附过程中,亚甲基蓝和Cd(2+)混合溶液的吸附过程中,亚甲基蓝和Cd⁽²⁺⁾存在竞争吸附与静电排斥作用,造成改性活性炭对Cd(2+)存在竞争吸附与静电排斥作用,造成改性活性炭对Cd⁽²⁺⁾的吸附性能降低。改性活性炭对模拟的阳离子染料溶液中两种污染物的吸附符合Langmuir模型,吸附动力学属于准二级动力学模型。对亚甲基蓝和Cd(2+)的吸附性能降低。改性活性炭对模拟的阳离子染料溶液中两种污染物的吸附符合Langmuir模型,吸附动力学属于准二级动力学模型。对亚甲基蓝和Cd⁽²⁺⁾的吸附分别为物理吸附和物理与化学吸附共同作用的单分子层吸附。     

铈锆复合氧化物催化HCl氧化中相互作用机制

采用浸渍法制备了不同负载量的ZrO₂/CeO₂·（xZr/Ce）和CeO₂/ZrO₂·（yCe/Zr）两组催化剂。并采用XRD、Raman、N₂-Sorption、TEM和H₂-TPR等手段对xZr/Ce和yCe/Zr的结构和性质进行表征,并结合HCl催化氧化活性研究CeO₂与ZrO₂在反应体系中的相互作用。结果显示,CeO₂表面掺杂适量的Zr⁴⁺可以增加xZr/Ce表面氧空位浓度,提高其HCl氧化反应活性;但当CeO₂表面掺杂过量的Zr⁴⁺,Zr元素会以ZrO₂的形式存在于xZr/Ce表面,覆盖氧空位,降低了xZr/Ce的反应活性。对于yCe/Zr催化剂,ZrO₂表面高分散的CeO₂有利于催化活性的提高,但ZrO₂表层负载的CeO₂对催化活性的贡献具有阈值,当CeO₂负载量超过10%后,额外增加的铈物种对催化活性已无显著促进作用;对比发现xZr/Ce的氧空位主要来自于铈锆固溶体,yCe/Zr的氧空位主要来自于高分散的CeO₂,由铈锆固溶体产生的氧空位对活性提升更有利;与纯组分CeO₂相比,xZr/Ce与yCe/Zr两组催化剂在苛刻条件下的长期稳定性测试中均表现出高反应稳定性。     

三维多孔LaFeO3/CeO2/SrTiO3光芬顿和光催化协同脱色亚甲基蓝

以聚甲基丙烯酸甲酯微球为模板,采用溶胶-凝胶法和化学沉淀法制备三维多孔催化剂3DP LaFeO₃/CeO₂/SrTiO₃。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、多站式全自动比表面与孔径分析仪、X射线光电子能谱仪和紫外可见分光光度计等仪器对催化剂进行表征,并考察了该催化剂对亚甲基蓝的脱色效果,分析了pH、过氧化氢剂量和温度对脱色效果的影响。结果表明,3DP LaFeO₃/CeO₂/SrTiO₃复合材料被成功合成,呈现多孔结构,具有高的比表面积和光学特性。该催化剂在亚甲基蓝的脱色反应中表现出优异的催化性能,具有宽的pH使用范围,且能有效降低铁泥产量,大大降低二次污染。通过适当升高过氧化氢用量及反应液温度,可以提高催化剂的催化脱色性能,过氧化氢的最佳投加量为5 mL/L,反应液最佳温度为55℃。最后,提出了亚甲基蓝脱色的催化机理,在催化剂的光芬顿和光催化协同作用下,实现Fe³⁺/Fe²⁺和Ce⁴⁺/C...     

蚓粪生物炭对亚甲基蓝的吸附性能研究

蚯蚓粪便经400℃慢速热解2 h制成蚓粪生物炭(VB),VB经一定浓度硝酸处理得到氧化后的生物炭(OVB)。采用SEM和红外光谱对VB、OVB的形貌及表面官能团进行表征。以VB、OVB为吸附剂,研究了两者对亚甲基蓝染料的吸附性能。实验结果表明,VB、OVB对亚甲基蓝的吸附量随着亚甲基蓝初始浓度、吸附时间和吸附温度的增加而增大。Langmuir模型对VB、OVB吸附亚甲基蓝的拟合结果较好,拟合相关系数分别为0.978 09和0.992 62,表明该吸附主要为单分子层吸附,吸附符合二级动力学方程。     

改性MCM-41分子筛的合成与亚甲基蓝吸附性能

选用TEOS（正硅酸乙酯）做为硅源,CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）做为表面活性剂,在碱性条件下水热合成MCM-41。实验采用3-氨丙基三甲基硅烷对MCM-41进行改性,成功得到氨基改性介孔材料NH₂-MCM-41吸附剂,并使用X射线衍射（XRD）对其做了表征。考察了各种实验条件下,比如温度、吸附剂的量、pH、亚甲基蓝初始浓度等条件下MCM-41和NH₂-MCM-41对水溶液中亚甲基蓝（MB）的吸附能力。MCM-41和氨基改性介孔材料NH₂-MCM-41均为平面六方介孔结构。结果表明,温度和pH是影响MCM-41和NH₂-MCM-41对亚甲基蓝吸附的最主要的因素。随着温度的升高,材料吸附能力增强,而过高或者过低的pH都会降低MCM-41和NH₂-MCM-41对亚甲基蓝的吸附能力。     

改性活性炭对亚甲基蓝的吸附性能及机理

以价廉易得的商业炭为原料,采用氢氧化钾为活化剂,制备出改性微孔活性炭。对其进行了表征分析,并将其用于吸附印染废水中的亚甲基蓝(MB)。结果表明,经活化改性后的活性炭孔径分布均匀,平均孔径为1.2 nm,比表面积高达2 380 m~2/g(比商业炭提高了58.7%)。改性活性炭对MB的吸附过程符合Redlich-Peterson等温吸附模型,其吸附机理符合Langmuir模型的可能性较大,吸附动力学特征符合准2级动力学方程,吸附速率主要受颗粒内活性位点吸附步骤控制。改性活性炭在在室温下对MB的最大吸附量可达305.0 mg/g。吸附过程是自发进行的,温度的升高有利于吸附过程的进行与吸附量的提高。