光催化技术的研究及应用

光催化技术具有条件温和、稳定、无毒等特点,在水污染治理方面有良好的表现.光催化氧化反应以n型半导体的能带理论为基础,生成具有高度活性的电子-空穴对,能够将有机污染物降解并完全矿化为CO2、H2O等,以达到彻底降解的目的.     

ZnS/AlPO-5复合材料光催化降解亚甲基蓝

通过水热法成功合成出ZnS/AIPO-5复合材料.采用XRD(X-射线粉末衍射)、DR UV-Vis(紫外-可见漫反射光谱)、XPS(X-射线光电子能谱)、BET(比表面分析)等技术对其进行理化性能表征,并以亚甲基蓝(MB)溶液为目标降解物,评价了其在可见光作用下的光催化性能.结果表明,该复合材料对亚甲基蓝表现出良好的可见光光催化性能,在80 ml质量浓度为10 rag/1的亚甲基蓝溶液中加入0.1 g催化剂,可见光辐照5 h时,脱色率(DC)可达97.5%;辐照24 h的矿化率可达90%以上.     

PMoV／TiO2光催化降解甲基橙反应条件优化及动力学研究

溶胶-凝胶法制备光催化剂PMoV／TiO2光催化降解甲基橙溶液,考察了催化剂用量、氧化剂用量、光强度和甲基橙染料溶液浓度对降解反应的影响。结果表明,在甲基橙染料溶液初始浓度为6mg／L,催化剂PMoV／TiO2用量0．12g,氧化剂双氧水用量8mL,晴天光照条件下,甲基橙染料溶液脱色率达90．79％。最后,研究了该光催化反应的动力学过程。     

采用TiO2和ZnO光催化剂由阳光使织物染料降解

报道了在阳光下用TiO2和ZnO作光催化剂使织物染料Reactive Red 2光催化降解。实验研究表明,染料在短期内完全脱色并在辐照8 h内降解。发现在脱色中ZnO比TiO2更有效,但降解效率TiO2更高。ZnO在延长辐照时分解,而TiO2稳定。在最佳的催化剂浓度时两种催化剂对染料的百分降解率是高的。发现一级速率常数随染料浓度的下降而增大。 J.Environ.Sci.Health,Part A:Toxic/Hazard.Subst. Environ.Eng.-1999,A34(9).-1829～1838(英)     

镁掺杂磷铝分子筛可见光光催化性能的初步研究

采用水热反应的方法合成了金属镁掺杂的磷铝分子筛MgAPO-5,通过XRD、DR UV-Vis、FT-IR等手段对其结构性能进行表征,并以亚甲基蓝溶液为目标降解物,在可见光下考察了MgAPO-5的光催化性能.结果表明,MgAPO-5具有与AlPO4-5相同的分子筛结构,掺杂的镁可能存在于磷铝分子筛的骨架中,在可见光下对亚甲基蓝溶液具有优良的光催化性能,反应5 h,脱色率可达92.5%.     

臭氧氧化-光催化降解水中的五氯酚

利用臭氧氧化-光催化技术降解水中的有机污染物五氯酚(PCP)。对比了紫外光照射、臭氧氧化、光催化、臭氧氧化-光催化4种方法降解PCP的情况。考察了臭氧氧化-光催化体系中臭氧流量、臭氧产量、PCP初始质量浓度、pH和CO23-等因素对PCP降解率的影响。实验结果表明,臭氧氧化-光催化法比单独使用紫外光照射、臭氧氧化、光催化法更能有效的去除PCP;增加臭氧流量和臭氧产量有利于提高PCP的降解率;降低PCP的初始浓度,PCP的降解率显著提高;pH对PCP的降解效果影响不明显;CO23-的存在显著降低了PCP的降解率。在臭氧氧化-光催化体系中,除臭氧直接氧化降解PCP外,臭氧与TiO2协同作用产生的.OH对PCP的降解也起到了重要作用。     

用复合固体超强酸SO2-4/TiO2-Fe2O3催化剂光降解甲基橙

采用溶胶一凝胶法制备SO2-4/TiO2-Fe2O3光催化降解催化剂,研究工艺条件对甲基橙水溶液脱色率的影响,确定催化剂的最佳再生方法.结果表明:在催化剂用量为2 g/L,溶液的pH值为6,初始质量浓度为10 mg/L,光距为12 cm,光照反应时间为2 h的最佳条件下,甲基橙的脱色率可大于96.8%;催化剂的最佳再生方法是先用浓度为0.5 moL/L的硫酸浸渍2 d,后在500℃下焙烧2 h.     

用复合固体超强酸SO4^2-／TiO2-Fe2O3催化剂光降解甲基橙

采用溶胶-凝胶法制备SO4^2-／TiO2-Fe2O3光催化降解催化剂,研究工艺条件对甲基橙水溶液脱色率的影响,确定催化剂的最佳再生方法。结果表明：在催化剂用量为2g／L,溶液的pH值为6,初始质量浓度为10mg／L,光距为12cm,光照反应时间为2h的最佳条件下,甲基橙的脱色率可大于96．8％;催化剂的最佳再生方法是先用浓度为0．5mol／L的硫酸浸渍2d,后在500℃下焙烧2h。     

硅钨酸光催化降解有机污染物研究进展

综述了硅钨酸系列材料对有机污染物光催化降解研究及其应用,着重介绍了硅钨酸、负载型硅钨酸、取代型硅钨酸对有机废水、染料等污染物的光催化降解性能,并对硅钨酸光催化降解有机污染物的研究现状提出建议。     

二苯基蒽唑啉类化合物光催化降解亚甲基蓝

以Friedl?nder缩合反应等步骤合成得到二苯基蒽唑啉类化合物,考察了8种二苯基蒽唑啉类化合物作为光催化剂降解亚甲基蓝溶液的性能。实验结果表明:8种二苯基蒽唑啉类化合物对亚甲基蓝溶液均有良好的光催化活性,进行光催化反应12 h后,催化剂对亚甲基蓝溶液COD_(Cr)去除率达54.1%～96.3%。其中2,8-二(4′-二苯氨基)苯基-4,6-二苯基-1,9-蒽唑啉和2,6-二(3′-N-乙基咔唑基)-4,8-二苯基-1,5-蒽唑啉表现出较高的光催化降解效果, 12 h COD_(Cr)去除率分别为96.3%和95.8%,光催化剂可以连续使用4次,在10 h内对两种模拟染料溶液的脱色率均可达到99%以上,COD_(Cr)去除率均可达到91%以上。     

接触辉光放电等离子体处理染料废水

以酸性黄和弱酸红为例，利用接触辉光放电电解对水溶液中的染料降解进行了研究，讨论了放电条件对染料降解率和脱色率的影响，并对接触辉光放电电解处理染料废水的实验条件进行了优化。结果表明：在接触辉光放电电解过程中，升高温度对降解率和脱色率有消极影响；在电解液中加入过渡态金属离子，脱色率和降解率都明显提高，其中，亚铁离子有非常明显的催化作用。     

Cu-Bi纳米粉体催化剂的表征及其可见光光催化降解甲基橙的研究

以Cu(NO3)2.3H2O,B i(NO3)3.5H2O,CO(NH2)2为原料、聚乙二醇为分散剂,采用均匀共沉淀法制备了Cu-B i纳米粉体催化剂,用X射线粉末衍射、傅里叶变换红外光谱、透射电镜、能量色散法、示差扫描-热重分析和紫外-可见漫反射光谱法对Cu-B i纳米粉体催化剂的组成、粒径大小、表面形貌和光学吸收性能进行了表征,并以甲基橙为目标降解物,考察了所制备的Cu-B i纳米粉体催化剂在可见光下的光催化性能。实验结果表明,Cu-B i为类球形纳米粉体,粒度均匀,粒径约为50nm;在可见光下Cu-B i纳米粉体催化剂对甲基橙具有良好的光催化降解性能,辐照时间4h,甲基橙的脱色率可达80%以上。     

β-环糊精强化偶氮染料酸性红R光催化降解研究

以250 W 金属卤化物灯(λ=365 nm)为光源,利用二氧化钛光催化氧化法研究了酸性红 R 在β-环糊精存在时的光降解行为,考察了影响光催化降解的条件因素。结果表明:对于酸性红 R 质量浓度为50 mg/L 的废水,经60 min 光照,β-环糊精可以提高酸性红 R 的光催化降解效率24.5%,反应速率常数增加12.5倍;β-环糊精浓度、pH 值和酸性红 R 的初始浓度对酸性红 R 的光催化降解速率有明显的影响。酸性红 R 光催化降解的强化效应主要源于β-环糊精能有效促进酸性红 R 在 TiO_2表面的吸附。     

微波法制备银镁共掺氧化锌复合光催化剂及其光催化性能研究

采用环形聚焦单模微波辅助法（简称微波法）快速合成银镁共掺氧化锌复合光催化剂（简称复合光催化剂）,并运用X射线衍射、扫描电子显微镜对其结构和形貌进行表征。将此复合光催化剂应用于光催化降解罗丹明B和含油污水,研究其光催化性能并探究光催化降解机理。结果表明：微波法合成的复合光催化剂具有良好的光催化性能,对含油污水的降解率优于商用二氧化钛;复合光催化剂重复使用4次后罗丹明B的降解率仍维持在92%以上,化学稳定性良好。。     

磷钨酸光催化降解有机污染物研究进展

综述了近年来磷钨酸和负载型磷钨酸在光催化降解有机污染物方面的应用。着重介绍负载型磷钨酸的催化合成和光催化降解有机污染物的应用,研究结果表明,Zn/Al类水滑石及其插层材料、磷钨酸表面修饰Ti O_2光催化降解污染物降解率最高。     

气升式环流反应器光催化处理难降解有机污染物试验研究

利用气升式环流光催化反应器对难生化降解活性艳红X-3B的光催化降解性能进行了研究。系统分析了底物初始浓度、溶液初始pH、催化剂投加量、反应温度、曝气量以及紫外光辐射强度等因素对底物光催化降解反应的影响。结果表明,在反应溶液pH为4~10、催化剂质量分数为0.5 g/L、曝气量为2.5 m³/h、活性艳红X-3B初始浓度为50 mg/L的条件下,活性艳红X-3B光催化3 h后的降解率可达到85%以上。反应动力学研究结果表明,活性艳红X-3B光催化降解可用Langmuir-Hinshelwood 模型描述。建立了以反应时间、底物初始浓度、紫外光强度和曝气量为变量预测体系对活性艳红X-3B的光催化降解效果经验模型,预测值与试验值间的决定系数为0.958,可为后续放大试验提供借鉴。     

TiO_2的不同负载方式对光催化活性影响的实验研究

采用溶胶-凝胶法、外涂法和混熔法等不同工艺制作负载纳米TiO2的载体。甲基橙水溶液的光催化降解实验表明,不同纳米TiO2的负载方式具有不同的光催化活性,纳米TiO2在悬浮状态时的光催化活性最高;外涂纳米TiO2的载体的光催化活性也高,采用溶胶-凝胶法制作的纳米TiO2载体没有明显的光催化活性;在采用混熔法制作纳米TiO2载体时,纳米TiO2的掺入量越多,载体的光催化活性越大;在纳米TiO2光催化的作用下,甲基橙的光催化降解速率与甲基橙浓度的平方成正比。     

自制二氧化钛光催化剂对苯酚的降解作用

在自制光催化降解实验的装置上,研究了自制二氧化钛光催化剂对苯酚溶液的降解作用.结果表明,利用在不锈钢片上负载TiO2,经500℃焙烧处理后,对苯酚溶液进行光催化降解,去除率可达84.8%.光催化剂经过反应后,二氧化钛依然较完好地附在载体上,可以重复使用.     

WO3/ZnO的制备及其光催化降解染料废水研究

采用直接沉淀法合成了一系列不同WO_3负载量的WO_3/ZnO复合光催化剂,并利用X射线衍射(XRD)对产物的晶体结构进行了表征。通过光催化降解染料废水对WO_3/ZnO的光催化性能进行评价。结果表明,负载WO_3后的ZnO比纯ZnO的结晶度高,且光催化性能也显著提高。在20 mg/L的罗丹明B溶液中加入0.6 g/L的10%WO_3/ZnO光催化剂,降解率可达93.3%。WO_3/ZnO光催化稳定性良好,重复使用4次后对罗丹明B的降解率仍在90.0%以上。     

光催化纳米材料在环境保护中的应用

综述了光催化纳米材料在环境保护领域中的应用进展及环境污染物在光催化纳米材料表面的光催化降解机理,对光催化纳米材料在降解化工废水、农药废水、染料废水、含油废水、造纸废水等有机废水和无机废水、自来水净化、大气污染治理等方面的应用进行了评述,简要介绍了该材料在自清洁涂料、光催化消毒剂、吸收紫外线等方面的应用。指出了目前光催化纳米材料在应用领域中存在的不足,并展望了合成出对可见光有高响应率的光催化剂以及和传统污水处理技术相结合的发展前景。