掺杂钕离子纳米TiO2的制备及光催化降解水中苯酚的研究

以钛酸四丁醇为原料，采用溶胶．凝胶法制备了掺杂Nd^3＋的纳米TiO2光催化剂，探讨了掺杂对二氧化钛光催化活性的影响。通过X射线衍射（XRD），透射电镜（XRD）对制备的Md^3＋掺杂TiO2样品的相组成和晶粒大小进行了分析，并以苯酚为降解对象，考察了不同掺杂浓度，不同热处理温度下掺杂TiO2对苯酚的光催化降解效果。结果表明：掺杂Nd^3＋的TiO2为锐钛矿和金红石的混合晶相，Nd^3＋掺杂可阻碍TiO2的晶相转变，减小催化剂的晶粒尺寸，提高TiO2粒子的光催化活性。在本实验范围内，当Nd^3＋质量分数为0．8％（以TiO2质量计），处理温度为500℃时，TiO2光催化活性较高。与未掺杂的TiO2相比，其光催化活性提高约70％。     

纳米TiO2光催化材料的制备及研究进展

纳米TiO2是一种无毒、反应速度快、降解效率高、无二次污染新型光催化剂，目前广泛应用于处理和降解废水、空气中有机污染物环境治理方面。本文首先全面介绍了制备TiO2光催化剂先进成熟技术方法。其次详细论述了光催化剂的改性、可见光敏化及新型光催化反应器的研究的提高三个方面，最后深入探讨了TiO2材料目前尚存在的问题以及展望TiO2作为光触媒的应用发展。     

TiO_2光催化氧化深度处理焦化废水试验研究

开展了采用TiO2为光催化剂、紫外灯光源,对焦化废水进行光催化降解的研究,主要探讨了光照反应时间、TiO2投加量、溶液pH值等因素对焦化废水TOC去除率的影响,并对光催化氧化机理进行探讨。结果表明:TiO2光催化氧化对焦化废水TOC去除效果明显,在光照反应时间3.5h,TiO2投加量4.0g/L,溶液pH值为6.3,TOC去除率超过49%。     

负载型TiO2/硅藻土复合光催化剂的研究

以四氯化钛为原料采用溶胶-凝胶法制备了负载型TiO2，硅藻土复合光催化剂，并通过XRD，IR，SEM等手段对样品进行了表征。实验中分别以300W高压汞灯和太阳光为光源，研究了硅藻土载体上TiO2负载量不同对甲基橙溶液光催化氧化效果的影响。实验结果表明：复合光催化剂的催化性能随着TiO2负载量增大先提高，而后有所下降，其中以1g硅藻土与1．8ml四氯化钛制备的TiO2，硅藻土复合催化剂光催化活性最高。     

金属离子掺杂TiO2薄膜的光催化性能研究

在TiO2薄膜中掺入杂质离子是改善TiO2薄膜光催化活性的重要方法，不同金属离子的掺杂能不同程度的提高TiO2薄膜的光催化性能，使TiO2薄膜光催化剂在优化降解大气和水中的污染物等方面具有十分广阔的应用前景。本研究对近年来利用各种金属离子掺杂方式提高TiO2薄膜光催化性能的研究现状进行了综述。     

纳米二氧化钛光催化性能与应用

传统的催化科学为人类做出了极为重要的贡献．在面向对世纪的过程中，光催化可能是处理各类废水最有希望的新技术之一．光催化降解技术的优点是工艺简单、成本低廉，在常温常压下就可氧化分解结构稳定的有机物，利用太阳光作为光源，无二次污染．尤其是80年代末同世的纳米TiO2，粒径介于1nm～100nm之间的光催化剂具有无毒、无味、无刺激性，耐热性好、不分解、不挥发、来源容易等特点，是最理想的光催化剂之一，有着诱人的应用前景．1纳米TiO2的光催化氢化理论基础”[1，2]光催化氧化法是以N型半导体的能带理论为基础，以N型半导体作敏化…     

低温合成TiO2/Fe3O4磁载光催化剂的光催化性能研究

采用化学共沉淀法合成的磁性纳米Fe3O4为磁核,以钛酸四丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法,在较低温度下合成了TiO2/Fe3O4磁性光催化剂.利用XRD、TEM、SEM-EDX等分析方法对合成催化剂的相组成、形貌、粒度、元素分布等进行了表征;研究了不同焙烧温度及TiO2/Fe3O4比例对降解罗丹明B光催化活性及磁分离回收性能的影响.结果表明,在100、300和450℃焙烧温度下磁性光催化剂的催化活性依次降低,较低温度(100℃)制备的催化剂具备较高的催化活性;当TiO2质量分数处于67.3%～73.0%时,催化剂既具有较高的光催化降解活性也具有较好的磁分离回收性能;光催化剂TiO2/Fe3O4(100℃,TiO2质量分数70%)在循环使用5次后,在降解75 min时仍能达到对罗丹明B 99%的脱色率和90%的回收率.     

稀土掺杂TiO2-活性白土复合光催化剂的合成与性能研究

以钛酸四正丁酯为原料,活性白土为载体,采用溶胶法合成了稀土(Sm3+、Tm3+、Ho3+、Nd3+)掺杂TiO2-活性白土复合光催化剂,借助XRD和UV-Vis技术对其进行了表征,并以甲基橙为模型污染物考察了稀土元素种类及掺杂量对复合光催化剂光催化性能的影响规律.物相结构分析表明,稀土元素掺杂使得复合光催化剂中纳米TiO2晶粒细化;UV-Vis吸收光谱表明,稀土元素掺杂后复合光催化剂吸收边发生明显红移,且在紫外光和可见光区对光的吸收增强;光催化实验表明,四种稀土元素掺杂均能显著提高复合光催化剂的光催化性能,其中Tm3+和Sm3+掺杂改性效果较好,当Tm3+掺杂量为0.1%(物质的量百分比)时复合光催化剂光催化活性较高,将其用于卷烟厂蒸叶废水的脱色去味处理,效果较好,废水COD去除率达到79.1%,且催化剂易沉降分离、重复使用性能稳定.     

TiO2非均相光催化降解有机污染物的原理、进展和问题

尽管非均相光催化以多种形式存在,近来光催化降解有机污染物得到了最广泛的研究。到目前为止．二氧化钛在光催化领域起到了非常重要的作用,与其它半导体光催化剂相比,TiO2具有成本效率、性能和光稳定性等方面的优势。大量文献研完表明：光学处理与物理或化学作用相结合可以提高TiO2光催化降解的效率,从而,这种复合操作为废水处理技术提供了更方便的途径。处理方法的选择取决于废水的主要成分。从实验室的小规模技术研发到工业化的大范围应用研究,还需要在反应器的设计和成功应用的模型方面进行大量研究。本文综述了二氧化钛光催化剂在处理和净化废水方面的发展趋势,并提出了最近的研究进展、政得的重要成就和存在的问题。     

TiO_2/MCM-41的制备及光催化脱色性能研究

用溶胶-凝胶法制备了不同TiO2含量的TiO2/MCM-41光催化剂,以罗丹明B为模拟有机污染物,对催化剂的光催化脱色性能进行了考察。用XRD、UV-Vis漫反射、N2吸附等方法对光催化剂进行了表征,结果表明:TiO2/MCM-41的比表面积和孔体积随TiO2含量的增加而减小,TiO2/MCM-41负载型催化剂上TiO2平均晶粒尺寸比纯TiO2的小。20%TiO2/MCM-41的光生电子-空穴分离效应最高,且光催化脱色活性最高。光催化反应体系中h+是主要的活性自由基,TiO2/MCM-41的光催化活性由材料的吸附能力和所含TiO2的光催化性能共同决定。     

Temporal Moment Analysis for Volatile Organic Compounds in Dual-Porosity Porous Media: Loss Fractions and Effective Parameters

Using transform techniques, analytical expressions for potential losses by volatilization and degradation are developed for several organic compounds in dual porosity porous media. A sensitivity analysis is conducted to study the importance of different physical/chemical processes on volatilization, degradation, and leaching losses. To obtain estimates for overall solute behavior, expressions for effective Péclet numbers and degradation rates for organic contaminants are presented using method of moments. Results indicate that large fractions of many organic compounds are likely to volatilize into the atmosphere for sandy and clayey soils under typical flow conditions. It is found that nondimensional degradation influences both advective and dispersive effects. Thus, the Péclet number from effective-parameter equation tends to be enhanced when the nondimensional degradation is rather high. The simple expressions for moments and effective parameters can be used as screening tools to assess the behavior of volatile compounds in vadoze zone of soils.     

有机涂层失效过程中导电机制研究的电化学方法与应用

对有机涂层失效过程中导电机制研究的电化学方法与应用进行了综述。详细介绍了电化学阻抗(EIS)、局部电化学阻抗(LEIS)、扫描开尔文探针(SKP)、电化学噪声(EN)和半导体电化学技术的应用特点,指出新近发展的半导体电化学技术有望在此研究领域成为一种非常有效和具有广阔应用前景的研究手段。     

Impact of Inherent Factors on the Radiolytic Degradation of Biorefractory Contaminants

Experiments were carried out to gain insight into the effect of inherent factors on the radiolytic degradation of two biorefractory contaminants, Acid Orange 7 (AO7) and nitrobenzene (NB). The effects of irradiation dose rate (Dr), initial substrate concentration (C0), pH, and temperature of solutions were evaluated in terms of degradation kinetics, degradation efficiency, initial G values of substrate decomposition, and total organic carbon reduction. Higher C0 and lower Dr values were favorable for the efficient utilization of radiation energy, whereas higher Dr and lower C0 levels were beneficial for degradation rate. An increase in pH led to a reduction in degradation rate constant or degradation efficiency. The temperature of solutions had different effects on the radiolytic degradation of AO7 and NB. The degradation of AO7 followed the empirical Arrhenius law, whereas an increase in temperature led to a reduction in the degradation of NB.     

赤泥基光催化材料降解水中有机污染物的应用现状及发展趋势

光催化作为一种低成本且高效安全的环境净化技术,被认为是全球能源危机和环境污染问题最好的解决方式之一。赤泥作为一种固废不仅含有丰富的铁氧化物,且具有较高的比表面积、孔结构等特点,近年来,赤泥基光催化材料在光催化降解水中有机污染物的研究中备受关注。本文介绍了赤泥的特性,概括了赤泥基光催化材料的制备方法,总结了赤泥基光催化材料在光催化降解水中有机污染物方面的应用,阐述了赤泥基光催化材料催化降解水中有机污染物的机理,探讨了现有赤泥基光催化材料存在的问题。最后,基于以往的研究结果对赤泥基光催化材料未来的发展趋势提出了展望及建议。      

Degradation of Lindane by Zero-Valent Iron Nanoparticles

Thus far, zero-valent iron has been studied mostly for the degradation of structurally simple one- and two-carbon halogenated organic contaminants such as chlorinated methanes, ethanes, and ethenes. In this research, laboratory synthesized particles of nanoscale iron were explored to degrade lindane, also known as γ-hexachlorocyclohexane, a formerly widely utilized pesticide and well-documented persistent organic pollutant. In general, lindane disappeared from aqueous solution within 24?h in the presence of nanoiron concentrations ranging from 0.015?to?0.39?g/L. By comparison, approximately 40% of the initial lindane dose remained in solution after 24?h in the presence of 0.53?g/L of larger microscale iron particles. However, the surface area normalized first-order rate constants were all within the same order of magnitude regardless of dose or iron type. A key reaction intermediate, γ-3,4,5,6-tetrachlorocyclohexene from dihaloelimination of lindane was identified and quantified. Trace levels of additional degradation products including benzene and biphenyl were detected but only in the high concentration experiments conducted in 50% ethanol. While up to 80% of the chlorine from the lindane molecules ended as chloride in water, only 38% of the expected chloride concentration was observed for the microscale iron experiment. This work together with previous published studies on the degradation of polychlorinated biphenyl, chlorinated benzenes, and phenols suggest that zero-valent iron nanoparticles can be effective in the treatment of more structurally complex and environmentally persistent organic pollutants such as lindane.     

MOF材料在水环境污染物去除方面的应用现状及发展趋势（II）

对近年来MOF材料去除水环境中重金属、有机物的相关研究进行了总结与评述。本篇是该主题的第2篇,主要对MOF材料去除水中有机污染物的相关研究进行总结和论述。研究表明,MOF材料含有大量开放性金属位点、路易斯酸碱位以及官能团,因而对染料、抗生素、农药、持久性有机污染物等均具有较高的吸附性能。氢键、π?π作用、疏水作用和静电引力是其吸附有机污染物的主要机制,部分MOF材料中较大的孔道结构也有利于大分子有机污染物的吸附;另外,部分MOF材料还具有优异的催化性能,能够作为类Fenton催化,光催化以及过硫酸盐活化的催化剂实现对有机污染物的催化降解,其中光催化反应中污染物的降解主要源于·O2?、·OH和h+的贡献;而在过硫酸盐体系中,·O2?、·OH、SO₄·?和1O₂是导致有机污染物分解的主要活性氧化物种。基于对先前研究的回顾,相信未来的研究领域包括但不限于以下方面:（1）进一步提高MOF在去除有机污染物方面的性能,并提高其可回收性;（2）开展新型MOF催化材料的制备及催化反应机理的研究;（3）研究MOF缺陷结构的调控,以开发具有更高吸附和催化性能的新型MOF材料;（4）研究新的框架材料,例如共价有机骨架（COFs）材料,并将其应用于污染物净化领域。      

矿化垃圾在土壤修复中的应用前景

综述了垃圾堆场渗滤液、垃圾填埋气体以及垃圾残留固体可能对土壤造成污染的研究进展,提出了采用矿化垃圾治理和修复垃圾堆场的污染土壤,在实现矿化垃圾的资源化的同时实现污染土壤的无害化．具有很好的应用前景。     

从腐泥土型红土镍矿制备共掺杂MgFe2O4物相转化规律及催化性能

采用酸浸-水热-煅烧法从腐泥土型红土镍矿中制备磁性多金属共掺杂型MgFe₂O₄异相类芬顿(Fenton)催化剂.利用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积及孔径分布测定(BET-BJH)等手段, 考察了煅烧温度对所制备产物结构、形貌和比表面积及孔径分布的影响, 并研究了所制备产物作为异相Fenton催化剂降解罗丹明B (RhB)溶液的催化活性.结果表明, 水热合成产物为层状双(多)金属氢氧化物和尖晶石型MgFe₂O₄复合物.通过300℃的煅烧, 层状双(多)金属氢氧化物就能分解并生成MgFe₂O₄; 随着煅烧温度的提高, 产物结晶度增加、粒径尺寸变大, 形貌逐渐生长为近球型颗粒且分散度渐渐提高, 同时介孔数量减少、比表面积减小.经过500℃煅烧的试样H-C500显示出优异的催化降解活性.在体系反应温度为45℃、pH值为6.44、催化剂用量为0.625 g·L-1且H₂O₂体积分数为1.0%的条件下, 经过300 min, 10 mg·L-1的罗丹明B溶液降解率可达到97.8%, 同时总有机碳(TOC)去除率达到77.8%.重复使用3次后, 催化剂仍能保持较高活性, 降解率和TOC去除率减少量分别少于3.0%和5.0%.      

Use of Organoclay as Secondary Containment for Gasoline Storage Tanks

Conventional clay liners, which are widely used as hydraulic barriers to water, have been shown to be adversely affected by organic fluids. However, the addition of quaternary amines into bentonite greatly enhances its compatibility with organic fluids and thus allows the clay barrier technology to be extended to the treatment of organic contaminants. In this study, an organically modified clay was studied for use as a secondary containment for gasoline underground storage tanks. Free swelling and hydraulic conductivity tests were performed on organoclay, pure bentonite, and natural soils. Results show that organoclay has a large swelling capacity in gasoline, whereas bentonite and natural soils shrink when immersed in gasoline. The hydraulic conductivities of bentonite and natural soils to gasoline are 2–5 orders of magnitude higher than that to water. In contrast, the hydraulic conductivity decreases by 2 orders of magnitude for organoclay and this low value can be maintained even under freeze-thaw and dry-wet cycles.     

焦化废水深度处理技术

 焦化废水含有大量有机污染物和有毒无机物,成分十分复杂,污染物色度高,属较难降解的高浓度有机工业废水。经预处理和生化处理后的焦化废水存在COD、氨氮、总氮及氰化物不达标的问题。通过高级氧化法、混凝沉淀法、吸附法、膜分离法、生物化学法以及组合工艺等深度处理方法可以使出水满足新标准的要求。介绍了目前国内焦化废水深度处理的工艺现状以及展望。