纳米Fe2O3光催化还原Cr(Ⅵ)的研究

用纳米Fe2O3悬浮体系成功地进行了光催化还原Cr(Ⅵ)，提出了光催化还原Cr(Ⅵ)的最佳条件，确立了在溶液中H2SO4浓度为0．5mol/dm^3，在质量浓度为80mg/dm^3的50cm^3Cr(Ⅵ)溶液中，催化剂用量为0.2g，光照时间5h，Cr(Ⅵ)的光还原率达87％以上。同时，还探讨了无机离子对光催化还原Cr(Ⅵ)的影响。试验结果表明：纳米Fe2O3光催化还原Cr(Ⅵ)是可行的，符合一级反应速率方程：InC=-0．3623t 3．908。     

Li~+-TiO_2复合纳米光催化剂制备及其光催化降解海产品深加工废水的研究

对Ti O2纳米光催化材料进行掺杂改性,利用溶胶-凝胶法制备出掺杂锂的Li+-Ti O2复合纳米光催化剂,通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)等测试技术对所制备的光催化剂形态结构和特性加以表征,用大连市黑石礁海域的海水配制成模拟海产品深加工废水,研究了Li+-Ti O2复合纳米光催化剂光催化降解海产品深加工废水的能力及影响其降解能力的因素,并确定了Li+-Ti O2光催化剂光催化降解海产品深加工废水的优化试验条件。结果表明:Li+-Ti O2复合纳米光催化剂光催化降解海产品深加工废水效率高,锂掺杂量、催化剂用量、p H、氨氮初始浓度、COD初始浓度和过氧化氢(H2O2)用量6个因素影响光催化降解的能力,在优化试验条件下,即锂掺杂量为5%,氨氮初始浓度为80 mg/L,COD初始浓度为300 mg/L,Li+-Ti O2用量为0.9 g/L,H2O2用量为5%,反应时间为2 h,p H值为8时,海产品深加工废水中氨氮和COD的光催化氧化降解率分别达到81.50%和78.67%。     

POMs/TiO_2复合催化剂光催化降解有机污染物的研究

[目的]采用溶胶-凝胶方法制备了几种POMs/TiO2复合光催化剂,考察了催化剂在紫外光照射下对模拟染料废水（酸性媒介黑PV溶液）的光催化降解行为,为降解有机污染物提供理论指导。[方法]研究了催化剂中的POMs含量、催化剂用量、溶液的pH及H2 O2浓度对PV溶液降解过程的影响。[结果]H4SiW12O40/TiO2复合催化剂光催化降解模拟染料废水（PV溶液）效果最佳。PV溶液初始浓度为300 mg/L时,脱色反应最佳条件：催化剂为H4SiW12O40/TiO2,α-H4SiW12O40质量分数为1.5%时,催化剂用量为60 mg、pH为2.0、H2 O2浓度为20 mmol/L时,PV降解质量分数可达到72.48%。[结论]POMs/TiO2复合催化剂较纯TiO2光催化降解PV溶液活性明显,其光催化降解有机污染物意义重大。     

蔺草负载活性炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

以表面具有沟槽结构的蔺草为基体,不作粉碎处理,在其表面负载活性炭颗粒,研究其对溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能,考察了吸附时间、溶液p H、Cr(Ⅵ)初始浓度、吸附材料用量等因素对Cr(Ⅵ)吸附率的影响。结果表明,p H对Cr(Ⅵ)吸附率的影响较为明显,当溶液p H小于4.0时,可获得较高的吸附率。负载活性炭大幅度提高了蔺草对Cr(Ⅵ)的吸附性能,当p H为2.0,蔺草用量1.0 g/50 ml,对浓度100 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液25℃下吸附24 h,Cr(Ⅵ)的吸附率可达99%以上。吸附等温线符合Langmuir模型,表明蔺草负载活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附以化学吸附为主。     

玉米芯粉体吸附去除水溶液中铬离子的研究

以玉米芯粉体作为吸附剂,吸附处理含Cr(Ⅵ)模拟废水,研究了温度、接触时间、吸附剂用量、吸附剂粒径和废水初始p H值对玉米芯粉体吸附处理含Cr(Ⅵ)模拟废水的影响。结果表明:玉米芯粉体的吸附能力随着温度的增大而增大。吸附反应的前80 min反应较为迅速。玉米芯用量为0.5 g时去除率最大。随着玉米芯粉体粒径的减小,Cr(Ⅵ)离子去除率先增大后减小,粒径为0.097~0.105 mm时单位吸附量达到最大。低的初始p H值有利于提高玉米芯吸附去除率,p H值为0.5时玉米芯粉体对Cr(Ⅵ)离子的去除率达到了99.725%。     

固定在颗粒活性炭中的TiO_2光催化降解阿特拉津

利用30W低压汞灯作光源,采用固定颗粒活性炭中的TiO2(TiO2/GAC)作光催化剂,在浅盘反应器中考察了阿特拉津溶液的光催化降解。结果表明,在平均光强为4.38mW·cm-2,光催化剂投加量为7.0g·L-1,阿特拉津初始浓度为21.9mg·L-1,3wt%H2O2用量为30μL·15mL-1,投加方式为1次·2h-1,光照时间为6～10h时,去除率可达92.7%～94.7%,TOC去除率可达67.1%～78.3%。光催化剂增至10g·L-1,H2O2用量一次性加60μL,光照时间为3～4h时,去除率可达91.6%～93.7%,TOC去除率可达65.9%～73.9%。通过组合实验和紫外光谱图分析,估计了体系中影响去除率的光催化、吸附、光降解、H2O2的作用性质和大小,并估计了降解途径,认为同时存在侧链脱烷基反应和OH取代Cl的反应,在有H2O2存在时,使前反应较强。TOC值测定表明阿特拉津已从8个碳降至含2～3个碳的物质。     

酸化松木粉对废水中重金属离子Cr(Ⅵ)和Zn(Ⅱ)吸附的动力学研究

【目的】利用生物吸附剂处理含铬和锌等重金属污染废水具有原料便宜,操作简单及吸附效率高等特点,本研究旨在从林木资源废弃物中筛选吸附效果优良的生物吸附剂。【方法】选用鱼鳞松松木粉为吸附剂原材料,使用硫酸对其表面进行酸化处理以提高其表面活性,然后研究溶液p H值、溶液温度、Cr(Ⅵ)及Zn(Ⅱ)初始浓度、吸附剂用量和吸附时间对酸化松木粉吸附重金属离子Cr(Ⅵ)及Zn(Ⅱ)的影响。【结果】酸化松木粉吸附重金属离子Cr(Ⅵ)及Zn(Ⅱ)的最优化条件为溶液p H 2.0,溶液温度40℃,铬和锌离子初始浓度20 mg/L,吸附剂用量1.0 g/L,吸附时间120 min。吸附动力学方程分析表明,酸化松木粉吸附重金属离子Cr(Ⅵ)和Zn(Ⅱ)能较好地符合准二级动力学方程。吸附等温模型分析表明,酸化松木粉吸附重金属离子Cr(Ⅵ)和Zn(Ⅱ)能较好地符合Langmuir吸附等温模型。【结论】酸化松木粉对废水中重金属离子Cr(Ⅵ)和Zn(Ⅱ)的吸附效果良好,其吸附过程主要是发生在酸化松木粉表面的单分子层化学吸附。     

芒果皮对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附研究

以芒果皮为原料,研究了芒果皮对Cr(Ⅵ)的吸附特性,探讨了芒果皮的投加量、溶液p H对Cr(Ⅵ)去除率的影响。结果表明,在吸附剂投加量4 g/L、p H 3.3的条件下,芒果皮对50、100和150 mg/L Cr(Ⅵ)溶液去除效果均为最佳;芒果皮对Cr(Ⅵ)吸附符合Henry吸附等温式,准二级动力学方程能很好地对芒果皮吸附Cr(Ⅵ)的试验数据进行拟合。     

离子印迹纳米TiO2对Cr（Ⅵ）的吸附特性研究

[目的]研究离子印迹纳米TiO_2对Cr(Ⅵ)的吸附特性。[方法]采用表面离子印迹技术,在醋酸溶液中以重铬酸钾为模板,以壳聚糖为单体,以KH-560为交联剂,在纳米TiO_2表面接枝制备Cr(Ⅵ)印迹聚合物,并通过扫描电镜、静态吸附平衡试验研究聚合物的结构、形貌特征及吸附特性。[结果]铬离子印迹纳米TiO_2对0.30mg/mL的铬溶液在pH2.0、振荡30min、吸附剂用量0.30g时有较好的吸附效果,吸附率可达96.2%。用13mL1.0mol/L的HCl溶液洗脱40min即可将其脱附90%以上。在此优化条件下,印迹和非印迹物的饱和吸附容量分别为47.7和23.5mg/g,印迹物的特异性吸附量为6.92mg/g,最大富集倍数为100倍。样品加标回收率为95.7%~105.2%,RSD为1.90%~5.05%。[结论]Cr(Ⅵ)印迹聚合物具有良好的吸附性能,特异性吸附显著。     

混凝-TiO_2光催化氧化联合处理垃圾渗滤液的研究

研究了混凝-Ti O2光催化氧化联合工艺处理垃圾渗滤液的效果,探讨了处理的最佳工艺条件和处理效果;考察了PAC用量、搅拌强度、搅拌时间、催化剂用量、紫外灯功率、反应时间对垃圾渗滤液中COD和铵态氮去除率的影响。结果表明,PAC用量为1.0 g/L、搅拌速度为150 r/min、搅拌时间为15 min、Ti O2用量为0.3 g/L、紫外灯功率为25 W、催化氧化反应时间120 min时,COD和氨氮的去除率最好;经过混凝-Ti O2光催化氧化组合工艺处理后,COD和氨氮的去除率分别可达98.36%、89.96%。     

ZnO纳米粒子光催化降解失效农药草甘膦的研究

采用Zn(NO3)2·6H2O和CF3COONa为原料制备ZnO纳米材料,运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见漫反射光谱( UV-Vis DRS)测定等技术对其进行表征.ZnO纳米粒子在波长为200～400 nm的紫外光范围内具有强吸收,以高压汞灯为光源,利用ZnO纳米催化剂对失效农药草甘膦(FGP)进行光降解实验.研究表明,在经900℃煅烧的ZnO纳米粒子浓度为0.5 g·-1,FGP试液初始pH=2.2的条件下,光催化降解90 min后FGP去除率达91.8％;光催化体系中,引入Fe3+有利于提升ZnO纳米粒子催化活性.光谱分析显示,经ZnO纳米粒子光催化,失效农药草甘膦基本降解.     

缺位Dawson型K10Na2H2P2W16O60光催化降解甲基橙溶液的研究

[目的]确定缺位Dawson型K10Na2H2P2W16O60光催化降解甲基橙的最佳条件。[方法]以二缺位杂多化合物K10Na2H2P2W16O60.18H2O（P2W16）为光催化剂,在紫外灯照射下对模拟染料废水中的甲基橙进行光催化降解,研究催化剂投加量、甲基橙初始浓度、pH值等对溶液脱色效果的影响。[结果]催化剂用量为1.2g/L时溶液的脱色率最大,为96.22%;pH值为1.5时溶液的脱色率最大,为99.15%;甲基橙初始浓度为5mg/L时溶液的脱色率最大,为99.69%。P2W16光催化降解甲基橙的最佳条件为：甲基橙初始浓度5mg/L,溶液初始pH值1.5,催化剂浓度0.2g/L,此条件下反应1h后溶液的脱色率可达99.69%。同时,甲基橙的光催化降解过程符合一级动力学方程：In（A/A）=0.09391t-0.02286。[结论]PW对甲基橙降解反应具有较高的催化活性。     

环境因子对两种纳米金属氧化物在水体中稳定性的影响

以纳米二氧化铈(Nano-Ce O2)及纳米二氧化钛(Nano-Ti O2)为主要实验材料,研究腐植酸(HA)、离子强度(IS)与p H对其在水体中稳定性的影响。结果表明:HA浓度升高(0~5 mg·L-1),两种纳米颗粒在水体中的稳定性均增强,其原因是吸附在纳米颗粒表面的HA使颗粒间产生巨大的空间位阻斥力与静电斥力,从而减弱了颗粒的凝聚;IS增加(1~50 mmol·L-1Na Cl),两种纳米材料稳定性均降低,颗粒凝聚后粒径变大,且HA的存在(5 mg·L-1)能显著减弱IS对其稳定性的影响,其原因是吸附在纳米颗粒表面的HA使颗粒间产生空间位阻斥力及静电斥力且这两种斥力占主导作用。实验p H范围内(6.01~10.02),随着p H的增加,纳米颗粒的稳定性增强,但当本体溶液中存在HA(5 mg·L-1),p H变化对纳米颗粒稳定性几乎不产生影响。此外,计算并运用XDLVO(extended Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek)理论进行预测分析的结果表明,XDLVO理论的预测与实验结果非常吻合。该研究结果有助于深入了解Nano-Ce O2及Nano-Ti O2在水体中的环境行为,并为进一步预测两者的生态环境风险提供理论依据。     

Ag-Ag2O@Fe3O4磁性材料的制备及光催化性能研究

为解决光催化剂回收和重复利用的问题,以Fe_3O_4为载体,分别采用沉淀法和光还原法制备了Ag-Ag_2O@Fe_3O_4磁性光催化剂。在制备过程中添加乳化剂聚乙二醇(PEG-4000)以改进Ag_2O@Fe_3O_4纳米颗粒的光催化性能,并在相应的材料上负载Ag,进一步提高其光催化活性。通过X射线衍射(XRD)表征,表明成功制备了Ag-Ag_2O@Fe_3O_4复合材料,添加乳化剂能够优化Ag_2O@Fe_3O_4纳米颗粒,AgNO_3和Ag_2O的质量比2∶80的纳米颗粒样品光催化活性最佳。以罗丹明B水溶液为模拟污水,采用LED白光灯作为试验光源,Ag-Ag_2O@Fe_3O_4磁性材料为催化剂,光照100 min,结果表明未加聚乙二醇的2∶80颗粒样品的光降解效率仅为69.51%,而加入聚乙二醇的同比例样品的光催化效率可提升至78.06%。     

二氧化钛纳米管阵列制备及其对甲基橙的降解应用

[目的]研制一种新型的TiO_2光催化材料,用于有机污染物的降解。[方法]采用电化学氧化法制备了钛基TiO_2纳米管阵列,表征其微观结构,以甲基橙为降解对象,考察了烧结温度、染料初始浓度和p H对TiO_2纳米管阵列催化降解性能的影响。[结果]500℃烧结温度条件下制得的TiO_2纳米管阵列形貌良好且降解效率最高;TiO_2纳米管阵列对初始浓度较高的染料降解效率高于低浓度的;甲基橙溶液p H为3时,TiO_2纳米管阵列对其降解效率高于p H为7时;TiO_2纳米管阵列(500℃)对10 mg/L甲基橙溶液(p H 3)60 min降解效率可达85.2%。[结论]该试验制备的TiO_2纳米管阵列可有效光催化降解有机染料,在染料废水脱色等领域具有广阔的应用前景。     

掺镍TiO2的微波合成及催化降解有机废水

以氯化镍和硫酸钛为原料,以十二烷基硫酸钠为表面活性剂,通过直接投料微波合成了掺镍二氧化钛(Ni2+TiO2).以催化降解甲基橙为模型来考察其可见光光催化活性,研究了Ni的掺杂量、热处理温度、双氧水投加量、溶液酸度及掺Ni2+TiO2光催化剂用量等因素对光催化性能的影响.结果表明,当Ni2+/TiO2复合物的直接投料摩尔比为0.8％,在500℃的温度下热处理2h,催化剂用量为1.0 g/L,H2O2投加量为3 mL/L,溶液pH 5的条件下,可见光催化效果最好,此时2 mg/L的甲基橙溶液经光催化降解40min后,降解率达到94.5％.     

絮凝纳米TiO_2光催化氧化法处理造纸废水的研究

应用絮凝纳米TiO2光催化氧化法对造纸废水进行了处理,并对其处理工艺进行了研究。讨论了在常温下,混凝过程中Al2(SO4)3的投加量和废水pH值以及纳米光催化氧化过程中纳米TiO2投加量、H2O2投加量和光照时间等因素对造纸废水的COD去除率的影响。结果表明,造纸废水的COD去除率达到95%以上,pH值6·82,造纸废水的各项指标达到了排放标准。     

纳米TiO_2与活性炭纤维复合材料降低室内污染物(Ⅰ)——纳米TiO_2气凝胶的制备

为了获得具有网络结构和纳米级粒子的TiO2光催化材料,使之负载到活性炭纤维(ACF)上,并在紫外光的作用下,达到有效降低室内空气中污染物的目的,以钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4为原料,乙酸和乙酰丙酮为水解催化剂,利用Sol-Gel方法制备凝胶,并利用超临界流体干燥手段制备TiO2气凝胶.溶胶-凝胶反应溶液的配比为Ti(OR)4∶ EtOH∶ H2O∶ AcOR∶ ACACH=20∶ 40∶ 5∶ 0.2∶ 2(体积比,mL),可在120min左右得到醇凝胶.将醇凝胶置于-21℃条件下陈化1～3d,然后在12h内自然升温至室温,24h内置于超临界流体中进行干燥,可以得到具有纳米结构的TiO2气凝胶.该气凝胶可用于制备ACF/TiO2复合材料.     

硫化物与铁系还原剂还原土壤重金属Cr(VI)的 成效及影响因素研究

为了探究不同化学还原剂对淮南市新庄孜矿区土壤重金属Cr(Ⅵ)的去除效率的影响,构建土壤、还原剂、投加比例和pH值的正交试验,模拟土壤在不同的pH值以及其他因素影响下,Cr(Ⅵ)的去除率变化情况及土壤水溶液的稳定性情况,同时探究最佳还原剂投入比值。研究结果表明：待修复土壤中铬含量超出了规定第一类,第二类建设用地为用途的铬含量的4.065和1.560倍。土壤水溶液比值在1∶5时候,Cr(Ⅵ)的浸出率最高。还原剂FeCl₂·4H₂O与Na₂S·9H2O的组合较其他还原剂取得更优异的还原Cr(Ⅵ)的效果,还原剂FeCl₂·4H₂O与Na₂S·9H₂O反应生成FeS是其取得优异还原效果的原因。还原剂FeCl₂·4H₂O与Na₂S·9H₂O联用比值为1∶1.5时,Cr(Ⅵ)的去除率达到最佳效果。催化剂过氧化氢溶液和二氧化锰的加入也进一步提高了Cr(Ⅵ)去除率。联用还原剂四水氯化亚铁和九水硫化钠修复后的土壤水溶液pH值呈中性,避免了对土壤酸碱度的破坏。综上所述,还原剂FeCl₂·4H₂O与Na₂S·9H₂O的联用对土壤重金属Cr(Ⅵ)的去除效果显著,催化剂的加入进一步提高了Cr(Ⅵ)的去除率,联用还原剂中和了土壤水溶液的pH值。     

树脂负载Fe(Ⅲ)/Cu(Ⅱ)非均相光Fenton体系降解罗丹明B模拟废水研究

采用浸渍法制备负载有Fe(Ⅲ)/Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)的阳离子交换树脂(R)催化剂,在H_2O_2和节能灯照射条件下降解罗丹明B(Rh B)模拟印染废水。在H_2O_2浓度为20 mmol/L、曝气、30℃和光照条件下,0.05 g/L Fe(Ⅲ)/Cu(Ⅱ)/R催化剂在29 h内将20 mg/L的Rh B溶液降解完全,30 h后COD去除率为73.7%,且Fe(Ⅲ)/Cu(Ⅱ)/R催化剂具有最大的反应速率。Fe(Ⅲ)/Cu(Ⅱ)/R催化剂的稳定试验和重复试验表明,该催化剂在78 h光催化反应后,溶液中含有的Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)浓度分别为0.5和0.2 mg/L,且在连续使用6次后仍具有较高的催化效率。Fe(Ⅲ)/Cu(Ⅱ)/R催化剂对Rh B的较高催化性能主要归因于铁、铜离子间的协同作用及光照的共同作用。