金属离子掺杂对离子液辅助制备纳米TiO_2性能的影响

以过渡金属(Cr、Fe、Ni和Zn)掺杂为手段,以溶胶凝胶为制备方法,以离子液2—羟基咪唑甲酸盐为微观结构调控试剂,制备了TiO_2纳米粒子。将样品备好后,在500℃的条件下进行煅烧处理,用BET、XRD、DRS等手段进行结构表征,以酸性蓝92为模拟污染物对其光催化性能进行测定。研究结果表明,经过渡金属掺杂后的TiO_2纳米颗粒比纯TiO_2具有更高的比表面积和更小的粒径尺寸。过渡金属的掺杂使TiO_2的吸收光谱向可见光的方向移动。在紫外灯照射下,水溶液中酸性蓝92的光降解结果为:过渡金属离子的存在使TiO_2纳米颗粒的光催化活性得到了明显增强。     

可见光下掺N附Ag纳米TiO_2的光催化降解甲基橙

采用溶胶–凝胶法制备纯TiO_2和掺氮TiO_2纳米颗粒(N-TiO_2),然后通过光催化还原在其表面附Ag,得到表面附Ag的纳米TiO_2(即Ag/TiO_2)和掺N附Ag纳米TiO_2(即Ag/N-TiO_2),利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、光致发光光谱仪(photoluminescence spectroscopy,PL)、X射线光电子能谱(XPS)以及紫外可见漫反射光谱分析(UV-VIS DRS)对TiO_2及其掺杂改性后的组成和结构、光吸收性能以及可见光下对甲基橙溶液的光催化活性等进行表征。结果表明,所有样品均为锐钛矿型,Ag/TiO_2的平均晶粒度为20.4 nm;N以替代型N-Ti-O、间隙型Ti-O-N(或氧化态Ti-O-N-O)的形式存在于晶格中,银以Ag0形式附着在TiO_2表面;N掺杂抑制TiO_2晶粒的生长,并抑制光生电子与空穴的复合,从而促进TiO_2对可见光的吸收;表面附Ag对TiO_2晶格没有明显影响,但在450~580 nm可见光区产生强烈的表面等离子吸收带并延长至近红外区。TiO_2及其掺杂改性后对甲基橙的光催化效果为Ag/N-TiO_2Ag/TiO_2N-TiO_2TiO_2(或Degussa P25),Ag/N-TiO_2在可见光下对甲基橙(p H=3)进行光催化降解,150 min时降解率达到95%。     

稀土Ce改性TiO_2的制备及光催化降解苯甲羟肟酸的研究

通过溶胶-凝胶法制备Ce改性TiO_2(Ce/TiO_2)复合材料,并以选矿废水中残余的浮选捕收剂苯甲羟肟酸为对象来考察Ce/TiO_2的光催化降解活性;通过多种分析检测手段(X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)等)对所合成催化剂的结构、形貌、光吸收等物理化学性能进行一系列表征。表征结果表明:相较于纯TiO_2,Ce的掺杂可以有效抑制TiO_2晶粒的生长,增大改性后Ce/TiO_2的比表面积,从而提高其光催化活性;当掺杂量为0.20%时,其结晶度好、颗粒较均匀、具有较强的光吸收性能。苯甲羟肟酸的降解试验结果表明:当Ce的掺杂比为0.20%、煅烧温度为500℃,光催化活性最强,120 min后,苯甲羟肟酸降解率达90.98%(0.3 g·L-1的Ce/TiO_2),矿化率达82.8%。此外,Ce/TiO_2重复使用4次后,苯甲羟肟酸的光催化降解率无明显降低,表明Ce/TiO_2是一种有效稳定的光催化剂。     

对羟基苯甲酸存在下TiO2粉末光催化还原Cr(Ⅵ)的动力学研究

研究了对羟基苯甲酸存在下TiO2光催化还原Cr(Ⅵ)过程中不同对羟基苯甲酸浓度、Cr(Ⅵ)初始浓度及溶液初始pH值对Cr(Ⅵ)光降解速率的影响，认为TiO2悬浮体系能有效地光催化还原水溶液中的Cr(Ⅵ)离子，并得出TiO2光催化还原Cr(Ⅵ)过程符合L—H动力学模型。反应体系中的Cr(Ⅵ)初始浓度及初始pH值对TiO2光催化还原Cr(Ⅵ)过程的速率有较大的影响。酸性条件有利于Cr(Ⅵ)的光催化还原。对羟基苯甲酸具有芳香族化合物的特殊结构，对TiO2光催化还原Cr(Ⅵ)过程有显著的促进作用。     

CuInS_2光催化还原溶液中U(Ⅵ)的性能研究

通过溶剂热法制备了CuInS_2可见光响应型材料,借助SEM和XRD对材料进行表征分析。探究了不同溶液pH、反应时间、CuInS_2浓度、U(Ⅵ)初始浓度对CuInS_2光催化还原U(Ⅵ)性能的影响。结果表明,CuInS_2具有良好的光催化性能,在溶液pH=5.5、U(Ⅵ)初始浓度10.0 mg/L、CuInS_2浓度0.8g/L时,CuInS_2材料对溶液中U(Ⅵ)的去除效果最佳,去除率为87.81%,去除量为12.13mg/g。     

Keggin离子改性凹凸棒土去除水溶液中Zn（Ⅱ）的研究

为探究Keggin离子改性凹凸棒土用于去除水溶液中Zn(Ⅱ),采用XRD、SEM、AFM、TG和XPS技术对改性土进行表征,并利用等温吸附、动力学及热力学方程对其吸附机制进行研究。结果显示,改性土于2θ为13.7°、19.9°和27.6°对应衍射面为(200)、(040)和(400)处出现了凹凸棒土的特征衍射峰。SEM分析显示其形貌为棒晶及棒晶束之间形成的聚集体。AFM表征显示该材料表面粗糙度为32.3nm。热重分析表明改性土表面仅有少量有机物。XPS谱图分析显示Zn(Ⅱ)已成功被吸附到改性土表面上,该过程并未发生氧化还原反应。改性凹凸棒土吸附水溶液中Zn(Ⅱ)是一个自发、吸热及熵驱动的过程。采用Keggin离子改性凹凸棒土制成的廉价吸附剂可用于去除水溶液中Zn(Ⅱ)。     

废水中常见离子对载铁改性膨润土吸附Cr(Ⅵ)的影响

研究了废水中几种常见离子对载铁改性膨润土吸附Cr(Ⅵ)的影响。试验结果表明:废水中的Ca~(2+)、Mg~(2+)、CO_3~(2-)、HCO_3~-等在酸性环境中会抑制改性膨润土对Cr(Ⅵ)的吸附,在碱性环境中反而会促进改性膨润土对Cr(Ⅵ)的吸附;废水中的NH+4对改性膨润土吸附Cr(Ⅵ)的影响甚微,可忽略不计。     

用载钛改性活性炭纤维电极电吸附水中Cr(Ⅵ)

以溶胶-凝胶法制备TiO_2凝胶并涂敷在活性炭纤维表面,经高温处理后制得载钛改性活性炭纤维电极(TiO_2/ACF)。研究了TiO_2/ACF从废水中电吸附Cr(Ⅵ)的性能及吸附平衡后的再生,利用FT-IR、XRD和SEM对TiO_2/ACF材料表面进行表征。结果表明:在模拟废水pH=2.0、初始Cr(Ⅵ)质量浓度10 mg/L、电极电位0.6 V、极板间距9 mm、极板面积100 cm~2条件下,TiO_2/ACF对Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳,吸附率接近100%,明显高于开路状态下的吸附率;活性炭纤维呈束状结构,其表面和束间分散有较多颗粒物,出现锐钛矿和金红石晶相,表明钛成功负载,其对Cr(Ⅵ)的吸附性能得以增强。     

二氧化钛复合材料光催化水体中氨氮的性能及降解途径

通过溶胶凝胶法制备了以活性炭负载(TiO_2/AC)、吐温80、Cu~(2+)和Fe~(3+)掺杂的四种纳米TiO_2颗粒复合材料,采用X-射线衍射分析和全波长UV-VIS扫描对样品进行表征。在紫外灯照射下,以氨氮溶液为光催化降解材料测定各种改性TiO_2样品的光催化活性,并探讨了光催化氨氮的降解途径。分析表明,掺杂Fe~(3+)或Cu~(2+)的TiO_2均为锐钛矿相,可以使TiO_2平均粒径减小,Cu~(2+)掺杂TiO_2的吸光波长发生了显著红移现象,而Fe~(3+)掺杂TiO_2后此现象不明显。对氨氮光催化作用比较,其性能依次是TiO_2/ACFe~(3+)/吐温/TiO_2和Cu~(2+)/吐温/TiO_2 Fe~(3+)/TiO_2和Cu~(2+)/TiO_2。同时掺杂Cu~(2+)和Fe~(3+),对二氧化钛光催化效率具有协同效应。TiO_2光催化氧化氨氮的反应途径与生物氧化基本相似,最终生成氮气。     

重金属离子掺杂TiO2光催化粉体的制备与研究

采用溶胶—凝胶法,以钛酸丁酯(C1_6H_(36)O_4Ti_4)为钛源,无水乙醇(C_2H_6O)为有机溶剂,制备了TiO_2粉体,随后进行重金属Cu和Ag掺杂研究。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等对产物进行了表征,分析了离子的不同掺杂量对TiO_2粉体晶型的影响。研究在紫外光(365 nm)照射下用合成的Cu/TiO_2和Ag/TiO_2催化降解亚甲基蓝的效果,分析了离子掺杂浓度对TiO_2粉体光催化性能的影响。     

用螯合离子交换树脂XFS4195从硫酸溶液中选择性吸附铜、钴、镍和其它过渡金属离子

本文提供了许多普通金属阳离子在硫酸盐溶液和XFS4195螯合离子交换树脂之间的分配数据,示出了PH值和金属离子浓度的影响。同时,还提供了硫酸根浓度对各种离子对的吸附和选择性系数影响的数据。树脂对离子亲合力的一般规律是: Cu(Ⅱ)》UO_2(Ⅵ)>Ni(Ⅱ)>Fe(Ⅲ)>Zn(Ⅱ)>CO(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)>Fe(Ⅱ) 除铜在3N H_2SO_4溶液中仍能强烈地被吸附外,其它金属离子在PH值小于1的酸溶液中的吸附是相当弱的,在pH=3时吸附量达到最大值。多数金属离子可用稀无机酸迅速地淋洗下来,而铜则需要用氢氧化铵来淋洗。     

NaBH_4还原改性TiO_2(B)及光催化性能研究

以TiCl_4为原料,在(CH_2OH)_2溶液中通过一步水热法制备单斜相二氧化钛[TiO_2(B)]。使用不同质量含量NaBH4对TiO_2(B)进行还原改性,调控其内含Ti3+的浓度,合成了含Ti~(3+)的TiO_2(B)-NaBH_4X样品。采用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、拉曼光谱仪(Raman spectroscopy)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-visible diffuse reflectance spectroscopy,UV-DRS)、X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)对材料进行表征。改性后TiO_2(B)-NaBH4X样品保持其原有晶体结构,并未发生相变,仅有结晶度的改变。原始TiO_2(B)禁带宽度为3.15 eV,通过改性,Ti~(3+)的存在改变了禁带宽度,成功地将禁带宽度降低到2.82 eV,将吸光区域扩展到可见光区域。通过可见光光催化分解水制氢与可见光降解甲基橙试验,确立了TiO_2(B)-NaBH_43样品有最好的可见光光催化活性,产氢速率达到0.58μmol·h~(-1)·g~(-1),6 h降解率达到40%。     

用负载纳米零价铁的改性沸石从溶液中去除U(Ⅵ)试验研究

研究了用液相还原法制备纳米零价铁,并将其负载于改性沸石表面制备出负载纳米零价铁的改性沸石复合材料(Z-nZVI),用于去除溶液中的U(Ⅵ)。借助X射线衍射法(XRD)对复合材料进行表征,考察了溶液pH、温度、吸附时间对复合材料吸附去除U(Ⅵ)的影响,分析了复合材料吸附U(Ⅵ)的动力学。结果表明:负载纳米零价铁的改性沸石对U(Ⅵ)有很好的去除效果;在溶液pH=4、温度30℃、接触时间60min条件下,U(Ⅵ)去除率和最大吸附量分别为96.72%和48.55mg/g;该复合材料对U(Ⅵ)的吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型。     

膨润土的钛柱撑改性及吸附电镀废水中的Cr(Ⅵ)试验研究

研究了以钛酸丁酯Ti(n-C₄H₉O)为原料，无水乙醇为有机溶剂，采用溶胶-凝胶法制备钛柱化剂，再用所制备钛柱化剂对膨润土进行钛柱撑钠化改性。借助SEM与XRD表征了钛柱撑改性膨润土的结构和物相。考察了溶液pH、吸附时间、改性膨润土用量对电镀废水中Cr(Ⅵ)吸附去除的影响及反应动力学和热力学。结果表明：改性后膨润土对电镀废水中Cr(Ⅵ)的去除效果明显；对100 mL初始质量浓度4.0 mg/L、pH=4.0的含Cr(Ⅵ)溶液，在改性膨润土用量10 g/L、室温9 min条件下吸附，Cr(Ⅵ)吸附率达98.0%;废水pH对Cr(Ⅵ)去除效果影响较大；吸附过程可用Langmuir等温吸附模型描述，Cr(Ⅵ)饱和吸附量为3.05 mg/g,吸附反应以化学吸附为主；钛柱撑改性膨润土的循环使用性能还需进一步改进，后续应采取复合改性方式进一步提高其对Cr(Ⅵ)的去除能力。     

土著微生物菌群对某模拟铀尾矿废水中U(Ⅵ)和 Zn(Ⅱ)的去除机制

土著微生物因种类多、适应性强、共代谢作用等优势,用于原位治理铀尾矿废水中U(Ⅵ)和Zn(Ⅱ)的污染。本文研究了筛选并驯化后的土著微生物菌群对低浓度铀、锌的去除效果,考察了菌液用量、温度、pH值、U(Ⅵ)和Zn(Ⅱ)初始浓度对土著微生物菌群除铀、锌性能的影响。结果表明,对于含1 mg/L U(Ⅵ)和10 mg/L Zn(Ⅱ)的中性混合溶液,土著微生物菌群(不动杆菌属44.69%、醋菌属31.48%、金黄色杆菌属14.71%)在温度35℃、菌液投加量10%时对2种重金属元素去除效果最好,U(Ⅵ)和Zn(Ⅱ)的去除率均可达到94%以上,且反应迅速,在60 min基本达到平衡。微生物的表征分析表明菌落在与金属离子反应后的细胞周围出现一定量片状物质,新出现的U峰和Zn峰分别占据细胞比重的6.6%和0.62%。该研究为铀尾矿库废水中铀和重金属的治理提供了一定的技术支持。     

钢渣去除废水中重金属离子的研究综述

 钢渣具有比表面积大、疏松多孔且在水溶液中易水解电离出Ca2＋、Fe2＋、OH－、羟基化基团SOH等性质,能很好地去除废水中重金属离子,且效率较高。钢渣对重金属离子的去除机理包括物理吸附和化学吸附。物理吸附主要依靠钢渣与溶液中重金属离子之间的范德华力;化学吸附主要包括表面配位、阳离子交换、化学沉淀及还原作用。钢渣对重金属离子的吸附效率主要受溶液的pH值、重金属离子初始浓度、钢渣的组分及粒径等影响。目前关于钢渣吸附重金属离子的研究多是静态吸附试验,并且采用的多是人工合成的单一组分废水,与现实存在一定的差异。因此,未来需进一步开展钢渣去除重金属离子的动态去除效率及规律研究,并深入探讨其他污染物质对钢渣去除效率的影响。     

TiO_2量子点修饰g-C_3N_4及其光催化脱色性能研究

为进一步提高g-C_3N_4光催化活性,采用等孔体积浸渍法制备了TiO_2量子点修饰的g-C_3N_4。研究结果表明TiO_2量子点修饰使g-C_3N_4的XRD衍射峰、表面性质参数、粒径分布和对可见光的吸收有显著影响。以罗丹明B为模拟污染物,在模拟太阳光照射下对所制备TiO_2/g-C_3N_4光催化性能进行了测试。结果表明,经TiO_2量子点修饰后g-C_3N_4光催化性能显著增强,当TiO_2/g-C_3N_4质量比为3%时,所制备样品具有最高的活性。捕获剂测试结果表明,·O2-离子是光催化降解反应中主要的活性物种。     

氧化改性对污泥生物炭去除酸性矿山废水中Cd(II)的影响

采用KMnO4氧化改性制备一种新型污泥生物炭（KBC）用于处理酸性矿山废水中Cd(Ⅱ)。通过批量吸附试验考察了溶液初始pH、共存离子、投加量、吸附时间及污染物浓度对改性生物炭去除Cd(Ⅱ)的效能,并通过表征技术探究改性生物炭对Cd(Ⅱ)的去除机理。结果表明,KMnO4氧化改性提高了KBC中含O基团的数量、比表面积及石墨化程度。批量吸附试验表明,在最佳条件：温度25 ℃、投加量1 g/L、吸附时间300 min及pH=5.0时,原始污泥生物炭(BC)和KBC对Cd(Ⅱ)的最大吸附量分别为53.27 和99.22 mg/g。此外,共存离子NaCl浓度对BC和KBC对Cd(Ⅱ)的吸附几乎没有影响。经过4次重复试验后,BC和KBC对Cd(Ⅱ)的去除率分别为64.05%和90.34%。Cd(Ⅱ)与含O基团的络合、Cd—π相互作用及静电作用是BC和KBC去除水溶液中Cd(Ⅱ)的主要机理。KMnO4氧化改性能够有效地提高污泥生物炭对酸性矿山废水中Cd(Ⅱ)的处理。     

示波极谱滴定的研究ⅩⅩⅩⅤⅡ—铁氰化钾滴定亚钴

铁氰化钾与钻(Ⅱ)可定量反应,在氨水—柠檬酸铵或乙二胺—柠檬酸铵体系中,许多金属离子如Hg(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Bi(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)、As(V)、Sb(V)、Sn(Ⅳ)、Mo(Ⅵ)、W(Ⅵ)、Cr(Ⅵ)、NH_4(Ⅰ)、Ba(Ⅱ)等     

自组装TiO_2分级结构材料的制备及性能研究

采用水热法合成了梭形TiO_2分级结构材料,运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对其形貌、结构进行了表征和分析,考察了水热温度、乙酸加入量对TiO_2样品的影响,并研究了其光催化性能。结果表明,所制备TiO_2分级结构材料为锐钛矿相,是由纳米晶自组装形成的梭形结构,水热温度和乙酸加入量对TiO_2形貌影响不大,但对TiO_2晶粒大小有影响。以甲基橙溶液为模拟污染物研究TiO_2样品的光催化性能,在紫外光照射下,表现出良好的光催化活性。