WO3/H2O2光催化氧化法处理草浆纸厂废水的研究

讨论了光催化氧化处理造纸废水的影响因素,如催化剂的用量、pH值、过氧化氢的用量、光照时间等,并通过正交试验,得出了WO3作为光催化剂处理草浆废水时的影响因素次序是:H2O2的用量＞WO3的用量＞光照时间＞pH值.确定了反应最佳工艺条件为:pH=6.00,H2O2加入量为0.24 mL,WO3用量为3g/L,光照时间为4 h,出水COD值达到排放标准.同时通过对造纸废水光催化氧化动力学级数的研究发现,光催化技术处理造纸废水的反应符合一级反应动力学.     

铋酸钠可见光光催化氧化水中苯胺的研究

采用铋酸钠为催化剂,在可见光条件下光催化氧化处理苯胺,分别采用单因子试验和正交因子试验研究了苯胺初始浓度、苯胺废水初始pH值、催化剂投加量对氧化效果的影响,分析了光催化动力学模型和动力学速率方程。结果表明,铋酸钠光催化氧化能够快速降解水中的苯胺,试验中各条件下苯胺的降解率2h后最低也可达到60%以上,一些条件下甚至可达95%以上;正交试验表明最佳运行条件为pH=5,催化剂投加量为1 g/L,苯胺初始质量浓度为20 mg/L;铋酸钠光催化氧化苯胺符合Langmuir-Hinshelwood一级动力学模型及其动力学速率方程;苯胺初始质量浓度从20 mg/L增加到60 mg/L时,反应速率从0.040 2min-1降至0.022 2 min-1。     

磁场强化臭氧降解罗丹明B的试验研究

为了研究磁场强化臭氧氧化降解污染物的效果,以罗丹明B为处理对象,采用臭氧微气泡附加磁场法处理罗丹明B模拟废水,同时分析罗丹明B模拟废水的初始质量浓度、pH值、臭氧进气量及盐效应对降解效果的影响.结果表明,相同试验条件下,添加磁场后废水脱色率提高了28.2％,CODCr去除率提高了10％.当罗丹明B溶液的初始质量浓度为30 mg/L、pH值为2、水温(28±2)℃、臭氧通气量Q为0.5L/min、臭氧进口质量浓度ρin为14.8 mg/L时,经过70 min处理后,废水的脱色率达到了94.3％,CODCr去除率达到了43.2％,另外加入一定量的无机盐如Na2SO4可以提高降解效率.对氧化过程中的UV-Vis光谱图进行分析,发现罗丹明B的脱色主要是由于臭氧破坏了苯氨基、羰基键和芳环结构等,形成了无色化合物.研究表明,采用磁场强化臭氧降解有机污染物是一种有效的方法.     

TiO2悬浆体系光催化降解酸性红B动力学分析

采用TiO2悬浆体系, 以高硼紫外灯为光源, 考察了酸性红B 光催化降解中溶液初始质量浓度、催化剂投加量、无机盐、空气通入量、pH 值对光催化降解速率影响.用Langmuir-hinshelwood 方程描述酸性红B光催化动力学行为. 结果表明:初始质量浓度增加, 反应由一级向零级过渡; 催化剂投加量在0.5～2.5 g/L时, 30 mg/L酸性红B一级反应速率常数与投加量成线性关系; 5种溶解性无机盐对光催化降解酸性红B存在抑制作用, 阴离子影响大于阳离子; 通入空气影响动力学行为, 改变反应级数.本实验在pH 值为3时光催化降解效果最佳, 且酸性条件下比碱性下条件效果更好;TiO2表面吸附能力随pH 值增大而减弱,光催化过程控制步骤在酸性和碱性条件不同.     

Fe2O3/UV/H2O2光催化法降解造纸废水的研究

以Fe2O3为催化剂,高压汞灯为光源,对造纸废水进行光催化法降解实验研究,初步分析了光催化法处理废水的基本原理,对不同反应体系的处理效果进行比较并讨论了Fe2O3用量、H2O2用量、pH值、反应时间等影响处理效果的主要因素.研究结果表明,Fe2O3/UV/H2O2体系能有效、快速地降低造纸废水的COD.实验考察了Fe2O3用量、H2O2用量、pH值、反应时间等因素对降解效果的影响,得出的最佳的降解条件及效果为:室温下Fe2O3用量为1.0 g/L,H2O2用量为0.5%(体积比),pH值为3.0,300 W高压汞灯照射下反应3 h后废水的CODCr去除率达到93.3%,出水CODCr降到54 mg/L.光催化反应体系中,Fe2O3的光催化氧化在有机物的降解反应中起着主要作用.由于Fe2O3和H2O2能发生协同作用,因此在反应体系中加入适量H2O2可以提高光催化反应效率和反应速度,大大提高了对造纸废水的处理效果.反应体系中的催化剂可回收处理后重复使用多次,对处理效果没有明显影响.     

固体高分子膜电解法(SPE)处理苯并红紫4B废水的研究

采用固体高分子膜作隔膜,以Pt网上附着的β-PbO2作催化剂,建立了一个高效的催化电解装置(SPE).用此装置处理难降解的苯并红紫4B模拟染料废水,苯并红紫4B的质量浓度为0.1 g/L.结果表明,此法对苯并红紫4B废水的色度和TOC具有良好的去除效果,催化电解过程中产生的原子氢对染料分子中发色键的破坏起决定性作用,当电流密度为0.24 A/era2、电压为3.9 V时,对染料苯并红紫废水,处理120min后,废水的色度明显下降,由处理前的红色变为几乎无色,TOC的去除率为42%,SO42-的生成率为78%.催化电解是染料废水绿色降解的重要途径之一.     

H2O2辅助TiO2/CdS/壳聚糖复合膜光催化甲基橙脱色研究

为利用可见光对染料废水进行高效脱色,采用仿生矿化法制备了具有可见光响应的TiO2/CdS/壳聚糖复合膜光催化剂.用氙灯模拟日光,以甲基橙为目标污染物,探讨了催化剂用量、H2O2投加量、甲基橙初始浓度、溶液pH值、无机阴离子和催化剂重复使用对甲基橙溶液脱色效果的影响.结果表明,甲基橙质量浓度为15 mg/L,催化剂质量浓度为1.00 g/L,H2O2浓度为3.9 mmol/L,pH值为6.0时,光照130 min后甲基橙溶液的脱色率可达到99.90%.催化剂重复使用试验表明,制得的催化剂使用寿命较长,且其反应活性良好.     

“Cu核-Cu2O壳”粒子可见光催化降解酚类废水的研究

以对硝基苯酚溶液为模拟废水,用自制的"Cu核-Cu2O壳"粒子对其进行光催化氧化试验,考察了光照时间、催化剂用量、对硝基苯酚的初始质量浓度、溶液的pH值和光源等对降解过程的影响。结果表明,对硝基苯酚溶液质量浓度为40 mg.L-1,催化剂投加量为2g.L-1,光照120min后降解率达到95%,降解反应符合一级反应动力学。与其他同类光催化剂相比,"Cu核-Cu2O壳"粒子具有较高的光催化活性,而且光催化过程中有氢氧自由基产生,对对硝基苯酚的降解较彻底。     

Cu/γ-Al2O3的制备及对活性艳红X-3B的脱色性能研究

为实现活性染料X-3B废水在常温常压下高效地脱色,以过渡金属为活性组分、活性氧化铝(γ-Al_2O_3)为载体,采用等体积浸渍法制备了一系列M/γ-Al_2O_3(M=Cu2+、Fe3+、Zn2+、Mn2+)负载型催化剂,并考察其对活性艳红X-3B模拟染料废水的脱色性能,同时考察了活性组分、焙烧温度、负载量、催化剂投加量、氧化剂用量及pH值等因素对活性艳红X-3B脱色性能的影响规律。结果表明,常温常压下,以Cu2+为活性组分,焙烧温度为350℃、负载量为4%(质量分数)、氧化剂H_2O_2浓度为58 mmol/L、催化剂投加量为1.2 g/L、pH值为5~7、反应50 min时,催化剂对活性艳红X-3B废水的脱色效果最佳,脱色率可达95%以上。平行试验表明,Cu2+的存在可增加载体表面的吸附中心,H_2O_2可分解产生HO·,当两者共存时,活性艳红X-3B在催化剂表面主要发生化学吸附与催化氧化两种反应过程,且染料在Cu/γ-Al_2O_3上发生的吸附作用明显大于H_2O_2分解产生HO·而引发的催化氧化作用。动力学试验表明,活性艳红X-3B反应过程动力学模型与初始质量浓度有关,大于等于200 mg/L时,符合准一级动力学方程。     

湿式过氧化氢氧化法处理吡虫啉农药废水研究

为优化反应条件,在2 L压力反应器内,对吡虫啉农药废水进行湿式过氧化氢氧化(WPO)和催化湿式过氧化氢氧化(CWPO)降解处理,考察了过氧化氢加入量、反应温度、进水pH值和催化剂等对反应过程与污染物降解的影响规律.结果表明,WPO和CWPO能在温和的条件下降解难于生物降解的吡虫啉农药废水.温度为110℃,压力为0.6 Mpa,过氧化氢用量为理论用量.进水pH值为3.5的条件下,WPO处理吡虫啉农药废水,COD去除率为47.7%;采用非均相Cu-Ni-Ce/SiO2催化剂,pH值为7.0.其他条件相同时,CWPO对相同吡虫啉农药废水的COD去除率可达89.1%.计算得CWPO和WPO基于COD的第1阶段表观活化能分别为11.2 kJ/mol和29.6 kJ/mol.湿式过氧化氢氧化法为农药废水的处理提供了一种经济有效的方法.     

二氧化钛/累托石制备及其光催化性能研究

以累托石和四氯化钛为原料制备了二氧化钛／累托石复合材料,考察了各种制备条件如灼烧温度、复合反应温度、HCI／TiCl4等对光催化性能的影响。X射线衍射及红外光谱对材料的分析表明,反应中发生了聚合钛离子与累托石中阳离子的交换反应。酸性红B水溶液的脱色效率的结果表明,不同实验条件对复合材料的光催化性能都有不同程度的影响。初步探讨了影响光催化性能的机理及材料制备的最佳条件。     

Mesoporous simonkolleite–TiO2 nanostructured composite for simultaneous photocatalytic hydrogen production and dye decontamination

In the present work, mesoporous simonkolleite–TiO₂ composite was prepared with sol–gel method. The composite photocatalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), diffuse reflectance spectroscopy (DRS), and Raman spectroscopy. Also, surface area and particle size were analyzed using BET equation. The photocatalytic hydrogen production with simultaneous decolorization of Remazole Red (F3B) dye was investigated over TiO₂ and simonkolleite–TiO₂ composite under UV–vis light irradiation. It was worthy to be noted that the rate of hydrogen production over simonkolleite–TiO₂ is higher that produced over TiO₂. The maximum amount of photocatalytic-produced hydrogen was 2.1 mmol and 3.3 mmol within 240 min using TiO₂ and simonkolleite–TiO₂ composite, respectively. The specific production rate of hydrogen from photocatalytic conversion of dye was calculated. Improvement of apparent quantum yield (22.07%) after 5 h was achieved upon addition of simonkolleite to TiO₂. This high apparent quantum yield proves that the system proposed in this study could be a hopeful approach toward using sunlight energy as outlook energy source. The obtained results suggested that a new process for H₂ production from wastewater could be achieved. The process also provides a method for degradation of organic pollutants with simultaneous H₂ production.     

Fenton法对合成制药废水的预处理试验研究

采用Fenton法对某合成制药废水进行了预处理试验研究,考察H2O2、Fe2+投加量及反应时间对废水CODCr、色度、NH4+-N去除效果的影响,重点分析了反应体系中有毒难降解有机污染物的变化情况。结果表明,当H2O2(30%)投加量为2%(体积分数),FeSO4.7H2O投加量为400mg/L,反应时间为60min时,废水CODCr、色度的去除率分别为67.73%和40.05%。通过GC-MS分析发现,该废水中含有多种脂类和苯环类等难降解有机污染物质,Fenton反应过程中出现了醇、酯、有机酸等较易降解的中间产物,随着反应的进行废水中苯环类、脂类等大分子有毒有机物得到大幅削减,废水的生物毒性大大降低,BOD/COD值由0.18上升至0.48,可生化性明显提高。     

铜铁共掺杂TiO2/膨润土光催化剂的制备及光催化性能

以溶胶-凝胶法、液相沉淀法和机械混合法制备了Cu-Fe双金属掺杂的TiO2/膨润土复合光催化剂,采用XRD、FTIR对其进行了结构表征,以紫外光和可见光催化降解直接天蓝染料废水为模型,考察了制备方法对催化剂光催化性能的影响。结果表明:各催化剂中均有锐钛矿型TiO2生成,且部分TiO2进入了膨润土的蒙脱石层间,改变了其层间的有序性,生成了Ti—O—Si键,实现了TiO2粒子与膨润土的复合。溶胶-凝胶法制备的催化剂中TiO2与膨润土的复合程度最高,Cu2+和Fe3+成功掺入了TiO2晶格,形成了复合半导体,拓宽了TiO2的光谱响应范围,使该催化剂表现出最优的光催化活性,并且该催化剂性能稳定,易于沉降分离,经高温活化再生后仍具有良好的催化活性,可重复多次使用,表现出良好的再生性能。     

Detoxification of hexavalent chromium in wastewater containing organic substances using simonkolleite-TiO2 photocatalyst

Innovative simple method for the preparation of simonkolleite-TiO₂ photocatalyst with different Zn contents was achieved. The prepared photocatalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), FT-IR, Raman and diffuse reflectance spectroscopy techniques. The photocatalytic activities of the materials were evaluated for the simultaneous detoxification of hexavalent chromium (Cr(VI)) and oxidation of organic compounds commonly present in wastewater under simulated solar light. The best photoreduction efficiency of Cr(VI) has been achieved at 1000 ppm simonkolleite-TiO₂ photocatalyst of 5% Zn/TiO₂ weight ratio, and pH value of 2.5 to enhance the adsorption onto catalyst surface. Photoreduction was significantly improved by using formic acid as holes scavenger owing to its chemical adsorption on the catalyst surface. Finally, 100% photoreduction of Cr(VI) could be achieved using formic/simonkolleite-TiO₂ systems under sunlight.     

钐掺杂磷酸铋的制备及其光催化研究

采用一步水热合成法制备不同掺杂量的Sm~(3+)-BiPO_4光催化剂。用XRD,EDS,SEM和DRS手段对光催化剂的特性进行表征。以亚甲基蓝为目标污染物,考察了Sm~(3+)-BiPO_4的光催化活性。结果表明,适量的钐掺杂使BiPO_4光催化活性提高了30%。当钐掺杂量为5%时,紫外光照射90 min,亚甲基蓝的降解率可达86.1%。     

微波Sol-Gel制备TiO2的研究及其对活性艳红X-3B的降解

采用微波Sol-Gel法在石英表面制备了负载型TiO2光催化剂,通过紫外吸收光谱和X衍射分析表征了TiO2溶胶的变化过程及锐钛型TiO2的生成。以活性艳红X-3B为模拟污染物进行光催化降解,探讨了微波功率、反应温度和反应时间对微波Sol-Gel法制备TiO2光催化活性的影响。由因素试验确定了最佳工艺条件:微波功率400W,反应温度90℃,反应时间2min。在此条件下制备的TiO2催化剂对活性艳红X-3B溶液进行光催化降解,反应30 min的脱色率达93%,TOC去除率为55%。采用中空纤维膜三相液相微萃取-毛细管电泳(HF-LLLME-CE)联用技术对降解生成的小分子有机物进行了测定。