上流边光型反应器中负载型TiO_2光催化剂处理印染废水的研究

试验采用Fe3+-Ce4+双元素共掺杂改性的TiO2光催化剂在自制的边光上流型光催化反应器中处理人造丝织物印染废水。在成功地解决了催化剂与水分离的同时,达到了充分发挥双元素改性TiO2光催化剂性能的目的。试验结果表明,催化剂投加量、pH值、曝气量、反应时间等指标对光催化效果有影响。在上流型反应器中加入10 g/L双元素掺杂改性的TiO2光催化剂,曝气量0.5 m3/L,处理水样240 min后出水水质色度去除率为97.6%,COD去除率为73.9%,去除效果良好。     

低浓度有机废气纳米TiO2光催化处理技术

对常用有机废气净化技术进行了比较分析,以活性炭过滤网的强吸附性复合TiO2光催化剂研究为主,分析了纳米TiO2光催化处理低浓度有机废气的反应原理,叙述了几种常见负载型TiO2光催化剂的制备方法,影响TiO2光催化效率的因数及提高TiO2光催化剂的催化性能方式.     

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。     

头孢生产废水的光催化氧化特性

利用光催化氧化技术高效、低选择性的特点,系统地探讨了ZnO与TiO2等光催化剂种类以及用量、光照时间、废水的初始浓度、pH值、混合条件等因素对预处理头孢类制药废水的光催化氧化特性的影响.在光催化氧化过程中,头孢类制药废水的COD去除率受催化剂用量、光照时间、废水初始浓度和pH值影响较大,反应器内的混合条件显著影响头孢类制药废水的光催化氧化效率.混合使用ZnO与TiO2光催化剂对COD的去除率优于单独使用ZnO或TiO2光催化剂时的效果.稀释头孢半合成生产废水可以显著提高处理效果,最高COD去除率达到99%.     

TiO2光催化剂负载方式及气相反应器的研究

介绍了TiO2光催化剂的载体类型,论述了负载方式和光源选择对光催化反应效率的影响,重点阐述了气相反应器设计的研究近况,并结合笔者的研究工作提出了一些看法与建议,对TiO2光催化剂的研究与应用前景进行了展望.     

水泥基材料负载纳米TiO2光催化反应动力学模型研究

针对路面水泥基材料负载纳米TiO2光催化氧化汽车尾气中的氮氧化物,研究了路面水泥基材料负载纳米TiO2光催化氧化汽车尾气中的氮氧化物的氧化反应速率所遵循的规律.通过Mear标准分析、试验验证和试验数据拟合,结果表明,水泥基材料负载纳米TiO2光催化氧化NO2整个过程的反应速率由表面反应过程控制,且其反应速率遵循L H动力学模型和一级反应动力学模型.     

掺Fe金红石TiO2的制备及其可见光催化活性的评价研究

为提高金红石型TiO2的可见光吸收性能和光催化活性,以FeC2O4为Fe源,用浸渍法制备了掺铁金红石TiO2光催化剂。采用XRD、UV-Vis等手段对催化剂进行表征;以阿特拉津为目标污染物,在Vis/H2O2条件下对其催化活性进行了评估。结果表明,Fe以Fe2O3的形式负载在金红石型TiO2的表面;掺铁后金红石型TiO2显著拓宽了其可见光的吸收范围;煅烧温度为400℃时制得的光催化剂Fe-R-400℃的粒径结构和光催化活性最好。以Fe质量分数为1%的Fe-R-400℃作为光催化剂,控制反应体系的初始pH=3,催化剂投加质量浓度为1 g/L,H2O2初始浓度为1 mmol/L,经可见光照射反应15 min后,对初始质量浓度为10 mg/L的阿特拉津的去除率可达95.7%。催化剂循环试验表明,Fe在金红石TiO2表面负载比较牢固,催化剂具有较好的稳定性和重复使用性能。     

“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。     

TiO2/ACF的Sol-Gel法制备及其对甲基橙的去除历程

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/ACF复合材料.采用SEM、低温液氮吸附对TiO2/ACF复合材料的结构进行表征.以甲基橙为模型物考察TiO2/ACF对液相有机污染物的去除性能.通过液相色谱-质谱联用技术(HPLC-MS)检测紫外光照射下TiO2/ACF和TiO2去除甲基橙过程中中间产物的种类与分布.结果表明:随着涂覆次数增加,复合材料比表面积下降,TiO2涂层变厚、开裂,部分TiO2脱落;煅烧温度决定TiO2晶型结构和晶粒尺寸.涂覆2次、煅烧温度450 ℃所得TiO2/ACF具有最高催化活性,100 min内对甲基橙的去除率高达100%,且循环使用5次后对甲基橙的去除率仍可达83.4%.ACF的负载减少了甲基橙去除过程中中间产物的种类和含量.在以TiO2为光催化剂时检测到3种中间产物,甲基橙主要经过中间产物的路径被降解;而在TiO2/ACF上以直接光催化降解为主,中间产物种类、数量均低于TiO2.     

活性炭负载TiO2光催化剂的制备及光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/活性炭(TiO2/AC)复合光催化剂,并考察载体粒度、浸渍时间、煅烧温度对其光催化降解腐殖酸性能的影响,确定了最佳条件.利用XRD(X射线衍射)、氮吸附等手段对复合催化剂的物理特性进行了表征;探讨了催化剂投加量、重复使用次数等因素对光催化降解腐殖酸反应的影响.结果表明:试验制备的TiO2/AC复合催化剂具有大的比表面积,纳米TiO2晶粒为锐钛矿型且尺寸较小;催化剂投加量为2 g/L、反应3 h,可去除腐殖酸溶液的UV254值96%,具有比简单悬浮体系更高的光催化性能.     

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。     

瓷砖釉面TiO2薄层对甲基橙的光催化降解

采用溶胶-凝胶法，在瓷砖釉面上制备了良好光催化活性TiO2薄层材料，研究结果表明瓷砖釉面TiO2薄层材料对甲基橙的光催化反应遵循一级动力学规律，光催化降解率与液层厚度符合指数关系。在太阳光照射下，釉面瓷砖TiO2薄层材料能对甲基橙有效地降解。     

TiO_2/活性炭的微波制备及其对橙黄Ⅱ染料的光催化降解

采用微波辐射法制备TiO2/活性炭(TiO2/AC)复合光催化剂,并利用该催化剂对橙黄Ⅱ进行光催化降解。考察了乙醇与钛酸丁酯(TNB)的体积比,水、乙酸和活性炭的加入量,微波功率,微波辐射时间,煅烧温度等因素对TiO2/AC催化活性的影响,确定了制备TiO2/AC的最佳工艺条件以及TiO2/AC光催化降解橙黄Ⅱ的工艺条件。结果表明,制备TiO2/AC的最佳工艺条件为:乙醇与钛酸丁酯(TNB)体积比为8∶1(即乙醇24 mL,钛酸丁酯3 mL),水、乙酸和活性炭的加入量分别为0.8mL、0.6 mL和2 g,微波功率500 W,微波辐射时间1 min,煅烧温度500℃,煅烧时间为2 h。在TiO2/AC用量为0.3 g、反应时间为1 h、pH为3的条件下,25 mg/L橙黄Ⅱ溶液的降解率达95%以上。     

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.     

水热法制备纳米TiO_2处理垃圾渗滤液的实验研究

以钛酸四正丁酯为原料,采用水热法制备纳米TiO_2材料,经过高温煅烧后,对其降解垃圾渗滤液的催化活性进行测定,并用XRD,TEM和UV-Vis对其晶体结构进行表征。实验结果表明,水醇比、水热温度和酯加入量对TiO_2催化效率有显著的影响,当水醇比为1∶3、煅烧温度500℃、水热时间4 h、Ti(OC_4H_9)_4加入量为10 m L条件下制备的TiO_2粉末光催化活性最好,对垃圾渗滤液的降解在180 min时均可以达到73%,COD的去除率可达76.92%。     

The photocatalytic degradation of carbamazepine and prediction by artificial neural networks

The three layer artificial neural network model was applied to predict the degradation efficiency for carbamazepine in photocatalytic oxidation under UV radiation. Titania–zirconia was employed as a catalyst for the photooxidation. The catalyst was prepared using titanium isopropoxide and zirconium oxychloride by sol–gel method and characterized by transmission electron microscopy and BET analysis. Different process parameters such as, initial concentration of carbamazepine, pH of the solution, catalyst concentration and time of UV irradiation were employed as the input to the artificial neural network model and the output of the network was degradation efficiency of carbamazepine. The multilayer feed-forward networks with the Levenberg–Marquardt (trainlm) backpropagation training algorithm was used for the network training. The smallest mean square error was obtained for three-layer network with ‘logsig’ transfer function and five neurons in the hidden layer gave optimal results. A comparison between the predicted values and selective experimental data of degradation efficiency showed a high correlation coefficient (R²) of 0.997.