多孔矿物载体对纳米TiO2复合材料光催化脱色性能的影响

以多孔矿物沸石、硅藻土、高岭石和坡缕石为载体,采用TiCl4水解法制备了纳米TiO2/多孔矿物复合光催化材料。采用XRD分析了材料的成分和结构,采用甲基橙染料废水评价并对比了材料的光催化性能。研究表明,复合材料中纳米TiO2均为锐钛矿结构,且矿物载体结构未被破坏。由于沸石、硅藻土和坡缕石具有很好的吸附性能,制备的材料在光照初期即对甲基橙染料废水表现出很好的脱色效果。高岭石由于吸附性能相对较弱,导致材料对甲基橙染料废水的脱色效果不佳。     

膨胀石墨电极用于电化学氧化降解甲基橙模拟废水

采用具有优良导电能力的膨胀石墨(EG)作为阳极材料,通过电化学氧化降解甲基橙模拟废水.当废水pH值为2.0,电流密度为13mA·cm-2,电解质浓度为0.1 mol· dm-3,电解时间为20 min时,甲基橙模拟废水的脱色率达到98.6％,COD去除率为58.5％.该降解过程基于化学吸附和电化学氧化,亦即,甲基橙分子首先通过EG表面的-OH键吸附在EG表面,然后通过电化学氧化降解.结果表明:EG是一种处理染料废水的优良材料.     

羧酸型接枝淀粉吸附树脂的制备和对染料的去除性能

以天然淀粉(RS)为基体、以丙烯酸(AA)和乙酸乙烯酯(VAc)为原料在过硫酸铵(APS)和亚硫酸氢钠(SHS)的引发下用水相合成法制备羧酸型接枝淀粉吸附树脂(CSR),使用SEM、IR、XRD、¹³C-NMR和GPC等手段表征树脂的结构,研究其对染料的去除性能。结果表明：当引发剂的浓度为0.03 mol/L、单体物质量比n(AA)：n(VAc)为3∶1、单体浓度为0.8 mol/L时CSR的羧酸基的含量为19.26%,对孔雀石绿的吸附量为17.35 mg/g。与天然淀粉相比,CSR树脂的耐水性和化学稳定性提高且对酸、碱及酶的耐受性增强,经碱处理后树脂的吸附性进一步提高。GPC分析结果表明,CSR树脂中的线型分子逐渐向分支型转化,使大分子形成复杂的网状结构。CSR的主链分子量随着单体添加量的增加和AA/VAc比例的增大呈下降趋势。CSR对碱性品红(BF)、亚甲基蓝(MB)和孔雀石绿(MG)的吸附量优于001×7强酸性离子交换树脂、D151弱酸性离子交换树脂以及羧甲基纤维素CMC与羧甲基淀粉CMS等合成及天然高分子吸附剂,与活性炭的性能接近,且具有广谱吸附性。CSR的零电荷点pH_PZC为3.83,远低于天然淀粉树脂(pH_PZC=7.38),是其对阳离子染料吸附量提高的重要原因。CSR在较宽的pH值范围内具有良好的染料吸附性能,当pH值为8.5时吸附量最大值。CSR对混合染料废水的脱色率为87.42%,且具有较强的再生能力,8次再生循环后其脱色率不低于首次吸附的88.6%。     

介孔碳材料对染料大分子的吸附性能研究

采用嵌段共聚物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO,F127)和聚二甲基硅氧烷-聚氧乙烯(PDMS-PEO)为混合模板剂制备了有序介孔碳材料,并采用小角X射线散射(SAXS)和氮气吸附/脱附对其结构进行了表征,进一步研究了上述介孔碳材料对甲基橙、亚甲基蓝和碱性品红3种染料大分子的吸附性能。     

TiO_2/SiO_2/rGO复合材料的制备及光催化性能探讨研究

制备了一种新型TiO_2/SiO_2/氧化还原石墨烯(TiO_2/SiO_2/rGO)三元复合材料,并对该复合材料的晶型结构、功能基团、元素化学性质、表面形貌和吸附效果进行了表征和分析,研究了其对阳离子染料[亚甲基蓝(MB)、罗丹明B(RhB)]与阴离子染料[甲基橙(MO)]的吸附降解效果,并比较了不同配比材料对MO的吸附降解作用。结果表明:TiO_2/SiO_2/rGO三元复合材料对不同染料都具有较高的光催化活性,其中对MO的光催化吸附降解效果更好。rGO∶(TiO_2/SiO_2)=1∶1(质量比)时,三元复合材料的光催化性能最佳,最大光催化吸附降解效率可达86%。     

Er3+掺杂TiO2空心球的制备及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯、氧化铒、硝酸等为原料, 采用碳球模板法制备了TiO₂: Er³⁺空心球材料, 利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等测试方法, 对样品的结构和形貌进行了表征。并利用紫外-可见(UV-Vis)分光光度计考察了TiO₂: Er³⁺空心球材料在催化染料罗丹明B、亚甲基蓝、茜素红、甲基橙的脱色降解过程中的应用性能。系统研究了Er³⁺掺杂浓度、不同离子型染料和染料水溶液的pH等因素对催化降解效率的影响。实验结果表明: 经600℃煅烧3 h制备的TiO₂: Er³⁺为锐钛矿晶型, 空心球结构, 尺寸均匀, 粒径约为120 nm, 比表面积约为60.5 m²/g; Er³⁺掺杂量为0.5mol%的样品对甲基橙染料的催化降解效率最高; 对四种不同离子型染料, 茜素红的催化降解效果显著, 在紫外光照射下, 催化效率较未掺杂Er³⁺的TiO₂提高了约30%。     

TiO_2/ACF光催化降解甲基橙废水性能研究

以活性炭纤维(ACF)为载体,采用溶胶-凝胶法制备活性炭纤维负载二氧化钛复合材料(TiO_2/ACF)。以甲基橙为模型化合物,研究TiO_2/ACF对染料废水的光催化降解活性,考察光照时间、溶液初始浓度、pH值、光强、重复使用次数等因素对甲基橙溶液去除率的影响。结果表明,TiO_2/ACF对甲基橙废水具有较好的光催化降解活性和重复利用性,ACF吸附和TiO_2光催化产生了协同作用。     

β-环糊精改性磁性壳聚糖微球对亚甲基蓝吸附性能研究

以壳聚糖、四氧化三铁(Fe_3O_4)和β-环糊精为原料,三聚磷酸钠和环氧氯丙烷为交联剂,采用离子交联法制备β-环糊精改性磁性壳聚糖微球,考察了改性微球对亚甲基蓝的吸附性能及吸附机理。结果表明:改性微球对亚甲基蓝的吸附量随着pH值的升高而增加,随着温度的升高而降低;亚甲基蓝在改性微球上的吸附等温线可用Langmuir方程模拟,吸附动力学符合拟二级动力学方程。在吸附温度为20℃,吸附时间为100min,pH值为8时,改性微球对亚甲基蓝吸附量和脱色率分别达到123.70mg/g和98.96%。用0.01mol/L硝酸(HNO_3)溶液对吸附饱和的改性微球进行解吸,经过3次重复试验后,对亚甲基蓝的吸附量和脱色率是首次的93.69%,再生效果较好,可重复使用。     

壳聚糖交联β-环糊精对酸性染料吸附动力学和热力学研究

戊二醛作交联剂,在壳聚糖分子链中引入了β-环糊精的疏水空腔结构,制备出壳聚糖交联β-环糊精高聚物(CTS-CD).以酸性红B为例,研究了CTS-CD对酸性染料的吸附动力学和热力学特性.298K,CTS-CD对酸性红B的饱和吸附容量高达661.4mg/g,起始浓度363.2mg/L,吸附△H=80.3kJ/mol、△S=323.3J/(mol·K)、△G=-16.1kJ/mol,En=11.72kJ/mol.室温下,吸附过程可用一级吸附动力学方程来描述,符合Langmuir等温吸附模型.CTS-CD可作为吸附材料用于治理染料、印染废水.     

Ag@AgCl-Fe3O4/rGO复合材料对印染废水中染料和重金属离子的吸附和光催化降解性能

依次利用溶剂热法和原位沉积法制备了Ag@AgCl-Fe₃O₄/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料,并对其进行结构和形貌表征。分别以罗丹明B(RhB)和Cd2+为研究对象,探讨了Ag@AgCl-Fe₃O₄/rGO复合材料吸附和可见光光催化印染废水中重金属离子和芳香族染料的性能,考察了Ag@AgCl-Fe₃O₄/rGO复合材料中rGO含量、与RhB共存的亚甲基蓝(MB)和Cd2+对RhB降解效果的影响;同时研究了溶液的初始pH值及与Cd2+共存的MB对Cd2+吸附效果的影响。结果表明:Ag@AgCl-Fe₃O₄/rGO复合材料对RhB的吸附量为47%,可见光照50 min的光催化降解率可达98%;Ag@AgCl-Fe₃O₄/rGO复合材料的吸附-光催化降解活性随rGO含量的增加而提高;废水中与RhB共存的MB使Ag@AgCl-Fe₃O₄/rGO复合材料对RhB的降解效率和循环性能受到一定抑制,而与RhB共存的Cd2+对RhB的降解效率和循环性能几乎没有影响。Ag@AgCl-Fe₃O₄/rGO复合材料对Cd2+也有良好的吸附性能,具有一定的pH值依赖性,在pH值为5时,复合材料对Cd2+的吸附量可达68 mg/g,但废水中MB染料的存在会抑制复合材料对Cd2+的吸附。      

二醋酸/有机改性蒙脱土复合多孔纤维的制备及其染料吸附性能

利用高挥发溶剂,采用静电纺丝技术,通过在二醋酸(CA)纺丝液中添加不同质量分数(0%、1%、2%、3%和4%)的有机改性蒙脱土(O-MMT),制备CA/O-MMT复合多孔纤维膜,通过对亚甲基蓝染料的吸附,比较纤维膜的吸附性能。通过电导率仪和黏度计分别对纺丝液的电导率和黏度进行测试;利用扫描电镜分析O-MMT加入量对制备的复合纳米纤维形貌的影响;利用傅里叶变换红外光谱证实CA/O-MMT复合多孔纤维膜的复合结构;采用透射电镜观察O-MMT在纤维中的分布;通过紫外-可见分光光度计测量复合纤维膜对染料的吸附性能。结果表明:随着O-MMT含量的增加,纤维直径变细,纤维珠节增加,但纤维膜对亚甲基蓝染料的吸附性能提高;且反应温度的升高有利于复合纤维膜对亚甲基蓝染料的降解;酸性条件不利于复合纤维膜对亚甲基蓝染料的降解。     

非晶态合金在废水处理中的催化性能

随着印染工业的发展,染料废水的排放已成为水体污染的主要来源之一.目前常用的降解剂零价铁(ZVI)表面钝化现象严重,活性中心类型单一,导致其对染料的降解效率低下.因此,急需开发反应活性高、循环利用性好的新型降解材料作为ZVI的替代品.而具有热力学亚稳态结构的非晶态合金(MGs)以其优异的催化活性,在催化反应领域的重要性逐渐凸显.研究表明,MGs在染料废水处理中表现出超高的降解效率、较低的金属浸出率和稳定的催化性能.本文较简洁地阐述了当前染料废水的污染现状及处理方法,着重介绍了铁基、镁基和其他非晶合金作为环境催化剂对偶氮染料降解性能的研究进展,系统地综述了降解反应中的脱色、矿化、金属浸出、持续性和可重复使用等性能.与ZVI和晶态合金相比,独特的原子排布结构使MGs与染料的反应活化能降低,表观反应速率常数变大,价带顶下移,氧化还原电位降低,产物层更易脱落.对比传统降解材料发现MGs的性能优势明显.然而,MGs在工程应用中仍然存在着非晶形成能力差、金属浸出造成环境二次污染等问题.为此,本文对MGs催化剂的进一步开发及应用提出了几点建议:(1)MGs与其他强导电性物质(如生物炭)掺杂后制备成复合材料,可在降低MGs用量的同时提高电子传输能力;(2)建立非晶态?电子结构?催化性能之间的理论联系;(3)拓展其应用范围至石化废水、制药废水和食品加工废水等其他污染废水的处理工艺.以期为MGs在环境污染物降解领域提供更多新的参考.     

淀粉/蒙脱土复合多孔炭材料的制备及其吸附性能研究

以玉米淀粉和蒙脱土为原料,组合溶胶-凝胶和催化炭化技术制得多孔炭材料。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和红外光谱分析(FT-IR)对材料进行表征。考察了复合炭材料对亚甲基蓝的吸附性能及其离子交换性能。结果表明:蒙脱土和淀粉以插层形式复合,形成片层状结构,所得复合材料对亚甲基蓝有更高的吸附速率和吸附量,同时拥有优良的离子交换性能,具有广阔的应用前景。     

海泡石复合吸附剂吸附活性艳兰机理及再生研究

通过Fe-海泡石和Al-海泡石复合吸附剂对活性艳兰模拟染料废水的吸附等温线拟合,推断两者对活性艳兰染料的吸附行为属易吸附型,其吸附行为不属于单纯的单分子吸附行为,可能属于物理吸附与化学吸附的混合吸附类型,且Fe-海泡石复合吸附剂对活性艳兰染料废水的吸附能力更强.通过在0.2mol/LNaOH溶液中反应80min再生后,其脱色率仍然达85.2%,再生4次脱色率还能在60%以上;在400℃的高温炉中焙烧120min,脱色率能达96.5%,经高温焙烧再生8次后的脱色率仍然维持在73%.     

一株广谱染料脱色菌的筛选

为寻求适用性广、性能高效的有染料降解菌株,以含多种混合染料的溶液来模拟成份复杂的印染废水,驯化并分离出多株高效染料脱色菌。其中一株菌经分子生物学鉴定为副氧化微杆菌（Microbacteriumparaoxydans）,对四种不同的活性染料溶液均表现出良好的脱色性。     

疏水性空心SiO2/TiO2光催化剂的制备及性能研究

选取TiO_2为原料,经过空心化、SiO_2包覆、疏水性改性,制备了疏水性空心SiO_2/TiO_2光催化剂,并利用TEM和FTIR对其进行表征,对比研究了改性前后的催化剂。TEM图像显示制备的催化剂具有核-壳空心结构,且其表面均匀包覆一层物质;FTIR图谱分析可知,其表面包覆层是SiO_2,且硅烷偶联剂KH-570与其成功产生化学键合;吸附实验时改性光催化剂漂浮在废水表面,提高了光照效率。以甲基橙模拟染料废水的降解率考察改性光催化剂的活性,初始甲基橙浓度为10mg/L、pH值为4时,对甲基橙的脱色率最佳,并且Langmuir和Freundlich等温模型均能较好地描述吸附过程。经动力学的一次拟合,说明该吸附是一个以化学吸附为主导作用的多因素控制过程。     

α-FeO(OH)纳米棒的制备、表征及光催化性能

通过氧化-沉淀法合成了具有光催化活性的-αFeO(OH)纳米棒,用TGA、SEM、BET等分析方法进行结构表征和性能测试,并对其降解偶氮类染料的性能进行了研究。结果表明,产物主要成分为针铁矿-αFeO(OH),另含有少量Fe3O4;产物长径比较高,比表面积为32.89m2/g,并具有优良的磁性能。在作为光催化剂降解偶氮类染料甲基橙的实验中,-αFeO(OH)纳米棒表现出较好的催化效果。在21W、50W模拟光源和自然光照下降解3h以上,其脱色率分别为29.8%、43.5%和76.4%。     

淀粉/蒙脱土复合多孔炭材料的制备及其吸附性能研究

以玉米淀粉和蒙脱土为原料,利用溶胶-凝胶和催化炭化技术制得复合多孔炭材料。通过扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱分析(FT-IR)等手段对材料进行表征,考察了复合炭材料对亚甲基蓝的吸附性能。结果表明,蒙脱土和淀粉以插层形式复合,形成片层状结构,提高了对亚甲基蓝的吸附速率和吸附量,在污水处理领域具有潜在的应用价值。     

富G海藻酸钠聚氨酯泡沫的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能

以低分子量富G海藻酸(LG-HA)为多元醇原料,以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为交联剂制备海藻酸钠聚氨酯泡沫(PFSA)材料,用XRD、FTIR、SEM、BET等手段对其表征,研究了HDI的用量和LG-HA的浓度对PF-SA材料对水相中亚甲基蓝染料(MB)吸附性能的影响。结果表明,HDI的用量、LG-HA的浓度对PF-SA的形貌、结构和材料的吸附性能有明显的影响。当HDI与LG-HA糖单元的摩尔比在1/3-1/4、LG-HA的浓度为0.08-0.1 g/m L时PF-SA形成三维联通多孔结构,有利于PF-SA对MB的吸附。对于初始浓度为100 mg/L的MB溶液,PF-SA在室温下对MB的吸附在30-160 min内达到平衡,对MB的去除率高达99%。     

β_2-SiW_(11)Cr/PANI光催化剂制备、表征及光催化性能研究

以杂多酸盐β_2-K_6[SiW_(11)Cr(H_2O)O_(39)]·xH_2O为掺杂剂制得十一钨铬硅酸盐/聚苯胺(β_2-SiW_(11)Cr/PANI)掺杂材料,采用红外光谱、紫外光谱、XRD、EDS和SEM等方法对产物的结构进行表征,以龙胆紫溶液为模拟工业染料废水,考察了其光催化性能的影响因素。实验表明,β_2-SiW_(11)Cr/PANI光催化降解龙胆紫的最佳条件是:催化剂用量60mg/L,pH值为3,染料溶液初始浓度为15mg/L,紫外灯光照190min,脱色率可达98.28%。光催化降解龙胆紫为拟一级动力学反应。