微孔TiO2负载Pt吸附强化矿化甲苯的性能

矿化效率不足是光催化技术应用于挥发性有机化合物（VOCs）净化的关键限制因素之一。为了提高VOCs的矿化效率,制备了高比表面（736 m2·g-1）微孔TiO2材料,以其为载体构建了微孔TiO2与Pt的吸附强化光催化二元结构体系。采用比表面积（BET）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等方法考察材料结构,并以甲苯为VOCs代表研究材料的吸附-光催化特性。结果表明,Pt修饰微孔TiO2表现出特异的吸附和催化能力,甲苯平衡吸附量和矿化效率分别是P25的3.8~4.1倍和2.6~2.9倍。微孔TiO2载体除了吸附强化作用外,其表面通过Pt修饰可产生大量表面羟基,从而利于Pt-TiO2的常温催化过程。     

印染废水高标准排放组合工艺优化

为了实现印染废水的高标准排放,构建了生物吸附/MBBR/混凝沉淀池/硫铁自养反硝化/活性焦组合工艺,并对其进行了优化运行研究;考察了不同水力停留时间(HRT)和溶解氧(DO)对系统污染物去除的影响。结果表明：生物吸附池和MBBR池的HRT分别为1 h和10 h、DO分别为1 mg·L−1和5 mg·L−1的情况下,污染物的去除效果最佳;其中,COD的去除率达到98%;在最优条件下,组合工艺出水COD、${\rm{NH}}_4^{+} $-N、TP和TN浓度分别为 16、0.56、0.32和1.39 mg·L−1,污水色度基本完全去除。该组合工艺实现了印染废水的高标准排放,为印染废水处理的工程应用提供了数据和技术支撑。     

多孔TiO2空心球降解挥发性有机物的性能

为实现挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)的高效吸附-矿化,本研究以SiO_2为模板、十二胺为成孔剂制备了不同壁厚的多孔TiO_2空心球,并以相同壁厚的SiO_2@TiO_2实心核壳材料做对比研究空心结构的光学和反应特性.采用透射电镜、氮气等温吸附-脱附、X射线衍射、紫外-可见吸收光谱、表面光电压谱等手段表征材料物化结构,以甲苯为VOCs的代表进行光催化降解实验.结果表明,多孔空心TiO_2的比表面积和吸附性能均优于实心TiO_2.同时,空心腔体显著提高了光吸收率和载流子分离效率.当壁厚为27 nm时空心材料对甲苯的降解速率和矿化效率分别达到了1.14 mg·m~(-3)·min~(-1)和81.3%,是相同壁厚条件下实心材料的2.15倍和2.31倍.     

微孔-P25复合二氧化钛矿化挥发性有机物的性能

矿化效率不足是光催化净化VOCs技术应用的主要瓶颈之一。为提升矿化效率,以十二胺为模板剂,在P25表面构建微孔二氧化钛同质吸附层。利用表面光电压谱、氮气等温吸附-脱附、X射线衍射等研究其结构特性和对甲苯的光催化降解,并探讨微孔TiO2和P25复合比例对催化剂性能的影响。结果发现,随着微孔复合比例增加,比表面积和甲苯平衡吸附量均显著提高。微孔复合比例小导致吸附对甲苯矿化的强化作用不明显,而微孔复合比例过高则造成材料光生载流子分离效率下降。微孔TiO2和P25复合比例为8∶5时,催化剂对甲苯的矿化效率最高,分别是P25和微孔TiO2的3.14和1.85倍。     

新型组合工艺处理印染废水中试效能及微生物菌群分析

以江苏省印染行业废水处理厂提标为基础,构建了生物吸附-MBBR-硫自养反硝化-活性焦滤池为主体工艺的印染废水处理中试系统,优化系统运行参数,考察该系统对污染物去除效果及微生物菌群特征,并核算其运行成本。中试运行结果表明,在生物吸附池(HRT为1.2 h,DO为1 mg·L⁻¹)和MBBR池(HRT为12 h,DO为7 mg·L⁻¹)的条件下,系统达到最优处理效能,出水COD、TN、TP和NH₃-N分别稳定低于30、5、0.3和0.5 mg·L⁻¹;使用3D-EEM、FT-IR和GC-MS等方法,分析了该印染废水在处理过程中污染物的去除及迁移转化规律。可以看出,出水中主要存在酪氨酸/色氨酸类物质,大部分蛋白质与腐殖酸类物质被去除;各单元出水中存在不饱和双键类和芳香类化合物,典型官能团以C—OH、C=O和C—O—C为主;出水中主要成分为2,4-二叔丁基酚和N-甲基三氟乙酰胺。同时对中试系统各生物单元进行微生物菌群结构分析,发现生物吸附段微生物种类较为丰富,MBBR生物膜中Nitrospira菌属的相对丰度上升明显,硫自养池中Proteobacteria菌门为绝对优势菌门。经核算,中试系统的处理成本约为1.83 元·m⁻³,显著低于实际污水处理厂的处理成本(2.50 元·m⁻³)。该方法可为印染废水处理效能与菌群多样性关系的研究及其工程化应用提供参考。     

介孔碳吸附再生组合工艺处理难降解有机磷废水

以自制介孔碳（MC）为吸附剂,采用吸附—电-臭氧-UV再生组合工艺将难降解有机磷三（2-羧乙基）膦（TCEP）富集后转化为磷酸盐释放,为后续磷回收提供基础。运用TEM,SEM,XRD等技术对MC进行了表征。表征结果显示,MC为碳纳米线堆积有序介孔结构,比表面积为699.76 m²/g,可为有机磷提供吸附位点。在吸附温度为298 K、TCEP初始质量浓度为100 mg/L、吸附剂投加量为1 g/L的条件下,MC对TCEP的平衡吸附量为33.72 mg/g。利用电-臭氧-UV对MC进行再生,总磷释放率可达100%,并基本矿化为磷酸盐,再生效率显著高于臭氧、臭氧-H₂O₂、臭氧-UV等方法。     

印染工业园区集中废水处理达标难点及DOM特征解析

以太湖流域某印染工业园区中集中废水处理厂为研究对象,分析有机物、氮、磷等污染物的水质变化特征,发现其出水TP、TN、NH₃-N、COD的平均浓度分别为0.20、5.39、0.60和55 mg·L⁻¹,COD应对新标准DB 32-2018要求存在达标风险。为解决COD能够稳定达标的问题,通过3D-EEM、FT-IR和GC-MS等方法分析了该印染废水在处理过程中溶解性有机物的去除及迁移转化规律。结果表明：经生化处理后的废水荧光强度显著降低,深度处理后的色氨酸类物质被显著去除,出水中荧光特征峰明显减弱,大部分蛋白质与腐殖酸类物质被去除;各单元出水中存在不饱和双键类和芳香类化合物,典型官能团以—OH、C=O和C≡N等不饱和键为主;出水中主要成分为2,4'-二氟二苯甲酮和4-羟基-4-甲基-2-戊酮,判断其为该印染园区废水中的特征有机污染物。该方法明确了印染园区集中废水处理难点及溶解性有机物特征,为类似废水处理提供数据和技术支撑。     

SiO2纳米颗粒内嵌强化介孔TiO2单晶光催化降解盐酸四环素

吸附性能和光生载流子的分离效率是决定光催化降解抗生素的主要因素.为提高介孔TiO_2单晶(MSCs)的吸附性能和光生载流子的分离效率,在MSCs内部构建SiO_2纳米颗粒吸附结构.同时,利用表面光电压谱、氮气等温吸附-脱附、X射线衍射等研究其结构特性.最后,以盐酸四环素为抗生素代表,通过控制SiO_2纳米颗粒比表面积,考察SiO_2对复合材料吸附及光催化性能的影响.结果表明,SiO_2纳米颗粒与TiO_2单晶复合显著提高了材料的吸附性能,表面保护蚀刻进一步提升了材料的比表面积.实验条件下,高比表面积SiO_2-TiO_2单晶复合材料(KSiO_2@TiO_2)对盐酸四环素的平衡吸附量、降解效率、降解速率常数和矿化率分别达到了0.96 mg·g-1、90.2%、0.0079 min-1、54.4%,分别是MSCs的4.4、1.5、2.6和3.1倍.副产物分析表明,SiO_2复合介孔单晶材料更易将盐酸四环素降解为小分子物质.