PVA/PHEMA水凝胶滤膜的制备及其过滤印染废水特性研究

针对印染废水直接排放对环境造成污染的问题,制备PVA/PHEMA水凝胶滤膜对印染废水中的有机废物进行截留.以聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)凝胶膜作为染料处理基体,加入聚甲基丙烯酸羟乙酯(polyhydroxyethyl methacrylate,PHEMA)网络,以强化滤膜对染料组分的吸收.同时,在聚合过程中加入气相二氧化硅并以氢氟酸浸泡刻蚀制孔,从而提高膜的水通量.实验测得该PVA/PHEMA复合水凝胶膜对于亚甲基蓝和刚果红两种染料溶液的截留率分别为89.7％和93.1％,过滤通量分别达到5.8 L/(m2·h)和10.7 L/(m2·h),显示出良好的染料截留作用.     

电气石/La/TiO2光催化材料的合成与表征

以硝酸镧、天然电气石(Tourmaline,简称T)和钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备掺杂电气石和稀土La的TiO2复合光催化薄膜样品。用正交试验方法对影响该薄膜样品光催化性能的制备工艺进行优化,并通过紫外可见光谱对复合薄膜样品的吸收光谱进行分析。结果表明,掺杂稀土元素La可使TiO2的光吸收范围发生红移,掺杂电气石将增强La/TiO2光吸收强度,T/La/TiO2复合光催化薄膜最佳制备工艺为:La3+掺杂量为1.2%(wt,下同)、电气石掺杂量为0.8%、焙烧温度为500℃、焙烧时间为1.5h、负载次数2次,样品的的甲醛降解率可达82.5%。     

制备条件对Ge掺杂二氧化硅膜溶胶粒径和氢气渗透与分离性能的影响

以正硅酸乙酯(TEOS)和乙氧基锗(Ge(OC2H5)4)为前驱体通过溶胶-凝胶法制备Ge掺杂的二氧化硅溶胶,采用浸渍提拉法在γ-Al2O3/α-Al2O3多孔陶瓷支撑体上成膜,通过动态光散射(DLS)技术和气体渗透法,研究制备条件对Ge掺杂二氧化硅膜溶胶粒径和氢气渗透与分离性能的影响.结果表明溶胶胶粒随着温度、Ge的掺杂量、醇比例的增大而变大,且分布变宽;随着硝酸比例的增大呈现先减小后增大的趋势,在HNO3/TEOS=0.085时达到最小.溶胶粒径平均大小从2.3 nm到91 nm时H2的渗透率从4.4×10-7mol/(m2·s-Pa)上升到8.2×10-7mol/(m2·s·Pa),H2和CO2的通过率都随着胶粒的增大而呈增大的趋势;但是气体的分离系数呈减小的趋势,只有溶胶胶粒平均值小于4.5 nm的溶胶涂膜后,才具有分子筛分效应,其H2/CO2值大于努森扩散的理想分离系数.     

微孔二氧化硅分子筛膜的制备与应用

通过溶胶-凝胶热涂法制备高通量的微孔二氧化硅分子筛膜,并将其应用于渗透蒸发乙酸脱水,评价二氧化硅分子筛膜的分离性能;利用粒度分析仪和SEM对溶胶和膜层进行表征.结果表明,溶胶中二氧化硅颗粒的直径为10～80nm,无定形微孔二氧化硅分子筛膜对该体系显示了优异的分离性能,在353K时渗透蒸发分离水质量分数为5%的乙酸水溶液时,通量为0.65kg/(m2.h),分离系数达到120,经过35h的渗透蒸发实验后分离系数增高到160左右,通量基本不变为0.60kg/(m2.h).     

N掺杂TiO2陶瓷膜的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备N掺杂TiO2溶胶,用浸渍-提拉方法将溶胶涂敷在陶瓷膜表面,制备具有抗污染性能的光催化陶瓷膜。光催化与膜分离技术相结合,处理含盐直接耐酸大红4BS染料废水,考察了料液pH值、初始浓度、跨膜压差、膜面流速等因素对含盐染料废水处理效果的影响。结果表明,该复合陶瓷膜对4BS染料的截留率在99%以上,对无机盐的截留率低于1%,光催化膜分离耦合的膜通量较单一膜分离的通量提高90%。     

La、Fe共掺杂TiO_2/活性炭纤维的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法,以硝酸镧和钛酸丁酯为原料,选取活性炭纤维作为载体,制备了La、Fe共掺杂TiO2/ACF复合材料,通过紫外灯照射,对甲醛气体进行光催化降解,考察材料的光催化活性。结果表明,适宜的La、Fe掺杂量能够提高TiO2/活性炭纤维的光催化活性。当La的掺杂量为0.5%(摩尔分数),Fe的掺杂量为0.5%(摩尔分数),焙烧温度为350℃时,La、Fe共掺杂TiO2/ACF光催化性能最佳,反应2h甲醛降解率达到98.9%。     

Pd/SiO2有机-无机薄膜的制备及其在N2气氛中的热稳定性

采用溶胶-凝胶法,在甲基化改性SiO2溶胶中掺杂PdCl2,制备Pd/SiO2有机-无机薄膜.通过XRD、红外光谱、TG-DTG分析、接触角以及SEM测试,考察该样品在N2气氛中的热稳定性.结果表明,Pd/SiO2膜材料经200℃以上温度焙烧后,样品中即出现了少量纳米金属Pd粒子,这些金属Pd为PdCl2还原所得.随着焙烧温度的升高,金属Pd粒子的衍射峰强度增加,膜材料中的Si-CH3吸收峰和Si-OH吸收峰减弱.样品中的Si-CH3吸收峰在750℃时完全消失.金属Pd的掺杂对SiO2膜材料的化学结构基本没影响.保持Pd/SiO2有机-无机薄膜及分离膜疏水性的最适宜焙烧温度为350℃.     

胺基改性二氧化硅气凝胶的制备及对刚果红的吸附性能

超轻多孔二氧化硅气凝胶具有极低密度、超高孔隙率和大比表面积的特点,是优异的吸附剂载体.但是,二氧化硅气凝胶骨架表面以硅羟基为主,对污染物的吸附选择性差、吸附容量低.本研究采用共前驱体的方法制备了胺基改性二氧化硅气凝胶块体材料,系统考察了其对模拟污染物阴离子染料刚果红的吸附性能.结果表明,胺基改性二氧化硅气凝胶对刚果红有优异的吸附性能,在较宽pH(3～9)范围内,吸附容量可达800～900 mg/g,吸附等温线符合Langmiur模型;胺基改性气凝胶对刚果红的吸附速率快,1 h内吸附量可达饱和吸附量的80％以上,吸附动力学符合准二级动力学模型;动态吸附实验也显示胺基改性气凝胶对刚果红具有优异的的吸附穿透容量.故改性二氧化硅气凝胶是一种性能优异的阴离子染料吸附剂.     

La3+掺杂对纳米TiO2微观结构及光催化性能的影响

以钛酸丁酯和氯化镧为原料,采用溶胶-凝胶法制备了La3+掺杂TiO2纳米粉体,讨论了不同掺杂浓度、不同热处理温度的样品催化降解刚果红染料实验中的光催化活性,并通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)分析了La3+掺杂TiO2样品的相组成、晶胞参数和晶粒大小对光催化活性的影响.结果表明:La3+掺杂能够显著提高TiO2粒子的光催化活性,最佳掺杂浓度为100∶3 0,最佳热处理温度为600℃;La3+掺杂的TiO2的相组成是影响光催化活性的决定性因素;晶格膨胀程度及晶粒大小对光催化活性的影响,主要是在相组成相同或相近时才体现得比较明显.     

Pb、N和Fe共掺杂光催化剂制备及处理大红染料废水的应用

采用溶胶-凝胶法制备出Pb、N和Fe共掺杂TiO2光催化剂。通过大红染料溶液的光催化降解反应,考察了制备和反应条件对共掺杂TiO2催化剂活性的影响。结果表明:在500℃,当Pb、N和Fe与Ti的原子比为0.7∶1.5∶0.6∶100,焙烧2h,TiO2光催化剂活性最大,大红染料的降解率达到99%。     

镧、铁共掺杂TiO2/石英砂复合光催化材料的制备及性能研究?

采用超声强化溶胶-凝胶法,以无水乙醇和钛酸丁酯为前驱体,选取石英砂作为载体,制备了 La、Fe共掺杂TiO2/石英砂复合光催化材料.通过XRD、UV-Vis和SEM等测试手段对复合材料的微观结构和理化性质进行了表征分析,并选取 TNT 废液作为目标污染物,考察复合了光催化材料的光催化性能.结果表明,在紫外光照射下,适量的La、Fe共掺杂能够提高 TiO2/石英砂的光催化活性.当 La 掺杂量为1．0％(摩尔分数),Fe 掺杂量为0．25％(摩尔分数),焙烧温度为450℃时,复合材料的光催化性能最佳.     

高岭土/水合MnO2复合预涂动态膜的制备

为制备出抗污染预涂动态膜,本研究以高岭土和水合MnO2溶胶为涂膜材料,在陶瓷膜管外表面涂制双层复合预涂动态膜,通过对比分析考察该动态膜对乳化油废水的处理效果,并讨论水合MnO2主要制备条件和工艺操作条件对乳化油分离性能的影响,结果表明:制备的复合预涂动态膜具有内层疏松,外层密实的结构,处理乳化油废水表现出极强的分离性能;碱性条件下用0.3 g/L的KMnO4溶液合成水合MnO2可制备出分离性能更佳的复合预涂动态膜;负压抽吸增加跨膜压差、提高搅拌速度以及在285～308 K温度范围内增加温度都可使膜通量增加,但对截留性能的影响不大.     

Zn掺杂改性TiO2的制备及其光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了Zn掺杂改性TiO_2催化剂。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜对制备的光催化剂进行表征,考察了该催化剂对亚甲基蓝废水的光催化降解性能。结果表明,Zn成功掺入TiO_2中,Zn掺杂改性TiO_2和纯TiO_2均属于锐钛矿TiO_2晶型。在催化剂投入量为1.5g/L、亚甲基蓝质量浓度为10mg/L、降解时间为0～2h条件下,Zn掺杂改性TiO_2催化剂对亚甲基蓝溶液的降解率超过60%,明显高于纯TiO_2的降解率。     

Cu2O／超微孔聚氨酯复合材料处理模拟染料废水试验

以超微孔聚氨酯复合材料为载体,用液相合成法制备Cu2O／超微7L聚氨酯纳米复合材料,并以吸附降解结晶紫的效果,探讨该催化剂光催化氧化性能。试验结果表明：当模拟结晶紫染料废水的初始质量浓度为150mg／L,初始pH值为6．0,反应时间为45min,催化剂投加量为9．0g／L时．对模拟染料废水中结晶紫的去除率可达88．96％。十次重复使用后的复合材料对结晶紫的去除率仍可达75％以上。     

嵌段共聚物模板法制备La掺杂TiO2超滤膜

以钛酸四丁酯为Ti源, 氯化镧为La源, 采用嵌段共聚物模板法制备了La掺杂TiO₂超滤膜。通过动态热机械分析(DMA)、X射线衍射(XRD)、低温氮气吸附脱附和X射线光电子能谱(XPS)等表征方法, 考察了La掺杂对TiO₂凝胶的机械性能及其材料晶型、孔结构的影响。分析结果表明, La的引入显著提高了TiO₂凝胶的机械性能,避免了膜层在干燥阶段的开裂现象; 并有效抑制了晶粒增长和晶相转变, 使得锐钛矿相在800℃下仍能保持稳定。同时La的引入也提高了TiO₂材料的比表面积和孔隙率, 通过实验确定La掺杂量为0.74 g, 此时TiO₂溶胶的粒径分布最均一, 所得溶胶粒径为10 nm。采用该溶胶制备出的La-TiO₂超滤膜的孔径为2.3 nm, 而未掺杂时膜的孔径为2.7 nm。     

可见光响应的Fe-TiO_2纳米光催化剂降解甲基橙废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备Fe掺杂的TiO_2光催化剂,通过UV-Vis和XRD表征其结构,结果显示该催化剂具有良好的可见光吸收,其主要晶型为锐钛型TiO_2,其晶粒尺寸为14.2-15.0nm。在可见光下,与未掺杂的催化剂相比,Fe掺杂的催化剂可较好地降解甲基橙废水。随着反应溶液pH升高,处理效果降低。Fe掺杂的TiO_2光催化剂可较好地处理实际甲基橙染料废水。     

磁性La3+掺杂TiO2的制备及性能

利用溶胶-凝胶法,在室温条件下,以钛酸四丁酯、硝酸镧为主要原料,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,浓硝酸为催化剂制得稳定的掺La3+TiO2溶胶,陈化后的凝胶经不同温度煅烧3h后制得不同掺La3+量的TiO2。通过XRD对不同煅烧温度及不同掺La3+量的TiO2进行了表征;以紫外光为光源,研究了掺La3+-TiO2对甲基橙溶液的光降解效果。用化学共沉淀法制备了具有强磁性的Fe3O4水基磁流体,再与La3+掺杂TiO2进行复合,制备了Fe3O4负载量不同的磁性La3+掺杂TiO2,研究了Fe3O4负载量不同的La3+掺杂TiO2对甲基橙的光催化降解效果、磁分离回收率的影响。结果表明,掺La3+量及煅烧温度对TiO2的晶型、各晶型TiO2的相对含量及对甲基橙的光降解效果均有影响。La3+掺杂TiO2比纯TiO2显示出更强的光催化性能,掺La3+量2%,热处理温度450℃的La3+掺杂TiO2光催化活性最高。Fe3O4负载量为10%的Fe3O4/La3+-TiO2对甲基橙的降解率8h时为99.4%;磁分离回收率达97.39%。     

La掺杂改性TiO_2粉体的制备及其光催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了La掺杂改性TiO_2。通过X射线衍射、红外光谱和热重对制备的光催化剂进行了表征,用制备的催化剂对甲基橙模拟废水进行了光催化降解实验。结果表明:La成功掺入TiO_2中,La-TiO_2和TiO_2均属于锐钛矿TiO_2晶型,在本实验条件下,La掺杂改性TiO_2对甲基橙的降解率明显高于纯TiO_2。     

纳米La-TiO2光催化降解甲基橙废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2和La掺杂TiO2复合纳米粉体,通过XRD,UV-Vis等测试手段分析了在紫外光照射下,以降解甲基橙为探针反应研究其可见光催化性能。结果显示样品均为锐钛矿相纳米TiO2,稀土元素镧掺杂后纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低;掺入的La主要以La2O3的形式存在,同时有一部分形成Ti-O-La键;La掺杂可减小TiO2晶粒尺寸及增大催化剂比表面积;与未掺杂的二氧化钛相比较,适当含量的镧掺杂可有效促进TiO2表面光生载流子的分离,从而显著提高其光催化活性。当La/Ti的摩尔比为0.010时,可见光催化性能最好。     

Al-N共掺杂型ZnO薄膜的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Al-N共掺ZnO薄膜.用X射线光电子能谱检测Al-N共掺杂情况;用X射线衍射仪、原子力显微镜、场发射扫描电镜、分光光度计、霍尔测量仪等分析测试手段,分别研究了Al-N共掺的掺杂浓度和热处理温度对薄膜的结晶性能、微观形貌和光电性能的影响.结果表明:在基质ZnO溶胶浓度为0.5mol/L,Al-N掺杂摩尔浓度为10%,热处理温度600℃下,Al-N共掺ZnO薄膜的结晶性能、微观形貌和光电性能最佳.