N掺杂TiO2纳米管阵列膜光催化剂制备及其处理造纸废水的研究

本研究通过阳极氧化技术制备了N掺杂TiO_2纳米管阵列膜光催化剂,用于光催化处理造纸废水中的有机物。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)对光催化剂表面形貌和化学组成等特征进行了表征。结果表明,当阳极氧化电压为40 V时,TiO_2纳米管阵列膜具有高度有序的形貌,其孔径和纳米管长度达到一个最佳状态;该TiO_2光催化剂的晶型为锐钛矿型,且从UV-Vis的结果来看,其吸收带边发生了明显的红移,对光有很强的吸收能力。将制备的光催化剂用于光催化造纸废水,当光催化剂用量为2.5 g/L,光照时间为60 min时,COD_(Cr)去除率达到80.1%,色度去除率达到90.2%。     

CF型纳米TiO2光催化处理造纸废水的研究

以四氯化钛、硝酸铈、氟化铵为原料,采用溶胶凝胶法制备铈氟掺杂(CF型)纳米TiO_2光催化剂,采用X射线衍射仪和紫外可见分光光度计对其结晶构造和吸光特性进行表征。结果表明,CF型纳米TiO_2光催化剂为锐钛矿型,在紫外光谱区域内(≤400 nm)有很强的吸收。以陕西省某造纸厂二沉池出水为处理对象,用CF型纳米Ti O2光催化剂对其进行处理,在pH值为4、催化剂用量为0.8 g/L、光照时间为40 min时,COD_(Cr)去除率达到88.9%,色度去除率达到95.2%。     

改性TiO2的制备及其在壁纸中的应用研究

以纳米TiO_2 (P25)为改性对象,通过简单的一步水热法制备了具有可见光催化活性的N掺杂改性P25光催化剂 (N-P25),借助X射线衍射仪、紫外-可见光谱仪和扫描电子显微镜对N-P25的结构进行表征;再将其涂布于壁纸上,通过对壁纸物理性能和光催化降解甲醛性能的综合对比选择最佳涂布工艺。结果表明,N-P25仍为混晶结构,但对可见光的响应得到提升。在最佳涂布工艺条件下,N-P25涂布量1. 5g/m~2的壁纸在日光灯照射6 h后,对甲醛的降解率可达87%;且对不同初始浓度甲醛的光催化降解符合LH一级反应动力学规律。     

MoS2/g-C3N4复合纳米催化剂光催化深度处理造纸废水研究

本研究采用N-甲基吡咯烷酮复合MoS₂与g-C₃N₄,制得MoS₂/g-C₃N₄复合纳米催化剂。采用X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）、光致发光光谱仪（PL）和扫描电子显微镜（SEM）对复合纳米催化剂进行表征,并利用MoS₂/g-C₃N₄复合纳米催化剂光催化深度处理造纸废水。结果表明,少量MoS₂与g-C₃N₄复合可提高复合光催化剂的光催化活性,反应时间180 min、pH值5、1.5% MoS₂/g-C₃N₄复合纳米催化剂投加量为2 g/L时,对造纸废水的COD_Cr去除率和色度去除率最高,分别达到63.4%和83.2%。MoS₂/g-C₃N₄的光催化活性有所增强是由于MoS₂与g-C₃N₄的能带结构匹配,降低了光生电子-空穴的复合几率,从而提高了催化剂的光催化活性。     

TiO2光催化剂处理制浆造纸废水

以TiO2为催化剂,用光催化氧化法处理制浆造纸废水,讨论了不同实验条件如焙烧温度、焙烧时间、催化剂用量、H2O2用量、光照时间及废水pH值等对废水COD去除率的影响。结果表明:在焙烧温度为500℃,焙烧时间2h,pH7-8,TiO2用量2.0g·L-1,H2O2量(体积分数)0.6%,光照时间4h的条件下,废水COD的去除率可达90%。     

碳泡沫阴极电-Fenton深度处理造纸废水研究

本研究通过蔗糖发泡-碳化工艺制备了碳泡沫阴极材料并应用于电-Fenton深度处理造纸废水。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）对碳泡沫阴极表面形貌和化学结构进行表征。以COD_Cr去除率为评价指标,考察了阴极材料、反应时间、初始pH值、Fe²⁺投加量和电流密度对造纸废水深度处理效果的影响。结果表明,碳泡沫由大量孔洞结构堆叠而成,表面存在含氧官能团。反应时间180 min、pH值3、Fe²⁺投加量0.5 mmol/L、电流密度200 mA/cm²时,以碳泡沫为阴极的电-Fenton深度处理造纸废水的COD_Cr去除率最高,达到88.4%,相比常规碳毡阴极提高了1.3倍。以碳泡沫为阴极的电-Fenton深度处理造纸废水法具有良好的稳定性,10次循环的COD_Cr去除率均超过85%,效率降低率不超过5%。     

混凝-光催化联用技术处理制浆中段废水的研究——TiO2-SiO2光催化剂的制备

以钛酸丁酯、正硅酸乙酯、无水乙醇等为原料,采用Sol-Gel法制备TiO2-SiO2光催化剂,通过单因素实验得到最佳制备工艺条件为:n(钛酸丁酯)∶n(正硅酸乙酯)为2.33∶1,煅烧温度为600℃,煅烧时间为3 h,反应溶液pH值为3。当进水CODCr为379.5 mg/L,TiO2-SiO2光催化剂的投加量为0.5 g/L,紫外光照时间为3 h时,出水CODCr为67.8 mg/L。TiO2-SiO2光催化剂颗粒大小为100～500 nm,具有较高的催化活性和稳定性,可以多次重复使用。对比实验表明,TiO2-SiO2处理制浆中段废水的效率比TiO2高。     

TPA/TiO2-SiO2的制备及在地沟油预酯化工艺中的应用

以钛酸丁酯和硅酸乙酯为原料制备TiO₂-SiO₂,以磷钨酸(TPA)为活性组分,通过浸渍法制备TPA/TiO₂-SiO₂,用于高酸值地沟油中的预酯化研究。TPA/TiO₂-SiO₂表征结果表明,TPA/TiO₂-SiO₂具有较好的热稳定性、内部存在孔结构、具有较大的比表面积。以地沟油的酸值变化率为指标,通过单因素试验和正交试验,确定最佳工艺条件：TPA负载量为40%,载体焙烧温度为600 ℃,催化剂用量为5 wt%,反应时间为5 h,醇油质量比为0.8:1。在此条件下,FFAs的转化率可以达到98%。     

纳米Ag@TiO2、Fe@TiO2和Zn@TiO2的抑菌活性比较研究

探索常见金属离子掺杂对抑菌片的抑菌性能的影响,为新型纳米TiO₂抑菌片的制备与改善提供技术基础。选择固定质量分数的Ag⁺、Zn²⁺和Fe³⁺掺杂TiO₂,通过抑菌圈、MIC与MBC方法综合评价其抑菌性能,对微观结构进行表征分析,探讨抑菌性能差异的原因。结果表明:抑菌性能大小顺序为Ag@TiO₂> Zn@TiO₂> Fe@TiO₂,Zn@TiO2 的抑菌活性较好但抑菌稳定性差Ag@TiO2对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的MIC、MBC均是10、20 mg/L,Zn@TiO₂对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的MIC、MBC均是30、50 mg/L。表征发现抑菌活性强弱主要归因于纳米TiO₂表面与金属离子共同产生的活性位点数量及稳定性,与孔结构或表面宫能团的关联不大。     

合成聚合物改性TiO2及对加填纸主要性能的影响

采用3种合成聚合物(PDADMAC、PVAm和PNVF)分别对TiO₂进行改性,并用球磨机进行机械研磨,将改性后的TiO₂作为填料用于装饰原纸的抄造中,探究了不同改性剂用量下获得的改性TiO₂对加填后装饰原纸主要性能的影响。结果表明：改性剂PDADMAC用量为2.5%进行TiO₂改性时,与未改性TiO₂加填纸相比,改性TiO₂加填纸的抗张指数和填料留着率分别提高了21.0%和9.5%;PVAm用量为2.0%时,改性TiO₂加填纸的抗张指数和填料留着率比未改性TiO₂加填纸分别提高了24.7%和5.5%;PNVF用量为1.5%时,改性TiO₂加填纸强度性能和填料留着情况较优。     

AF-SMBBR组合工艺处理制浆废水中试试验研究

采用厌氧生物滤池(AF)-特异性移动床生物膜反应器(SMBBR)组合工艺处理制浆废水,考察该工艺挂膜阶段以及挂膜成功后稳定运行阶段对废水COD_(Cr)和SS的去除效果,并探究了稳定运行期水力停留时间(HRT)、溶解氧(DO)浓度两个因素对COD_(Cr)去除率的影响。试验结果表明,在水温18~28℃、进水pH值6.5~8.0、COD_(Cr)浓度11000~15000 mg/L、SS浓度20600~26600 mg/L、水力停留时间8 d的操作条件下,出水COD_(Cr)稳定在400 mg/L以下,平均去除率高达97%;出水SS稳定在350 mg/L以下,平均去除率高达98%。出水水质达到GB8978—1996《废水综合排放标准》国家三级排放标准,可排入城镇废水处理厂进行深度处理。     

纳米TiO2复合荧光增白剂的制备及其在纸张中的应用

以4,4-二氨基-2,2-二磺酸二苯乙烯(DSD酸)为母体,三聚氯氰为桥联剂,制备了三嗪氨基二苯乙烯型荧光增白单体(FBs);再将FBs、丙烯酰胺、苯乙烯与改性纳米TiO_2共聚,制得纳米TiO_2复合荧光增白剂(FBs-TiO_2),并将其用于纸张表面涂布。结果表明,FBs-TiO_2成功制备,且稳定性更好;FBs-TiO_2涂布后,纸张白度由67.2%提高到87.2%,抗张强度由3.12 kN/m提高到4.87 kN/m,撕裂指数由13.8 mN·m~2/g提高到17.4 mN·m~2/g,并且紫外光老化48 h后,返黄值由10.40下降到6.66。说明FBs-TiO_2不但能提高纸张白度、抑制纸张返黄,还能有效增强纸张的表面强度和力学性能,是一种性能优异的造纸助剂。     

木质纤维基碳量子点/介孔TiO2复合体系的构建及光催化性能的研究

本研究以氮掺杂酶解玉米芯残渣碳量子点(E-N-CQDs)和介孔TiO_2进行复合,构建了介孔TiO_2/E-N-CQDs复合光催化剂体系,对其进行了分析表征,并探讨了其对水相中亚甲基蓝(MB)的降解能力。结果表明,E-N-CQDs具有良好的荧光性能,且其表面羧基、氨基等发色基团和助色基团增强了其荧光特性;介孔TiO_2具有较大的比表面积,孔径8～32 nm;与介孔TiO_2相比,光照300 min时,介孔TiO_2/E-N-CQDs对MB的降解率达到89%,提高了59%。由此可见,碳量子点的加入可显著提高介孔TiO_2的光催化降解能力,提高了对可见光的利用率。     

臭氧催化氧化处理造纸厂二级生物处理出水

利用臭氧氧化法对造纸厂二级生物处理出水进行深度处理,考察了臭氧发生量、反应时间、反应温度、废水pH值、废水循环速率对造纸废水色度和COD_Cr去除率的影响,得出最优的臭氧氧化工艺;在此基础上,采用以不同金属盐为前驱体、掺氮活性炭(AC)为载体的催化剂对废水进行臭氧催化氧化处理。结果表明,在臭氧发生量为3 g/h、反应时间40 min、反应温度为40℃、pH值为原废水pH值、废水循环速率为500 mL/min的条件下,臭氧氧化法可将废水色度降至5 C.U.以下,COD_Cr去除率为86.9%;在多种催化剂中,镍基催化剂(Ni@AC)协同臭氧催化氧化可使废水COD_Cr去除率达91.7%。     

过氧化氢/臭氧-曝气生物滤池深度处理造纸废水生化出水

本研究采用过氧化氢/臭氧-曝气生物滤池组合工艺处理造纸废水生化出水,通过实验确定了优化操作参数,并对组合工艺的处理性能进行了探究。结果表明,组合工艺的优化操作条件为：pH值（7.3~8.4）、过氧化氢/臭氧投加量=113/60 mg/mg、氧化时间25 min、曝气生物滤池水力停留时间2.5 h、曝气生物滤池气水比3∶1。在优化操作条件下,过氧化氢/臭氧氧化后废水的生物处理适宜性显著提高;废水经组合工艺处理后,出水COD_Cr<20 mg/L、色度<10倍,达到企业废水回用水质要求。     

纳米SiO2/水性聚氨酯复合液的制备及其在模拟纸质文物保护中的应用

本研究采用原位聚合法,利用纳米SiO₂对水性聚氨酯进行改性,制备了一种可用于纸质文物保护的复合涂布液,并研究了手工宣纸涂布前后的形貌及力学性能,对保护液应用于模拟纸质文物的性能进行了评价。结果表明,具有光触媒作用的纳米SiO₂引入水性聚氨酯中后分散良好,具有纳米粒径,且保护液在全紫外波段有80%左右的紫外线吸收,具有一定的紫外屏蔽效果。当纳米SiO₂的添加量为0.5%时,与原纸相比,保护液涂布宣纸撕裂度提高了204.9%,抗张指数提高了282.7%;且具有良好的抗紫外老化性能。