低温等离子体结合光催化剂TiO2去除甲苯

采用低温等离子体-光催化技术（NTP-P）去除挥发性有机污染物（VOCs）中的甲苯气体,考察了在等离子体光催化体系中添加O2、Ar情况下,该体系去除甲苯的作用机理,包括反应机理及宏观动力学分析．结果表明：在发射紫外光的氮等离子体场（NTP-P-O2／N2）中和发射可见光的氩等离子体场（NTP-P-Ar）中,TiO2均能提高体系的甲苯去除率,说明等离子体场中产生的紫外光和高能电子均能激活光催化剂TiO2;NTP-P-Ar体系中的甲苯去除率较NTP-P-O2／N2体系中的约提高5％,说明等离子体场中高能粒子对甲苯降解性能的影响要强于紫外光的影响．文中还采用经典的动力学分析方法建立了低温等离子体-光催化体系降解甲苯的动力学模型,并通过实验对该动力学模型进行了验证,模型计算值和实验值吻合良好．     

MWNTs/TiO2对1,2,3-三氯苯的吸附与光降解协同作用研究

以典型氯苯类有机化合物1,2,3-三氯苯(1,2,3-TCB)为目标去除物,研究复合光催化剂MWNTs/TiO2(多壁碳纳米管负载二氧化钛)对其吸附与光催化降解协同作用.结果表明,在不同温度、pH值、复合光催化剂投加量、紫外光光强等影响因素作用条件下,MWNTs对1,2,3-TCB的吸附去除率与纳米TiO2对1,2,3-TCB的光催化降解去除率的叠加理论计算值曲线均在MWNTs/TiO2对1,2,3-TCB吸附与光催化降解共同作用曲线的下方,充分体现了MWNTs/TiO2对1,2,3-TCB的吸附与光降解初始阶段的协同作用.溶液中温度或pH值降低,有利于复合光催化剂对1,2,3-TCB的去除;复合光催化剂投加量增多或紫外光光强增大将提高复合光催化剂对1,2,3-TCB的去除率.     

介质阻挡放电-光催化降解甲苯的实验研究

为有效地去除挥发性有机物VOCs,采用低温等离子体-光催化技术进行了处理甲苯气体的研究.实验在不同的能量密度、气体流量、放电时间以及反应器结构(包括内电极直径和电极结构)条件下,考察了介质阻挡放电驱动光催化剂TiO2对甲苯转化率的影响.结果表明: 添加TiO2能极大地提高甲苯转化率,使甲苯降解更为彻底,并提高产物选择性;随着能量密度的增大,甲苯转化率提高,CO2收率增加;而气体流量增大,甲苯转化率降低;放电5min内甲苯转化率迅速提高,15min后基本维持稳定.另外,实验结果还表明对于甲苯的降解反应器内电极直径存在最佳值.     

TiO2/丝光沸石光催化降解甲苯特性研究

将吸附材料丝光沸石与德国Degussa公司生产的P25型光催化材料TiO2混合,光催化降解空气中微量甲苯,发现掺杂材料中P25型TiO2用量减少后降解甲苯性能没有明显改变.此外,探讨了空气流速、反应器甲苯进口浓度、紫外光强和波长以及水蒸气浓度对混合材料光催化降解甲苯效果的影响,为此类混合光催化材料的应用提供了实验基础.     

电化学生成H2O2 - T iO2 /UV降解碱性品红研究

用电化学方式持续向TiO2/UV光催化体系中供给H2O2,以促进有机污染物的光催化降解.以碱性品红为模型有机污染物,研究了其在电化学生成H2O2-TiO2/UV体系中的降解,研究结果表明:碱性条件下碱性品红降解最快,酸性其次,中性最慢;在5.0~10.0 mA.cm-2的范围内,碱性品红降解率随电流密度的增大而明显升高,而当电流密度进一步增大时碱性品红的降解率并没有明显的增强;溶液中PO43-、SO42-对碱性品红的降解有抑制作用,而C l-则会促进碱性品红降解;电化学生成H2O2-TiO2/UV对碱性品红的降解率和COD去除率分别高于单一的电化学生成H2O2氧化、TiO2/UV光催化氧化的降解率和COD去除率之和,这表明电化学生成H2O2、TiO2/UV在对碱性品红的降解和COD去除上存在协同效应;碱性品红的降解及COD去除均符合一级动力学过程,其降解及COD去除的速率常数分别为3.109×10-2m in-1和1.033×10-2m in-1.     

气-固流化床中TiO2光催化剂的载体选择与催化动力学研究

在自制的流化床光催化反应装置中进行了TiO2光催化剂的载体选择与催化动力学研究,考察了石英砂、陶瓷球、粗孔硅胶和活性炭颗粒四种栽体的负载型TiO2催化剂光催化降解甲苯的性能及TiO2／粗孔硅胶的催化反应动力学。结果表明,粗孔硅胶是最适用于气固流化床光催化反应体系的载体;TiO2／粗孔硅胶光催化氧化甲苯反应符合Langmuir—Hinshelwood动力学模型,反应速率常数k为2．06262mg／（m^3·min）,吸附平衡常数K为0．03683m^3／mg。     

2,4-二氯苯酚的光催化降解

分别以TiO2、H2O2及TiO2/H2O2为3种光催化降解系统,紫外光为光源,对2,4-二氯苯酚(DCP)水溶液进行了光降解.研究结果表明:3种系统均能有效地降解DCP,但TiO2/H2O2系统的降解效果最好.当m(TiO2)∶m(H2O2)=1∶4.8,光照时间为1 h时,DCP降解率可达92.1%,明显高于单独加入相同量的TiO2或H2O2.DCP的光催化降解符合准一级动力学规律,在H2O2/TiO2/UV系统中其最大降解速率(K)为0.057 8 min-1.     

介质阻挡放电等离子体降解甲苯废气

为了研究低温等离子体处理挥发性有机物(VOCs),采用介质阻挡放电的形式对甲苯(C_7H_8)废气进行降解,研究放电功率、气体流量等对甲苯去除率和反应能量效率的影响;同时,探讨臭氧的产生对反应过程的影响,并采用光谱法对等离子体特征进行分析.结果表明,增加放电功率和等离子体的能量密度,降低气体流量,可以使甲苯去除效率提高,但反应的能量效率逐渐降低,反应过程中的能量损耗增加;反应过程中生成臭氧的浓度与甲苯去除率呈正相关性,臭氧的产生与甲苯降解同步进行,促进臭氧的分解有利于甲苯降解;氧等离子体特征谱线由O_Ⅱ谱线、O_Ⅲ谱线和O_Ⅳ谱线辐射共同组成,并且强度随功率增大而加强.     

Ce~(3 )掺杂纳米TiO_2自清洁玻璃光催化性能研究

以Ge3 掺杂TiO2溶胶制备自清洁玻璃,并研究Ce3 掺杂量在紫外光照射条件下对甲苯分解能力的影响.AFM照片显示:Ce3 掺杂纳米TiO2自清洁玻璃表面膜是由平均粒径30nm的TiO2颗粒组成的,膜厚度为53nm.光催化研究表明:Ce3 掺杂纳米TiO2自清洁玻璃在紫外光条件下,具有良好的光催化效果,其甲苯分解率都在90%以上,分解时间小于120min.在质量浓度为50μg/mL的甲苯溶液中,波长为365nm紫外光照射条件下,Ce3 与TiO2摩尔比为0.02时,玻璃表面对甲苯的降解率为92.85%;Ce3 掺杂纳米TiO2自清洁玻璃膜对甲苯的光催化分解能力随的Ce3 质量分数的增加而有一最佳值98.5%,其Ce3 /TiO2摩尔比等于0.06;甲苯溶液浓度越高,自清洁玻璃表面对甲苯的分解效率越低;自清洁玻璃表面与甲苯体积比越大,分解甲苯的效率就越高.     

高铁与纳米二氧化钛光催化协同氧化作用的研究的研究

为加强高铁酸盐氧化能力,研究了高铁与纳米二氧化钛在紫外光下联用对难降解有机物苯酚和氨氮的去除效果.分别研究了单独高铁,单独纳米TiO2以及高铁酸盐与纳米TiO2光催化联用对水中苯酚和氨氮的去除效果.结果表明,单独高铁在高铁与苯酚质量比是30∶1,溶液pH值是4.0,反应时间为30min时,对浓度为10mg/L的苯酚溶液去除率高达96.73%.单独高铁在高铁与氨氮质量比为14∶1时,溶液pH=9.0,反应时间为90min时,对浓度为50mg/L的氨氮溶液去除率最高可达75%;单独纳米二氧化钛在紫外光催化下处理50mg/L氨氮溶液时,在最佳条件为:pH＝9.0,温度为室温,反应时间为30min,纳米二氧化钛为40mg时,氨氮的去除率为82.8%;在单独纳米二氧化钛的条件下,当体系中加入2mg高铁时,即实施纳米二氧化钛与高铁联用,氨氮的去除率为97.5%,比单独高铁和单独二氧化钛分别提高了7.8%和22.5%.结果说明,高铁与纳米二氧化钛光催化体系存在协同氧化效应.     

超薄g-C3N4吸附性能的研究

吸附法具有操作简便、高效、吸附剂可再生等优点，被普遍认为是去除工业染料的最有效方法之一.以三聚氰胺为前驱体，采用热聚合法，制备了块体g-C3N4，并使用热剥离法对其进行剥离，得到一次剥离g-C3N4和二次剥离g-C3N4产物.通过TEM、AFM、XRD、DRS、BET对其形貌、组成和结构进行了表征，同时探索了温度、pH、起始浓度、吸附时间对超薄g-C3N4的吸附性能的影响.结果表明：50 mg块体g-C3N4、一次剥离g-C3N4、二次剥离g-C3N4在1 h内对90 mg·L－1有机染料罗丹明B (RhB)和100 mg·L－1刚果红 (CR)的最大吸附量分别为：7.270 mg·g－1、5.207 mg·g－1；20.463 mg·g－1，20.909 mg·g－1；36.094 mg·g－1,50.375 mg·g－1.特别是在一次剥离g-C3N4的吸附体系中，证实了RhB和CR的吸附Freundlich等温线方程分别为ln qe ＝－0.93＋0.87ln ce (R2＝0.90)、ln qe ＝－0.09＋0.73ln ce (R2＝0.97)；并且RhB的吸附为准一级动力学模型：ln (qe－qt) ＝ －0.04t＋3.3 (R2＝0.93)，而CR的吸附为为准二级动力学模型：t/qt＝0.07t＋0.14 (R2＝0.99).第一性原理计算表明，超薄g-C3N4对RhB和CR的吸附动力学模型不同，主要是由于RhB和CR的分子结构不同、前线轨道不同、表面静电势不同，使其在超薄g-C3N4的表面上的吸附位点和吸附能不同等微观差异所导致的.这将为二维材料吸附、检测、降解环境污染物提供新的视野.     

Novel photocatalysis oxidation system UV/Fe^2＋/air to degrade 4-CP wastewater

This paper reported the degradation of 4-CP wastewater by a novel photocatalysis oxidation system-- UV/Fe^2＋/air system, in which air was used as a cheap oxidant that reacted with the excitation state of organics to form H2O2 under the UV light. The formed H2O2 reacted with the added ferrous ion to form Fenton reaction and led to the quick degradation of organic pollutants. It was found that 4-CP could be completely removed within 40 min. The degradation of 4-CP in the UV/Fe^2＋/air system was superior to the conventional UV/Fenton system （the initial concentration of H2O2 was 22 mg·L^-1）. UV/Fe^2＋/air is an effective and cheap method for treatment of the organics that can be excited by UV light.     

强化光催化氧化苯甲酸研究

 研究了不同浓度TiO2、O3、H2O2光催化氧化苯甲酸的过程．结果表明：苯甲酸在光催化臭氧-过氧化氢氧化（UV/TiO2/O3/H2O2）和光催化臭氧氧化（UV/TiO2/O3）过程的浓度去除率比单独光氧化（UV）、光催化氧化（UV/TiO2）、光催化过氧化氢氧化（UV/H2O2）过程明显增高．TiO2的最佳投加量为4.0 g/L，苯甲酸降解速度随着O3浓度增加而增大，低浓度的H2O2能促进苯甲酸氧化．动力学研究表明，苯甲酸降解过程遵循一级反应，苯甲酸在UV/TiO2/O3/H2O2作用下降解的速率常数是UV/TiO2/O3过程的1.47～6.29倍，是UV/TiO2过程的3.39～5.21倍．     

Ag@ AgCl等离子体负载TiO2光催化剂的制备及其对氯霉素的降解研究

采用蒸汽热法制备锐钛矿相TiO2,利用沉积-沉淀法和光化学反应将AgCl分散到TiO2上,通过光化学反应将Ag+还原,获得Ag@AgCl等离子体负载TiO2光催化剂。通过XRD、TEM、UV-vis漫反射吸收光谱(DRS)对产物进行表征,研究光催化剂对氯霉素的光催化降解性能。结果表明,Ag@AgCl等离子体负载TiO2光催化剂对氯霉素具有良好的光催化活性,其在高压汞灯下30 min的降解率可达95%,在Xe灯下180 min的降解率可达60%。     

纤维素/二氧化钛复合材料的光催化性研究

通过控制尿素分解速率来改变体系pH的方法,将钛酸丁酯水解的胶体二氧化钛吸附到天然高分子纤维素上,得到纤维素/二氧化钛复合材料.分别以紫外光或太阳光为光源,研究纤维素/二氧化钛复合材料对甲基橙水溶液的催化降解性能.用傅里叶红外光谱仪表征了复合材料的结构.结果表明:二氧化钛与纤维素形成的氢键等分子间作用力使二氧化钛被吸附到纤维素上,复合材料出现787cm 1的O Ti O键的吸收峰.纤维素与钛酸丁酯的较佳比例为20g与4.3mL.在紫外光照射100min下,复合材料对甲基橙水溶液的光催化降解率为100%;在太阳光照射150 min,复合材料对甲基橙水溶液的光催化降解率为81%;复合材料可反复降解甲基橙水溶液5次.本实验合成的纤维素/二氧化钛复合材料具有可完全生物降解、能利用太阳光、反复催化降解甲基橙水溶液的特性,可应用于处理甲基橙等染料废水.     

催化氧化法处理棉浆泊黑液

以 Ti O2 微粉及各种载体负载 Ti O2 为催化剂、H2 O2 为氧化剂对棉浆泊黑液进行催化氧化实验。实验结果表明 :活性炭负载 Ti O2 (sol)型催化剂具有较高的催化活性。当 1L废水中加入该催化剂 10 g、0 .0 4L H2 O2 ,在 60℃、p H=4.3下反应10 0 min时 ,废水色度去除率为 99.5 %、COD去除率为 73 .7%。     

TiO2-Ag2O复合纳米纤维烟气脱汞实验研究

使用静电纺丝法制备TiO。及TiO2-Ag2O纳米纤维,脱除模拟烟气中的汞元素．对纳米纤维进行了XRD,SEM,EDX,uV—Vis及BET检测．研究了不同光照条件下Ag。O的掺杂比和循环次数对脱汞的影响,分析了TiO2-Ag2O的脱汞机理．结果表明：TiO2-Ag2O纳米纤维为锐钛矿相,纤维直径在200nm左右．与纯TiO2相比,TiO2-Ag2O的吸光范围增大,对可见光的利用率提高,并且随着AgzO掺杂量的增加纤维对光的吸收也逐渐增强．TiO2-Ag2O纳米纤维在无光、可见光及紫外光下的脱汞率均达到95％以上．合成的复合纳米纤维脱汞性能稳定,到第8次循环时脱汞率仍保持在95％以上．TiO2—Ag2O脱汞的机理可为银与汞通过汞齐化作用形成银汞合金．     

光源对TiO_2光催化剂性能的影响

采用阳极氧化法制备了 Ti O2 /Ti薄膜半导体光电极 ,并测试了该电极在 2 5 4 nm和365 nm两种光源照射下苯酚的转化过程。实验表明 :2 5 4 nm波长光源下苯酚的降解以均相光氧化反应为主 ;365 nm波长的光照下 ,以多相光催化反应为主 ,电极上加偏压能明显提高反应速率。在三电极体系中 ,用频响分析系统测试了光电极的交流阻抗图谱 ( EIS) ,分析 EIS图谱所得的结论与上述结论一致