有机染料及聚合物敏化纳米TiO_2光催化降解有机污染物的研究进展

本文综述了有机染料及共轭聚合物敏化纳米TiO2用于可见光照射下光催化降解有机污染物的研究工作。较系统地介绍了用于敏化TiO2的染料体系及其光催化降解的性能,阐述了有机染料敏化纳米TiO2的作用原理。最后介绍了我们最近采用共轭聚合物敏化纳米TiO2用于光催化降解有机污染物的研究工作。     

染料在TiO2/UV体系中的光催化氧化降解规律

在TiO2/UV体系中,以10种不同结构的染料作为研究对象,考察溶液的浓度、总有机碳(TOC)、pH值及NO-2、NO-3、SO2-4、Cl-的浓度变化,探讨染料的光催化氧化降解规律.结果表明:多数染料的降解与矿化程度基本一致,仅吸附性强的阳离子蓝FGL降解率最大但矿化率最小;反应过程中多数染料溶液的pH值均先降后升,而降解最慢的活性艳蓝X-BR溶液的pH值一直降低;反应后转化为NO-2和NO-3的N不足5%,有15%～60%的SO3Na与Cl分别转化为SO2-4及Cl-;萘环及均三嗪结构均比苯环稳定,连接一个偶氮键的萘环比连接两个对称偶氮键的萘环稳定,与偶氮键直接相连的苯环比远离偶氮键的苯环稳定.     

无极紫外光降解活性艳蓝KN-R染料溶液的研究

实验首次将一种新型光源－无极紫外灯应用于染料废水的降解，考察反应过程中染料脱色率，TOC去除率，pH值的变化情况，并与普通紫外光的降解情况进行了比较。实验表明，染料活性艳蓝KN—R溶液经过无极紫外光处理110min后，脱色率达73%，TOC去除率达34％，而普通紫外光对染料的脱色率只有8％，TOC基本上没有变化。     

TiO2陶砂光催化材料的制备及对有机物降解的研究

以粘土和生石灰为主要材料,制备出陶砂材料后,在其上用溶胶-凝胶法涂敷了一层TiO2薄膜,制备成TiO2陶砂光催化材料,将其应用于降解水中有机污染物.结果表明,在热处理温度为350℃条件下,制备的TiO2光催化剂水处理效果较好,可使水中有机物的TOC值降低80%以上.     

UV/TiO_2体系中SF Blue染料溶液的降解动力学研究

以市售商品TiO2为光催化剂,以SFBlue制衣染料溶液模拟实际印染废水,研究光照时间、TiO2投加量、染料溶液浓度、pH值、温度对UV/TiO2体系降解染料废液效果的影响和宏观动力学。结果表明,UV/TiO2对SFBlue染料废液具有良好的处理效果,而且在发生光催化降解的同时还伴随着光分解反应,光催化降解反应为表观二级反应,活化能50.1kJ·mol-1,指前因子4.47×105L.mg-1.min-1;光分解反应为表观一级反应,活化能14.8kJ·mol-1,指前因子1.67min-1。UV/TiO2体系降解染料废液受到光照时间、TiO2投加量、染料溶液浓度、pH值、温度等因素的影响,TiO2最佳投加量为1.2g.L-1,染料溶液初始pH值≤3时,TiO2对SFBlue染料具有强烈吸附作用。     

大孔树脂负载纳米TiO2的制备及性能研究

以高压汞灯为光源,纳米TiO2为催化剂,以聚丙烯型大孔树脂为载体,采用掺杂法制备聚丙烯-纳米TiO2(polyprolyene—nanometer TiO2,PPT)复合材料,对甲基橙染料进行光催化降解,并且讨论了TiO2与聚丙烯的质量比、最高加热温度、TiO2类型、提取剂等因素对PPT复合材料降解性能的影响。结果表明:室温下,甲基橙溶液脱色率达90.12%,TOC去除率达56.60%。通过对甲基橙溶液的光催化降解和连续长时间的反复实验,证明该载体负载的二氧化钛不易脱落,性能稳定,具有一定的光催化效率。     

三种不同类型难降解染料光催化降解动力学模式的研究

在TiO2悬浮光催化反应系统中,考察了RB、AG和MG 3种不同类型的染料在TiO2表面的吸附特性和光催化的降解过程,并提出了其相应的动力学模式。研究结果表明:染料在光催化剂表面的吸附符合Lang-muir吸附理论,染料降解脱色过程符合一级或零级反应动力学模式,染料降解CODcr过程符合一级反应动力学模式,染料降解脱色速率常数一般是溶液初始浓度的负一级反应动力学模式。     

固定化纳米TiO2光催化降解粒子元青染料废水

以纳米TiO2为催化剂,以砂子为载体,高压汞灯为光源,对粒子元青染料废水进行光催化降解,结果表明,锐钛型TiO2对粒子元青染料有显著的光降解作用,并且讨论了初始pH值,H2O2用量等因素对光催化反应的影响。     

光催化降解弱酸性红RN染料的研究

以弱酸性红RN染料为目标降解物,分析纳米TiO2对其光催化降解的机理.采用XRD表征自制纳米TiO2光催化剂的晶相结构.通过单因素实验,研究光催化剂投加量、染液初始pH值等因素变化对纳米TiO2光催化降解弱酸性红RN染液的影响.结果表明,纳米TiO2受光照激发在其表面生成了具有高活性和强氧化能力的羟基自由基(·OH),将弱酸性红RN染料催化降解为N2、H2O、CO2、Na2SO4等无害物质.采用溶胶凝胶法制备的纳米TiO2晶粒均为锐钛矿相,粒径大小为19.2nm.在300W金卤灯照射下,光催化反应240min时,0.25g纳米TiO2对100mL质量浓度为5mg/L、pH=5的弱酸性红RN染料溶液的降解率达94.2%.     

TiO_2光催化降解活性艳兰KN-R的动力学研究

以纳米二氧化钛为光催化剂,研究了溶液pH值,TiO2投加量,H2O2用量及染料起始浓度对光催化降解活性艳兰KN-R动力学的影响.结果表明,TiO2光催化降解活性艳兰KN-R的反应遵循准一级反应动力学方程,且表观反应速率常数随溶液pH值的升高及染料起始浓度的降低而增大;TiO2和H2O2的投加量均存在一个最佳值,在本实验条件下,它们分别为0.5 g.l-1和2.0×10-2mol.l-1,低于或超过该值都会导致降解速率的下降.     

染色单元过程的清洁生产审计

测定了兰纳素毛用活性染料染色过程中的COD、TOC总输入量和总输出量,并根据物料平衡的原则分析染色中各组份对COD、TOC值的贡献.实验表明,染色助剂阿白格B和醋酸是导致染色废水COD、TOC值较高的主要原因.本研究为探索毛用活性染料清洁染色工艺提供了必要的理论依据.     

松花江水中COD与TOC相关性研究

为了快速综合的监测有机污染物,及时全面地掌握环境水样中有机污染量,研究了松花江水中COD与TOC的相关性,用TOC监测代替COD监测有利于实现监测仪器化、自动化,提高数据的准确性,简化操作。通过研究吉林市松花江水中TOC和COD,建立一元回归方程,并通过进一步监测验证其准确性。     

分体式流化床催化臭氧–絮凝工艺深度处理焦化废水生化尾水

采用催化臭氧-絮凝联用工艺处理焦化废水生化尾水,寻求最优处理效果,探究废水中溶解性有机污染物的特征和降解过程.通过自主设计的分体式流化床催化臭氧装置对废水进行处理,结果表明,在30％体积比的催化剂投加量、3 L/min的臭氧流量以及700 mg/L的絮凝剂投加量这一最佳反应条件下,焦化废水生化尾水的COD去除率为83....     

光促进电镀锌板还原降解有机污染物

用电镀锌板对废水中的有机污染物进行了降解。在碘钨灯照射下,电镀锌板对偶氮染料和氯代有机物的还原降解速率倍增。对不同有机污染物的降解活性测试及XPS测试的结果显示:光照下电镀锌板对偶氮染料和氯代有机物的还原降解遵循典型的零价金属还原降解有机物的机理。入射光通过激发有机物分子或可能的有机物——Zn0复合物,加速了有机物分子和Zn0之间的电子转移还原过程。电镀锌板还原降解活性具有较好的持久性,在多次使用后未发现明显变化。     

高铁酸盐对偶氮类染料的降解脱色研究

以电化学法制备的高铁酸盐对甲基橙、酸性铬蓝、铬黑T等偶氮类染料进行降解脱色.实验结果表明,经高铁酸盐处理后,偶氮染料红外谱图的主要谱峰消失,代之以CO32-的振动吸收峰;紫外光谱分析表明,染料的特征吸收峰逐渐减小直至消失.经对比,发现复合混凝剂FeO42-/Al(OH)4-比FeO42-对染料有更佳的降解脱色效果.     

偶氮染料及其还原产物的微生物降解

从印染厂排出水中分离出了两种细菌。其中的邻单胞菌Plesiomonas sp.X_(13)菌株对五种偶氮染料均有脱色作用。脱色率达75％以上;脱色产物中有芳香胺,但X_(13)菌株对苯胺在振荡培养或深层静止培养条件下均无降解能力。另一种,无色细菌Achromobacter sp.A_8菌株对脱色过程中产生的芳香胺则具有降解作用,其降解能力也因培养条件而异。在振荡培养条件下,其降解芳香胺的速率远比静止培养时为快。     

Highly active brookite TiO2-assisted photocatalytic degradation of dyes under the simulated solar−UVA radiation

Brookite TiO_2 nanoparticles were synthesized by hydrothermal method and characterized by X-ray powder diffraction(XRD), diffuse reflectance UV–Visible spectroscopy(DRUV), and scanning electron microscopy(SEM). The obtained particles were spherical in shape with the diameter of about ～10 nm under the hydrothermal temperature of 175 °C. The photocatalytic performance of brookite was investigated in the photodegradation of dyes(rhodamine B and rose bengal) under UV-A radiation by low-power lamp. The activity of brookite and the photodegradation efficiency of dyes were estimated using a UV–Visible spectrophotometer and a total organic carbon(TOC) analyzer. Compared to anatase and rutile prepared by the similar synthesis procedure, brookite is highly active in terms of decolourization, aromatic ring opening, and mineralization.     

应用污泥功能酶响应预警污水处理系统早期风险

由于新型污染物在现有污水处理技术下不能达到完全被去除的目的,剩余的少量新型污染物仍会影响污水处理系统中微生物的正常代谢,进一步影响出水水质。针对传统监测手段的局限性和瓶颈,研究对比了在三氯生和双酚A两种新兴污染物作用下脲酶、转化酶与TOC的不同响应,在浓度为4 μg·L^-1时,两种污染物均对TOC有一定抑制作用,且对酶的促进作用较小;当双酚A浓度为5 μg·L^-1时,转化酶的相对变化率是TOC降解率的13.15倍,脲酶的相对变化率是TOC降解率的20.72倍。三氯生浓度为0.5 μg·L^-1时,脲酶的相对变化率是TOC降解率的17.14倍,转化酶的相对变化率是TOC降解率的21.04倍。实验结果表明:生物指标的灵敏度明显高于化学指标。可以利用生物指标对污水的处理效率和出水水质起到早期预警作用。     

BAC-SBR反应器处理ABS凝聚干燥工段废水

采用生物活性炭序批式反应器(BAC-SBR)处理ABS凝聚干燥工段废水,利用紫外可见光谱及红外光谱等技术检测分析废水处理过程中有机污染物的变化,并重点研究分析了该废水中的有毒难降解有机污染物在BAC-SBR反应器中的降解过程。研究结果表明BAC-SBR反应器处理该废水的过程主要包括活性炭吸附、活性炭的生物再生及生物再生完成3个阶段;经过180 min的处理,废水的COD和TOC去除率均能达到85%以上;并且通过紫外可见光谱和红外光谱检测分析可知该反应器能够高效地降解转化废水中的芳香类及有机腈类有毒有害污染物。     

氧化还原介体催化强化污染物厌氧降解研究进展

 由于厌氧生物处理技术具有产生剩余污泥少、可回收能源等优点而被广泛用于处理各种有机污染物，尤其在有毒、有害、难降解污染物的去除方面取得了良好的效果。然而，厌氧生物法的处理速率通常比较低，而氧化还原介体可通过自身不断的氧化和还原来传递电子，提高电子在氧化还原反应过程中的传递速率，从而促进污染物高效厌氧降解。醌类物质和腐殖酸是应用较多的氧化还原介体，在催化难降解污染物降解方面取得了一定效果。讨论了氧化还原介体的特点、作用机制，并总结了其对偶氮染料厌氧脱色、反硝化和多氯联苯厌氧降解的强化作用，提出了氧化还原介体未来的研究方向。