超声波与光协同降解对氯苯酚水溶液的机理研究

为阐明超声波与光协同作用机理,以对氯苯酚为研究对象,研究了对氯苯酚水溶液在超声波与光(紫外光、可见光)单独及共同辐照下的降解现象,研究发现对氯苯酚水溶液在超声波及紫外光单独辐照下均发生降解,降解过程符合一级反应动力学规律。在超声波和紫外光共同辐照下,降解过程也符合一级反应动力学规律,同时对氯苯酚水溶液降解呈现显著的声光协同效应,即同一辐照时间内超声波和紫外光共同辐照下对氯苯酚的降解率大于超声波和紫外光单独辐照下各自降解率之和。另一方面,超声波和可见光共同辐照没有呈现出明显的声光协同效应。超声波和紫外光共同辐照下的声光协同效应被归因于紫外光对超声空化过程中产生的过氧化氢的裂解作用。     

碘化钾水溶液中碘释放现象的超声可见光协同效应研究

观察了超声波和可见光分别辐照下及共同辐照下碘化钾水溶液中碘释放现象,发现超声波和可见光共同辐照下碘化钾水溶液中碘释放的产率显著高于超声波和可见光分别辐照下碘化钾水溶液中碘释放的产率之和,即该反应体系呈现出显著的声光协同效应。对该反应体系进一步的反应动力学研究结果表明,超声空化产生的对反应系统理想的搅拌作用可能是声光协同效应产生的主要原因。该搅拌作用使得反应系统趋于均一化,从而提高了光化学的反应产率和速率。     

纳米结构锌及锌氧化物薄膜对甲基橙的降解作用研

采用磁控溅射方法制备了纳米金属锌薄膜,结合后续的空气退火处理制备了纳米锌氧化物薄膜. 金属锌薄膜对甲基橙的还原降解以及锌氧化物薄膜对甲基橙的光催化降解过程都可以用一级反应动力学方程来描述. 甲基橙溶液在金属锌膜的还原降解下具有最快的褪色速率,但矿化不完全：在紫外光波段出现的额外吸收峰表明生成了芳香族中间产物. 完全氧化的氧化锌薄膜对甲基橙的光催化降解速率仅为金属锌膜还原降解速率的1/4左右,没有出现芳香族中间产物. 另外实验发现部分氧化的锌氧化物薄膜对甲基橙的光催化降解速率明显高于完全氧化的氧化锌薄膜,光催化活性的提高可能由于部分氧化薄膜中同时存在的金属锌及氧化锌相之间的协同效应.     

Mn2+/H2O2光催化体系对染料甲基橙、茜素红、结晶紫的降解研究

研究了锰与过氧化氢组成的催化体系在二氧化钛、光的作用下与染料甲基橙、茜素红、结晶紫的脱色和降解反应，结果表明，Mn^2 /H2O2体系在pH8-9,二氧化钛存在下，用日光和紫外光分别照射时对三种染料的脱色和降解作用明显，脱色率达到80％以上。还研究了Mn^2 /TiO2/H2O2/UV（紫外光）体系的动力学，为动力学一级反应。     

纳米TiO_2用于甲基橙溶液的光催化氧化研究

本实验采用纳米级的二氧化钛,对甲基橙溶液进行了紫外光催化氧化处理,探讨了pH的影响和添加Fe3+的效果及反应动力学方程,结果表明,采用UV/O3/TiO2工艺对其进行处理,pH4-5时,10W紫外灯光照60min,CODcr去除率达84%,脱色率达96%以上。添加Fe3+,对溶液的催化降解速度提高不明显。动力学研究表明,CODcr降解速度对CODcr的浓度为一级反应。     

光助Fenton法降解水中间氨基苯酚的研究

采用光助Fenton氧化法处理间氨基苯酚模拟废水,考察了光强、Fenton试剂的用量、初始pH、反应时间对降解效果的影响,初步探讨了其降解动力学规律。结果表明:在不同光源下(闭光、高压汞灯照射以及较强太阳光照射),450W高压汞灯照射以及较强太阳光照射的条件均可以明显加快Fenton法催化氧化降解间氨基苯酚溶液的过程。选择1.5mL2.5g.L-1FeSO4.7H2O,1.0mL6%H2O2,初始pH=3.5,太阳光照射下降解间氨基苯酚效果较好,反应40min后降解率高达99%;降解过程符合准一级反应动力学方程。     

荧光光谱检测的酸性橙Ⅱ的研究

酸性橙Ⅱ在食品工业中是禁用添加剂.针对酸性橙Ⅱ的食品安全检测问题,报道了运用荧光光谱技术检测其水溶液的实验.实验表明,酸性橙Ⅱ水溶液在230～290nm波长激发下,310～390nm范围内产生荧光光谱,峰位波长在350nm,最佳激励波长为250nm;采用垂直偏振片(起偏角为0°)起偏照射样品,发现偏振荧光峰位不变,荧光峰强度随检偏角的增大而呈明显的线性递减关系.由实验数据计算得到荧光偏振度为0.783,表明分子具有一定确定取向;另外,分析认为酸性橙Ⅱ产生荧光,是由于分子中含有苯环和萘环结构吸收紫外光能量,以及氮键在光子作用下形成顺式异构体的激发单线态后,两者发射的光子所致.整个结果对酸性橙Ⅱ在食品中的违禁使用检测、特性表征、以及分子规律的更深入研究,有一定的参考价值.     

高铁酸钾降解苯并芘的荧光光谱研究

在优化的反应条件下, 研究了高铁酸钾与苯并芘(BaP)的降解反应过程, 通过联合应用同步, 三维(EEM), 时间扫描及荧光光度定量等多种荧光光谱分析方法所提供的多角度的荧光光谱信息, 揭示了BaP分子在降解过程中浓度随时间变化规律, 尤其高铁酸钾与BaP作用过程的动力学特征。同步荧光和三维荧光光谱共同揭示出, 高铁酸钾在20 s内能降解91%的BaP, 60 s以后反应趋于缓慢的变化规律; 由时间扫描荧光光谱结合发射和同步两种荧光光度定量方法, 便捷地获得了高铁酸钾与BaP的反应过程中的动力学方程: ln(F₀/F_t)=0.563 2t+0.171 2, (R2=0.994 2), 由此推测高铁酸钾与BaP的反应过程符合一级反应动力学规律。为研究高铁酸钾降解其他污染物反应过程的机理提供了十分有益的参考。     

强悬浮性纳米TiO2的制备、表征及光催化活性研究Ⅱ.光催化活性研究

将甲基橙溶液作为模拟废水,在紫外灯照射下,通过测量甲基橙溶液在470nm处吸光度的变化,考察了热分解制备纳米TiO2后处理过程中采用硅油淬火改性和自然冷却所得产物的光催化活性,并初步分析了两者光催化甲基橙的机理和在35min内的降解率和动力学反应过程。结果表明：两者均具有良好的光催化降解效果,且活性差别不大。但经硅油淬火改性的纳米TiO2因在水中具有强悬浮性,可更为有效地利用外部光源在工业废水的表层降解有害成分。     

铁掺杂A-TiO_2光催化降解对硝基苯酚的动力学研究

研究了以自制掺铁的锐钛矿型TiO2(即A-TiO2)光催化降解对硝基苯酚的动力学过程。结果表明:在可见光照射下,对硝基苯酚溶液为20mg·L-1、溶液调节为酸性(pH=2)、自制的掺铁0.1%(摩尔分数)A-TiO2的投入量1.0g·L-1、室温下搅拌下反应200min的条件下,对硝基苯酚的光催化降解的表观反应速率常数k(0.0050min-1)和降解率(64.52%)最大,拟合可见光下铁掺杂TiO2降解对硝基苯酚为一级反应。     

超声空化状态对苯酚降解的影晌

给出不同空化状态下超声波降解苯酚溶液的实验结果,比较了相应的声压级频谱和合成声强。研究了苯酚溶液的浓度、二阶铁盐、超声辐照时间对苯酚降解率的影响,讨论了不同空化状态下的声压级频谱特征。     

十二烷基苯磺酸钠的超声降解研究

采用频率为１．８ＭＨｚ,声强近似为５Ｗ·ｃｍ~－２的超声波,在固定式声化学的应器内研究了初始浓度为２００ｍｇ／Ｌ－４００ｍｇ／Ｌ的十二烷基苯磺酸钠（ＤＢＳ）溶液的声化学降解情况．实验表明,浓度的改变对ＴＯＣ的削减率无明显的影响,溶液的ＰＨ值对降解率则有显著影响,碱性条件下（ＰＨ＝１３）,ＤＢＳ几乎无降解,酸性条件下（ＰＨ＝３）ＴＯＣ削减率≤１０％．通过分析降解过程中溶液的紫外光谱（１９０－３４０ｎｍ）,发现降解过程中有复杂的中间产物生成,包括小分子烃类碎片及硝基化合物。我们认为,能使溶液表面张力。降低的表面活性剂,其声化学降解率低的原因在于,溶液表面张力下降后影响了溶液中空化效应的产生,从而降低了溶液中声化学反应的强度,致使ＴＯＣ削减率不高。     

紫外吸收光谱法研究ZnO/碳纳米管复合材料催化降解偶氮染料

以Zn(NO₃)₂和酸化多壁碳纳米管为原料采用水热法合成了ZnO/碳纳米管复合材料,产物经X射线粉末衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征,表明六方晶相的ZnO颗粒大小约为28 nm。紫外吸收光谱研究表明, 该复合材料在太阳光照下具有较高的光催化降解偶氮染料的活性。探究了光照时间﹑催化剂用量﹑染料浓度以及不同的染料结构等因素对催化效率的影响,结果表明随光照时间的延长,偶氮染料位于400 nm的特征峰强度逐渐减弱,且偶氮染料的降解呈准一级的反应。该复合材料对三种染料：酸性橙﹑酸性大红﹑酸性嫩黄的溶液都具有较好的降解能力,反应速率分别为0.09,0.28,0.22 mg· L-1·min-1,此光催化降解速率的差异是由于偶氮染料分子中有机官能团的不同所造成。当选用最优条件时,该复合材料可以迅速降解染料,且经过五次循环后,其催化效率仍高于50％。     

超声波降解有机物溶液的气泡动力学研究

在超声波降解有机物溶液过程中,超声空化产生的高温高压以及空化泡振荡产生的激波在有机物溶液的降解中发挥重要作用.本文通过对超声波作用下气泡动力学的研究,讨论了超声波声压、频率、气泡初始半径等参量对有机物溶液降解效率的影响.研究发现,存在使降解效率极大的声压和频率。在空化稳定的情况下,存在一个使降解效率极大的气泡初始半径,降解效率随着黏滞系数的增大而减小。研究还发现,双频超声作用的空化效果比单频超声作用时强,与双频超声作用下有机物溶液降解率较大这一实验结果一致。     

室温下超声波辐照制备介孔结构的TiO2及其光催化性能

在室温条件下,利用超声波辐照方法合成了一系列具有大比表面积的介孔结构TiO₂光催化剂。应用N₂-物理吸附、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段对合成的样品进行了表征。考察了超声波强度、发射时间对TiO₂的结晶度、比表面积、孔体积、孔径等物理结构的影响,并提出了超声波辐照下TiO₂的介孔结构的形成机理。以λ=365 nm的紫外光为光源,评价了该系列催化剂光催化降解染料甲基橙的性能。结果表明超声波功率的增加将增加TiO₂的结晶度和孔径,并使其晶粒发生细化,提高催化剂的分散性。声化学合成的样品具有较高的光催化活性,其主要原因是超声波辐照方法合成的TiO₂具有较高的结晶度和较大的比表面积和孔体积。     

纳米ZnTiO3粉体光催化降解甲基橙

利用自制的催化装置降解甲基橙模拟染料废水,证明了纳米ZnTiO3粉体能够对甲基橙溶液进行有效的降解,并探讨了ZnTiO3的投加量、甲基橙溶液的初始浓度、反应时间、光照强度等因素对其影响。实验结果表明,在甲基橙溶液的初始浓度为15mg/L、ZnTiO3的用量为3g/L、反应180min后,甲基橙溶液的脱色率达到99.6%。     

微波促进含铬废渣催化H2O2降解甲基橙溶液研究

偶氮染料废水中含有铬等重金属和偶氮类难降解有机物,使废水的色度大、可生物降解性低,从而形成了难处理的复合污染废水.文章研究了微波辐射下铬渣催化氧化降解甲基橙溶液中COD去除率和脱色率,探索了微波功率、微波辐射时间、pH值、铬渣用量、H2O2浓度、甲基橙浓度等对降解性能的影响,并测定了甲基橙溶液处理前后的紫外-可见光谱图.微波促进铬渣催化甲基橙溶液脱色是羟基自由基破坏偶氮键结构.有机废水中的某些过渡金属离子可作为高级氧化技术处理有机污染物降解中的催化剂,可减少化学处理药剂的使用量,降低复合污染废水的处理成本.铬渣中溶解性铬离子与H2O2形成类Fenton体系,产生羟基自由基(·OH)矿化甲基橙.利用微波加热的热效应和非热效应,能大大促进有机物的矿化速率.微波辐射能提高催化过程中H2O2的利用效率,减少氧化剂的使用量.酸性条件有利于类Fenton试剂产生羟基自由基.在微波频率2 450 MHz、微波功率700 W、微波辐射时间3 min、pH值为3、铬与H2O2的摩尔浓度比为1:56.8的实验条件下,降解1 000 mg·L-1的甲基橙溶液,其脱色率和COD去除率分别达到88%和85%.     

高铁酸钾降解苯并[a]芘的偏振三维荧光(PEEM)研究

偏振三维荧光(PEEM)结合了偏振技术和三维荧光(EEM)的优点, 对于完整获取分子荧光特性能提供重要信息, 具有更高的选择性、 准确性及灵敏度。运用PEEM进一步探讨了高铁酸钾对苯并[a]芘的降解过程, 并分别从该降解体系反应过程中的偏振度和PEEM特征变化, 深入揭示了高铁酸钾对苯并[a]芘的降解规律. 结果显示, t=15 s, 苯并[a]芘的降解率约60%, t=40 s,降解率达90%. 偏振度(P)更清晰反映了苯并[a]芘的难降解特性. 通过对高铁酸钾-苯并[a]芘体系降解的时间偏振曲线拟合, 获得了一级反应动力学方程: y=0.277x-0.004(r=-93.90%)。以上研究结果与前期研究中应用EEM所获得的结果一致, 为研究高铁酸钾降解其他污染物反应过程, 机理提供了十分有益的方法选择的参考。     

H_3PW_(12)O_(40)/MCM-48的制备及其光催化降解农药(英文)

以介孔分子筛MCM-48为载体,采用水热法制备了负载磷钨酸H3PW12O40(HPW)的多金属氧酸盐催化剂HPW/MCM-48。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、小角度X射线粉末衍射(XRD)、氮气吸附检测和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对其结构进行了表征,并以农药吡虫啉和百草枯为对象,考察了所制备的HPW/MCM-48的光催化降解活性。结果表明,采用水热法制备的催化剂保持了MCM-48的介孔分子筛结构和HPW的Keggin结构,比表面积783.35m2·g-1,孔体积1.46cm3·g-1,平均孔径2.76nm,相比于母体HPW,HPW/MCM-48的比表面积大大增加;在365nm紫外光下反应14h后,20mg剂量HPW/MCM-48催化剂能使50mL,10mg·L-1吡虫啉和百草枯的降解率分别达57.38%和63.79%,而HPW对两种农药的降解率在25%左右,空白组降解率均低于5%,说明负载后HPW对两农药的降解活性显著增强。动力学考察表明,HPW/MCM-48对农药降解过程符合一级动力学方程,对吡虫啉和百草枯这两种农药的降解速率常数Ka分别为0.089和0.117h,半衰期t1/2为7.8和5.9h。     

超声波降解溴苯:操作参数与环境因素的影响

本文考察了用超声波降解水中溴苯的动力学与脱卤效应,并研究了重要的操作参数如强度与饱和气体,以及环境干扰因素如悬浮物、地表水其他杂质的影响。结果表明,超声波可以有效地处理溴苯,在20kHz,7.5W／cm2下一级反应常数达0.044／min,脱卤效率达58％。本研究范围内,声强度越高,反应越快。氧气和氩气下降解速率高于空气下。超声降解不受地表水中杂质、纳米级微粒、无机颗粒的影响,但有机悬浮物能在一定程度上干扰溴苯的超声降解。