高效自组装二氧化钛纳米管阵列光电催化降解葡萄糖的动力学和机理

 研究了自组装 TiO2 纳米管 (TNAs) 光电催化降解葡萄糖的动力学和机理. 利用薄层反应器进行耗竭反应, 研究了 TNAs 表面催化反应和溶液本体-扩散层传质有关的葡萄糖降解过程. 采用电流-时间曲线以及相应的微分曲线分析了光电化学催化降解的微观进程. 结果表明, 葡萄糖的初始浓度与降解的起始电流强度符合 Langmuir 吸附等温式 I0ph = 0.00008c0/(1 + 0.69274c0) + 0.00034, 葡萄糖在 TNAs 薄膜催化剂表面的吸附为单一分子层吸附, 其光电催化降解反应符合一级反应动力学, 葡萄糖降解反应经历了三个不同的反应过程.     

隔膜式电解槽生物膜阴极降解苯酚的过程及其条件的优化

以炼油废水中的主要污染物苯酚为目标污染物, 采用不同生物膜电极反应器对苯酚进行降解, 从而寻找出降解苯酚的最佳反应途径. 研究结果表明, 运用隔膜式电解槽生物膜阴极区域对苯酚废水进行处理, 其苯酚的去除效果虽然没有在生物膜阴极与阳极相混合的混合式反应器中处理效果好, 但在18 h内苯酚浓度降解到0, 并且其化学需氧量(COD)去除率最高, 在16 h内COD去除率达到80%. 对于隔膜式电解槽生物膜阴极区域的降解条件优化后发现, 电流设定为5 mA, 初始苯酚质量浓度低于200 mg/L, 温度为35 ℃时, 苯酚降解效果最佳.     

Co/Bi催化剂催化湿法氧化降解垃圾渗滤液中的氨氮

采用催化湿法氧化(CWAO)技术,以Co/Bi为催化剂,对垃圾渗滤液中氨氮(NH₃-N)进行降解处理,并利用GC-MS检测了垃圾渗滤液中含氮有机物的相对含量.结果表明,随着反应温度的升高,CWAO对NH₃-N的降解能力逐渐增强,在220,240,260和280℃条件下,NH₃-N降解规律符合一级动力学反应(r>0.93,n=6).在升温过程(20～300℃)中,NH₃-N浓度变化经历了先升后降两个阶段,并在220℃时达到最大值.GC-MS检测结果表明,在第一阶段,垃圾渗滤液中几种含氮有机物因催化氧化而生成NH₃-N;第二阶段,NH₃-N逐渐被氧化降解,达到了CWAO技术同时降解有机物和NH₃-N的目的.同时,选取垃圾渗滤液中一种含氮有机物2-巯基苯并噻唑进行含氮有机物氮降解机理的验证实验.     

声电协同氧化2-氯酚的机理及动力学研究

为提高有机物的降解效率, 提出了超声波协同电催化的集成一体化反应体系. 在声电协同反应器中, 研究了2-氯酚(2-CP)的去除效果, 探讨了声电协同工艺降解2-CP的机理, 建立了声电协同作用的动力学模型. 降解途径研究表明, 2-CP降解经历了羟基对位氧化、开环分解、形成小分子有机酸等过程. 数据拟合显示, 在电流密度20 mA·cm^-2、声频率20 kHz、声强0.27 W·cm^-2、2-CP初始浓度200 mg·L^-1等实验条件下, 声电协同氧化2-CP表观速率常数表示的增强因子达1.324, 表明协同效应存在. 根据反应动力学方程和Langmuir表面吸附理论, 推导出的动力学模型, 能较准确地描述声电协同体系中2-CP的初期降解情况, 模型数值解与实验值总体吻合良好, 模型参数取值与反应条件相关联.     

基于中心辐射树枝状介孔二氧化硅构筑CPO固定化酶反应器及应用

首先制备粒径均匀的具有开放的三维中心辐射树枝状结构的介孔二氧化硅(DSP)粒子, 再通过静电相互作用在孔道内负载氯过氧化物酶(CPO)构筑了CPO@DSP固定化酶反应器. 通过改变硅源正硅酸乙酯(TEOS)和模板剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)的浓度调控孔径大小, 研究了孔径对固定化酶反应器催化活性的影响; 同时基于酶促反应动力学分析探讨了孔道内酶催化反应的限域效应, 并进一步在CPO@DSP表面包覆海藻酸钠(SA)水凝胶薄膜以抑制酶反应器在使用过程中酶分子的泄露, 所得SA-CPO@DSP固定化酶反应器的重复使用性显著提高, 循环使用10次后, 仍能保持90%以上的催化活性. 将SA-CPO@DSP酶反应器用于环境水体中残留抗生素左氧氟沙星的降解, 对100 μg/mL的底物在25 min内降解率可达88%以上; 将该反应器用于苯酚的视觉比色检测, 裸眼可检测到5 μmol/L的苯酚, 表明SA-CPO@DSP酶反应器在环境保护方面具有良好的应用前景.     

以乙酸为模型反应物的Ti-Ce复合氧化物湿式氧化催化剂的研制

催化湿式氧化(catalytic wet air oxidation, CWAO)为高浓度难降解有机废水提供了一种有效可行的处理技术[1～8],它可使难降解有机物分子在相对较低的反应温与压力下降解矿化或生成易生物处理的小分子有机物.     

纳米TiO2异相光催化降解2,6-二甲酚中间过程的UV吸收光谱和荧光光谱示踪研究

用半导体纳米材料(如TiO₂,SnO₂,CdS等)进行光降解消除污染物因其能最大限度利用太阳能和降解完全(有机质最终全部转化为CO₂,H₂O等)以及降解速率高的特点被认为是环境科学的新领域。异相光催化降解是有机物作为电子供体捕获TiO₂表面光生空穴自身被氧化降解的过程,因TiO₂价带空穴所具有强的氧化性,一般有机物都可进行光化学反应^[1]。这一过程总是以一系列的中间反应步骤所构成,中间体形成的峰形动力学曲线及其异于原初态的光谱特性对揭示光催化降解动力学过程至为重要。本文主要对2,6-二甲酚-纳米TiO₂悬浮体系光降解动态分子光谱进行示踪研究。     

TG-FTIR研究落叶松和废轮胎共热解失重及产物释放特性

利用热重红外法(TG-FTIR)考察了不同质量混合比例(1∶2、1∶1、2∶1)落叶松和废轮胎共热解失重、动力学规律及气相产物释放特性。共热解失重特性研究发现,温度低于366℃共热解主要表现为以落叶松为主的热降解行为,温度高于366℃主要表现为以废轮胎为主的热降解行为,热解效率随着落叶松加入比例的增大而提高。采用Coats-Redfern动力学模型对共热解动力学分析发现,主要失重阶段低温区(250~370℃)和高温区(370~480℃)热解行为均符合一级动力学规律,高温区活化能均明显低于低温区,随着落叶松加入比例的增大,活化能明显降低,使得热降解更容易发生。红外分析表明,共热解过程中主要生成含氧官能团的有机物及含氧小分子气体,6种小分子气体吸收峰析出强度由大到小依次为CO2CH4H2OCOSO2H2S,其中,废轮胎中的硫在落叶松降解过程中产生的氧自由基作用下主要转化为SO2。     

185 nm UV降解水中4-CP、4-NP和Rh B的研究

本文以对氯苯酚(4-CP)、对硝基苯酚(4-NP)和罗丹明B(Rh B)为模型有机物(以4-CP和4-NP为小分子模型有机物,以Rh B为大分子模型有机物),分别研究了185 nm UV对水中这3种模型有机物的降解规律、性能和效果.研究结果表明,185 nm UV直接对水中4-CP、4-NP和Rh B有很好的降解效果.研究内容包括:185 nm UV降解模型有机物的浓度、TOC(Total organic carbon)浓度、185 nm UV降解模型有机物过程中溶液pH及电导率变化、以及降解模型有机物过程中产生的无机离子等几个方面.     

浅池型TiO2/ACF光催化降解水中苯酚的研究

为了提高光催化过程的降解速率，本文以涂覆法制得的二氧化钛/活性炭纤维（TiO2/ACF）为光催化剂，300 W(365 nm)高压汞灯为光源，研究了浅池型反应器中苯酚在TiO2/ACF上的光催化降解动力学；探讨了光强度、高压汞灯滤光以及光源种类对降解反应的影响，并对光氧化，光催化和吸附过程进行了比较。结果表明：光氧化对苯酚的降解无效果，光催化降解速率常数与吸附速率常数之比为3.35/1；光强越大，光催化降解速率越快；高压汞灯不滤光时光催化降解速率明显加快，但光催化反应仍遵循准一级反应动力学方程；波长为254 nm紫外杀菌灯的降解效果高于波长为365 nm高压汞灯滤光后的降解效果。     

膜生物反应器中N-酰基高丝氨酸内脂分析技术研究进展

膜生物污染一直是膜生物反应器(Membrane bioreactor,MBR)在废水处理工艺中需要解决的一大难题。新近研究表明,基于群体感应的猝灭技术可以作为MBR活性污泥体系中一种有效的膜生物污染防治策略。因而,识别和分析群体感应产生的信号分子是应用群体猝灭技术防治MBR中膜生物污染的关键。本文首先介绍了活性污泥体系中的群体感应机理和N-酰基高丝氨酸内脂(AHLs)类化合物;接着,归纳了近期研究中针对MBR中AHLs定性和定量分析的方法;最后,对MBR中AHLs识别及分析技术的应用前景进行了展望。     

热动力学方法测定端羟基聚丁二烯固化反应动力学参数

用热动力学方法对高分子固化反应动力学进行研究,在RD-Ⅰ型热导式自动量热计的基础上,设计了反应器,测定了端羟基聚丁二烯(HTPB)与甲苯二异氰酸酯(TDI)固化反应的动力学参数(表观活化能和反应速率常数),结果与文献值、粘度法和红外光谱法的结果相符。     

超临界苯类溶剂对聚苯乙烯降解的影响

在高压间歇反应器中,温度340~370℃,以苯、甲苯、乙苯和对二甲苯为超临界溶剂研究了聚苯乙烯(PS)的降解特性.苯类物质是聚苯乙烯的优良溶剂,在超临界条件下其优异的传质、传热性能使聚苯乙烯快速降解.聚苯乙烯在不同超临界溶剂中降解转化率相近,而降解产物组成差别很大,分析了不同超临界溶剂对聚苯乙烯降解过程的影响.结果表明超临界甲苯对降解过程影响最小,苯乙烯收率最高.聚苯乙烯降解过程中,高分子链断裂和解聚同时进行,结合连续分布理论建立了聚苯乙烯降解的动力学模型,得到在超临界甲苯中聚苯乙烯链端解聚活化能为138.4 kJ.mol-1.     

膜生物反应器中AHL分析技术研究进展

膜生物污染一直是膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)在废水处理工艺中需要解决的一大难题。最近研究表明：基于群体感应的淬灭技术可以作为MBR活性污泥体系中一种有效的膜生物污染防治策略。因而,识别和分析群体感应产生的信号分子是应用群体淬灭技术防治MBR中膜生物污染的关键。本文首先介绍了活性污泥体系中的群体感应机理和N-酰基高丝氨酸内脂(N-acyl homoserine lactone,AHL);其次,归纳近期研究中针对MBR中AHL定性和定量分析方法;最后,对MBR中AHL识别及分析技术应用进行了展望。     

大蒜素包埋球对膜生物反应器混合液可滤性影响解析

将由大蒜素包埋在海藻酸钠中制成的大蒜素包埋球(AEBs)投加至膜生物反应器(MBR)中,以探讨大蒜素的群体猝灭(QQ)效应对MBR污泥混合液可滤性的影响。结果表明,QQ作用对污泥混合液性质影响显著,对MBR污染物去除影响较小;混合液中胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物代谢产物(SMP)含量降低;通过对修正污染指数(MFI)检测表明,QQ可提高污泥混合液可滤性,该指标与胞外多糖浓度紧密相关。     

不同价态铁离子对膜生物反应器影响研究进展

膜生物反应器(Membrane bioreactor,MBR)作为一种新型的污水处理技术,近些年来备受关注。然而,膜污染问题成为了该工艺广泛应用的最大障碍。现已证明,向MBR中投加铁系混凝剂能够减缓膜污染。本文首先综述了不同价态铁离子对MBR污染物去除的影响,然后对铁离子在污泥混合液中分布及迁移转化进行了分析,接着阐明了铁离子对膜污染的影响,最后对该领域的研究进行了展望。     

乙醇的低温光催化氧化实验研究

利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR),在间歇式反应器中研究了高浓度乙醇的低温光催化氧化特性。研究结果表明,FT-IR技术能够用来研究气态有机物的光催化降解特性;在乙醇的光催化降解过程中,有乙醛等中间产物生成,乙醇先被氧化为乙醛,再被氧化为二氧化碳;在间歇式反应器中,乙醇的循环流量对乙醇的瞬时降解速率影响不大;高浓度乙醇的低温光催化氧化过程可以用单步Langmuir-Hinshelwood 方程来描述;温度对乙醇光催化氧化的初始反应速率的影响十分显著,高浓度乙醇的初始反应速率随温度的升高而迅速提高。     

铁系混凝剂的投加对膜生物反应器运行效能的影响

膜生物反应器(MBR)作为一种高效的污水处理及回用工艺,与传统活性污泥法相比具有众多优势。然而,膜污染问题限制了该工艺的进一步大规模应用。众多研究者已证实,投加铁系混凝剂能有效改善MBR中混合液的可滤性,从而减缓膜污染。本文首先介绍了胞外聚合物对膜污染的影响机制,然后总结了铁系混凝剂投加对MBR污染物去除、膜污染速率及Fe3+在污泥混合液中的分布的影响;最后,对铁系混凝剂在MBR中应用进行了展望。     

求取反应速度的几种数学方法

对于均相与非均相反应动力学研究一般根据不同反应类型与条件选择不同的反应器,而对不同的反应器,求取反应速度的数学方法也不同。例如,选用连续搅拌的恒容反应器、循环反应器(包括内循环和外循环反应器)或微分反应器时,这种类型的反应器可视为反应器内各     

光电协同效应降解饮用水中邻氯酚的机理与动力学

要 在集成光解电解一体化反应器中, 以邻氯酚(2-CP)为模型污染物, 通过产物和动力学分析详细探讨了光电复合作用的协同效应机理, 建立了光电复合作用的动力学模式. 表观动力学常数的对比表明复合协同作用对于总有机碳(TOC)的去除具有显著的协同效应. 研究表明, 光电复合作用在研究条件下对污染物的降解具有多层次、多途径的互补效应, 降解反应的途径不止是单独的光解与电解途径的简单累加, 而是通过新的作用途径组合构成光电协同效应. 通过紫外光辐射激发和定向直流电场作用控制电极中毒和污染物分子的激发态及其迁移趋势, 从而大大提高了降解反应的效率. 通过光电复合作用能够触发构成高级氧化的多种自由基链反应, 从而取得水中有机污染物的快速、完全的矿化. 动力学分析表明, 光电协同作用在溶液中形成的羟基自由基(OH·)反应是去除TOC的主要途径.