离子交换膜对采用生物膜电极法降解五氯酚的影响

以五氯酚（PCP）为目标污染物,在隔膜式电解槽中研究了不同离子交换膜对采用生物膜电极法处理五氯酚的影响. 结果表明,阴离子交换膜有利于五氯酚在生物膜电极上的转化和中间产物的去除;与生物法和电化学法降解五氯酚相比,采用以钛基二氧化铅为阳极（Ti/PbO₂）、生物膜电极为阴极、阴离子交换膜为隔膜的电解槽处理时,五氯酚的降解效果明显优于生物法和电化学方法,经24 h处理后五氯酚的去除率和化学需氧量（COD）去除率均可达到96%（质量分数）.     

氯离子对苯酚电化学氧化降解过程的影响

本文用Ti/SnO2-Sb2O5/PbO2和Ti/Ru-Ti-Sn氧化物涂层阳极研究了氯离子对苯酚电化学氧化降解过程的影响. 结果表明,在电解液中加入氯离子能提高苯酚的去除效率并完全降解. 在无氯离子存在下,有机物电化学降解主要以直接电氧化方式进行;在氯离子存在下,不仅可发生间接电化学氧化,而且也同时发生直接电氧化. 对于析氯阳极体系,如Ti/Ru-Ti-Sn阳极,主要发生有机物的间接电氧化;对于高氧超阳极体系,如Ti/PbO2阳极,有机物的间接电氧化和直接电氧化可能同时发生. 氯离子对于有机物的间接电氧化起到类似催化剂的作用,这种催化作用主要是由于氯离子在有机物氧化过程中阳极表面层和溶液本体电生成了Cl-/活性氯的氧化还原媒介.     

光催化降解过程中苯酚的分光光度法测定

提出了用双波长紫外分光光度法测定含对苯醌和苯酚混合液中苯酚的方法,解决了用分光光度法直接测定苯酚时对苯醌分析的干扰。选择测定波长为270和292nm。用于纳米二氧化钛光催化降解苯酚过程中苯酚的测定。标准样品的加标回收率为：99.79％～101．17％,相对标准偏差小于0．50％;样品测定的加标回收率为：99．14％～104．75％,相对标准偏差小于2．20％,苯酚的检出限为0．10mg／L。     

H2O2在苯酚降解过程中的作用研究

H2O2浓度是影响苯酚降解程度的重要因素之一。实验表明,不同浓度的H2O2在苯酚降解过程中所起的主要作用也不相同。在环状有机物的降解过程中,苯酚往往作为副产物出现,因此,苯酚的降解程度也往往影响到这些环状有机物的降解程度。H2O2在光氧化、光催化氧化和光电催化氧化的条件下均能影响苯酚的降解程度。在后两种条件下,H2O2还影响到用作光催化剂的TiO2的活性。     

生物膜电极在以苯酚为燃料的微生物燃料电池中的应用

以苯酚为燃料, 生物膜电极为负极, Ti/SnO₂-Sb₂O₅/PbO₂电极为正极, 构建了双室微生物燃料电池. 利用微电流驯化法和自然驯化法分别制备了生物膜电极, 研究了微生物的挂膜方法、 挂膜时间和负极基底材料种类对微生物燃料电池产电能力的影响. 结果表明, 微电流驯化法优于自然驯化法, 微电流驯化法制备的生物膜电极更利于电池的产电; 微生物的挂膜时间为8 d时, 电池的产电能力最高, 其最大输出功率密度达到39 mW/m²; 不同基底材料生物膜电极所组建的微生物燃料电池产电能力高低顺序为碳毡>石墨>钛网>泡沫钛.     

氧电极在光电催化降解水中苯酚的性能

以乙炔黑、活性炭、石墨粉与适量的Mn(NO3)2为原料,采用热压法制备氧电极,将其应用于光电催化降解水中苯酚的研究。采用BET、X射线衍射(XRD)及扫描电镜分析(SEM)测试技术对氧电极进行了表征,并考察了氧电极的制备条件对电极光电催化性能的影响,比较了铜片、镍片、氧电极3种不同阴极对苯酚的降解效果,也比较了相同操作条件下吸附、光催化、电催化、光电催化等过程对苯酚降解效果的影响。结果表明,氧电极的比表面积较大,主要晶相为石墨、Mn3O4,电极表面和内部的物料混合及气孔分布比较均匀;电极的较佳制备条件为:石墨、乙炔黑与活性炭的质量比1∶1∶1,烧结温度400℃,电极厚度1.0 mm;在降解水中苯酚的过程中,氧电极与光阳极能产生良好的光电协同效应,提高了水中苯酚的矿化率。     

铁掺杂的高比表面二氧化硅的制备及其苯酚降解性能

研究了以聚乙二醇为模板剂、正硅酸乙酯(TEOS)为硅源制备铁掺杂的多孔二氧化硅的方法。开发了一步完成多孔材料制备和掺杂的新工艺。研究了不同的铁元素掺杂量对样品性能的影响。采用低温氮吸附、SEM、FTIR、XRD方法表征了样品的比表面、孔结构和表面基团等信息。最优样品比表面大于700 m²·g^-1、孔容大于1 mL·g^-1。研究了所制备的多孔材料和双氧水共同降解水中苯酚的能力,研究发现负载铁的催化剂可以在很宽的pH值范围内(3~8)和双氧水协同使用,这可能是因为铁元素被牢固负载于多孔二氧化硅的骨架上,避免了其在高pH值下发生的水解反应。     

苯酚及其光催化降解中间产物的HPLC法同时测定

研究了苯酚光催化降解过程中苯酚及３种中间体（对苯二酚、对苯二醌、邻苯二酚）含量的高效液相色谱测定方法,获得了同时测定４种物质的较佳液相色谱条件：流动相Ｖ（甲醇）：Ｖ（水）＝３０：７０,流速为０．８ｍｌ／ｍｉｎ,进样体积为２０ｕＬ,检测波长为２８０ｎｍ。用外标法进行了定量,相对标准偏差和回收率分别为０．３１％～１．１３％和９７．２％～１０１．７％,该法快速、简便、准确,适合于苯酚光催化降解过程中样品     

五氯苯酚降解的超声诱导

人为或自然因素会导致挥发性或不挥发有毒有机物存在于饮用水中,这一现象 已成为国际上共同关心的问题。从长期对健康状况来说,即使不能辨别饮用水中的 味道和气味,但只要有十亿分之几毫克的有毒有机物存在,就足以使水不能饮用。 所以,废水处理刻不容缓。同废水处理相关的实验方法中,超声作为一种处理方法 ,早有报道,因为超声化学效应主要是空化,空化是自由基,特别是羟基自由基产 生的根源,而痉基自由基是强烈而非特殊的氧化物,它能迅速同水中化合物发生反 应。作者以五氯苯酚为模拟水样,分别用低频（16 kHz）和高频[（800 ± 1） kHz]以及其组合进行超声降解研究。研究表明复频降解效果最好,最差为低频。在 Fenton类试剂存在下,与Fenton类单独降解效果相比,复频则是它的20.93倍,高 频是它的4.9倍,低频与它几乎无变化。实验表明,频率组合对有机污染物的降解 是一条有效途径,但需要更进一步的研究。     

生物膜电极反应器降解对氨基二甲基苯胺的研究

采用生物膜电极法降解对氨基二甲基苯胺, 并与生物法降解和电化学降解的效果进行了比较.     

一种新的光催化氧化体系用于化学需氧量的测定研究

基于KMnO₄能获得光生电子从而提高半导体光催化氧化能力的原理,建立了一种用纳米ZnO-KMnO₄协同体系光催化测定化学需氧量(COD)的新方法,探讨了催化氧化测定COD的机理,考察了测定COD的最佳反应条件.COD值浓度在1.5～10mg/L范围内与信号呈良好的线性关系,检测限为0.5mg/L.用本方法测定实际水样,结果和标准高锰酸盐指数法(COD_Mn法)相符.     

水质COD测定方法的改进研究

国标GB 11914–1989测定水质COD的方法存在分析时间长、工作量大、能耗高,毒性大,且易造成二次污染的缺点,因此在国家标准的基础上对各实验条件进行优化改进。针对国标方法中的溶液酸体系、回流时间、催化剂、氧化剂4个因素,设计了三因素三水平和一因素两水平的混合正交实验方案来研究改进COD的测定方法。结果表明,当氧化剂为重铬酸钾,回流时间为40 min,硫酸与磷酸的体积比为3∶1,催化剂为硫酸银–硫酸铜(质量比为1∶1)时即为测定水质COD的最优条件。改进后的方法对水样COD测定结果的相对标准偏差为1.79%(n=5),对COD标准物质测定结果的相对误差为–0.26%。改进后的方法准确度高、试剂能耗成本降低、分析时间缩短三分之二。     

Sensitive and Green Method for Determination of Chemical Oxygen Demand Using a Nano‐copper Based Electrochemical Sensor

Copper nanoparticles (nano‐Cu) were electrodeposited on the surface of glassy carbon electrode (GCE) potentiostatically at −0.6 V vs. Ag/AgCl for 60 s. The developed nano‐copper modified glassy carbon electrode (nano‐Cu/GCE) was optimized and utilized for electrochemical assay of chemical oxygen demand (COD) using glycine as a standard. The surface morphology and chemical composition of nano‐Cu/GCE were investigated using scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive X‐ray spectrometer (EDX), respectively. The electrochemical behavior was investigated using linear sweep voltammetry (LSV) which is characterized by a remarkable anodic peak at ∼0.6 V, compared to bare GCE. This indicates that nano‐Cu enhances significantly the electrochemical oxidation of glycine. The effect of different deposition parameters, such as Cu²⁺ concentration, deposition potential, deposition time, pH, and scan rate on the response of the developed sensor were investigated. The optimized nano‐Cu/GCE based COD sensor exhibited a linear range of 15 to 629.3 ppm, and a lower limit of detection (LOD) of 1.7 ppm (S/N=3). This developed method exhibited high tolerance level to chloride ion (0.35 M chloride ion has minimal influence). The analytical utility of the prepared COD sensor was demonstrated by investigating the COD recovery (99.8±4.3) and the assay of COD in different water samples. The results obtained were verified using the standard dichromate method.     

TiO2-KMnO4体系光催化氧化-光度法测定化学需氧量

基于纳米TiO2和KMnO4协同光催化氧化作用原理,建立了纳米光催化氧化体系测定化学需氧量(COD)的新方法.考察了测定化学需氧量的最佳条件,在含有0.1 g TiO2、 0.002 mol/L KMnO4的50 mL体系中,控温60 ℃,光照反应10 min,COD值在2.5～80 mg/L范围内与KMnO4吸光度变化值ΔA呈线性关系,其相应的线性方程为: ΔA=0.0023 ρ(COD) 0.0137,相关系数R=0.9977,COD值的检出限为1.5 mg/L.用该法测定地表水和自来水的COD值,相对标准偏差分别为1.9%和2.9%,标准加入回收率分别为100.5%和97.0%.     

不同电催化工艺下苯酚的降解特性

比较了苯酚在电催化阳极氧化(AE)、阴阳两极协同降解(ACE)及亚铁离子存在下阴阳两极协同催化降解(FeACE)₃种工艺下的降解及产物变化.在电流0.25A下处理2h,废水中COD的去除率在AE下仅30％,在ACE下为60％,而在FeACE下高达90％.苯酚降解的中间产物主要为对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯醌、顺丁烯二酸、反丁烯二酸和草酸等.在FeACE工艺下,中间产物还有甲酸.最终产物为CO₂.FeACE不仅提高了COD的去除速率,而且还有助于有毒中间产物的迅速消除,并使有机物彻底氧化,因而在环境保护中更具有应用前景.采用水杨酸作捕获剂证实了3种电催化工艺降解有机物的羟基自由基作用机理,其进攻苯环的活性顺序为:对位>邻位>间位,根据产物变化提出了苯酚降解路径.     

Electrocatalytic Sensor for the Determination of Chemical Oxygen Demand Using a Lead Dioxide Modified Electrode

An amperometric method that makes use of a nano‐PbO₂ modified electrode as an electrocatalytic sensor for the determination of chemical oxygen demand (COD) is described. The sensor signal was observed as a result of the detection of the oxidation current due to electrocatalytic oxidation of organic compounds in the sample solution. This sensor responded linearly to the COD_Cr of standard samples in the range of 5–3 000 ppm and the detection limit was 2.5 ppm. When using the sensor to determine real samples, it displays short analysis time, simplicity and no sample pretreatment. The sensor was stable for over 20 days in real wastewater samples and has successfully been applied to the determination of COD in real wastewater samples.     

不同形貌TiO2的水热合成及对苯酚的降解研究

采用水热合成法, 通过对溶液的pH值、反应物配比、陈化温度及陈化时间等条件的控制, 合成出不同晶型及形貌的TiO2纳米粒子. 结果表明, 溶液的pH＝11, n(钛酸丁酯):n(三乙醇胺)＝1:2, 陈化温度为150 ℃, 陈化时间为48 h时, 能得到较规则的、长径比约为4:1的棒状TiO2. 当溶液pH<10时, 得到球形的TiO2纳米粒子; 陈化时间为24 h时, 得到纺锤形TiO2纳米晶. 以上合成的纳米粒子均为锐钛矿型, 但当溶液的pH>12时, 则得到板钛矿型TiO2粒子. 以苯酚为降解模型, 考察了不同形貌TiO2的光催化活性.     

双极室联合处理啤酒废水的微生物燃料电池

构建了双极室连续流联合处理废水的微生物燃料电池(MFC), 该MFC阳极室的出水直接用于阴极室的进水, 利用阴极室的好氧微生物进一步降解有机物. 以啤酒废水作底物, 研究了该MFC的产电性能和废水处理效果. 结果表明, 采用双极室连续流MFC可以大大提高废水的处理效果, 对啤酒废水化学需氧量(COD)的总去除率可达92.2%~95.1%, 其中阳极室中COD去除率为47.6%~56.5%. MFC的开路电压为0.451 V, 最大输出功率为2.89 W/m³. 实验中抑制MFC性能的主要因素是阴极的极化损失, 通过降低进入阴极室溶液的COD浓度、采用优质的阴极材料和加大阴极室内的曝气量等方法进一步优化电池的性能.     

Ti-PbO2-La电极处理硝基苯废水

利用电沉积法制备Ti-PbO2-La电极,考察了不同掺镧电极对电化学氧化反应中?OH生成的影响,结合SEM、XRD发现,电镀液中掺镧可使电极活性层发生结构改变,增大电极稳定性的同时生成更多的羟基自由基参与降解反应。实验表明当掺杂量为0.015mol/L时电极对模拟水处理效率最高。硝基苯、化学需氧量的浓度变化和电流强度、溶液pH、初始浓度有关。实际水的最佳处理条件是：I=0.9A,pH=5,d=1cm。当NB(ρ)=322.7mg\L,CODcr=1730mg/L时,反应2.5h后, NB(ρ)<0.2mg/L;反应4.5h后,CODcr<40mg/L。