rGO/TNTs复合光催化剂的制备及其降解苯酚的性能研究

为提高光催化降解苯酚废水的性能,以P25为钛源,采用浓碱水热法制备二氧化钛纳米管(TNTs),水热法合成还原氧化石墨烯二氧化钛纳米管(rGO/TNTs)复合光催化剂。通过SEM,FTIR和EDS对材料进行了表征,并研究了不同的苯酚初始质量浓度、rGO/TNTs投加量、溶液pH值及H 2O 2添加量下rGO/TNTs对苯酚降解的反应动力学规律,测试了rGO/TNTs在紫外光和可见光下对水中苯酚的降解性能。结果表明,rGO和TNTs通过Ti—O—C化学键紧密结合在一起。不同影响因素下rGO/TNTs对苯酚的降解均符合一级反应动力学方程。在最佳光催化反应条件下,10 W紫外光和500 W可见光下rGO/TNTs对10 mg/L苯酚的降解率可分别达97%和98%。rGO/TNTs在较大程度上拓宽了TNTs的光响应范围,并具有较高的稳定性和循环利用率。

Cu-Mn-EFBC的制备及其对水中TCH的吸附机理研究

为实现农业废弃物废菌棒(EF)资源化利用,使用CuCl_(2)·2H_(2)O和KMnO4对低温制备的EF生物炭(EFBC)进行改性,制备出铜锰改性EFBC(Cu-Mn-EFBC),对其进行了SEM、BET、XRD、FTIR、Zeta电位和EA表征分析,并研究了制备条件和反应条件对Cu-Mn-EFBC吸附水中盐酸四环素(TCH)的影响及机理。结果表明:Cu-Mn-EFBC对水中TCH的去除率为90.03%,远高于EFBC对TCH的去除率(21.44%);生物炭的投加量和离子强度对吸附影响较小,溶液pH值影响较大;拟二级动力学方程和Freundlich方程可更好地拟合吸附过程。吸附机理主要为阳离子-π作用、π-π相互作用、氢键作用和络合反应。

赤泥/废菌渣磁性生物炭的制备及对水中诺氟沙星的吸附

以氧化铝行业废弃物赤泥和食用菌产业废弃物菌棒为原料,采用共热解法制备赤泥/废菌渣磁性生物炭(RMMBC),解析其形貌特征、孔隙结构及表面官能团变化等情况,探究其对水中诺氟沙星(NOR)的吸附效果,通过吸附动力学和等温吸附特性探究其吸附机制,并在实际废水进行试验。结果表明,最佳制备条件为原料比(赤泥、废菌渣、尿素)1∶2.5∶0.5、煅烧时间1 h、煅烧温度700℃。水中NOR浓度为10 mg/L,投加0.25 g RMMBC,其对NOR的最大去除率为96.3%。结果表明,RMMBC具有较大的比表面积(59.295 m^(2)/g)、孔体积(20.157 cm^(3)/g)和饱和磁化率(16.735 emu/g)。RMMBC准二级动力学和Freundlich等温模型能较准确地描述NOR在RMMBC上的吸附过程,表明化学吸附可能是NOR在RMMBC上吸附的主要机制,主要为π-π相互作用、表面络合、疏水作用、氢键和静电作用。利用赤泥和废菌渣制备磁性生物炭吸附效果显著,兼具便于从水体中分离的优势,避免对环境造成二次污染,不仅为低成本处理抗生素废水提供新思路,还有助于实现赤泥与废菌渣的稳定化、无害化、资源化利用,实现“以废治废”的环保目标。

固废基气凝胶粒子电极的制备及电催化降解有机污染物的性能与机制

以废菌棒(MS)和赤泥(RM)为原料,经过煅烧得到粉末状废菌棒赤泥生物炭(MSRMBC).采用悬浮滴定CaCl_(2)法以海藻酸钠(SA)为骨架的凝胶对MSRMBC进行包埋制得气凝胶粒子电极(MSRMBC@SA),并利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附实验和循环伏安曲线(CV)对其进行表征分析.利用MSRMBC@SA构建三维电芬顿体系(3D-EFMSRMBC@SA),以卡马西平(CBZ)为模型化合物,考察了MSRMBC@SA投加量、电压、曝气量和pH值对MSRMBC@SA电催化性能的影响,最佳降解条件下CBZ(10 mg/L)的降解率为86.05%.因MSRMBC@SA具有良好的pH值调节能力,故体系受pH值影响较小.自由基猝灭、电子自旋共振(ESR)及X射线光电子能谱(XPS)表征结果表明,·OH为主要活性物种,MSRMBC@SA在CBZ降解过程中起到了关键的催化作用.研究发现,MSRMBC@SA稳定性较好,且3D-EF-MSRMBC@SA较2D-EF及3D-EF-MSRMBC具有更低的能耗和更佳的降解效果.MSRMBC@SA可有效降低CBZ溶液的生物毒性,对实际CBZ抗生素废水降解具有良好的应用前景.

废菌渣活性炭的制备及对废水中硝基苯的吸附

以废菌渣为原料制备活性炭,采用能量-色散光谱(EDS)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)进行表征,结果表明:活性炭表面具有多种官能团,有利于提高对硝基苯的吸附。并研究了活性炭吸附硝基苯的影响因素(pH、初始浓度、吸附时间、投加量)、吸附等温线及热力学。结果表明:在常温中性pH条件下,初始浓度为50mg/L,活性炭用量为0.15g时硝基苯去除率可达98%,出水水质满足《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中对硝基苯浓度低于2.0mg/L的要求。活性炭对硝基苯的吸附具有较快的吸附速率,即1min接近平衡。该吸附行为是自发放热反应,可以用Freundlich模型很好地拟合。废菌渣活性炭对硝基苯的吸附主要是疏水作用和氧化钼活化共同作用的结果。因此,以农业废弃物-废菌渣制备得到的废菌渣活性炭具有良好的经济实用性,可用于废水处理中,实现以废治废的目的。

Cu-Mn-MRBC去除水中ENR、STZ及TCH抗生素的性能与机理

为研究多种抗生素污染物共存于水体的作用机理,本文以废菌渣(MR)为原料,经炭化制备MR生物炭(MRBC),通过铜锰复合改性合成Cu-Mn-MRBC,对材料进行了SEM、BET、XRD、FTIR、Zeta电位和EA表征分析,研究了其对水中3种抗生素ENR、STZ与TCH分别在单一与混合溶液中的吸附性能.结果表明,相比于单一溶液,混合溶液中竞争吸附的出现增加了对含氧官能团的选择性消耗;对TCH的吸附有促进作用,在混合溶液中去除率为96.50%,对STZ的抑制作用大于ENR,在混合溶液中去除率分别为39.38%和46.13%;吸附过程对pH值的依赖性减小;共存阳离子的存在会影响抗生素的竞争吸附能力.准二级动力学和Freundlich等温模型可更好地描述Cu-Mn-MRBC的吸附过程.吸附主要为静电作用、π-π相互作用、氢键作用和表面络合等共同作用的结果.