磷钨酸均相光催化还原降解水中偶氮染料酸性大红3R

以磷钨酸(H3PW12O4,PW12)为光催化剂,在异丙醇作为电子给体的条件下对偶氮染料酸性大红3R(AR3R)进行光催化均相还原脱色研究.循环伏安测试、暗反应和O2竞争抑制等实验结果表明,杂多蓝PW12O440-对AR3R具有明显的还原脱色作用.研究了催化剂PW12用量、异丙醇浓度、染料浓度和盐浓度对PW12/异丙醇光催化还原降解AR3R的影响.实验结果表明,AR3R的光催化脱色速率随催化剂PW12和异丙醇浓度的增加而增加,最后趋于恒定;随染料初始浓度的增大,初始光解速率增大,且符合Langmuir-Hin-shelwood动力学方程;随盐浓度的增大,染料脱色速率减小,表现为负的盐效应.

磁场TiO_2光催化耦合降解酸性大红3R的研究

将磁场引入到TiO2光催化降解酸性大红3R的反应中,研究磁场对TiO2光催化的耦合作用,并讨论了磁场强度、反应时间、催化剂用量、反应物初始浓度等因素对TiO2光催化活性的影响.结果表明:外加磁场对光催化反应有明显的影响作用.0.04 T磁场的作用强化了TiO2光催化对酸性大红3R的降解作用,在光催化反应180 min后,酸性大红3R的降解率从80%提高到96.4%.反应时间、催化剂用量、通气量以及紫外光照距离的增加均有利于磁场TiO2光催化降解酸性大红3R降解率的提高.酸性大红3R溶液的性质也影响着磁场TiO2光催化反应的降解率,酸性大红3R初始浓度增大,磁场光催化降解率降低;酸性大红3R初始pH值在中性的条件下降解率较低,酸性和碱性环境均有利于酸性大红3R的光催化降解.

荧光光谱法研究酸性大红3R与牛血清白蛋白的结合作用

在Tris缓冲溶液(pH 7.4)体系中,运用荧光光谱法和紫外光谱法首次研究了染料酸性大红3R(AS)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用,并考察了表面活性剂对体系荧光强度的影响。结果表明,酸性大红3R与牛血清白蛋白能形成基态复合物,从而导致BSA内源荧光猝灭,猝灭机理主要涉及静态猝灭和非辐射能量转移。以实验数据为基础,运用位点模型分别计算得到298 K和308 K时的结合位点数n(0.96和0.92)。运用F rster偶极-偶极非辐射能量转移原理,测定了酸性大红3R与牛血清白蛋白的结合距离r为2.64 nm。根据热力学参数变化确定其主要作用力为静电作用。

掺Mo^(6+)附Ag纳米TiO_2在可见光下降解酸性大红3R

通过溶胶-凝胶法结合光催化还原法制备掺Mo6+附Ag的TiO2纳米颗粒,并在可见光下对酸性大红3R进行降解实验,研究其在可见光下的催化活性,并与纯TiO2、仅掺Mo6+或仅附Ag的TiO2进行对比。进一步讨论在可见光照射下掺杂量、焙烧温度等因素对掺Mo6+附Ag纳米TiO2降解性能的影响。结果表明:可见光下Ag/Mo6+/TiO2比纯TiO2、仅掺Mo6+或仅附Ag的TiO2显示出更高的活性,这是因为金属Mo6+的掺杂和贵金属银的沉积使二氧化钛的吸收带边发生红移,拓宽了可见光的响应范围;Ag/Mo6+/TiO2催化剂的催化活性最高时的Mo6+掺杂量为4.5%,银的附着量为2%。焙烧温度为500℃,这种掺Mo6+附Ag纳米TiO2对酸性大红3R的降解率可达87.6%.

酸性大红3R的电化学研究及应用

采用循环伏安法和方波伏安法考察了酸性大红3R在碳糊电极上的伏安行为和反应机理。当扫描速率为0.1 V/s时,在pH 1的0.05 mol/L H2SO4支持电解液中,酸性大红3R有一对峰电位分别是0.74 V和0.72 V（vs.饱和甘汞电极）的氧化峰和还原峰,并且显示吸附控制的2电子单质子的准可逆氧化还原过程。在最佳实验条件下,酸性大红3R的方波氧化峰峰电流与其浓度在2.12×10^-5-3.39×10^-4mol/L范围内呈线性关系,检出限为8.35×10^-6mol/L,由此建立测定酸性大红3R含量的方波伏安法。该方法可用于计算酸性大红3R常规染羊毛与蚕丝的上染率,测定结果与分光光度法一致。

酸性大红3R与-β环糊精包合体系的光谱研究及应用

采用荧光光谱与紫外-可见光谱研究β-环糊精与工业染料酸性大红3R形成的包合体系.在包合体系最大吸收波长506 nm、最佳pH值5.0和最佳包合时间40 min条件下,根据Benesi-Hildebrand方程,测定计算出β-环糊精与酸性大红3R的包合比是21∶,包合常数是1.22×106 L2/mol2.考察了不同类型表面活性剂[十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)及平平加O]对包合体系光谱的影响,阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂对包合体系的光谱无影响,而阳离子表面活性剂会改变其光谱特征.同时将SDS、SDBS和平平加O分别应用于酸性大红3R-β-环糊精染色体系中上染柞蚕丝,不匀率均下降.

NaClO催化氧化法对酸性大红3R废水的脱色降解

采用NaClO催化氧化法对酸性大红3R废水进行脱色降解,探讨了反应条件对出水脱色率和Ni^(2+)溶出量的影响,分析了染料的降解机理。结果表明,该方法对染料的脱色效果优异,脱色率随着染料浓度的增加而降低,随着pH、有效氯和催化剂投加量的增加而升高。连续流实验的脱色率达到90%以上,运行约3000 min,催化剂没有出现失活现象。原子氧/单线态氧在染料降解过程中起了重要作用,在降解产物中未发现有毒的氯代有机化合物。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对浸渍法制备的催化剂表层进行表征,结果表明催化层较为均匀且致密地包裹在Al_(2)O_(3)小球表面,其中含有β-NiOOH和β-Ni(OH)_(2)物相,化学吸附氧占比高。研发的新工艺在印染废水处理中具有一定的应用潜力。

混凝气浮处理酸性大红3R的实验研究

实验研究了pH值、七水硫酸镁用量、十二烷基硫酸钠用量和气浮时间对酸性大红3R混凝气浮处理的影响。对比了混凝气浮和混凝沉淀处理酸性大红3R的效果。结果表明,pH值的调节和混凝剂的投加对酸性大红3R混凝气浮的处理效果影响较大,浮选剂对气浮效率有一定提高,杂质可在较短时间内浮出,混凝气浮起到一定深度处理效果。当混凝剂用量为647 mg/L,浮选剂用量为2 mg/L,pH值为11,气浮时间为3 min时,吸光度和色度去除率分别达到87.7%和84.9%。紫外-可见光谱图显示在pH为13时苯环、萘环或杂环不饱和体系会吸收—OH助色基团。

β-环糊精对酸性大红3R紫外光脱色的影响

研究了β-环糊精对酸性大红3R紫外光照射下脱色的影响。结果表明:β-环糊精与酸性大红3R形成的包合物脱色率明显降低。随着β-环糊精浓度的增加,酸性大红3R的褪色率减小;用紫外光照射相同的时间,β-CD/酸性大红3R包合物的脱色率明显低于酸性大红3R的脱色率。

微气泡臭氧氧化处理酸性大红3R废水的影响因素

为了研究微气泡臭氧氧化技术处理废水的影响因素,采用微气泡臭氧氧化技术处理酸性大红3R废水,考察臭氧投加量、酸性大红3R废水初始浓度和投加活性炭对微气泡臭氧氧化过程中脱色率、TOC去除率、pH值以及臭氧利用率的影响。结果表明,提高臭氧投加量或降低酸性大红3R废水的初始浓度,酸性大红3R废水的脱色速率和TOC去除速率均有所上升,但臭氧利用率下降。煤质活性炭对微气泡臭氧氧化具有较强的催化活性,能够显著提高酸性大红3R废水的脱色速率和TOC去除速率。臭氧投加量为48.3 mg/min、酸性大红3R废水的初始质量浓度为100mg/L时,处理效果较好。此条件下,处理30min时脱色率达到100%,处理120min时TOC去除率达到78.0%,TOC去除表观反应速率常数为0.015min^(-1),臭氧利用率始终高于99%。而投加5g/L煤质活性炭后,处理15 min后脱色率达到100%,处理120 min时TOC去除率可达到91.2%,TOC去除表观反应速率常数提高至0.037min^(-1)。处理过程中出现中间产物小分子有机酸的积累并继续氧化降解,使得废水的pH值呈现先下降后升高的趋势。可见,对微气泡臭氧氧化影响因素进行优化,可提高污染物去除速率及臭氧利用率,显著改善处理性能。

锰铈复合氧化物催化超声波降解酸性大红3R

采用共溶胶凝胶法制备锰铈复合氧化物(MnCeOx)催化剂,用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对催化剂进行表征。研究了不同体系的降解脱色情况,探究了pH、初始浓度、催化剂用量、超声功率对降解脱色的影响。结果表明,在超声波条件下pH为1,初始浓度为120 mg/L,MnCeOx催化剂用量为0.012 g、超声功率为80 W时降解脱色效果最佳。降解过程遵循二级动力学方程模式,紫外谱图说明酸性大红3R经催化超声可以得到有效的脱色降解。

多金属氧酸盐电催化降解染料废水的研究

采用IR和XRD等手段对磷钼酸(PMo12)和3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)形成的电荷转移配合物(TMB)3PMo12进行表征,结果表明配合物中的杂多阴离子仍保留着Keggin结构.将配合物负载于γ-Al2O3上制备(TMB)3PMo12/γ-Al2O3负载型催化剂填充于电化学反应器中,考察电催化氧化体系降解酸性大红3R染料废水的效果.研究表明,(TMB)3PMo12/γ-Al2O3催化剂对酸性大红3R废水显示了良好的电催化活性,催化剂填充量为50g,负载量为0.6%时,在pH值为4,槽电压15.0V,曝气量0.14m3/h,极板间距3.0cm反应条件下,60min后,色度去除率达到79.7%,去除效果较传统二维平板和三维电解槽更高.

二氧化钛固载杂多酸催化剂的制备及其光催化性能研究

采用浸渍法以TiO2为载体制备了固载型杂多酸光催化剂——H3PW12O40/TiO2,H8SiW12O42/TiO2,H7PMo12O42/TiO2。通过Hammett指示剂与紫外光谱相结合的方法测定固体杂多酸催化剂的酸度,分别考察杂多酸种类、浸渍时间、浸渍浓度、烧结方式、烧结温度对催化剂酸度的影响,并对所制备的催化剂进行了红外光谱和光催化活性测试。结果表明,杂多酸固载到TiO2的表面,得到了催化活性较TiO2更强的复合杂多酸光催化剂,其对酸性大红3R的降解率从纯TiO2的79%提高到91%。以磷钨酸水溶液浸渍TiO2,浸渍浓度为0.10mol?L?1,浸渍时间为28h,烘干温度为120℃,微波炉焙烧功率为650W,烧结时间为40min制得的催化剂活性最高。在HPA-TiO2光催化系统中,杂多酸显著加速电子从TiO2表面到O2分子的传递,改变了TiO2光催化反应历程,从而提高光催化效率。

硝酸改性活性炭特征及其催化臭氧氧化性能

采用硝酸氧化对颗粒活性炭进行改性处理,研究了硝酸改性后活性炭结构和表面化学性质,及其对酸性大红3R的吸附能力和催化臭氧氧化去除效果的影响。结果表明,硝酸改性后,活性炭比表面积减小,微孔孔容减小,中孔孔容增大。活性炭表面以羧基为主的酸性含氧官能团随着硝酸改性浓度提高而显著增加,并对其吸附能力和催化臭氧氧化能力产生显著影响。硝酸改性活性炭吸附能力在碱性条件下由于表面酸性官能团和酸性大红3R之间的静电作用而有所降低;在酸性条件下由于二者的色散作用而增强。表面酸性官能团在碱性条件下参与臭氧分解,产生·OH,增强了硝酸改性活性炭对酸性大红3R的催化臭氧氧化去除效果。

生物模板法制备FePMo_(12)/SiO_2复合材料及光催化特性

以磷钼酸铁为活性组分,茶花花粉为生物模板剂,采用生物模板法和溶胶-凝胶技术制备了具有微椭球结构的FePMo_(12)/SiO_2复合材料。采用SEM、XRD、N_2物理吸附等手段表征了FePMo_(12)/SiO_2的微观形貌和结构。结果表明:制备的FePMo_(12)/SiO_2复合材料保持了模板剂的微结构,且孔径分布较宽,使其具有较大的比表面积115.95 m^2/g。在模拟太阳光照射下,FePMo_(12)/SiO_2可以有效的应用于水中酸性大红3R(AR3R)的降解。在AR3R初始浓度为100 mg/L,溶液pH为3.0,催化剂的用量为0.3 g/L,反应75 min后,AR3R的降解率达到88.6%。FePMo_(12)/SiO_2光催化剂可重复使用,稳定性较好。

电解法处理不同染料废水的效能试验

目的考查电解法对酸性大红3R(偶氮染料)、活性艳蓝X-BR(蒽醌染料)和直接耐晒黑G(偶氮染料)染料废水的处理效能,探索电流密度的影响.方法以铁皮为阳极,石墨柱为阴极,水力停留时间12 h,电流密度分别为0.048 mA·cm-2、0.071 mA·cm-2、0.083 mA·cm-2、0.095 mA·cm-2和0.119 mA·cm-2,进行染料废水电解试验,并对电解出水的吸收光谱进行分析.结果电解法对不同染料废水的质量浓度、色度和COD Cr都有较高的去除率,对氨氮也有一定的去除效果.当电流密度增大到0.083mA·cm-2时处理效果基本稳定,继续增加电流密度处理效果提高缓慢,此时酸性大红3R、活性艳蓝X-BR和直接耐晒黑G染料质量浓度去除率分别达到99.85%、99.19%和89.52%,色度去除率分别为93.10%、92.52%和83.33%,氨氮去除率分别为32.38%、43.66%和36.86%.结论通过电解作用染料的大分子结构发生了变化且产生了芳环等中间产物.铁和石墨为阳极和阴极的电解法对三种染料废水均有较好的处理效果.

炭循环内电解反应器处理酸性大红试验优化

利用Design软件对炭循环内电解反应器降解水中酸性大红3R染料的处理过程进行了试验设计,并对处理过程中染料的脱色机理进行分析。通过Design软件的数据处理及分析功能以及紫外-可见光谱和红外光谱等分析检测手段得到的实验结果表明:酸性大红3R染料的COD去除率与处理过程的影响因素间存在着定量关系模型,并获得了炭循环内电解反应器处理水中酸性大红3R染料最佳COD去除率的优化操作条件为在Fe/C为1.4,pH值为3.23,HRT为2.4 h时,可获得61.46%的最大COD去除率;进一步研究表明:炭循环内电解反应器通过还原酸性大红染料的偶氮双键和分解碳氮键的方式破坏其发色基团,从而使酸性大红3R染料脱色。

γ-Al_2O_3负载磷钨酸催化强化电化学法处理水中酸性大红3R的研究

采用浸渍法制备γ-Al2O3负载磷钨酸(HPW/γ-Al2O3)催化剂.运用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)对催化剂的微观结构、形貌进行表征.结果表明杂多阴离子保持Keggin结构.将HPW/γ-Al2O3负载型催化剂填充于电化学反应器中,考察催化剂强化电化学法降解酸性大红3R染料的效果.研究表明,HPW/γ-Al2O3催化剂对酸性大红3R溶液显示了良好的催化活性,催化剂负载量为4.6%时,在pH为3、槽电压25.0 V、空气流速0.04 m3.h-1、极板间距3.0 cm反应条件下,60 min后,色度去除率达到97.6%.催化剂重复使用10次后,体系脱色率仍可达到80%左右,但会出现部分活性组分的流失现象.采用可见-紫外光谱对反应中间产物进行定性分析显示,在脱色反应过程中,染料分子中的共轭体系已基本被破坏.

臭氧微气泡处理酸性大红3R废水特性研究

微气泡技术与臭氧废水处理相结合,有助于促进臭氧气液传质、改善臭氧氧化效果并提高臭氧利用率.本研究采用臭氧微气泡氧化处理酸性大红3R废水,考察了臭氧微气泡的气液传质特性以及对酸性大红3R氧化降解特性,并与臭氧传统气泡进行比较.结果表明,微气泡能够强化臭氧气液传质,相同条件下其臭氧传质系数为传统气泡的3.6倍;同时微气泡系统的臭氧分解系数为传统气泡系统的6.2倍,有利于·OH产生.臭氧微气泡可显著提高酸性大红3R氧化降解速率和矿化效率,其TOC去除率可达78.0%,约为传统气泡的2倍.臭氧微气泡处理酸性大红3R过程中的臭氧利用率显著高于传统气泡:微气泡系统平均臭氧利用率为97.8%;传统气泡系统平均臭氧利用率为69.3%.臭氧微气泡通过促进·OH产生提高臭氧氧化能力,其对降解中间产物的氧化速率更快,其中对小分子有机酸的矿化能力约为传统气泡的1.6倍.

一株酸性大红3R脱色菌的分离、鉴定及其脱色性能研究

通过浓度梯度驯化,从厌氧污泥中分离到一株酸性大红3R脱色菌M3,根据其形态学特征及16S rRNA基因序列分析,鉴定该厌氧菌株为阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae).同时,研究了该菌株在厌氧静置条件下对酸性大红3R的最适脱色条件.结果表明,菌株脱色的最佳营养源为酵母粉,最适宜脱色条件为酵母粉浓度1%、pH=6.5、温度35℃、盐度小于4%,在此条件下,对浓度为100 mg·L-1酸性大红3R溶液厌氧静置培养72 h,脱色率达到98%以上.菌株耐盐性良好,在6%～8%的盐度下具有较好的脱色效果.分光光谱表明,菌株脱色机制主要为生物降解脱色.毒性试验表明,脱色后的酸性大红3R毒性明显降低.