双极液膜法可见光光催化降解染料废水

采用溶胶-凝胶法制备了Bi2O3-TiO2/Ti膜电极,X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射(DRS)和光电性能测试进行了表征,结果表明,Bi元素掺杂进入了TiO2催化剂,拓展了催化剂的光响应波长,使其在可见光下有较明显的光电响应.将Bi2O3-TiO2/Ti光阳极与Cu阴极组装成双极液膜反应器,在可见光下光催化处理活性艳红X-3B,得出当初始pH值为2.52,废水流量为80mL/min时,处理20mg/L活性艳红X-3B 150min,脱色率可达88%.双极液膜法可见光光催化的初步机理考察表明,光生电子自发由Bi2O3-TiO2表面转移到Cu电极表面,并在Cu电极表面直接还原染料,或与其表面液膜中的溶解氧反应生成H2O2,进而参与染料的氧化,由此可实现Bi2O3-TiO2/Ti的直接氧化和Cu阴极的直接还原和间接氧化的双极双效效果.

染料废水的Fe^(3+)掺杂TiO_2/Ti液膜可见光光催化处理工艺

为扩展TiO_2光响应波长,该研究采用溶胶-凝胶法制备了Fe^(3+)掺杂TiO_2膜电极(Fe-TiO_2/Ti),并对其制备条件进行了优化,利用X射线衍射(XRD)和光电性能测试对其进行了分析表征。将其与Cu电极组装成斜置双极液膜反应器,以苋菜红为目标降解物,考察了可见光光催化反应的影响因素。结果表明,当n(Fe∶Ti)=8%、经450℃煅烧2.5 h制得的膜电极可见光光催化性能最好;最佳降解条件为初始p H为2.50、废水流量为85 m L/min、Na2SO4质量浓度为0.5 g/L、处理20 mg/L苋菜红90 min,脱色率可达91.2%。

N掺杂TiO_2/Ti液膜光催化处理染料废水

以尿素为氮源,采用溶胶-凝胶法制备了N掺杂Ti O2膜电极(N-Ti O2/Ti),并优化了制备条件。结果表明,n(N)∶n(Ti)=0.84∶1、经450℃煅烧2.5 h制得的膜电极光催化性能最佳;与Cu电极组装斜置双极液膜反应器,可见光下考察光催化反应的影响因素。得出最佳降解条件为:初始p H=2.50,废水流量为85 m L/min,Na2SO4质量浓度为0.5 g/L,此条件下处理20 mg/L苋菜红120 min,脱色率可达90.1%;膜电极的重现性与重复性结果表明,6片电极60 min的脱色率为78.1%±4.0%;一片电极经6次循环60 min脱色率比初次减少了7.9%。

正交法设计Fe、N共掺杂TiO_2/Ti液膜可见光光催化处理染料废水

采用溶胶-凝胶法制备了Fe、N共掺杂TiO_2膜电极(Fe,N-TiO_2/Ti),并设计三因素五水平正交试验对电极制备条件进行优化.结果表明,各因素影响主次顺序为:煅烧温度>Fe掺杂量>N掺杂量;最优制备条件为:煅烧温度550℃,Fe掺杂量0.3%(质量分数),N掺杂量0.3%(质量分数);共掺杂电极光催化活性优于单掺杂和未掺杂电极.紫外-可见漫反射和光电性能测试表明,催化剂有可见光响应;XRD表征结果表明,Fe、N共掺杂细化了晶粒,有效抑制了金红石相的形成,其晶型为锐钛矿型,粒径为11.48 nm.利用Fe,N-TiO_2/Ti与Cu阴极组装成斜置双极液膜反应器,可见光激发光催化降解苋菜红,考察了主要影响因素.结果发现,最佳条件为:初始pH 2.50,废水流量5.1 L·h^(-1),在此条件下处理20mg·L^(-1)苋菜红80 min,脱色率达到91.6%.电极重复使用10次,每次60 min,脱色率下降了12.99%,说明电极稳定性较好.

MFC产电辅助Fe,Ce-TiO_2/Ti-Cu光催化处理染料废水

采用溶胶-凝胶法制备了Fe,Ce-TiO_2/Ti膜电极,通过正交实验考察了该电极的最佳制备条件为550℃煅烧、掺杂摩尔比n(Fe:Ti)=6%和n(Ce:Ti)=3%。其X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射(DRS)分析表明,催化剂晶型为锐钛矿,Fe、Ce掺杂抑制了晶粒的生长和金红石相的生成,使催化剂有明显的可见光响应。以Fe,Ce-TiO_2/Ti为光阳极,Cu为阴极,并以微生物燃料电池(MFC)为外加电源,组装MFC电助Fe,Ce-TiO_2/Ti-Cu光催化反应器,在可见光下光电催化(MPEC)处理活性艳红X-3B(RBR)。MPEC与自生电场光电催化(SPEC)和外加电场光电催化(PEC)的对比结果表明MPEC是可行的,它比SPEC的脱色率高9%,与PEC相当,但能耗更低。考察了MPEC的主要影响因素,得出最佳条件为2组MFC串联,废水流量80 mL·min^(-1),废水初始pH 2.56。在太阳光下,MPEC能使RBR有效脱色,处理100 min的脱色率可达87%。紫外-可见分光光谱分析表明,MPEC能使RBR的发色基团迅速遭到破坏。