MoS_(2)/ZnO异质结纳米材料降解亚甲基蓝的光催化性能研究

为了提高ZnO的光转换效率,选用带隙较低的MoS_(2)形成异质结提高ZnO的光催化性能。通过水热法制备ZnO纳米棒,并进一步制备MoS_(2)/ZnO异质结构的纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、固体紫外可见漫反射测试仪(UV-Vis)和紫外可见分光光度计(UV-245)等分析方法对样品的形貌、结构及光学性能等进行表征。结果表明,MoS_(2)/ZnO异质结复合材料呈棒状结构,并由于内建电场存在可有效增强光生载流子的分离效率,进而提高了可见光区的吸收,提高了光催化性能。在模拟太阳光(包含紫外波段)下,60 min时MoS_(2)-15/ZnO纳米复合材料对亚甲基蓝的降解率可达99%,比纯ZnO的降解率提高了10%。

颗粒活性炭对亚甲基蓝的吸附与再生研究

为推进颗粒活性炭在染料废水治理中的应用,采用自制的木质素基颗粒活性炭吸附亚甲基蓝(MB),考察了MB初始质量浓度、吸附温度和溶液pH值对吸附过程的影响,并利用吸附等温线和动力学对吸附过程进行了探讨,最后探索了活性炭的再生性能。研究结果表明:颗粒活性炭更适合高浓度MB吸附,吸附速率随溶液初始质量浓度的降低而降低;平衡吸附量受吸附初始质量浓度、吸附温度的影响较大,最佳吸附温度25℃,受溶液pH值影响较小。颗粒活性炭对MB的吸附等温线遵循Langmiur模型,吸附过程符合准二级动力学模型,颗粒内扩散模型分析表明内扩散及外扩散都是吸附的限速因素。吸附后活性炭在300℃热再生30 min,颗粒活性炭的MB吸附值可达240 mg/g,恢复达初始样品的94.12%,反复吸附再生4次后,颗粒活性炭的MB吸附值仍保持在85%以上。

S-ZVI处理亚甲基蓝染料废水的好氧实验研究

采用零价铁与Na2S在厌氧条件下制备硫化零价铁(S-ZVI)颗粒,并对其处理亚甲基蓝废水影响因素进行研究。结果表明S-ZVI表面粗糙附有硫化物薄膜,具有壳核结构;S-ZVI颗粒对亚甲基蓝的去除率随着S/Fe比的增加先增加后下降,当S/Fe比为0.025时对亚甲基蓝的去除效果最好,去除率为98.02%,整体反应在150 min基本达吸附平衡,且遵循伪二级动力学反应;在应用S-ZVI去除亚甲基蓝废水时最佳pH在6~8之间。好氧条件对亚甲基蓝的去除率为厌氧的1.46倍,氧的存在有助于提高S-ZVI对亚甲基蓝的去除效果。

Dawson型磷钨酸季铵盐对亚甲基蓝废水的光催化降解

采用共沉淀法制备了一种新的Dawson型磷钨酸十二烷基三甲基铵盐[C_(15)H_(34)N]_(6)P_(2)W_(18)O_(62)·2H_(2)O,通过红外光谱、热重分析、EDS能谱和扫描电镜对其组成、结构及形貌进行了表征,采用BET氮气吸附测定了比表面积。以亚甲基蓝为模拟染料废水,研究其光催化性能和降解亚甲基蓝的动力学行为,研究结果表明:14 mg/L的50 mL亚甲基蓝模拟染料废水在pH为4的条件下,加入20 mg催化剂,35 W紫外灯光照2 h,亚甲基蓝降解率达到95.0%,光催化降解反应符合一级动力学模型,动力学方程为:lnρ0/ρt=0.051 7t,降解速率常数为0.051 7 min-1,半衰期为13.4 min,表明Dawson型磷钨酸十二烷基三甲基铵对亚甲基蓝的降解具有高效的光催化活性,且重复使用催化性能好,循环5次后的降解率达到94.53%。

高炉渣非均相类Fenton降解亚甲基蓝废水

本文以高炉渣为催化剂,通过非均相类Fenton的方法降解模拟亚甲基蓝废水,在有无光照的条件下,考察了高炉渣用量、H_(2)O_(2)用量、pH、反应时间等因素对模拟废水的色度及COD去除率的影响。实验证明:有光照条件下的去除效果均优于无光照,光照条件下该体系最佳条件为:pH=3,高炉渣用量为0.1 g/100 mL,H_(2)O_(2)(质量分数30%)为0.2 mL/100 mL,反应时间2 h,亚甲基蓝废水脱色率及COD去除率均达到100%。动力学研究表明:有光照条件下反应速率大于无光照条件,二者反应都更符合二级动力学模型。

光激性ZnO@g-C_(3)N_(4)异质结的制备与可见光降解亚甲基蓝

以尿素和三聚氰胺为原材料,通过热聚合制备层状多孔g-C_(3)N_(4)材料。以醋酸锌为锌源,g-C_(3)N_(4)为基体材料,水热法制备异质结构ZnO@g-C_(3)N_(4)材料。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、荧光光谱和紫外/可见光漫反射光谱等手段对ZnO@g-C_(3)N_(4)材料进行表征。结果表明,g-C_(3)N_(4)和ZnO@g-C_(3)N_(4)具有多孔片层结构,并且ZnO均匀分布于片层g-C_(3)N_(4)表面,形成异质结构。荧光光谱说明ZnO@g-C_(3)N_(4)异质结构加快了电子和空穴的迁移,降低了电子和空穴的复合率。紫外/可见光漫反射光谱监测亚甲基蓝的特征峰变化,证明了ZnO@g-C_(3)N_(4)异质催化剂可有效降解亚甲基蓝染料。ZnO@g-C_(3)N_(4)催化后离心回收循环利用,多次循环后降解效率未明显降低,说明ZnO@g-C_(3)N_(4)可以重复利用。

兔毛角蛋白海绵的制备及其对亚甲基蓝的吸附研究

针对兔毛角蛋白资源浪费,采用冻融-干燥的方法制备了兔毛角蛋白海绵,通过红外光谱、X射线衍射、扫描电镜对其结构、形貌等进行表征。以亚甲基蓝为溶液,考察了角蛋白浓度、亚甲基蓝初始浓度、吸附时间对角蛋白海绵吸附性能的影响,结果表明,角蛋白海绵结构稳定且具有均匀的孔结构。角蛋白海绵对亚甲基蓝的吸附率随浓度增加而增加,当浓度为8%时,15min达到吸附平衡,且亚甲基蓝浓度30mg/L^(-1)时吸附率最大。角蛋白海绵对亚甲基蓝吸附过程符合二级动力学吸附模型,以化学吸附为主。

功能化石墨烯对亚甲基蓝染料吸附的密度泛函理论研究

由于染料在食品,印刷,纺织等行业的广泛应用,水中的染料被广泛发现,染料污染是造成水污染的重要原因之一,因此,对于水中染料进行前处理变得尤为重要.石墨烯和功能化石墨烯的吸附性能可以被应用于水中染料的检测和去除.本研究采用密度泛函理论方法详细探讨了纯石墨烯和功能化石墨烯对亚甲基蓝有机染料污染物的吸附机理.研究结果表明,纯的石墨烯和功能化石墨烯表面对亚甲基蓝染料均有一定程度的吸附,其中环氧原子,羧基和羟基功能化的石墨烯对亚甲基蓝的吸附能力较纯石墨烯吸附能力强,其次是环氧,羧基和羟基三者共同功能化的石墨烯吸附能力最强.研究结果有望为石墨烯材料在有机染料的吸附应用方面提供有意义的理论指导.

改性菠萝皮对水中亚甲基蓝的吸附性能研究

以农业废弃物菠萝皮为原料,使用柠檬酸对菠萝皮粉末分别进行超声波改性和热改性,探究了改性菠萝皮对亚甲基蓝的去除效果。通过扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对改性前后菠萝皮孔隙和表面结构进行表征,同时考察了改性前后菠萝皮的投加量、pH值、反应时间和染料质量浓度对吸附亚甲基蓝的影响。结果表明:经过柠檬酸改性后的菠萝皮表面引入了羧基官能团,对亚甲基蓝的吸附效果显著增加。在吸附剂用量为1.2 g·L^(-1)、起始p H为6.52、改性时间90 min、起始质量浓度为100 mg·L^(-1)的条件下,柠檬酸超声波改性菠萝皮(PA-US)和柠檬酸热改性菠萝皮(PA-TM)对亚甲基蓝的去除率分别可以达到65%、98%。吸附等温线的研究表明,PA-US和PA-TM吸附过程均符合Langmuir等温模型,说明该吸附过程为单分子层吸附,且对亚甲基蓝的最大吸附量分别为56.05 mg·g^(-1)和333.33 mg·g^(-1),与未改性菠萝皮(PA)的最大吸附量相比,分别提高了1.39、8.08倍。吸附动力学研究表明,PA-US和PA-TM对亚甲基蓝的吸附均符合准二级动力学方程模型。由吸附等温线和动力学模型结果可以推断该吸附过程属于化学吸附。

均相体系中改性纤维素的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能研究

为了开发低成本、环境友好的吸附材料用于吸附、分离水中的染料离子,在均相体系中,以纤维素为基材、过硫酸钾为引发剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为接枝单体,制备了纤维素接枝共聚物Cell-g-PGMA,并通过FT-IR、XRD和TGA对接枝共聚物进行了表征。系统研究了接枝时间、温度、单体用量和引发剂用量对接枝率的影响。同时在不同吸附时间、温度、吸附剂用量和初始浓度下考察了Cell-g-PGMA对亚甲基蓝(MB)离子的吸附性能。研究表明,该吸附剂对MB表现出优异的吸附性能,理论最大吸附量为271.39mg/g,吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线。

KCl活化核桃壳热解制备的生物炭对亚甲基蓝的吸附性能

采用KCl活化核桃壳热解制备生物炭,并测量其对亚甲基蓝的吸附性能。相比于直接热解的生物炭,KCl活化法制备的生物炭对亚甲基蓝的吸附量更大。为了分析吸附量增大的原因,对生物炭分别进行负载KCl和水洗处理,结合SEM、FT-IR、XRD、N2吸脱附表征结果,发现KCl对亚甲基蓝没有吸附作用,而且KCl会堵塞生物炭的孔道,降低其对亚甲基蓝的吸附量。吸附量增大的根本原因是KCl活化法可以促进生物炭孔结构的形成,尤其是小于3 nm的中微孔。对吸附等温线进行理论拟合和热力学计算,结果表明Langmuir方程对实验数据的拟合度高,该过程为自发的物理吸附过程。

一株海洋芽孢杆菌对亚甲基蓝的吸附作用

从深海环境样品中分离并筛选出了一株对亚甲基蓝染料具有较高吸附能力的芽孢杆菌Bacillus sp.LM-24,优化了其吸附条件并选用硅胶和大孔树脂两种载体对其进行固定化。3种吸附剂最适吸附剂浓度分别为1.216、3、10 g·L^(-1);最佳pH分别为9.0、9.0、8.0;最适吸附温度分别为30、25、25℃,最佳吸附时间分别为0.5、1、2 h,对10 mg·L^(-1)亚甲基蓝去除率分别为88%、90%、99%。动力学与等温线实验表明:3种吸附剂均存在物理与化学吸附,固定化吸附剂表面为非匀相吸附。固定化LM-24的吸附性能要优于游离微生物LM-24,对亚甲基蓝溶液具有快速且稳定的吸附作用,可作为偶氮脱色染料的潜在菌株。

污泥生物炭的制备及其对亚甲基蓝的吸附研究

以污水处理厂中剩余污泥为原料,通过一步热解法,在缺氧条件下制备出不同温度梯度(300,500,700,750℃)的污泥生物炭,测定最佳热解温度制备出的污泥生物炭对亚甲基蓝的吸附性能,并通过BET、FTIR和形貌方法进行表征分析。结果表明,在缺氧条件下700℃热解1 h制备的污泥生物炭对亚甲基蓝去除效果最好,去除率可达97.9%。在35℃的反应温度,生物炭投加量10 g/L,吸附平衡时间12 h条件下,SB700对亚甲基蓝的理论吸附量9.87 mg/g,拟二级动力学模型对SB700吸附亚甲基吸附过程的拟合相关系数(R^(2))为0.9878,高于拟一级动力学模型,表明吸附过程以单分子的化学吸附为主。

磷掺杂碳量子点的制备及活化过一硫酸盐降解亚甲基蓝

报道了一种磷掺杂碳量子点(P-CQDs)的方法,用红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等对P-CQDs进行了详细表征,结果证实磷成功接入了CQDs。引入磷可以减少CQDs的禁带宽度,从而提高对光的吸收和促进光生电子转移。在可见光照射下,P-CQDs的用量为0.5 g/L、过一硫酸盐(PMS)的浓度为0.4 mmol/L时,10 min内亚甲基蓝(MB)的降解率为99%。考察了P-CQDs用量、PMS浓度和MB浓度等因素对体系降解MB效率的影响。同时,用自由基淬灭实验考察了P-CQDs光催化活化PMS降解MB的机理,结果表明超氧自由基(O_(2)^(·-))是主要的活性物质。

铅笔屑废粉末对亚甲基蓝的吸附行为研究

生活废弃物铅笔屑的粉末具有一定的吸附作用,本工作研究了其对亚甲基蓝的吸附性能。在这项工作中考察了铅笔屑粉末的用量、亚甲基蓝浓度、吸附温度及吸附时间对亚甲基蓝吸附性能的影响。实验表明铅笔屑粉末对亚甲基蓝的吸附率与铅笔屑粉末的剂量及温度呈正相关。此外,还通过计算吸附过程的热力学常数表明该吸附过程符合Freundlich等温吸附模型,其吸附动力学过程可用准一级动力学方程描述,这表明铅笔屑对亚甲基蓝染料吸附是一个自发的吸热过程。实验还研究了不同解析剂的解析效果,其结果表明乙醇对吸附的解析效果最佳,6次循环使用后,材料对亚甲基蓝的吸附率仍然达70%以上,该研究为亚甲基蓝的废水吸附处理提供了一种可行的方法。

NaBiS_(2)/ZIF-8复合多糖海绵的制备及其对亚甲基蓝降解性能研究

采用相转化法制备了硫化铋钠(NaBiS_(2))/ZIF-8复合多糖海绵(ZBiCCS),用于高效去除染料废水中的亚甲基蓝(MB)。通过X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等对复合海绵结构、形貌以及光学性能进行了表征并研究了其对MB染料的吸附-降解性能。结果表明,纤维素和壳聚糖得到再生,并且在复合海绵表面原位生成了NaBiS_(2)和ZIF-8纳米颗粒。在Zn^(2+)盐和Bi^(3+)盐摩尔为2∶1,MB初始质量浓度为30mg/L,模拟太阳光作为光源条件下,复合海绵对MB的降解率可达到98.88%,表明复合海绵能够利用吸附-光降解协同效应高效去除废水中的MB,该材料在染料废水处理方面具有潜在的应用价值。

可见光/亚甲基蓝/抗坏血酸活化分子氧氧化水中的As(Ⅲ)

本文研究了可见光/亚甲基蓝(MB^(+))/抗坏血酸(H_(2)A)活化分子氧体系(可见光/MB^(+)/H_(2)A体系)氧化水中三价砷(As(Ⅲ))的过程与机理.考察了光照、pH、H_(2)A浓度、MB^(+)浓度、As(Ⅲ)初始浓度及水中常见阴离子和有机质的对As(Ⅲ)氧化效率的影响,通过自由基抑制实验和溶液光谱变化鉴定了体系中的活性物种及其生成机理.实验结果表明,光照对As(Ⅲ)的氧化有明显促进作用;在pH=8.0—9.5范围内,As(Ⅲ)的氧化随着pH的升高而加快;pH=9.5条件下,H_(2)A剂量的增加对As(Ⅲ)的氧化呈现先促进后趋于稳定的趋势,H_(2)A最佳投加量为300μmol·L^(-1);MB^(+)最佳投加量为5 mg·L^(-1).机理研究表明,H_(2)A和分子氧之间的双电子反应产生的H_(2)O_(2)是可见光/MB^(+)/H_(2)A体系活化分子氧体系中氧化As(Ⅲ)的主要活性物种.MB^(+)经可见光激发后通过促进A·-的产生进而产生H_(2)O_(2).基于同样机制,另外两种噻嗪染料(劳氏紫和天青B)在可见光/H_(2)A体系中也能促进As(Ⅲ)的氧化.

橄榄果渣活性炭对水中亚甲基蓝吸附性能的研究

以橄榄果渣(OP)为原料,KOH为活化剂,在550℃电阻炉中高温煅烧制备橄榄果渣活性炭(OP-AC),并探究其对水中亚甲基蓝(MB)的吸附性能。OP-AC制备优选参数为20%KOH和OP炭粉的比例(浸渍比)为2.5∶1(mL∶g),浸渍时间4 h,活化时间20 min。优化条件下制备的OPAC在投加量为0.6 g,溶液pH值为13,振荡时间为15 min,MB初始质量浓度为10 mg/L条件下,对MB的去除率可达99.3%。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)仪和孔径分析仪对OP-AC进行表征,分析结果表明:样品表面存在多种含氧官能团,OP-AC的BET比表面积为278.8324 m^(2)/g,平均孔径为1.8891 nm,总孔容为0.1317 cm3/g,微孔占比为79.42%。OP-AC对水中MB的吸附符合准二级动力学模型(R^(2)>0.99),以化学吸附为主;吸附等温线符合Langmuir模型(R^(2)>0.93),属于单分子层吸附。经过3次循环使用后,OP-AC对MB的去除率仍高达83.1%;6次循环使用后,去除率为68.6%。

海藻酸钠表面功能化磁性生物炭对亚甲基蓝的吸附特性

利用海藻酸钠(SA)表面改性磁性生物炭(SBC),制备海藻酸钠改性磁性炭(Fe_(3)O_(4)@SBC-SA)以提高对亚甲基蓝(MB)的吸附能力。对吸附剂的表观形貌和结构进行表征,并结合动力学、等温线和热力学研究探讨Fe_(3)O_(4)@SBC-SA对亚甲基蓝的吸附特性。结果表明:Fe_(3)O_(4)和SA成功负载到SBC;改性后的Fe_(3)O_(4)@SBC-SA对亚甲基蓝的吸附能力高于SBC;Fe_(3)O_(4)@SBC-SA对亚甲基蓝的最佳吸附pH为7.0,在120min时达到吸附平衡。对实验结果进行模型拟合分析得出,Fe_(3)O_(4)@SBC-SA对亚甲基蓝的吸附过程更符合Langmuir模型和准二级吸附动力学方程,吸附过程主要为单分子层吸附和化学吸附,饱和吸附量达到172.41mg/g。Fe_(3)O_(4)@SBC-SA对亚甲基蓝的吸附机理主要是通过羧基与亚甲基蓝之间的静电引力将亚甲基蓝吸附到Fe_(3)O_(4)@SBC-SA上。该研究对Fe_(3)O_(4)@SBC-SA吸附处理废水中亚甲基蓝具有一定的实际意义。

凹凸棒负载碳-铁复合材料的制备及非均相Fenton反应降解水中亚甲基蓝的研究

以凹凸棒为载体,采用共沉淀法和热解法制备了新型凹凸棒负载碳-铁复合材料。通过X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、冷场发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、热重分析仪对复合材料进行表征,用亚甲基蓝水溶液模拟有机染料废水,考察复合材料在光暗体系下非均相Fenton催化降解亚甲基蓝的性能。结果表明,光照和暗环境下,最佳pH分别为4.0、3.5,反应120min时脱色率分别可达99.6%和96.3%。复合材料在光照环境下具有更好的催化活性,循环5次后,亚甲基蓝的脱色率仍可达99%,总有机碳去除率为42.2%,表现出良好的重复使用性。