Cu-N共掺杂改性纳米TiO_(2)光催化剂制备及甲苯降解

以尿素、硝酸铜、钛酸四丁酯等为原料,采用溶胶-凝胶法,经Cu,N原子共掺杂制备出改性纳米TiO_(2)光催化剂。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见漫反射仪、傅里叶变换红外光谱仪对其进行了分析表征。以甲苯气体为研究对象,考察了制备的TiO_(2)光催化剂对甲苯的光催化降解性能。结果表明:共掺杂改性后的纳米TiO_(2)光催化剂,在可见光400~550 nm处呈现出较强的吸收;当光催化反应120 min时,Cu-N-TiO_(2)光催化剂对甲苯的催化降解转化率达到了38%,较纯纳米TiO_(2)催化剂提高了近4倍。

高效脱硫菌和甲苯降解菌的筛选、组合及其降解条件的优化

以脱硫菌和甲苯降解菌为研究对象,分别以硫代硫酸钠和甲苯为驯化底物,研究了2类菌种的驯化、筛选、组合及混合菌的降解条件.通过驯化菌源,筛选得到高效脱硫菌4株(Z1、Z2、Z3、B1),甲苯降解菌3株(J1、J2、J3),并优化组合2类菌种得到混合菌的最佳组合方式为(Z1+Z2)-B1-(J1+J3),且其菌体密度组合比例为2∶4∶3.同时以SO2-4的质量浓度和甲苯降解率为控制指标,采用响应面法的中心组合设计(central composite design,CCD)优化混合菌的降解条件,分析得到混合菌的最优降解条件为:pH 6.6,温度30.0℃,接种量3.0%,甲苯添加量3.0μL,硫代硫酸钠加入量4.0 g/L.验证实验表明,在最优条件下混合菌的甲苯降解率为73.9%,培养液中SO2-4的质量浓度为163.9 mg/L,基本与预测结果一致,较优化前有明显提高.

一株对氯甲苯降解菌株种子扩大培养基的优化

以细胞浓度为菌体生长指标,探索并优化对氯甲苯降解菌株Bacillus licheniformis ycsd01种子培养基中碳源、氮源、主要无机盐等培养基组分及其用量,最终获得菌株适宜的培养基配方。结果表明:对氯甲苯降解菌株的最佳种子培养基配方为2.0 g·L-1对氯甲苯,8.0 g·L-1葡萄糖,2.5 g·L-1NH4Cl,4.5 g·L-1K2HPO4,2.0 g·L-1KH2PO4,0.2 g·L-1MgSO4,0.05 g·L-1MnSO4,0.01 g·L-1FeSO4·7H2O和0.03 g·L-1CaCl2·2H2O。菌株在优化后较优化前的生长曲线延滞期缩短,指数期和稳定期变长,更晚地步入衰亡期,各生长时期的细胞数量均显著增加,有望用于大规模生产。

TiO_(2)@PT光催化剂的构建及其光催化降解甲苯性能

以对苯二胺和对苯二甲醛为原料,在TiO_(2)表面原位缩合得到二氧化钛复合对苯二胺缩对苯二甲醛聚合物催化剂(TiO_(2)@PT),研究催化剂降解甲苯的光催化性能.利用扫描电子显微镜(SEM),比表面积测试(BET),红外光谱(FT-IR),光致发光光谱(PL),紫外吸收光谱(UV-Vis)以及瞬态光电流测试(TPC)表征手段确定了催化剂的结构形貌及光学特性.通过催化降解甲苯废气的活性测试,发现在365nm紫外光的照射下,TiO_(2)@PT复合材料对气相甲苯的降解效果良好.此外,研究了在不同聚合物包裹比例,催化剂用量,甲苯浓度,温度等条件下,TiO_(2)@PT对甲苯的降解效果,结果表明0.1g TiO_(2)@1%PT在100W紫外灯照射下对1000×10^(-6)甲苯的降解率最高,可以达到26.41%,对应的反应速率为1177.89µmol/(g·h).

双极性脉冲高压介质阻挡放电降解氯苯和甲苯

将双极性脉冲高压引入介质阻挡反应器(螺旋棒式不锈钢电极、石英玻璃介质),分别对氯苯和甲苯的分解特性进行了实验研究.结果发现,这种放电形式可以高效注入能量,兼有脉冲电晕放电和介质阻挡放电的特点.脉冲高压使电场强度急剧增强,瞬间产生大功率放电和高能粒子,可以实现对VOCs化学键的高效裂解.与工频交流高压、单极性脉冲高压的试验结果比较表明,双极性脉冲高压取得了最高的降解效果;氯苯比甲苯难以分解.

低温等离子体降解甲苯影响因素分析

采用变频低温等离子体技术对甲苯进行降解,考察了场强、频率、停留时间和初始质量浓度对甲苯降解率的影响.通过一次回归正交设计,建立了多元线性回归模型,得出了各因素与降解率之间的定量规律,确定了实验范围内的最优方案,并进行因素影响趋势实验对理论结果进行验证.结果表明,在最优方案条件下降解率理论最高值可达到86.64%.在实验范围内,各因素与降解率呈线性相关关系.而在电场参数(场强、频率)的上水平附近,降解率呈现出由线性转为非线性的趋势.

流向变换等离子体反应系统降解甲苯性能

将流向变换技术应用于低温等离子体反应系统,针对单独低温等离子体系统(即空管)以及协同7.5%Mn/堇青石催化剂对低浓度甲苯降解展开研究。考察了空管-未换向、空管-换向、7.5%Mn/堇青石-未换向与7.5%Mn/堇青石-换向4种反应系统的甲苯降解率、去除量、放电能量密度、能量效率以及副产物O3的生成情况。结果表明,对于空管和7.5%Mn/堇青石的反应系统,添加流向变换技术,可以有效地提高甲苯降解率、去除量和放电能量密度;在较低场强时,有助于提高反应系统的能量效率;并且有助于抑制副产物O3的生成。

低温等离子体协同Cu-Mn-Ce-Zr/TiO_2催化降解甲苯

以TiO_2为载体,采用等体积浸渍法制备了负载型CuxMn_(1-x)Ce_(0.75)Zr_(0.25)/TiO_2(x=1.0、0.75、0.5、0.25、0)负载型催化剂,采用XRD、H_2-TPR、O_2-TPD和XPS等方法对催化剂进行了表征,并通过低温等离子体协同催化剂对大流量的甲苯模拟废气进行了催化降解反应研究。结果表明,Cu和Mn单主金属催化剂的活性优于Cu-Mn双主金属催化剂,其原因是双金属催化剂中Mn的添加减弱了Cu与助剂Ce之间的相互作用,使得催化剂的晶格氧减少,低温还原性能降低。在反应初期,甲苯降解主要依赖于催化剂的活性,具有较好的低温还原性以及丰富的氧空穴和晶格氧含量的CuCe_(0.75)Zr_(0.25)/TiO_2的活性最好; Mn具有较强的O_3分解能力,当等离子体比能密度(SED)增加到一定值后,等离子体与催化剂的协同作用增强,从而使得MnCe_(0.75)Zr_(0.25)/TiO_2催化剂活性高于CuCe_(0.75)Zr_(0.25)/TiO_2,强化了甲苯的脱除。

纳米FeVO_4的制备及其可见光下降解甲苯的性能

以Fe(NO3)3或FeCl3作为铁源,采用水热法制备了纳米FeVO4光催化剂,通过XRD、SEM、DRS等手段表征了所合成FeVO4的物相、表面形貌及光学性质,研究了其可见光下光催化降解甲苯的性能。表征结果显示:FeVO4平均晶粒尺寸约为75 nm,为棒状;FeVO4在可见光区域(λ>400 nm)表现出较高的吸光性,其吸光区域可红移至约600 nm;以FeCl3为铁源,水热反应3 h制备的FeVO4的禁带宽度为2.1 e V;以Fe(NO3)3为铁源制备的FeVO4的比表面积(74.70 m2/g)大于以FeCl3为铁源制备的FeVO4的比表面积(67.72 m2/g)。在初始甲苯质量浓度为494 mg/L、FeVO4为光催化剂、反应4 h的条件下,甲苯降解率达62%。甲苯降解最终产物为CO2和H2O。

双极性脉冲高压无声放电法降解间二甲苯/苯

将双极性脉冲高压和工频交流高压分别引入无声放电反应器,对混合气态污染物间二甲苯/苯进行了降解实验.结果表明,双极性脉冲高压的引入对间二甲苯/苯的降解非常有效,间二甲苯与苯的去除率分别为100%、75.2%.气体成分不同降解特性不同,间二甲苯比苯容易降解.与单一组分相比,混合气体中苯受间二甲苯影响较大,最大降解率由单一组分的85.4%降到75.2%;而间二甲苯受苯的影响不大,降解特性基本不变.双极性脉冲高压供电中的脉冲形成电容对放电能量的注入和降解特性产生影响,当脉冲形成电容为2nF时与反应器匹配较为理想.

银修饰二氧化钛纳米材料光催化降解甲苯

Ag修饰TiO_2能显著提高光催化VOCs降解的效率,但其促进机制有待更加深入地认识.以水合肼为还原剂,制备出了不同负载量Ag修饰的TiO_2光催化剂,通过X-射线衍射、X-射线光电子能谱、光电流、氧吸附等对光催化剂进行了表征,并考察了光催化甲苯降解性能.结果表明:Ag掺杂不会改变TiO_2固有的结构,但减小了TiO_2表面的电子密度;Ag修饰增强了催化剂表面对O_2的吸附能力,促进了活性氧物种(如H_2O_2)的产生,进而加快了甲苯催化降解速率.

活性炭负载MnO_x结合等离子体降解甲苯

通过对比Mn Ox/AC、AC、无催化剂对甲苯的去除率和副产物的浓度,得知Mn Ox能大大提高甲苯去除率和降低副产物浓度。实验同时研究了负载量、煅烧温度和载体活性炭的活化对甲苯去除率的影响,实验表明:20%Mn Ox负载经过850℃活化的活性炭在350℃下煅烧得到的催化剂的活性最高。试验用BET、XRD和红外对催化剂进行了表征,研究发现,经过活化的催化剂比表面积高于没有活化的催化剂,随着负载量的增加比表面积降低,温度为250℃时硝酸锰主要分解为Mn2O3,温度为350℃时主要分解产物为Mn3O4,温度为450℃时主要为Mn O。红外表明反应后的催化剂表面氧化基团增加。

纳米In_2O_3-TiO_2光催化膜的表征及降解甲苯研究

本文采用溶胶-凝胶法制备了纳米In_2O_3-TiO_2复合溶胶,经多次镀膜得到以铝片为载体的纳米In_2O_3-TiO_2复合膜,以空气中的甲苯为模拟污染物,考察了其光催化性能。结果表明,In_2O_3的复合对TiO_2光催化活性起到促进作用,n(In_2O_3)/n(TiO_2)=0.04的复合膜催化剂具有最高的光催化活性,比纯TiO_2降解甲苯的效率提高了15%。XRD谱图分析,复合前后的氧化物具有锐钛矿晶相,没有检测到In_2O_3的特征峰。透射电镜观察到复合膜颗粒为球形,粒径分布比较均匀,平均粒径为19nm。UV-Vis吸收光谱表明纳米In_2O_3-TiO_2复合膜对光波的吸收能力比纯TiO_2要强,相应的光降解甲苯的活性提高。

硝酸改性活性炭纤维负载TiO_2及其催化降解甲苯性能

将TiO2负载于经硝酸改性的活性炭纤维(ACF)上得到TiO2/ACF复合催化剂,采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外激光拉曼光谱(Raman)和X射线衍射(XRD)等手段研究其形貌,并考察环境湿度、ACF硝化强度和TiO2负载量对甲苯光催化氧化降解的影响。结果表明:经硝酸改性的ACF表面富含含氧基团,能使TiO2在其表面均匀分布,从而使甲苯转化率提高近3.5倍;随环境湿度上升,甲苯转化率先上升后下降,主要是因为湿度上升,吸水量上升,导致甲苯吸附量下降;ACF硝化强度增大,导致催化剂吸水能力增强,从而提高甲苯转化率;TiO2负载量上升导致ACF表面TiO2颗粒形貌改变,使甲苯转化率先上升后下降。

低温等离子体-催化联合技术去除甲苯的实验研究

以挥发性有机污染物(volatile organic compounds,VOCs)代表物质甲苯为去除对象,采用低温等离子体-催化联合技术对其降解开展研究.比较了3种催化剂(TiO2、BaTiO3、TiO2+BaTiO3)等离子体反应器及无催化剂(空管)反应器对甲苯降解性能的异同;考察了BaTiO3和TiO2不同质量比下混合催化剂对甲苯的降解效果,确定了2种材料的最佳配比;对比了不同等离子体反应器的能耗;对生成的反应产物进行了测定分析.结果表明:有催化剂反应器对甲苯的降解性能均优于无催化剂反应器;不同类型催化剂反应器对甲苯的降解性能高低依次为:TiO2+BaTiO3—BaTiO3—TiO2;BaTiO3和TiO2质量比为2.375∶1的等离子体反应器对甲苯的去除效果最好,降解率最高达75.2%,且能耗相比其他催化剂最低,20 kV时功率为138.8 W.

单极性脉冲电源结合介质阻挡放电降解VOCs

将单极性脉冲高压电源引入介质放电阻挡反应器(螺旋棒式不锈钢电极、石英玻璃介质),分别对氯苯 和甲苯的分解特性进行实验．结果发现,这种放电形式可以高效注入能量,兼有脉冲电晕放电和介质阻挡放电 的特点．高压脉冲电压使电场强度急剧增强,产生瞬间大功率放电和高能粒子,可以实现对VOCs化学键的高效 裂解,从而提高对挥发性有机化合物的降解作用．此外,实验还表明,在相同条件下,氯苯比甲苯难以分解．

铜基底上制备CuO纳米线的原位构筑及其在低温等离子体-催化氧化甲苯应用

应用简单的热氧化方法发展一种简单、绿色、可大规模制备的高效整体式铜基催化剂.通过SEM对催化剂的形貌进行表征并对其结构进行分析;将铜基催化剂与低温等离子体结合,研究其在低温等离子体-催化氧化甲苯的效用,结果表明以铜泡沫为基底的催化剂相对来说降解效果较好,在耗能较低的情况下降解率达到96%.

掺杂Fe^(3+)纳米TiO_2膜光催化降解VOCs

利用玻璃弹簧负载TiO_2膜光催化降解VOCs,以室内空气污染物甲醛、丙酮和甲苯为目标污染物,采用自制反应器,分析了初始浓度、空气湿度和气体流量对甲苯降解效果的影响,考察了三种物质混合的降解效果,对比了在相同条件下单一甲苯和VOCs中甲苯的降解效果。结果表明,气体流速5 L·min^(-1)时,甲苯的降解效率为74.6%,空气湿度为30%时,甲苯降解率为81.6%,初始浓度为0.173 mg·L^(-1)时,甲苯降解率为94%,在这三种情况下,甲苯降解效果较好;对VOCs中甲苯和单一甲苯的降解效果进行对比,发现混合气体中甲苯的降解率在反应205 min后高于单一甲苯。

二氧化锰/石墨烯臭氧催化氧化甲苯反应性能

采用一步水热合成法,在180℃,12 h条件下制备了30%二氧化锰/石墨烯(MnO2/G)复合材料。实验结果表明:MnO2均匀且较为牢固地锚定于石墨烯表面,同时MnO2的沉积阻止了多层石墨烯的复合,从而使得复合物具有较大的比表面积。相同条件下,MnO2/石墨烯相较于单纯MnO2或石墨烯具有很好的臭氧催化氧化甲苯性能,这可以归结于MnO2和石墨烯间的协同催化作用。

规则结构生物膜滴滤塔可视化实验研究

本文通过可视化实验,研究了规则多孔结构生物膜滴滤塔的两相流动阻力特性以及气体流量、液体流量、污染物进口浓度等参数对填料塔净化效率的影响,获得了填料塔内孔隙率沿塔高方向的变化规律。实验结果表明:随着气体流量和液体流量的增加以及废气中甲苯浓度的增加,滴滤塔净化效率降低;滴滤塔内液体分布不匀导致生物膜生长不均匀。