基于高级氧化技术的污酸废水除氯性能与机制研究

氯离子(Cl-)的高效脱除是有色冶金污酸废水资源化领域的一项瓶颈难题。近年来,高级氧化技术在废水除氯方面表现出极大的应用潜力,本文围绕二氧化铅(PbO_(2))、铋酸钠(NaBiO_(3))和过硫酸氢钾(PMS)三种强氧化剂的除氯效率、机制、成本和运营管理展开了对比分析,指出PbO_(2)、NaBiO_(3)和PMS的投加量分别为理论值的4、1.5及1.5倍,反应温度分别为50、20和60℃时,剩余Cl-浓度低于200 mg/L,达到污酸回用的要求。将除氯固体产物与氯气吸收液混合反应,实现了PbO_(2)和NaBiO_(3)的再生,再生药剂5次循环试验的除氯效率高于90%。PbO_(2)、NaBiO_(3)和PMS除氯过程涉及羟基自由基(·OH)、硫酸根自由基(·SO_(4)^(-))、氯自由基(·Cl)等高活性中间物种的参与,其中直接氧化、·OH间接氧化和·SO_(4)^(-)间接氧化对PMS脱氯的贡献分别约为84%、9%和7%。综合评价实际应用价值,NaBiO_(3)因其可再生、副产物回收价值高且反应温度低,在成本和能耗方面更具优势,PMS因未引入杂质,在操作管理方面更为简单。

In situ preparation of visible-light-driven carbon quantum dots/NaBiO3 hybrid materials for the photoreduction of Cr(Ⅵ)

In this study,different carbon quantum dots(CQDs)/NaBiO3 hybrid materials were synthesized as photocatalysts to effectively utilize visible light for the photocatalytic degradation of contaminants effectively.These hybrid materials exhibit an enhanced photocatalytic reduction of hexavalent chromium(Cr(Ⅵ))in the aqueous medium.Zero-dimensional nanoparticles of CQDs were embedded within the two-dimensional NaBiO3 nanosheets by the hydrothermal process.Compared with that of the pure NaBiO3 nanosheets,the photocatalytic performance of the hybrid catalysts was significantly high and 6 wt.%CQDs/NaBiO3 catalyst exhibited better photocatalytic performance.We performed the first-principles density functional theory calculations to study the interfacial properties of pure NaBiO3 nanosheets and hybrid photocatalysts,and confirmed the CQDs played an important role in the CQDs/NaBiO3 composites.The experimental results indicated that the enhanced reduction of Cr(Ⅵ)was probably due to the high loading of CQDs(electron acceptor)on NaBiO3,which made NaBiO3 nanomaterials to respond in visible light and significantly improved their electron-hole separation efficiency.

BiOCl/NaBiO_3复合材料的原位合成及光催化性能

利用HCl与Na Bi O3反应原位制备了结构可控的Bi OCl/Na Bi O3复合光催化材料.通过X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)和扫描电子显微镜(SEM)等技术对其晶相组成、光吸收特性和表面形貌进行了表征,并评价了样品在可见光和紫外光下的光催化性能.结果表明,尽管Bi OCl几乎没有可见光活性,但27.4%Bi OCl/Na Bi O3在可见光下却表现出明显高于纯Bi OCl和Na Bi O3的光催化活性.由于紫外光照可以有效激发Bi OCl,所有组成的复合Bi OCl/Na Bi O3都显示出高于纯Bi OCl和Na Bi O3的光催化活性,其中47.6%Bi OCl/Na Bi O3具有最大光催化活性.研究了加入不同活性物种的捕获剂对光催化效率的影响,结合荧光实验结果和样品能带结构推测了复合材料光催化过程中光生载流子的传输行为.结果表明,Bi OCl/Na Bi O3催化活性增强主要归结于2种材料之间形成了有效的异质结构,其内建电场能够促进光生载流子的传输和分离;羟基自由基在光催化降解过程中是主要的活性物种.

异质型BiOI/NaBiO_3光催化剂的合成及其光催化性能

根据表面化学蚀刻原理采用加热冷凝回流的方法制备了一系列组成的异质结构BiOI/NaBiO3光催化剂。利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)等技术对其晶相结构、微观形貌和光吸收性能进行了表征。光催化实验表明,BiOI/NaBiO3在可见光下可以有效降解罗丹明B(RhB),当BiOI与NaBiO3的物质的量分数为一定值时,异质结构的光催化剂明显优于单一组分的光催化活性。通过加入不同的牺牲剂及荧光实验结果推测了该异质结构材料的光催化机理,并且分析了其光生载流子的传输方向及光催化过程的活性物种。研究表明,BiOI/NaBiO3的催化活性增强主要归结为两者之间形成了有效的异质结构,其内建电场能够促进光生载流子的分离,同时光生空穴h+在光催化降解过程中是主要的活性物种。

p-n异质结型光催化剂BiOBr/NaBiO_3的制备与可见光催化活性

采用化学蚀刻法在NaBiO3表面利用HBr与NaBiO3的反应原位沉积BiOBr,制备了异质结型光催化剂.利用X射线粉末衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)和扫描电子显微镜(SEM)等对其相结构、微观形貌和光吸收性能进行了表征.光催化实验结果表明,BiOBr/NaBiO3在可见光下可以有效降解罗丹明B(RhB)溶液,当BiOBr与NaBiO3的摩尔比为40.1%时,BiOBr/NaBiO3具有最大催化活性.通过不同牺牲剂的加入及荧光实验结果推测了该异质结型材料光催化过程中光生载流子的传输方向及活性物种.研究结果表明,BiOBr/NaBiO3催化活性的增强主要归结为两者之间形成了有效的异质结,其内建电场能够促进光生载流子的分离,同时h+在光催化降解过程中是主要的活性物种.

片状NaBiO_3的制备及可见光降解四环素性能

以硝酸铋、次氯酸钠和氢氧化钠为原料,采用液相沉淀法制备了片状NaBiO_3。通过XRD、SEM和UV-Vis DRS等对片状NaBiO_3的物相、微观形貌和光吸收性能进行了表征。以四环素溶液为目标降解物,在可见光下进行光催化降解实验。结果表明,通过该方法合成的片状NaBiO_3结晶度较高、带隙宽度约为2.4 e V,对四环素具有良好的可见光降解活性,催化剂用量及溶液的pH值对四环素的光降解反应有影响,当催化剂用量为50 mg/50 m L,溶液pH值为3时,片状NaBiO_3对20 mg/L的四环素光催化降解率高达90.3%。光催化降解四环素的反应基本符合一级动力学模型。

铋酸钠基环境复合催化材料的制备及降解壬基酚的研究

高级氧化技术是重要的水处理技术之一。以铁掺杂NaBiO 3为基础催化剂,通过和氧化石墨烯负载,制备出一种石墨烯-铁-铋酸钠基复合催化剂(记为G-Fe-NaBiO 3)。并选取环境激素壬基酚(NP)为底物,研究了G-Fe-NaBiO 3可见光-类Fenton催化氧化降解NP的动力学过程,探究了催化剂用量、过氧化氢浓度、pH等对NP降解效果的影响。结果表示,过氧化氢为15 mmol/L,催化剂用量为0.8 g/L,pH为6,温度为25℃时,对NP的降解率高达99%。本研究可为水体中痕量有机污染物的降解提供一定的理论参考。

Sol-Gel法合成NaBiO_3多晶粉末

本文以醇盐为前驱体,以相应醇盐的母体醇为介质合成铋酸钠多晶粉末,考察了不同前驱体对产物的影响。探讨了三价铋的还原性能和铋酸钠的形态。