TiO2光催化降解技术在废水污染物处理中的研究

半导体多相光催化降解废水中污染物的研究倍受环境科学工作者关注,本文对TiO2光催化剂的光催化降解机理及其在废水处理方面的研究和进展进行了综述。     

纳米TiO_2光催化技术在沥青路面中的应用研究

从提高光催化材料性能出发,以锐钛型纳米TiO2作为光催化材料应用在沥青路面中。采用A(将纳米TiO2均匀分散在沥青中,以沥青为载体)和B(将纳米TiO2与矿粉均匀混合,以矿粉为载体)两种掺加方式将5%的纳米TiO2掺入到沥青混合料中,成型OGFC—10车辙板试件进行试验,确定最佳的掺加方式。研究不同掺量、光照强度对纳米TiO2光催化性能的影响,并对其路用性能进行试验分析。结果表明:相比B方式,A方式下成型的试件其光催化降解汽车尾气的效果更好,故选定A方式为纳米TiO2的后续试验研究的掺加方式;随着纳米TiO2掺量的不断增加,试件对HC、CO和NO三种尾气成分的降解效果越来越好,从综合降解效果和经济性考虑,选定5%为最佳掺量;纳米TiO2对尾气的降解效果随光照强度的增强越来越好;混合料的各项路用性能随着纳米TiO2的掺入而变得更好,所以实际工程应用中不必考虑其对混合料路用性能的不利影响。     

纳米TiO2光催化技术在沥青路面中的应用研究

从提高光催化材料性能出发,以锐钛型纳米TiO2作为光催化材料应用在沥青路面中。采用 A（将纳米TiO2均匀分散在沥青中,以沥青为载体） 和B （将纳米TiO2与矿粉均匀混合,以矿粉 为载体） 两种掺加方式将5%的纳米TiO2掺入到沥青混合料中,成型OGFC—10 车辙板试件进行 试验,确定最佳的掺加方式。研究不同掺量、光照强度对纳米TiO2光催化性能的影响,并对其路 用性能进行试验分析。结果表明：相比B方式,A方式下成型的试件其光催化降解汽车尾气的效 果更好,故选定A方式为纳米TiO2的后续试验研究的掺加方式;随着纳米TiO2掺量的不断增加, 试件对HC、CO和NO三种尾气成分的降解效果越来越好,从综合降解效果和经济性考虑,选定 5%为最佳掺量;纳米TiO2对尾气的降解效果随光照强度的增强越来越好;混合料的各项路用性能 随着纳米TiO2的掺入而变得更好,所以实际工程应用中不必考虑其对混合料路用性能的不利影响。     

二氧化钛膜光催化降解脱色甲基橙

用溶胶-凝胶法制备了不同载体、不同层数的锐钛矿纳米TiO2薄膜.利用TiO2薄膜作催化剂,光催化降解甲基橙溶液.研究了载体、光源、镀膜层数、Ph值、初始浓度等对光催化降解脱色率的影响,从中获得了最佳镀膜及最佳光催化条件.结果表明:以太阳光为光源,以铝合金为载体,在500℃条件下镀3层膜,且在Ph＜8.00时光催化脱色效果最好;且该反应为表观一级反应,该光催化反应的极限速率常数为 0.40 mg/(L·min),吸附平衡常数为2.65 L/mg;表面反应而非吸附是这个光催化反应的速度决定步骤,即该反应符合Langmuir-Hinshewood (L-H)机理.     

二氧化钛膜光催化降解脱色甲基橙

用溶胶-凝胶法制备了不同载体、不同层数的锐钛矿纳米TiO2薄膜.利用TiO2薄膜作催化剂,光催化降解甲基橙溶液.研究了载体、光源、镀膜层数、pH值、初始浓度等对光催化降解脱色率的影响,从中获得了最佳镀膜及最佳光催化条件.结果表明:以太阳光为光源,以铝合金为载体,在500℃条件下镀3层膜,且在pH<8.00时光催化脱色效果最好;且该反应为表观一级反应,该光催化反应的极限速率常数为0.40 mg/(L.min),吸附平衡常数为2.65 L/mg;表面反应而非吸附是这个光催化反应的速度决定步骤,即该反应符合Langmuir-Hinshewood(L-H)机理.     

光催化活性艳橙脱色降解

以253.7 nm紫外灯(20 W)、氙灯(500 W)和太阳光为光源,研究了多金属氧酸盐(磷钨酸,硅钨酸)及二氧化钛对模拟染料废水活性艳橙(KGN)溶液的光催化脱色降解性.结果表明.以磷钨酸为光催化剂时,KGN溶液的初始pH、催化剂投加量及光源对光解效果均有影响.在平均光照强度为98 000 1x的晴天,KGN溶液(100mL)的初始浓度为10mg/L,溶液初始pH为2.00,磷钨酸投量为0.6 g/L时,光照1 h,其色度去除率达96.67%,TOC去除率79.22%、COD去除率85.98%,BOD5/COD为0.3,达到可生化降解的程度.研究表明H3PW12O40、H4SiW12O40、TiO2三种催化剂光催化降解KGN能力不同,在紫外光和日光下,其降解活性艳橙的能力依次为:TiO2 H3PW12O40≥H4SiW12O40.H3PW12O40虽略逊于TiO2,但光照相同时间后出水也已达到可生物降解的程度.     

光催化活性艳橙脱色降解

以253.7 nm紫外灯(20 W)、氙灯(500 W)和太阳光为光源,研究了多金属氧酸盐(磷钨酸,硅钨酸)及二氧化钛对模拟染料废水活性艳橙(KGN)溶液的光催化脱色降解性.结果表明,以磷钨酸为光催化剂时,KGN溶液的初始pH、催化剂投加量及光源对光解效果均有影响.在平均光照强度为98000 lx的晴天,KGN溶液(100 mL)的初始浓度为10 mg/L,溶液初始pH为2.00,磷钨酸投量为0.6 g/L时,光照1 h,其色度去除率达96.67%,TOC去除率79.22%、COD去除率85.98%,BOD5/COD为0.3,达到可生化降解的程度.研究表明H3PW12O40、H4S iW12O40、TiO2三种催化剂光催化降解KGN能力不同,在紫外光和日光下,其降解活性艳橙的能力依次为:TiO2>H3PW12O40 H4S iW12O40.H3PW12O40虽略逊于TiO2,但光照相同时间后出水也已达到可生物降解的程度.     

公路隧道纵向通风神经网络在线控制

基于神经网络方法建立了公路隧道纵向通风在线控制模型,结合交通模型、空气动力学模型及污染模型,对隧道内污染物进行了通风控制过程的动态模拟.结果表明,当交通量在1 000~1 400辆/h、污染物基准排放量在0.008~0.010 m3/(辆.km)范围内变化时,该系统能够依据交通量和污染物基准排放量的变化,相应增加或减少风机开启台数,使隧道内的CO体积分数控制在限制值(150×10-6)以下.     

真空蒸发镀膜法制备TiO2薄膜及其催化活性

用真空蒸发镀膜法在铜、玻璃板、不锈钢板3种不同材料上负载了TiO2薄膜,并用扫描电镜(SEM)和能量色散谱(EDS)对薄膜进行表征与分析.以苯酚废水为对象进行了光催化降解试验,研究了3种不同基材TiO2薄膜的光催化活性.与商品TiO2粉末的悬浮态光催化试验对比,该方法制备的TiO2薄膜具有催化剂用量少,活性高,易回收的优点.不同基材的TiO2薄膜光催化活性有所不同,不锈钢板较好,玻璃板次之,铜板最差.     

硝化细菌净化养殖水体中氨氮实验

污染养殖水体的主要因素是氨/铵(NH3/NH4+)和亚硝酸根离子(NO2-),用固定化粉末硝化细菌、浓缩液态硝化细菌对养殖用水污染源进行处理,比较各种处理对养殖用水中NH3/NH4+和NO2-的降解教果。实验证明硝化细菌能有效调节水环境p H,降低NH3/NH4+和NO2-的浓度,分解有机质,调节水环境的微生态平衡,水体中的NH3/NH4+和NO2-全程都控制在0.5 mg·L-1以下,符合鱼虾类养殖规范的要求。     

驾驶视认需求的隧道中间段路面亮度需求

针对高速公路隧道建设逐年发展,因隧道照明引发的的交通事故也呈逐年递增的趋势,同时隧道照明安全与节能的矛盾也日益突出。以色温5700K、显色指数70的LED灯为隧道基本照明灯具,通过驾驶员在光源特性下的动态视认试验,分析驾驶员在隧道中间段的视觉特性及需求。     

钾掺杂石墨相氮化碳光催化性能研究

采用二氰二胺、硫脲、三聚氰胺、碘化钾和氢氧化钾为原料制备钾掺杂石墨相氮化碳,系统地研究了不同制备温度、钾源、掺杂量等条件对其光催化性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、比表面积分析(BET)等对样品进行表征分析。结果表明:掺杂后的样品与纯石墨相氮化碳(g-C3N4)相比,减小了能带宽度,提高了对可见光的吸收,降低了光生电子-空穴对的复合率,进而显著提高了样品的光催化性能。对比不同温度、不同掺杂比的样品的光催化降解实验结果,发现以硫脲和碘化钾为原料,在550℃、煅烧时间为4 h,钾离子与氮化碳掺杂摩尔比为0.1的制备条件下所得的样品光催化效果最佳,其光催化降解速率是g-C3N4的4.29倍。     

中间视觉理论在隧道照明灯具有效照度评价中的应用

不同光源能量分布光谱存在差别,如果只用普通照度计对新型光源照度测量分析,测量结果可能达不到设计要求,对评价结论会有一定的影响。为此,在进行新型光源试验段照度数据测试分析时,应用了中间视觉理论。试验表明：基于中间视觉理论的照度计所测得的数据比普通照度计测得数值要高30%左右,在设计阶段考虑中间视觉理论对隧道照明节能有重要意义。     

光催化材料在降解汽车尾气方面的应用研究

通过对配制的光催化降解汽车尾气的材料进行试验研究,观测到溶液的渗透深度和分散效果均满足实际应用需求,并通过实例阐述光催化材料在降解汽车尾气方面的具体应用,这为我国的汽车尾气的绿色降解研究提供了借鉴和依据。     

公路长隧道纵向通风的数值模拟

采用有限元法求妥二维定常不可压缩Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程的方法,进行隧道射流通风和具有射流调压的竖井吸出式通风系统的空气动力学特性数值研究,给出在不同工况条件下,实际隧道中风速的分布特征。数值解和试验结果进行比较,证明数值解是有效和可靠的。     

纳米ZnO的一步法制备及其光催化性能

以乙酸锌[Zn(CH_3COO)_2·2H_2O]为前驱体,在不同温度下,采用一步热解法合成纳米氧化锌(ZnO),并用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等进行表征.以亚甲基蓝(MB)、罗丹明B(RhB)和甲基橙(MO)等为模拟污染物,以考察ZnO的紫外光催化性能.结果表明:制备温度对纳米ZnO光催化性能影响显著,550℃热解温度下制备的纳米ZnO光催化活性最佳,光照40 min后,三种模拟污染物降解率均能达到100%.     

特长隧道群污染物窜流规律及新型通风方式研究

特长隧道群洞口多位于峡谷中, 上游隧道污染物易扩散至下游隧道造成二次污染并大大增加了下游隧道的通风负荷。 为了掌握特长隧道群毗邻隧道的污染物窜流问题及影响, 以浙江省景文高速公路工程叶麻尖特长隧道群为依托, 建立了流体力学分析模型, 以 CO 为示踪污染物, 分析了隧道洞内外温差、 峡谷风速、 进出口风速比等因素对窜流比的影响。 分析表明： 隧道出口污染气流与环境温差越大, 或者峡谷风风速越大, 或者隧道进出口风速比越小, 则窜流比越低; 在不利工况下, 叶麻尖隧道左、 右线隧道的上下游窜流比分别约为 67%和 73%。 最后, 针对叶麻尖特长隧道群提出了竖井送排风+互补风道分流+射流风机通风方案的新型绿色节能通风方案。     

纳米光催化生态道路降解汽车尾气研究进展

纳米光催化技术是目前各国生态环保领域的研究热点,将其应用于生态道路的建设,对于有效降解汽车尾气、改善空气质量具有重要意义。介绍了纳米光催化生态道路及其降解汽车尾气污染物的机理,总结了纳米光催化技术在水泥混凝土路面、沥青路面和道路附属设施中的应用现状,综述了纳米光催化路面在负载技术、影响因素以及力学性能评价等方面的研究进展,分析了目前存在的问题,并提出了今后的研究方向。     

全寿命周期造价法在隧道照明节能方案对比分析中的应用

利用工程全寿命周期造价法对某市地方电网供电高压钠灯光源隧道照明与某市地方隧道改造采用智能光伏照明系统隧道照明节能技术方案进行效益评估对比,在充分考虑功能性、节能性和互联+等方面对隧道照明方式进行优化,通过某市地方隧道改造项目为案例,从环保、经济和造价等几个方面对照明节能的费用效率进行分析和比对,并得出公路隧道照明节能方案的具体控制方案。     

Ag/BaTiO3的制备及光催化性能

采用光催化还原法、浸渍法和水热法分别制备了Ag/BaTiO3催化剂.通过X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等手段对改性后的催化剂进行表征,考察了掺杂Ag的不同制备方法、催化剂的载Ag量对催化剂光催化活性的影响.实验结果表明,改性后的BaTiO3对亚甲基蓝染料溶液的光催化降解能力有明显提高,采用光催化还原法制备的Ag/BaTiO3催化剂催化活性最高,载Ag量为1.0％的Ag/BaTiO3对亚甲基蓝的降解效果最好,紫外光照射4h后降解率为95％.