难降解有机污染物的光催化氧化分析.pdf

摘要 摘要 以半导体材料为催化剂的光催化氧化法是近年来兴起的一种现代水处理技 术，与传统方法相比，具有高效、稳定、无二次污染以及对各类有机污染物尤其 是难生物降解的有毒污染物进行深度、彻底氧化的突出特点，还具有可直接利用 太阳能进行光化学转换的独特优势，因而成为世界各国研究的热点。 Ti02是一种较为理想的光催化剂，具有化学性质稳定、难溶无毒、成本低等 有点，但普通Ti02存在电荷分离效率差、光催化活性低等缺点，致使它的应用 受到限制。为了提高Ti02的光催化活性，本文以钛酸丁酯为起始剂、冰醋酸为 抑制剂，无水乙醇为溶剂，采用溶胶一凝胶法制备了纳米Ti02以及掺杂Fe”和 Ag+的改性纳米Ti02材料，借助XRD、TEM等测试手段进行了结构表征。 以染判活性艳红X．3B为目标降解物，系统地研究了纳米Ti02对偶氮染料活 性艳红X．3B的光催化活性，结果表明，600C下焙烧所得的纳米Ti02效果最好， 其粒径为91．4nm．锐钛矿型和会红石型的比例分别为70％和30％，以锐钛矿为 主的混合晶型Ti02的光催化活性好于其它。在相同条件下，本文研制的纳米Ti02 对X．3B的降解速率比普通Ti02提高了2．65倍。研究了光催化反应的影响因素， 如光源、初始pH、光强‘、催化剂加入量、氧化剂加入量及盐度，确定了适宜的 光催化反应条件。动力学研究表明，在一定的初始浓度范围内，Ti02光催化氧化 降解x一3B的过程属一级反应，服从Langmuir．Hinshelwood动力学模型。 此外，分别考察了掺杂Fd+和Ag+对Ti02光催化降解x一3B效率的影响。结 果表明，金属离子掺杂对光催化活性的影响与离子种类及掺杂量有关。本实验中 FeH和A矿的最佳掺杂量分别为O．01％年tlO，05％，载银的Ti02的活性略高于载铁 的Ti02，两者均远远大于纯的Ti02。分析了掺杂改性后引起催化效率变化的原 因，并研究了pH、催化剂加入量、氧化剂加入量对光催化反应的影响。通过改 性前后催化剂在太阳光下对x．3B的光催化降解试验表明，载铁和载银后的Ti02 对太阳光的利用效率有了很大的提高，因此改性后的Zi02完全可以作为一种更 为有效的光催化剂，利用太阳光作为光源应用到实际的光催化降解废水处理中。 动力学模型，反应速率常数，改性，掺杂 Abstract Abstract oxidationofwatercontaminantswith Photocatalytic semiconductorshasbeen the toutedasoneof more remediation for its promising technologies complete mineralizationofundesirable thosetoxicand organic contaminants，particularly an bioresistant hasbeenshowntObe excellent organiccompound．Ti02 photocatalytic not oxidationisalmost towastewatertreatmentdue industrially