改性TiO2降解焦化廢水的研究.pdf

1、焦化廢水是一種危害大、處理困難的工業(yè)廢水，屬于我國(guó)重點(diǎn)處理的廢水之一。光催化氧化技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型水處理技術(shù)，具有處理效率高、工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、操作條件易控制、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，受到人們廣泛的關(guān)注。目前，最廣泛運(yùn)用的催化劑為納米TiO2，是因?yàn)樗哂辛畠r(jià)、大量、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和無(wú)毒等特點(diǎn)。
　　本文以鈦酸丁酯為主要原料，利用水解-沉淀法制備了金屬離子摻雜、稀土離子摻雜、金屬和稀土離子共摻雜的改性納米TiO2催化劑。通過(guò)苯酚和

2、氨氮光催化降解實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選出了Cu/La共摻雜納米TiO2催化劑對(duì)苯酚和氨氮都有較高的降解率。另外，在Cu/La共摻雜納米TiO2催化劑的基礎(chǔ)上，加入SiO2制備出SiO2-Cu/La共摻雜復(fù)合催化劑。并且利用X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、比表面積(BET)、X射線光電子能譜(XPS)、傅立葉紅外變換(FT-IR)等手段，對(duì)改性納米TiO2催化劑進(jìn)行表征。還進(jìn)一步考察了催化劑焙燒溫度、Cu/La摻雜量、催化劑投加量、pH值、苯

3、酚和氨氮的初始濃度、H2O2投加量等因素對(duì)苯酚和氨氮降解率的影響，得出以下結(jié)論：
　　(1)改性 Cu/La共摻雜納米TiO2催化劑降解苯酚時(shí)，當(dāng)催化劑焙燒溫度為600℃，苯酚濃度為50 mg·L-1，Cu/La摻雜量為0.1％，催化劑投加量為0.8g·L-1，pH為7.5，H2O2濃度為0.3mol·L-1，苯酚的降解率達(dá)到80.4％。改性Cu/La共摻雜納米TiO2催化劑降解氨氮時(shí)，當(dāng)催化劑焙燒溫度為700℃，氨氮濃度為100

4、 mg·L-1，Cu/La摻雜量為0.1％，催化劑投加量為1g·L-1，pH為9.5，H2O2濃度為0.5 mol·L-1，氨氮的降解達(dá)到91.3％。
　　(2)利用SiO2-Cu/La共摻雜復(fù)合催化劑對(duì)苯酚和氨氮的降解實(shí)驗(yàn)表明，復(fù)合催化劑對(duì)苯酚的降解率比不復(fù)合的高，復(fù)合催化劑對(duì)氨氮的降解效率不但沒(méi)有提高反而降低。添加氧化劑 H2O2后，復(fù)合催化劑對(duì)苯酚的降解效率提高不明顯，加入氧化劑后復(fù)合催化劑對(duì)氨氮的降解提高非常明顯。復(fù)合催化

5、劑降解苯酚的研究中，當(dāng)催化劑焙燒溫度為600℃，苯酚濃度為50 mg·L-1，SiO2的加入量為10％，催化劑投加量為1.2g·L-1，pH為7.5，H2O2濃度為0.3mol·L-1，苯酚的降解率達(dá)到81.4％。復(fù)合催化劑降解氨氮的研究中當(dāng)催化劑焙燒溫度為700℃，氨氮濃度為100 mg·L-1，SiO2的加入量為10％，催化劑投加量為1g·L-1，pH為9.5，H2O2濃度為0.4mol·L-1，氨氮的降解達(dá)到80.5％，很明顯對(duì)氨

6、氮的降解效率降低了。
　　(3)利用兩種改性的催化劑對(duì)實(shí)際工業(yè)焦化廢水進(jìn)行光催化降解，Cu/La共摻雜納米TiO2催化劑對(duì)預(yù)處理后原水中CODcr、酚和氨氮的去除率分別為41.9％、47.5％和49.3％。SiO2-Cu/La共摻雜復(fù)合催化劑對(duì)預(yù)處理后原水中CODcr、酚和氨氮的去除率分別為44.4％、49.2％和45.7％。而未改性納米TiO2對(duì)預(yù)處理后的原水中的CODcr、酚、氨氮的去除率分別為35.7％、40.5％和41.8