泡沫鎳負(fù)載Fe-N改性TiO2光電催化降解廢水中的羅丹明B.pdf

1、我國印染廢水由于成分復(fù)雜、排放量大，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了極大的威脅，成為當(dāng)前非常關(guān)注的環(huán)境問題之一。半導(dǎo)體TiO2光催化劑在處理降解部分印染廢水方面雖取得很大的成效，但由于其僅能被波長小于387nm的紫外光所激發(fā)，對自然光的利用率較低，且其主要以納米顆粒狀存在，催化反應(yīng)后很難從溶液中分離出來回收再利用。近些年來，國內(nèi)外學(xué)者通過多種方法對半導(dǎo)體TiO2進(jìn)行了改性，并且將TiO2光催化技術(shù)與其他技術(shù)相結(jié)合對多種廢水進(jìn)行處理均取得進(jìn)展，但工藝條件

2、方面還不夠完善。
　　本論文采用傳統(tǒng)的溶膠-凝膠法，制備出以泡沫鎳為載體的Fe、N摻雜改性TiO2電極。利用質(zhì)譜分析、掃描電鏡、X射線衍射等方法對改性TiO2電極表征，結(jié)果顯示，F(xiàn)e、N的摻雜拓寬了TiO2的光吸收波長范圍，半導(dǎo)體TiO2粒徑大小和晶體結(jié)構(gòu)都有所改變。
　　實驗利用羅丹明B染料模擬單一印染廢水，利用正交實驗分析Fe、N的摻雜量及焙燒溫度對TiO2催化性能的影響，得出當(dāng)Fe-N配比n(Pr):n(N):n(Ti

3、)=0.020:0.15:1及焙燒溫度500℃時TiO2的催化活性最大，確定了Fe-N摻雜改性TiO2催化劑的最佳制備工藝。
　　考察了催化劑鍍膜層數(shù)、初始濃度、溶液pH、外加偏電壓等因素對光電催化降解羅丹明B效率的影響。在光電催化反應(yīng)器中，單一因素控制分析確定了光電催化降解羅丹明B的最優(yōu)反應(yīng)條件，當(dāng)pH值是8，初始濃度是10mg/L，外加偏電壓是3V時，F(xiàn)e0.02N0.15/TiO2改性電極對羅丹明B的降解率最高，達(dá)到96.8

4、％，且其具有很高的回收重復(fù)利用率。在自制的三相流化床光電催化反應(yīng)器中，確定了動態(tài)條件下，當(dāng)進(jìn)水流量為80mL/min、底端曝氣量為0.5m3/h時，降解率可達(dá)到95.2%。
　　對最佳制備工藝Fe0.02N0.15/TiO2電極的反應(yīng)動力學(xué)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，當(dāng)初始濃度為5-25mg/L，溶液pH為3-10，外加偏電壓為0.5-6V，溫度在288K-328K 范圍內(nèi)，改性TiO2電極光電催化降解羅丹明B的過程符合一級反