基于酵母模板-載體的光催化劑制備及其處理印染廢水的應(yīng)用研究.pdf

1、印染廢水是水體污染中主要的有害、難處理工業(yè)廢水之一。半導(dǎo)體光催化氧化法具有反應(yīng)條件溫和、凈化徹底、綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)高效等優(yōu)點(diǎn),是一種比較理想的印染廢水治理技術(shù)。本論文利用酵母細(xì)胞作為生物模板和生物載體,分別制備了鎢酸鋅空心球和酵母-硫化鋅(YC-ZnS)兩種新型光催化劑,運(yùn)用多種表征手段和測試方法闡明了兩種材料的主要物理化學(xué)性能和制備機(jī)理,并在此基礎(chǔ)上考察了兩種新型光催化劑對模擬印染廢水的處理工藝條件。主要結(jié)果概括為:
　　 (1

2、)選用酵母細(xì)胞作為模板制備了ZnWO4空心微球。多種表征結(jié)果表明:ZnWO4空心微球系閃鋅礦ZnWO4晶體；顆粒分散度良好,形貌較為一致,較好地保持了酵母細(xì)胞橢圓形的形貌,大小約為3.7×2.0μm。機(jī)理分析證實(shí)ZnWO4空心微球光催化劑的形成機(jī)理可分為4步:酵母表面功能性基團(tuán)的活化-生物吸附實(shí)現(xiàn)細(xì)胞表面水合鋅離子層的形成-ZnWO4納米顆粒在酵母細(xì)胞表面的逐步成長-煅燒去除酵母細(xì)胞。
　　 (2)以低濃度羅丹明B(RhB)模擬

3、染料廢水為目標(biāo)降解物,對ZnWO4空心微球的光催化性能進(jìn)行研究,實(shí)驗(yàn)證實(shí)影響降解率的主要因素是pH、染料初始濃度和催化劑用量。ZnWO4空心微球光催化處理羅丹明B模擬染料廢水的最佳工藝條件為:催化劑用量2g／L,pH為6,染料濃度為0.5×10-5mol／L。ZnWO4空心微球在光催化循環(huán)實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出較穩(wěn)定的光催化活性。
　　 (3)成功地以酵母細(xì)胞為載體制備了負(fù)載型光催化劑酵母-硫化鋅(YC-ZnS),表征結(jié)果表明:產(chǎn)物顆粒分

4、散度良好,形貌一致,很好地保持了酵母細(xì)胞的基本形態(tài),大小為2-3×3-5μm；顆粒結(jié)構(gòu)為一層厚度為450-500nm的納米ZnS粒子負(fù)載于酵母細(xì)胞表面；負(fù)載態(tài)ZnS為閃鋅礦β-ZnS:熒光特性研究證實(shí)了顆粒表面的負(fù)載物為具有熒光性能的ZnS。YC-ZnS的制備機(jī)理研究證實(shí):光催化劑ZnS在酵母上的成功負(fù)載在很大程度上依賴于酵母細(xì)胞壁所提供的反應(yīng)表面。
　　 (4)對YC—ZnS的沉降性及其對染料亞甲基藍(lán)(MB)的吸附性能進(jìn)行了測

5、定和探討。吸附實(shí)驗(yàn)表明:YC-ZnS對亞甲基藍(lán)的吸附規(guī)律較好地符合Freundlich等溫吸附模型。優(yōu)化后吸附實(shí)驗(yàn)條件為:23℃、pH7及YC—ZnS用量為4.5g／L,最大吸附量可達(dá)471.2μg／g。通過YC-ZnS與ZnS微球和酵母細(xì)胞的沉降性能的比較研究表明:YC—ZnS具有較好的懸浮性能,其在水溶液中的懸浮性能略差于酵母細(xì)胞,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于所制備的ZnS微球。
　　 (5)以低濃度亞甲基藍(lán)模擬染料廢水為降解物,對YC-Zn

6、S的光催化性能進(jìn)行優(yōu)化研究,主要考察了溶液初始pH值、催化劑用量、染料濃度,輻射距離和反應(yīng)溫度對YC-ZnS光催化降解亞甲基藍(lán)模擬染料廢水的影響,得到了優(yōu)化后的光催化處理體系條件參數(shù)是:pH為8,輻射距離5cm,YC-ZnS用量3g／L。
　　 本文制備的兩種新型光催化劑在材料設(shè)計中實(shí)現(xiàn)了生物細(xì)胞和納米材料各自優(yōu)勢的巧妙結(jié)合,制備過程綠色環(huán)保,工藝簡單,所制備的產(chǎn)物對印染廢水的催化效率高,可以較好地達(dá)到改善環(huán)境和資源利用生態(tài)化的