TiO2-Ti催化劑改性及光電催化降解水中腐殖酸的研究.pdf

1、由于腐殖酸類有機(jī)物質(zhì)分子量較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其在水溶液中的存在一直是凈水工業(yè)處理，特別是飲用水處理工程中的難題。利用光電催化降解手段消除有機(jī)污染物是近年發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，在常溫常壓下即可進(jìn)行，不會產(chǎn)生二次污染，應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。因其具有其它處理方法難以比擬的優(yōu)越性，該技術(shù)也已成為國際上環(huán)境治理的前沿性研究課題，備受世界各國重視，因此，本文嘗試將其用于去除水中腐殖酸的研究。
　　本文針對陽極氧化法制備的TiO2/Ti催化劑的特點(diǎn)，

2、對TiO2/Ti光電催化氧化體系中產(chǎn)生羥自由基規(guī)律進(jìn)行了研究，建立了測定 TiO2/Ti光電催化氧化體系產(chǎn)生羥自由基·OH濃度的系統(tǒng)，將陰離子交換膜引入TiO2/Ti光電催化氧化體系中，用 Fe(phen)32+分光光度法測定體系中生成羥自由基·OH的累積濃度，同時對影響體系產(chǎn)生羥自由基·OH濃度的條件進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明，引入陰離子交換膜后，用Fe(phen)32+分光光度法測定體系中生成羥自由基·OH的累積濃度是可行的，并將其作為測

3、定改性 TiO2/Ti催化劑光電催化活性的一種評價方法。
　　采用陽極氧化法，通過向 H2SO4電解質(zhì)溶液中添加 H3BO3制備摻硼TiO2/Ti催化劑。利用紫外可見漫反射光譜、AFM、XRD等表征手段并結(jié)合腐殖酸的光電催化降解效果的分析，研制出高活性的摻硼TiO2/Ti催化劑。
　　以陽極氧化法制備的TiO2/Ti催化劑為基體，分別通過光浸漬還原和離子濺射法制備 Pt-TiO2/Ti催化劑。采用正交試驗(yàn)法對光浸漬還原和離子

4、濺射沉積Pt到TiO2/Ti催化劑的條件進(jìn)行優(yōu)化，對優(yōu)化條件下制備的Pt-TiO2（R）和Pt-TiO2（S）催化劑進(jìn)行比較研究，結(jié)果表明，離子濺射法沉積的Pt-TiO2（S）光電催化活性優(yōu)于Pt-TiO2（R）。對優(yōu)化條件下制備的摻硼 TiO2/Ti催化劑和Pt-TiO2（S）催化劑進(jìn)行比較研究。綜合考慮提高有機(jī)物降解效率和制備成本，使用摻硼 TiO2/Ti催化劑能夠降低成本，操作工藝簡單，并且這種摻雜與基體結(jié)合牢固，機(jī)械性能好，使用

5、壽命長，因此，選定摻硼TiO2/Ti作為催化劑用于對腐殖酸的系統(tǒng)研究。
　　以摻硼 TiO2/Ti為催化劑，首先對腐殖酸的吸附規(guī)律進(jìn)行研究，優(yōu)化出最佳吸附條件，為進(jìn)一步的光電催化反應(yīng)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，腐殖酸在摻硼TiO2/Ti催化劑上的吸附過程是放熱過程，pH值、初始濃度、外加偏壓是影響吸附的關(guān)鍵因素。
　　在光電催化氧化反應(yīng)系統(tǒng)中，對紫外燈功率、反應(yīng)物初始濃度、膜催化劑面積、外加偏壓等因素對腐殖酸光電催化降解動力

6、學(xué)過程的影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并建立了相關(guān)的動力學(xué)方程。研究結(jié)果表明，影響腐殖酸光電催化降解速率的因素由強(qiáng)到弱順序?yàn)椋鹤贤鉄艄β省る姌O面積→外加偏壓→腐殖酸初始濃度。
　　利用離子色譜、三維熒光光譜和GC-MS，通過研究腐殖酸在光電催化降解過程中三維熒光光譜的變化，中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)分析，探討了腐殖酸在光電催化降解過程中的降解機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，腐殖酸在光電催化降解過程中，大分子有機(jī)物質(zhì)在羥自由基和紫外光的作用下被活化，逐漸