TiO-,2-溶膠光催化性能研究及應(yīng)用.pdf

1、隨著紡織工業(yè)的迅速發(fā)展，印染廢水給環(huán)境帶來的污染也日益加大，對染料廢水的脫色、降解已成為世界性的熱點(diǎn)。其中，二氧化鈦因?yàn)槠漭^高的光催化活性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、無二次污染、無刺激性、安全無毒、方便易得等特點(diǎn)，成為當(dāng)前最具有開發(fā)前景的綠色環(huán)保催化劑之一。
　　 在常溫下以鈦酸四正丁酯為前驅(qū)體，乙醇為溶劑，鹽酸為催化劑制備含有銳鈦礦晶體、具有優(yōu)良光催化活性的納米TiO2溶膠。主要研究了TiO2溶膠的制備工藝、光催化工藝、添加

2、劑摻雜及TiO2溶膠的性能，并將溶膠應(yīng)用于工業(yè)印染廢水的降解，通過實(shí)驗(yàn)及理論分析探討了染料的降解機(jī)理。
　　 在探討TiO2溶膠制備工藝方面，考察了水的用量、pH值、陳化溫度和陳化時(shí)間對TiO2溶膠光催化亞甲基藍(lán)溶液的影響。結(jié)果表明，水與鈦酸丁酯的摩爾比為200:1時(shí)，pH值為1，20℃下陳化7d的溶膠具有較好的光催化活性，在紫外光下催化亞甲基藍(lán)，降解率幾乎達(dá)到100%。
　　 在研究光催化工藝方面，探討了光照時(shí)間、染料

3、初始濃度、染料初始pH值、溶膠用量和染料結(jié)構(gòu)對TiO2溶膠光催化性能的影響。結(jié)果表明，染料初始濃度為0.20g/L時(shí)，pH值在酸性或弱堿性條件下，溶膠用量為10mL時(shí)，紫外光照80min后亞甲基藍(lán)完全脫色。對不同結(jié)構(gòu)染料的光催化脫色的結(jié)果表明，不同結(jié)構(gòu)染料的降解速率順序大致為:半菁型>偶氮型>蒽醌型。
　　 將Fe3+、H2O2添加到TiO2溶膠中，與純TiO2溶膠光催化處理亞甲基藍(lán)進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明，添加0.001%的F

4、e3+后TiO2溶膠光催化活性有所提高；當(dāng)H2O2添加濃度為0.03%時(shí)，可以有效促進(jìn)光催化反應(yīng)，當(dāng)添加濃度增大時(shí)，對光催化反應(yīng)的促進(jìn)效果減弱。將TiO2溶膠用于活性染料染色廢水的降解，水樣的脫色率達(dá)到86.5%，COD去除率達(dá)到78.4%，TOC的去除率達(dá)到70.5%。
　　 制備的TiO2溶膠平均粒徑約為18.04nm，為銳鈦礦晶體；TiO2溶膠在紫外光和可見光下對染料均具有光催化脫色作用。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究表明，TiO2溶膠光

5、催化亞甲基藍(lán)的反應(yīng)過程，可以分為打散亞甲基藍(lán)分子聚集體和破壞亞甲基藍(lán)分子結(jié)構(gòu)兩個(gè)階段:第一階段為速度較慢的一級反應(yīng)；第二階段為速度較快的復(fù)雜反應(yīng)。
　　 對納米TiO2在紫外光激發(fā)下對亞甲基藍(lán)的光催化降解機(jī)理進(jìn)行了初步研究，通過紅外、紫外-可見光譜等分析手段及理論分析亞甲基藍(lán)的反應(yīng)過程，初步推導(dǎo)出了亞甲基藍(lán)光催化反應(yīng)的歷程為首先是亞甲基藍(lán)分子發(fā)色基團(tuán)被破壞，形成了色度較低的有機(jī)中間產(chǎn)物，然后是中間產(chǎn)物的逐漸降解直至完全轉(zhuǎn)化為小分