TiO-,2--Fe-,3-O-,4--SiO-,2-光催化劑對廢水中萘降解性能研究.pdf

1、多環(huán)芳烴(PAHs)是一類典型的持久性有毒物質(zhì),具有致畸、致癌、致突變“三致”毒性,是目前已知環(huán)境中最大量的具有致癌性的單一化學(xué)物種。以水溶性最強(qiáng)的PAHs--萘為原料,合成鄰苯二甲酸酐、染料、殺蟲劑的過程中產(chǎn)生的萘系廢水,具有排放量大、濃度高、色澤深、酸或堿性強(qiáng)、成分復(fù)雜等特征,屬于典型的有毒有害難降解的工業(yè)廢水。研究開發(fā)此類難降解有機(jī)污染物的處理技術(shù)對我國的萘系有機(jī)中間體生產(chǎn)有著重要的意義。光催化氧化法是處理難降解萘系化合物優(yōu)先考慮

2、和重點(diǎn)研究的發(fā)展方向。
　　 近年來納米TiO2作為一種新型環(huán)境功能材料被廣泛用于難降解廢水處理中。但是由于懸浮態(tài)TiO2與廢水分離困難,使廢水處理的成本提高。本論文以穩(wěn)定的超順磁性Fe3O4納米粒子作為磁核,應(yīng)用St(O)ber法在Fe3O4納米粒子表面包覆SiO2,制成超順磁性Fe3O4-SiO2載體,通過溶膠-凝膠法在Fe3O4-SiO2載體表面擔(dān)載納米TiO2催化劑,制備出單分散的具有“核-殼”結(jié)構(gòu)的磁可分TiO2/Fe

3、3O4-SiO2(TFS)復(fù)合型光催化劑。通過XRD、FFIR、TEM等表征手段,對最佳條件下制備的TFS復(fù)合型光催化劑的物性進(jìn)行分析,證實(shí)制備出磁可分的納米級復(fù)合型TiO2光催化劑。
　　 為了探討TFS復(fù)合型光催化劑對污染物的催化降解效果,本論文選擇多環(huán)芳烴的代表性污染物--萘進(jìn)行降解試驗(yàn),并通過響應(yīng)曲面法的中心組合設(shè)計(jì)方法對實(shí)驗(yàn)操作條件進(jìn)行優(yōu)化,確定各個(gè)實(shí)驗(yàn)操作條件對萘降解率的影響順序,同時(shí)采用數(shù)值求導(dǎo)、Matlab及遺傳

4、算法三個(gè)方法求得更精確的最佳操作參數(shù)數(shù)值,使萘的降解率達(dá)到最大值。試驗(yàn)結(jié)果表明,TFS復(fù)合型光催化劑對萘均具有高效的降解能力,且表觀反應(yīng)速率快。光催化對萘的最佳操作條件為光照時(shí)間97.1min、pH值2.1、復(fù)合型催化劑投加量96.2mg/L,在此條件下優(yōu)化的萘降解率高達(dá)97.39％。通過模型驗(yàn)證,該模型預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)值的最大相對誤差不超過4％,說明模型對實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有良好的預(yù)測效果,對于實(shí)驗(yàn)具有較好的指導(dǎo)意義。應(yīng)用GC-MS分離分析方法在