改性納米二氧化鈦原位光電催化降解活性染料廢水.pdf

1、近年來,納米TiO2因具有高的光催化活性,良好的化學(xué)穩(wěn)定性、并且廉價(jià)無毒等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于有機(jī)污染物降解、污水處理、空氣凈化、印染廢水脫色處理等領(lǐng)域,成為研究的熱點(diǎn)。而如何更有效地發(fā)揮其功能是保證光催化反應(yīng)順利進(jìn)行乃至工業(yè)推廣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以印染廢水處理為例,TiO2本身對(duì)染料等有機(jī)物的吸附能力較弱,若采用吸附性載體負(fù)載TiO2則可顯著提高TiO2的光催化效率。吸附劑作為載體的最大優(yōu)勢是可以將有機(jī)物吸附到TiO2粒子的周圍,增加局部濃度

2、及避免中間產(chǎn)物揮發(fā)或游離,加快反應(yīng)速度。目前,這方面工作已取得一定的進(jìn)展。
　　本論文采用溶膠-凝膠方法,制備出具有較高光催化活性的納米TiO2和摻雜稀土離子La3+的TiO2催化劑,并采用多次浸漬超聲-干燥一煅燒操作將其負(fù)載在活性炭上,形成摻雜稀土離子La3+的負(fù)載型光催化劑TiO2/AC。通過TG、TEM、SEM、XRD、FT-IR、UV-Vis等分析手段對(duì)納米TiO2和負(fù)載型催化劑的表面形貌、物化性能、晶態(tài)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了表征。

3、并將其作為第三極,填充至自行設(shè)計(jì)的一種新型的多層間隔固定床非均相三維電極光電催化反應(yīng)器。以工廠常用的活性紅染料為研究對(duì)象,對(duì)該光電反應(yīng)器進(jìn)行了三維粒子電極和活性染料降解率的表征。研究了光催化、電催化氧化及光電催化體系對(duì)活性染料的降解率曲線,完成了La摻雜量、負(fù)載型催化劑用量、染料初始濃度、無機(jī)鹽、pH值、外加電壓值對(duì)降解率的條件優(yōu)化,最后將脫色后的染色廢水回用于棉織物染色中,對(duì)染色織物的顏色特征進(jìn)行了比較。
　　研究表明;溫度升至

4、450℃,可制得具有較高活性的銳鈦礦型TiO2,染料濃度對(duì)光催化反應(yīng)速率的影響均遵循Langmiur-Hinshelwood動(dòng)力學(xué)模式。在相同條件下,光電協(xié)同催化體系的降解速率常數(shù)大于電催化與光催化體系的降解速率常數(shù)之和,自行研制的新型光電催化反應(yīng)器具有良好的協(xié)同效應(yīng)。在該光電催化反應(yīng)器中,間隔式結(jié)構(gòu)和壓縮空氣可有效增強(qiáng)傳質(zhì)效應(yīng)及光激發(fā)的TiO2粒子電極之間的碰撞幾率,從而使外電場能有效地捕獲光生電子。外加電壓能有效分離空穴和光電子。L