納米復(fù)合光催化劑的制備及其在印染廢水中的應(yīng)用研究.pdf

1、印染廢水因其毒性大、成分復(fù)雜、不易降解等特點(diǎn)，其降解處理已成為廢水處理領(lǐng)域中的一大難題。以半導(dǎo)體材料為催化劑的光催化氧化法是近年來興起的一種水處理技術(shù)，與傳統(tǒng)方法相比，具有高效、穩(wěn)定、無二次污染以及對(duì)各類有機(jī)污染物尤其是難生物降解的有毒污染物進(jìn)行深度、徹底氧化的突出特點(diǎn)，還具有可直接利用太陽能進(jìn)行光化學(xué)轉(zhuǎn)換的獨(dú)特優(yōu)勢，因而成為世界各國研究的熱點(diǎn)。TiO2是一種較為理想的光催化劑，但普通TiO2存在電荷分離效率差、光催化活性低等缺點(diǎn)，致使

2、它的應(yīng)用受到限制。為了提高TiO2的光催化活性，通過貴金屬Ru對(duì)TiO2進(jìn)行改性，研究復(fù)合光催化劑的制備方法，并以直接耐曬黑G和直接紅棕為模型反應(yīng)物，評(píng)價(jià)所制催化劑的光催化活性，具體研究工作如下： 1. 光催化劑的制備及結(jié)構(gòu)表征 采用Sol-gel-immersion法制備了復(fù)合光催化劑RuO2/TiO2 和RuO2 /La2O3/TiO2，并借助XRD、TEM等測試手段進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明本文所制備的復(fù)合催化劑

3、平均粒度為10~20nm，熱處理溫度升高導(dǎo)致TiO2由銳鈦礦相向金紅石相轉(zhuǎn)變。500℃熱處理所得催化劑中TiO2主要為銳鈦礦相。 2. 光催化降解實(shí)驗(yàn) 利用自行設(shè)計(jì)的光催化反應(yīng)裝置，系統(tǒng)地研究了復(fù)合光催化劑對(duì)偶氮染料直接耐曬黑G和直接紅棕的光催化降解性能，探討了影響光催化反應(yīng)的各種因素，確定了有利于光催化反應(yīng)的最佳條件： （1）RuO2/TiO2光催化體系：RuO2摻雜量0.16﹪、煅燒溫度500℃、投加量

4、5g/L、通氣量300 mL/min、初始pH值5.05、光源為高壓汞燈時(shí)，30min直接耐曬黑G降解率97.6﹪；降解過程服從Langmuir-Hinshehwood動(dòng)力學(xué)模型，并求得反應(yīng)速率常數(shù)k=4.94×10-3mmol·(L·min) -1，吸附常數(shù)K=14.22 L·mmol-1；催化劑粉體回收實(shí)驗(yàn)表明,其光催化效果降低不足3個(gè)百分點(diǎn)，可重復(fù)利用。 （2）RuO2/La2O3/TiO2光催化體系：①降解直接耐曬黑G

5、（50mg/L）：RuO2摻雜量0.16﹪、煅燒溫度500℃ 、投加量3g/L、通氣量300 mL/min、初始pH值7.32、光源為高壓汞燈時(shí)，吸收光譜表明40min可見區(qū)有色基團(tuán)已基本降解，60min在200nm～700nm范圍吸光度接近零，表明其已完全降解；不論哪種復(fù)合光催化劑，其光催化活性都比純TiO2高（約提高1.2倍以上），三元復(fù)合光催化劑 RuO2 /La2O3/TiO2比二元復(fù)合光催化劑RuO2/TiO2催化活性高。②降

6、解直接紅棕（80mg/L）：RuO2摻雜量0.12﹪、煅燒溫度500℃ 、投加量3g/L、通氣量100 mL/min、初始pH值8.98、光源為高壓汞燈，30min降解率達(dá)100﹪，測得反應(yīng)速率常數(shù)k=0.206min -1，半衰期為3.37min。添加H2O2可明顯提高降解速率。 （3）實(shí)際印染廢水降解：將RuO2/TiO2光催化降解體系應(yīng)用于實(shí)際印染廢水（初始值：色度10000、CODCr2614 mg/L），經(jīng)120mi