稀土改性TiO2光催化降解苯甲羥肟酸的研究.pdf

1、在浮選工藝中，排出的選礦廢水含有大量的浮選藥劑，而很多浮選藥劑本身就有毒性，還有的會在水體中慢慢富集，給環(huán)境帶來嚴重的危害。苯甲羥肟酸作為一類高效的螯合型氧化礦捕收劑，廣泛用于稀土礦等的浮選。苯甲羥肟酸屬較難降解有機物，在環(huán)境中累積會產生生理毒性，給環(huán)境造成危害。因此，尋求一種高效、快速的方法去除選礦廢水中的苯甲羥肟酸，對選礦廢水的治理具有重要的現(xiàn)實意義。
　　光催化氧化技術由于操作簡便、反應條件溫和、低能耗、無二次污染等優(yōu)點，已

2、在水體污染治理方面得到了大量的應用，但對于選礦廢水中殘留選礦藥劑的處理研究尚少。所以本文旨在以選礦廢水中的浮選藥劑苯甲羥肟酸為研究對象，制備了稀土元素摻雜二氧化鈦納米光催化劑，并考察所制備催化劑對苯甲羥肟酸的光催化活性，同時探討了苯甲羥肟酸的降解機理。具體研究內容和結果如下：
　?。?）采用溶膠-凝膠法制備出稀土鑭（La）、鈰（Ce）、釓（Gd）、鐿（Yb）摻雜二氧化鈦納米光催化劑，通過XRD、XPS、UV-vis DRS、SEM

3、和TEM等多種手段對制備的催化劑進行表征。結果表明稀土La、Ce、Gd、Yb的摻雜均可以抑制TiO2晶粒的生長，使得晶粒尺寸減小，比表面積也隨之增大，結晶度和顆粒分散性也更好，樣品均具有介孔結構。XPS的結果表明稀土Re摻雜后，均使得Ti2p和O1s的軌道峰位有微弱的偏移，Yb的摻雜使樣品表面存在晶格氧和羥基氧。UV-vis DRS的結果表明稀土La、Ce、Gd摻雜后，TiO2的光響應強度增強，吸收邊帶發(fā)生不同程度的紅移，光吸收能力的增

4、強；Yb摻雜后，可能會有一定的藍移和紅移。
　　（2）以苯甲羥肟酸為降解對象，考察了稀土摻雜量、煅燒溫度等對苯甲羥肟酸的影響，篩選出最優(yōu)催化劑分別為0.75%La/TiO2（500℃）、0.20%Ce/TiO2（500℃）、0.70%Gd/TiO2（500℃）、0.50%Yb/TiO2（450℃）。30 mg·L-1的苯甲羥肟酸原溶液，經300W汞燈照射，Re/TiO2的用量均為0.3 g·L-1，四種最優(yōu)催化劑對苯甲羥肟酸的降解

5、率分別達94.9%、94.1%、95.1%和95.3%。其中，Yb/TiO2在降解60 min時，降解率就達到90%以上。Yb/TiO2對苯甲羥肟酸的礦化率為89.2%。催化劑的重復性實驗表明，La/TiO2、Ce/TiO2、Gd/TiO2、Yb/TiO2在使用較長的時間下仍保持較高的催化活性，因而具有較高的穩(wěn)定性。
　?。?）無機陰離子，無機陽離子的加入對 Yb/TiO2光催化降解苯甲羥肟酸具有不同程度的影響。Cl-對Yb/Ti

6、O2光催化降解苯甲羥肟酸的影響較小，NO3-、HCO3-和SO42-具有不同程度的抑制作用，其中HCO3-能夠與·OH快速反應并生成一種氧化性低于·OH的氧化劑碳酸根自由基；Na+、K+、Ca2+和Mg2+均處于最高氧化態(tài)，對Yb/TiO2光催化降解苯甲羥肟酸的影響比較小。捕獲實驗證明，·OH在光催化降解苯甲羥肟酸反應過程中起主導性作用；Yb/TiO2光催化降解苯甲羥肟酸2 h后，有NO2-和NO3-的檢出，可能生成硝酸鹽類化合物。推測