纳米二氧化钛光催化降解含酚废水的研究

论文摘要

以纳米TiO2为催化剂的光催化氧化技术是一种新型的废水处理技术,具有高效、无二次污染、成本低、可以利用太阳光等优点,因而受到广泛关注。本文利用纳米TiO2催化剂对模拟苯酚废水进行光催化处理,研究了光源种类、pH值、苯酚初始浓度、催化剂的用量等外部因素对P-25纳米TiO2催化剂光催化降解过程的影响,对比研究了自制TiO2催化剂的降解效果和回收再利用的效果;同时研究了TiO2/UV与活性炭颗粒、H2O2、Fenton试剂等不同体系的协同效应;初步探讨了苯酚催化降解的机理和降解途径。实验表明:在TiO/UV悬浮体系中,紫光外照射4hr,催化剂用量为1.5g/L、pH=4时,苯酚降解率可达35.8%;苯酚降解率随初始浓度的升高而降低,光催化降解过程符合一级反应动力学;自制纳米TiO2催化剂在紫外光下有较好的降解效果,在暗处和自然光照射下也有一定的催化效果。根据正交试验分析,自制纳米TiO2催化剂活性影响因素的大小为光源种类＞初始浓度＞溶液pH值＞反应方式。该催化剂回收后经活化可反复使用,是应用前景广泛的绿色环保光催化剂。在TiO2/UV悬浮体系内加入0.25ml 30%H2O2,苯酚降解率可提高到56%;加入Fenton试剂（0.05ml 30%H2O2溶液和0.25m10.1MFeSO4溶液）15min降解率可达到90%以上,存在协同效应;添加活性炭后的协同效应不明显。结果说明光催化剂氧化与其它技术的合理组合可以有效提高苯酚的去除效果,为纳米TiO2催化剂实际应用提供了实验依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 含酚废水的来源及危害
• 1.1.1 苯酚的主要性质
• 1.1.2 含酚废水的来源
• 1.1.3 含酚废水的危害
• 1.2 含酚废水的常用处理方法
• 1.2.1 化学氧化法
• 1.2.2 溶剂萃取法
• 1.2.3 吸附法
• 1.2.4 液膜法
• 1.2.5 生化处理法
• 1.3 高级氧化处理技术
• 1.4 光催化降解机理
• 2光催化剂的研究'>1.5 纳米 TiO₂光催化剂的研究
• 2的性质'>1.5.1 纳米 TiO₂的性质
• 2结构及晶型'>1.5.2 纳米 TiO₂结构及晶型
• 1.5.3 催化剂的负载
• 2光催化剂的应用'>1.5.4 纳米 TiO₂光催化剂的应用
• 1.5.5 催化剂的表面改性
• 1.6 光催化反应的影响因素
• 1.6.1 催化剂的性质
• 1.6.2 光照条件
• 1.6.3 pH值
• 1.6.4 反应物初始浓度
• 1.6.5 外加氧化剂
• 2与其他物质的协同效应'>1.7 TiO₂与其他物质的协同效应
• 2O₂的协同作用'>1.7.1 与 H₂O₂的协同作用
• 1.7.2 与 Fenton试剂的协同作用
• 1.7.3 与活性炭的协同作用
• 1.7.4 与硅藻土的协同作用
• 1.7.5 与超声波的协同作用
• 1.7.6 与臭氧之间的协同效应
• 1.8 光催化氧化法应用研究发展趋势
• 1.9 课题研究目标及意义
• 2对苯酚的光催化降解研究'>第二章 悬浮体系下纳米 TiO₂对苯酚的光催化降解研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验材料与方法
• 2.2.1 试剂与器材
• 2.2.2 实验装置及方法
• 2.3 数据分析方法
• 2.3.1 苯酚浓度测定
• 2.3.2 化学需氧量（CODcr）测定
• 2.3.3 苯酚降解率的计算方法
• 2.4 实验结果与讨论
• 2.4.1 二氧化钛投加量的影响
• 2.4.2 催化剂的预处理
• 2.4.3 光源对催化剂活性的影响
• 2.4.4 溶液pH值对光催化降解效果的影响
• 2.4.5 溶液初始浓度对光催化反应的影响
• 2.5 本章小结
• 2对苯酚的光催化降解研究'>第三章 自制纳米 TiO₂对苯酚的光催化降解研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验材料与方法
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.3 苯酚浓度测定方法及去除率的计算
• 3.3 实验结果与讨论
• 2的制备及性质'>3.3.1 纳米 TiO₂的制备及性质
• 3.3.2 反应方式的影响
• 3.3.3 不同光源的影响
• 3.3.4 溶液 pH值的影响
• 3.3.5 溶液初始浓度的影响
• 3.3.6 正交试验
• 3.3.7 柱式固定床反应器试验
• 3.3.8 催化剂的回收再利用
• 3.4 本章小结
• 2光催化氧化组合技术降解苯酚的研究'>第四章 纳米 TiO₂光催化氧化组合技术降解苯酚的研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验材料与方法
• 4.2.1 试剂与器材
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 苯酚浓度测定方法
• 4.2.4 苯酚去除率的计算方法
• 4.2.5 化学需氧量（CODcr）测定方法
• 4.3 结果与讨论
• 2/UV体系中加入 H₂O₂降解苯酚的效果'>4.3.1 TiO₂/UV体系中加入 H₂O₂降解苯酚的效果
• 2/UV体系中添加 Fenton试剂对苯酚降解的影响'>4.3.2 TiO₂/UV体系中添加 Fenton试剂对苯酚降解的影响
• 2/UV体系中添加活性炭颗粒对苯酚降解的影响'>4.3.3 TiO₂/UV体系中添加活性炭颗粒对苯酚降解的影响
• 2光催化降解苯酚过程的初步探讨'>4.3.4 纳米 TiO₂光催化降解苯酚过程的初步探讨
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者和导师简介