膨胀珍珠岩的改性制备及其降解有机污染物的研究

论文摘要

以膨胀珍珠岩为载体,使用溶胶凝胶法对其进行Fe3+-TiO2溶胶负载,进而制备出不同种类的光催化材料。该材料将膨胀珍珠岩的吸附特性与Ti02的高效光降解能力结合起来,可用于有机污染物的降解。用X-射线衍射分析（XRD）和扫描电镜（SEM）等方法对Fe3+-TiO2、TiO2表面修饰膨胀珍珠岩进行了表征分析；对比不同材料的结构特性,比较了改性前后物质性能的变化。实验室条件下模拟研究了不同表面修饰膨胀珍珠岩对罗丹明B、甲基橙、苯酚等有机污染物的吸附降解性能,以及不同环境因子对吸附降解性能的影响。并初步研究了Fe3+-TiO2、TiO2表面修饰膨胀珍珠岩对苯酚污染土壤的处理效果。研究结果表明：（1）本试验成功制备并负载了锐钛矿型TiO2; TiO2或Fe3+-TiO2均已进入到膨胀珍珠岩空隙中。（2）膨胀珍珠岩对罗丹明B的吸附去除能力很小,用TiO2或Fe3+-TiO2对其进行表面修饰可显著提高对罗丹明B的去除率。在Fe3+-TiO2表面修饰膨胀珍珠岩中,Fe3+含量对罗丹明B的降解效果有显著影响,与未负Fe3+的TiO2表面修饰膨胀珍珠岩相比,Fe3+含量在0.005%-0.05%时可提高对罗丹明B的降解效果,其中以0.02%的Fe3+含量的降解效果为最佳；而当Fe3+含量在0.1%-0.5%时,其对罗丹明B的降解效果反而低于未掺杂Fe3+的TiO2表面修饰膨胀珍珠岩。三次负载型光催化材料对罗丹明B的降解效果最佳,回收利用五次后降解效果仍达66%（3）与单独EP和TiO2/EP相比,Fe3+-TiO2表面修饰膨胀珍珠岩对水中甲基橙、苯酚的的去除率有很大提高,甲基橙中提高幅度为15%而苯酚中为10%左右。（4）TiO2、Fe3+-TiO2修饰膨胀珍珠岩对模拟苯酚污染土壤有一定的去除效果。前者的处理效果小于后者。以膨胀珍珠岩为载体进行掺杂Fe-TiO2溶胶负载有望成为一种高效去除环境中有机污染物的新型环境修复材料。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略
• 文献综述
• 1 水资源及水污染现状
• 2 水体有机污染物来源、危害及其处理方法
• 2.1 水体有机污染物的来源及其危害
• 2.2 有机污染水体的治理技术
• 2.2.1 物理方法处理
• 2.2.2 生化处理技术
• 2.2.3 化学处理技术
• 3 我国土壤污染现状及污染土壤的修复技术
• 3.1 土壤污染的现状
• 3.2 土壤污染的来源及治理技术
• 4 光催化机理及其研究进展
• 4.1 光催化技术的发展
• 2光催化反应过程及其机理'>4.2 TiO₂光催化反应过程及其机理
• 5 光催化剂载体、固定化技术及其改性方法的研究
• 2光催化剂载体的研究'>5.1 TiO₂光催化剂载体的研究
• 2固定化技术的研究'>5.2 TiO₂固定化技术的研究
• 5.2.1 溶胶-凝胶法
• 5.2.2 沉积法
• 5.2.3 离子交换法
• 2的改性研究'>5.3 TiO₂的改性研究
• 第一部分 光催化材料的制备及其表征
• 1 制备方法
• 1.1 主要仪器设备与原料试剂
• 1.2 载体的预处理
• 3+溶液的配制'>1.3 不同浓度Fe³⁺溶液的配制
• 2 溶胶凝胶法制备光催化材料
• 2.1 溶胶的制备及负载
• 3 光催化材料的表征及其负载量的测定
• 3.1 电镜扫描（SEM）
• 3.2 X射线衍射光谱（XRD）
• 2负载量的测定'>3.3 TiO₂负载量的测定
• 4 结果和讨论
• 4.1 X射线衍射光谱（XRD）
• 4.2 SEM图谱分析
• 4.3 负载量测定
• 5 结论
• 第二部分 不同光催化材料对罗丹明B的吸附降解性能研究
• 1 材料与方法
• 1.1 主要仪器及试剂
• 1.2 实验水质
• 2 去除水体罗丹明B试验
• 2.1 负载次数对催化活性的影响
• 2.2 光催化材料材料用量对罗丹明B去除率的影响
• 2.3 不同RB溶液初始浓度在特定时间内降解变化情况
• 2.4 催化剂重复使用对光解效果的影响
• 2.5 负Fe含量的变化对罗丹明B降解效果的影响
• 3 结果与分析
• 3.1 不同负载次数效果的检测
• 3.2 光催化剂用量对RB去除率的影响
• 3.3 罗丹明B初始浓度对染料去除率的影响
• 3.4 催化剂回收活性的测定
• 3+含量对罗丹明B降解效果的影响'>3.5 负Fe³⁺含量对罗丹明B降解效果的影响
• 4 讨论
• 5 结论
• 3+光催化材料对甲基橙溶液的降解研究'>第三部分 负Fe³⁺光催化材料对甲基橙溶液的降解研究
• 1 材料与方法
• 1.1 所用材料
• 1.2 实验水质
• 1.3 检测方法
• 2 试验设计
• 2.1 不同试样用量对甲基橙去除率的影响
• 2.2 光照时间对甲基橙去除率的影响
• 2.3 甲基橙初始浓度对去除率的影响
• 3 结果与分析
• 3.1 不同环境修复材料用量对甲基橙去除率的影响
• 3.2 光照时间对甲基橙溶液去除率的影响
• 3.3 甲基橙初始浓度对溶液去除率的影响
• 4 讨论
• 5 结论
• 3+光催化材料对苯酚溶液的降解研究'>第四部分 负Fe³⁺光催化材料对苯酚溶液的降解研究
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 实验水质
• 1.3 检测方法
• 1.3.1 指示剂的配置
• 1.3.2 苯酚的检测
• 2 试验设计
• 2.1 不同环境修复材料用量对对苯酚去除率的影响
• 2.2 光照时间对苯酚去除率的影响
• 2.3 苯酚初始浓度对去除率的影响
• 3 结果与分析
• 3.1 不同环境修复材料用量对苯酚去除率的影响
• 3.2 光照时间的变化对苯酚去除率的影响
• 3.3 苯酚初始浓度对去除率的影响
• 4 讨论
• 5 结论
• 第五部分 苯酚污染土壤降解的初步试验
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 苯酚水溶液的配置
• 1.3 苯酚污染土壤的配制
• 2 试样方法
• 2.1 试验对照
• 2.2 试验过程
• 3 结果与分析
• 4 讨论与结论
• 第六部分 全文总结和建议
• 参考文献
• 附表
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文