二氧化钛光催化氧化处理印染废水的实验研究

论文摘要

本文采用溶胶-凝胶法,制备出粒径细微的TiO2粒子,并通过实验,确定出各反应物的最佳摩尔配比为乙醇:双蒸水:冰醋酸:钛酸丁酯=25:5:5:1。对制出的二氧化钛粉体的光催化性能考察发现,在40W紫外杀菌灯照射下,以100ml 10mg/L的甲基橙溶液为目标降解物,TiO2的最佳投加量为0.4g/L,最佳反应温度为40℃。溶液的最佳PH值为2,H2O2氧化剂的最佳投加量为每100ml溶液添加2ml,经过超声分散的TiO2的光催化效果要优于未经过超声分散的TiO2。分别以阜新沸石和MCM-41介孔分子筛为载体,制备了TiO2/沸石、TiO2/ MCM-41复合催化剂,并研究这两种复合催化剂的光催化性能及其影响因素。研究发现,在与以上相同的实验条件下,两者的TiO2最佳负载量均为35%,催化剂的最佳投加量分别为2.5g/L和2g/L,甲基橙溶液的最佳PH值均为2,H2O2的最佳投加量为每100ml溶液加1.5ml和0.6ml。在300℃下热处理的TiO2/沸石催化剂光催化活性最高,而TiO2/MCM-41催化剂热处理最佳温度为500℃。在未加氧化剂,未调节PH值的情况下,悬浮态TiO2经过180分钟对甲基橙的脱色率可达94%左右,TiO2/沸石对甲基橙溶液的脱色率经240分钟可达93.6%左右,催化剂重复使用5次后仍然能达到65%以上。而TiO2/MCM-41对甲基橙的脱色率经210分钟可达95%左右,重复使用8次后,仍可达85%以上。通过对实际印染废水CODcr的降解实验发现,在相同的条件下,经过7小时反应后,悬浮态TiO2对CODcr的降解率为56.2%,TiO2/MCM-41催化剂对CODcr的降解率为44.6%,TiO2/沸石光催化剂对CODcr的降解率达到37.8%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 2 光催化剂研究意义'>1.1 TiO₂光催化剂研究意义
• 2 的性质'>1.2 TiO₂的性质
• 2 的晶体结构'>1.2.1 TiO₂的晶体结构
• 2 的物理化学性质'>1.2.2 TiO₂的物理化学性质
• 1.3 光催化原理
• 2 的能带结构'>1.3.1 TiO₂的能带结构
• 2 的光催化原理'>1.3.2 TiO₂的光催化原理
• 2 光催化剂研究现状'>1.4 TiO₂光催化剂研究现状
• 2 的改性方法'>1.4.1 TiO₂的改性方法
• 2 的载体'>1.4.2 负载型 TiO₂的载体
• 2 光催化剂的固定化方法'>1.4.3 负载型 TiO₂光催化剂的固定化方法
• 1.5 本文的思路
• 2 的制备'>2 纳米 TiO₂的制备
• 2 的制备方法'>2.1 纳米 TiO₂的制备方法
• 2.1.1 气相法
• 2.1.2 液相法
• 2.2 溶胶-凝胶法
• 2.2.1 溶胶-凝胶法的分类和反应过程
• 2.2.2 溶胶-凝胶工艺的特点
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 试验原材料
• 2.3.2 试验仪器和设备及装置图
• 2 的工艺流程'>2.3.3 溶胶-凝胶法制备 TiO₂的工艺流程
• 2.3.4 制备溶胶体系影响因素的研究
• 2.3.5 小结
• 2 降解甲基橙的实验研究'>3 悬浮态纳米 TiO₂降解甲基橙的实验研究
• 3.1 主要试剂和仪器
• 3.2 光催化反应器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 甲基橙标准曲线的绘制
• 3.3.2 光催化降解效果评价
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 空白试验
• 3.4.2 催化剂投加量对光催化效果的影响
• 3.4.3 溶液初始 PH 值对对光催化效果的影响
• 3.4.4 初始浓度对光催化效果的影响
• 3.4.5 超声分散对光催化效果的影响
• 3.4.6 反应温度对光催化效果的影响
• 3.4.7 氧化剂对光催化效果的影响
• 3.5 小结
• 2 降解甲基橙的实验研究'>4 沸石负载 TiO₂降解甲基橙的实验研究
• 2 催化剂的合成'>4.1 沸石负载 TiO₂催化剂的合成
• 4.1.1 阜新天然沸石的预处理
• 4.1.2 催化剂的负载
• 4.2 催化剂光催化性能评价
• 2 负载量的测定'>4.3 TiO₂负载量的测定
• 4.3.1 测量方法
• 4.3.2 标准曲线的绘制
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 空白实验
• 2 负载量对光催化效果的影响'>4.4.2 TiO₂负载量对光催化效果的影响
• 4.4.3 催化剂投加量对光催化效果的影响
• 4.4.4 煅烧温度对光催化效果的影响
• 4.4.5 溶液初始 PH 值对光催化效果的影响
• 4.4.6 氧化剂对光催化效果的影响
• 4.4.7 重复使用次数对光催化效果的影响
• 4.4.8 小结
• 2 降解甲基橙的实验研究'>5 MCM-41 负载 TiO₂降解甲基橙的实验研究
• 5.1 MCM-41 分子筛的研究进展
• 5.1.1 MCM-41 结构特征
• 5.1.2 MCM-41 及改性的 MCM-41 的应用
• 5.1.3 催化方面的应用
• 5.1.4 环保方面上的应用
• 5.1.5 光学上的应用
• 5.1.6 现状及展望
• 5.2 负载方法的确定
• 5.3 催化剂光催化性能评价
• 2 负载量的测定'>5.4 TiO₂负载量的测定
• 5.4.1 测量方法
• 5.4.2 标准曲线的绘制
• 5.5 结果与讨论
• 5.5.1 空白试验
• 2 负载量对光催化效果的影响'>5.5.2 TiO₂负载量对光催化效果的影响
• 5.5.3 催化剂投加量对光催化效果的影响
• 5.5.4 煅烧温度对光催化效果的影响
• 5.5.5 溶液初始 PH 值对光催化效果的影响
• 5.5.6 氧化剂对光催化效果的影响
• 5.5.7 重复使用次数对光催化效果的影响
• 5.5.8 小结
• 6 催化剂处理印染废水的实验研究
• 7 结论和建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表的学术论文及科研成果