负载型TiO2光催化剂的制备及其在印染废水深度处理中的应用研究

论文摘要

以钛酸四丁酯为前躯体,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为鳌合剂,盐酸为催化剂制备了醇体系的溶胶,采用溶胶—浸渍法制备了Al2O3/TiO2光催化剂。制备的负载型纳米TiO2具有显著的光催化活性,易与反应体系分离,并可回收和重复利用。1.考察了钛酸四丁酯、无水乙醇、水和盐酸加入量对光催化降解印染废水的影响。结果表明:溶胶—凝胶法制备Al2O3/TiO2光催化剂最佳条件为钛酸四丁酯9mL、无水乙醇36mL、冰醋酸1mL、水2mL及盐酸1.5mL。程序升温,200℃保温1h,450℃恒温煅烧2h。在氧化铝载体上负载三次。2.运用X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(IR)、紫外—可见吸收光谱、扫描电镜(SEM)等现代物理化学方法对催化剂进行了表征。并以COD值和脱色率为主要考察目标,确定了降解实际印染废水的最佳工艺条件,并考察了废水pH值、催化剂用量、光强、光照时间等因素对废水CODcr去除率的影响。结果表明:光催化降解实际印染废水:在硝酸调节废水初始pH=4、催化剂投加量为6g/L、30W紫外灯光照60min、在曝气条件下对废水的光催化效率最高。对初始COD值为150mg/L的废水进行处理,COD去除率达到69.3%,色度接近0。3.研制的光催化—膜分离集成反应器,可在同一单元上发挥光催化和膜分离两种性能,解决了粉末光催化剂的流失和回收难问题以及提高了光催化降解效率。其性能比单独光催化和单独膜分离有了很大的提高。水质基本达到印染厂部分工段回用水标准。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 印染废水深度处理现状及发展趋势
• 1.1.1 化学混凝法
• 1.1.2 吸附法
• 1.1.3 膜分离法
• 1.1.4 生物法
• 1.1.5 电解法
• 1.1.6 氧化法
• 1.2 半导体光催化氧化的研究
• 2 光催化剂的改性研究'>1.2.1 纳米TiO₂光催化剂的改性研究
• 2 的制备方法'>1.2.2 负载型纳米TiO₂的制备方法
• 1.3 光催化氧化技术在环境保护中的应用
• 1.3.1 降解废水中污染物的应用研究
• 1.3.2 空气净化
• 1.3.3 杀菌
• 1.4 光催化反应器
• 1.4.1 悬浮型光催化反应器
• 1.4.2 固定型光催化反应器
• 1.4.3 聚光式光催化反应器
• 1.5 光催化氧化技术存在的问题
• 1.6 本研究的意义和内容
• 2催化剂的制备及表征'>第二章 负载型 TiO₂催化剂的制备及表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验设备及装置
• 2.1.3 表征与测试
• 2.1.4 实验方法
• 2 负载量的测定'>2.1.5 光催化剂中TiO₂负载量的测定
• 2 负载膜的制备方法'>2.2 TiO₂负载膜的制备方法
• 2.2.1 载体的预处理
• 2.2.2 溶胶的制备
• 2.2.3 负载膜的制备
• 2.3 结果与讨论
• 2 标准曲线的绘制'>2.3.1 TiO₂标准曲线的绘制
• 2.3.2 钛酸四丁酯加入量对光催化活性的影响
• 2.3.3 加水量对光催化活性的影响
• 2.3.4 盐酸加入量对光催化活性的影响
• 2.3.5 煅烧温度对光催化活性的影响
• 2.3.6 煅烧时间对光催化活性的影响
• 2.3.7 负载次数对光催化活性的影响
• 2.4 催化剂的表征
• 2.4.1 红外吸收光谱分析
• 2.4.2 XRD 分析
• 2.4.3 紫外吸收光谱分析
• 2.4.4 SEM 分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 光催化在处理实际印染废水中的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验设备及装置
• 3.1.3 负载型光催化剂的制备
• 3.1.4 实验方法
• 3.1.5 分析方法
• 3.2 光催化反应中工艺条件的影响
• 3.2.1 正交实验
• 3.2.2 废水初始pH 值对去除率的影响
• 3.3.3 催化剂投加量对去除率的影响
• 3.3.4 光照时间对去除率的影响
• 3.3.5 光强对去除率的影响
• 3.3.6 氧气对去除率的影响
• 3.3.7 阴离子对去除率的影响
• 3.3.8 催化剂的回收利用
• 3.3 本章小结
• 第四章 光催化—膜分离集成反应器的研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 主要试剂与仪器
• 4.1.2 复合分离膜的制备
• 4.1.3 实验装置及方法
• 4.1.4 实验用水
• 4.1.5 分析方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 复合膜形貌表征
• 4.2.2 光催化—膜分离集成反应器的性能评价
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论
• 研究结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历