玻璃弹簧负载二氧化钛凹凸膜催化剂的制备和光催化降解印染废水的研究

论文摘要

随着染料纺织工业的迅速发展,染料的品种和数量日益增加,印染废水己成为水系生态系统的重要污染源之一。印染废水的直接排放,导致对水生生物的生存产生严重危害的同时,使土壤性质恶化。近几年固定相催化剂光催化降解印染废水技术引起了人们的广泛注意,载体一般选择石英砂,玻璃珠等材料。然而将其填充入反应器时,却因为催化床过于密实,阻碍了紫外线在反应器中的均匀分布,降低了紫外线的使用率。为了增加催化剂的活性,研究人员多将注意力放在过渡金属的掺杂和贵金属的沉积上,表面的形貌修饰研究较少。本实验以玻璃弹簧作载体,浸入Ti（OH）4与溶胶-凝胶的质量体积比为1.6∶1（g/L）的悬浊液中,以0.5mm/s的速度提拉,镀膜四层,510℃煅烧。用这种工艺制得的催化剂表面具有微米级凹凸、粒径50nm左右、粒子间有微孔、膜层厚度均匀、负载强度高。填充入催化床后,紫外光分布较均匀。用此催化剂降解普拉红b时发现:普拉红b的降解会产生酸性物质。反应体系中在pH值较高的条件、较快的流速条件下有利于光催化的进行,初始浓度越低脱色率越高;温度影响不成规律;当温度50℃、流速20ml/s、pH值13、浓度10mg/L时,得到脱色率可达88.62%。最高降解初始浓度应低于15mg/L。用此催化剂降解活性深蓝k-r发现:较高酸性条件、较高的温度,较慢的流速条件下有利于光催化的进行,初始浓度越低降解率越高;在浓度为30mg/l,紫外光强为2100μw/cm2时,辐照宽度有3cm左右。当温度50℃、流速5ml/s、pH值3、浓度20mg/l时,得到最高的脱色率94.7%,COD去除率可达80.7%。最高降解初始浓度应低于30mg/L。凹凸膜比没有掺杂Ti（OH）4烧制的膜的脱色率要高9.6%。

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第一章文献综述

1.1 概述

1.1.1 印染废水污染概况

1.1.2 纳米科技以及纳米半导体在生态恢复中的应用

1.2 国内外研究现状以及发展趋势

2薄膜光催化效应原理'>1.2.1 纳米TiO₂薄膜光催化效应原理

1.2.2 光催化剂性能研究

1.2.3 光源的选择

1.2.4 光催化应用形式

2薄膜制备方法'>1.2.5 TiO₂薄膜制备方法

1.2.6 反应装置问题

1.2.7 光催化反应中间产物与反应动力学的研究

1.3 影响染料光催化的因素

1.3.1 催化剂的类型

1.3.2 催化剂投加量

1.3.3 染料浓度和光在催化床中的辐射距离

1.3.4 温度

1.3.5 溶液pH值

1.3.6 光照强度

1.4 研究目的和意义

第二章实验材料以及实验方法

2.1 载体选择及其预处理

2.1.1 玻璃弹簧

2.1.2 玻璃珠

2.1.3 载体的预处理

2.2 溶胶-凝胶的制备

4粉体的制备'>2.3 Ti（OH）₄粉体的制备

2.4 镀液的制备

2.5 烧结温度的选择

2薄膜的XRD分析'>2.6 TiO₂薄膜的XRD分析

2.7 催化剂的制备

2.7.1 玻璃弹簧负载型

2.7.2 玻璃珠负载型

2.8 印染水降解装置

2.9 实验中几项指标的检测方法

2.9.1 紫外光在催化床中的分布的测定

2.9.2 催化剂负载强度／磨损率的测定

2.9.3 脱色率及COD去除率的测定

2.9.4 过氧化氢显色法测定钛离子含量

2.9.5 化学需氧量（重铬酸钾法）

2.10 主要实验仪器设备、药品及材料

第三章凹凸膜光催化剂的制备以及催化剂性能的提高

3.1 实验目的及内容

3.2 实验结果及讨论

3.2.1 紫外光光透曲线

3.2.2 凹凸膜的制备

2和Ti（OH）₄的比较'>3.2.3 溶胶中掺入TiO₂和Ti（OH）₄的比较

3.2.4 负载强度研究

3.2.5 最佳薄膜层数分析

3.2.6 最佳镀膜方法的SEM图像

3.3 本章总结

第四章玻璃弹簧负载二氧化钛凹凸膜光催化降解普拉红b的研究

4.1 研究目的及意义

4.2 普拉红b

4.3 研究内容

4.4 普拉红b降解实验结果和讨论

4.4.1 温度对脱色率的影响

4.4.2 流速对结果的影响

4.4.3 pH值对脱色的效果比较

4.4.4 浓度和脱色率的关系

4.4.5 空白实验

4.5 结论

第五章玻璃弹簧负载二氧化钛凹凸膜光催化降解活性深蓝k-r的研究

5.1 研究目的及意义

5.2 活性深蓝k-r

5.3 研究内容

5.4 活性深蓝k-r降解实验结果和讨论

5.4.1 pH值对结果的影响

5.4.2 温度对结果的影响

5.4.3 流速对结果的影响

5.4.4 浓度，催化剂床层厚度对效果比较

5.4.5 空白对比实验

5.4.6 玻璃珠负载与玻璃弹簧负载在最优化条件下的对比试验

5.5 结论

参考文献

致谢

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