TiO2基复合光催化剂对印刷废水中有机污染物的降解研究

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1、２１：０７０８论文分类号：学校代码学号：１５００３０１龜後基＃技大ｆＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文Ｔ’ｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅＴｉＯ２基复合光催化剂对印刷废水中有机污染物的降解研究刘思思指导教师姓名：冷彩凤副教授学科名称：制浆造纸工程论文提交日期：２０１８年４月论文答辩日期：２０１８年５月学位授予单位：陕西科技大学申请工学硕士学位论文论文题目：TiO2基复合光催化剂对印刷废水中有机污染物的降解研究学科门类：工学一级学科：轻工技术与工程培养单位：

2、轻工科学与工程学院硕士生：刘思思导师：冷彩凤副教授2018年5月StudyOntheDegradationofOrganicPollutantsinPrintingWasterwaterbyTiO2BasedCompositePhotocatalystAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceBySisiLiuSupervisor:Prof.CaifengLeng

3、May2018TiO2基复合光催化剂对印刷废水中有机污染物的降解研究摘要印刷废水主要指印刷生产过程当中的油墨废水、有机溶剂、有机颜料以及设备清洗废水等。印刷废水具有成分复杂，有机污染物含量高、难降解、色度大、COD值高等特点，成为印刷行业中解决环境污染问题的首要任务之一。因此，研究一种高效的废水处理技术具有重要的实践意义。近年，迅速发展起来一种绿色新型水处理技术——光催化氧化法，光催化氧化法可通过光将废水的有机污染物降解为CO2和H2O。纳米二氧化钛（TiO2）是一种催化活性高、氧化能力强、化学性质稳定、无毒的光催化剂。在实际应用中，纳米TiO2仍旧存在氧化效率不高，吸附能力差，易团

4、聚等缺陷。而氧化石墨烯（GO）具有大比表面积、良好的分散性以及优越的吸附性等优点，二氧化硅（SiO2）气凝胶具有高孔隙率、高比表面积、强吸附性等优点，两者都可以作为一种优秀的光催化剂复合基质。本论文在纳米TiO2基复合光催化剂的制备以及光催化降解印刷油墨废水方面展开了研究，主要内容如下：（1）利用氧化石墨烯/纳米TiO2共混光催化剂降解甲基橙，探讨了氧化石墨烯和纳米TiO2的质量配比、催化剂的投加量以及调节甲基橙的pH值等因素对甲基橙降解的影响。结果表明，当氧化石墨烯与纳米TiO2的质量比为1꞉5，加入共混光催化剂0.3g/L，甲基橙的初始质量浓度为20mg/L，pH为4时，光催化降

5、解效果最好，光照2h后，甲基橙降解率为99.64%。（2）为了缩短降解时间，进一步提高降解效率，以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源，采用溶胶-凝胶法制备了SiO2气凝胶，通过调控酸碱催化剂的用量、反应时间及温度等因素，确定最佳反应参数，并采用机械研磨法制备了SiO2气凝胶/纳米TiO2共混光催化剂，结果表明：SiO2气凝胶的比表面积为624.542m/g，当纳米TiO2颗粒均匀分布于SiO2气凝胶中，比表面积也能达到600.842m/g，共混光催化剂结构疏松，微粒之间有少量的孔隙，有利于增强对有机物的吸附能力。使用甲基橙模拟印刷单一废水，探讨了光催化剂各组分的质量配比、催化剂的投加量、甲

6、基橙的初始质量浓度以及pH值对甲基橙的降解影响，获得光催化降解的最佳实验条件。结果表明，共混光催化剂SiO2气凝胶和纳米TiO2的质量比为4꞉1，催化剂质量浓度为0.2g/L，甲基橙的初始质量浓度为10mg/L，甲基橙的降解率最高，降解率为99.85%。I（3）进一步探索SiO2气凝胶/纳米TiO2共混光催化剂对印刷油墨废水的降解研究，获得光催化降解印刷油墨废水的最佳实验条件。首先对印刷油墨废水进行混凝预处理，去除杂质降低其浑浊度，然后采用光催化氧化法处理印刷油墨废水。结果表明：共混光催化剂SiO2气凝胶和纳米TiO2的质量比为4꞉1，催化剂质量浓度为0.2g/L，调节印刷废水的pH

7、值为4，暗吸附30min，在氙灯下光照40min后，印刷油墨废水的COD值和色度的去除率分别可达到95.83%和96.62%。而且，SiO2气凝胶/纳米TiO2共混光催化剂具有可重复使用性，使用6次后，对印刷油墨废水仍有光催化降解的效果，具有良好的再生性。综上所述，本研究将纳米TiO2负载于不同的载体上制备出共混光催化剂，通过光催化氧化法处理印刷废水，能达到国家污水排放的要求，对绿色印刷的实施具有重要意义。关键词：纳米TiO2，SiO2气凝胶，氧化石墨烯，