纳米tio2柱撑膨润土系列光催化剂对染料废水降解性能的研究

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1、纳米TiO2柱撑膨润土系列光催化剂对染料废水降解性能的研究环境科学与工程学院4141摘要纺织印染行业排放的废水中所含染料物质结构稳定，难以生物降解，进入生态环境将带来众多的环境问题，对该类废水的处理受到国内外研究者的普遍关注。传统的物理化学方法（如活性炭吸附、超滤，反渗透、加入絮凝剂絮凝和离子交换等）虽然有效，但只是将有机污染物从水相转移到另一相中，很可能带来二次污染。物理化学与生物方法相结合的处理方法存在操作复杂，处理成本过高等问题。光催化技术不仅有操作简单、能量消耗较低、减少二次污染、反应条件比较温和等特点，还能把有机污染物分解并转化为H2O、CO2、PO43-、SO42

2、-、NO3-、卤素离子等无机小分子，达到完全无机化的目的。由于TiO2具有高催化活性、良好的稳定性、无毒无害和价格低廉等特点，使其成为光催化材料的研究热点。但其粉末状存在形态难以从处理后的悬浮液中分离出来，严重限制了TiO2的应用。近年来，人们尝试将TiO2负载在活性炭、不锈钢、沸石分子筛、玻璃等载体上，制成负载型TiO2光催化剂，改善了TiO2的形态和催化性能，同时,通过掺杂金属离子也可以提高其催化性能。膨润土是以蒙脱石为主要成分的一类层状硅酸盐粘土矿物，其内部层与层之间有约为1nm的层间隙，并具有较强的离子交换性和吸附性，原料来源丰富、价格低廉，是一种高效、高选择性的光催

3、化剂载体。本论文以膨润土为载体，采用溶胶-凝胶法制备掺杂钇离子的TiO2柱撑膨润土纳米复合光催化剂，运用红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、电子能谱仪（XPS）和紫外-可见光漫反射（DRS）对纳米复合光催化剂进行了表征，在高压汞灯照射下，分别选择甲基橙溶液、刚果红溶液、活性艳蓝19溶液模拟染料废水为研究对象，评价了其吸附与光催化性能，同时讨论了染料结构不同对光催化性能的影响。实验结果表明：掺杂钇离子的TiO2柱撑膨润土负载型纳米光催化剂比TiO2柱撑膨润土负载型纳米光催化剂具有更强的吸附光催化降解性能；三种染料吸附光催化降解难易顺序为：甲基橙溶液>活性艳蓝溶液19>

4、刚果红溶液。以刚果红溶液为例，讨论了溶液pH值、初始浓度和外加H2O2对光催化性能的影响。结果表明，适当的pH、溶液初始浓度和外加适量的H2O2可以加速光催化氧化反应速率。关键词：柱撑膨润土，光催化，吸附，钇，二氧化钛，染料废水41AbstractTextiledyesareanabundantsourceofcolouredorganiccompoundsthatpresentanincreasingenvironmentaldanger.Duringdyeproductionandtextilemanufacturingprocessesalargequantityofw

5、astewatercontainingdyestuffswithintensivecolourandtoxicitycanbeintroducedintotheaquaticsystems.Avarietyofphysical,chemicalandbiologicalmethodsarepresentlyavailablefortreatmentoftextilewastewater.Biologicaltreatmentisaproventechnologyandiscost-effective.However,ithasbeenreportedthatthemajori

6、tyofdyesareonlyadsorbedonthesludgeandarenotdegraded.Physicalmethodssuchasion-exchange,adsorption,airstripping,etc,arealsoineffectiveonpollutantswhicharenotreadilyadsorbableorvolatile,andhavethefurtherdisadvantagethattheysimplytransferthepollutantstoanotherphaseratherthandestroyingthem.Heter

7、ogeneousphotocatalysishasbeenconsideredasacosteffectivealternativeforthepurificationofdyecontainingwastewater.IndeedrecentstudieshavedemonstratedthatphotocatalysiscanmayleadtocompletemineralizationoforganiccarbonintoH2O、CO2、PO43-、SO42-、NO3-.Themostinvest