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硕士学位论文

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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硕士学位论文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-、NO3-、卤素

2、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、高选择性的光催化剂载体。本论文以膨润土为载体

3、，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>刚果红溶液。以刚果红溶液为例，讨论了溶液p

4、H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.Duringdyeproductionandtextilemanufacturingprocessesalargequantityofwastewatercontainingdyestuff

5、swithintensivecolourandtoxicitycanbeintroducedintotheaquaticsystems.Avarietyofphysical,chemicalandbiologicalmethodsarepresentlyavailablefortreatmentoftextilewastewater.Biologicaltreatmentisaproventechnologyandiscost-effective.However,ithasbeenreportedthatthemajorityofdyesareonlyadsorbedonthesludg

6、eandarenotdegraded.Physicalmethodssuchasion-exchange,adsorption,airstripping,etc,arealsoineffectiveonpollutantswhicharenotreadilyadsorbableorvolatile,andhavethefurtherdisadvantagethattheysimplytransferthepollutantstoanotherphaseratherthandestroyingthem.Heterogeneousphotocatalysishasbeenconsidered

7、asacosteffectivealternativeforthepurificationofdyecontainingwastewater.IndeedrecentstudieshavedemonstratedthatphotocatalysiscanmayleadtocompletemineralizationoforganiccarbonintoH2O、CO2、PO43-、SO42-、NO3-.Themostinvestiga