pan光催化纤维的制备及其应用性能研究

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1、摘要为了更好地解决传统Fenton反应pH适用范围窄，铁离子流失等问题，本课题以聚丙烯腈纤维(PAN)为基材，经过半碳化(SC．PAN)和偕胺肟化处理后制成一种螯合纤维(AO．SC．PAN)，并用浸渍法吸附Fe(III)得到PAN光催化纤维。研究了半碳化温度，半碳化恒温时间，螯合铁离子温度，初始铁离子浓度等条件对PAN光催化纤维吸附Fe(III)量的影响。将上述PAN光催化纤维作为光助芬顿(Fenton)反应的催化剂用于催化氧化降解活性黄X．R染料废水。结果表明，光催化纤维的用量及过氧化氢投加量的增加都有利于体系对染料的降解反应效率的提高

2、。光催化纤维在偏酸性时具有更高的催化能力，在中性和碱性条件下催化能力降低，在pH=2—4时，脱色效果较好。紫外光波长在短波范围时更有利于脱色效率的提高。研究该体系对多种不同类别染料的脱色效率，考察其应用广谱性，结果表明该体系对染料的脱色效果随染料的色谱、母体结构的不同而有所不同。借助紫外可见光谱通过分析染料的主要降解产物，一研究染料降解过程。考察了多次循环使用对该非均相光催化剂稳定性的影响，结果表明该PAN光催j陬纤维在循环使用4次时，循环次数对该体系的脱色效率影响不大；PAN光催化纤维表面铁离子的流失量随着循环次数的增加而减少，最后趋于

3、稳定；强力会随使用时间的增加而有所下降，但与未经半碳化的光催化纤维相比，强力损失的程度要有所改善。采用水杨酸可见分光光度法和高锰酸钾法分别对该体系中羟基自由基的产生情况和H20z分解率进行测试。结果表明i在该非均相光助芬顿体系中，PAN光催化纤维、H202、紫外光三者具有协同作用，对染料废水具有良好的降解效果。在该非均相光助芬顿体系中，pH、光源波长、过氧化氢浓度、PAN光催化纤维投加量对过氧化氢分解率和羟基自由基的产生均具有一定程度的影响。在该非均相光助芬顿体系中，存在着两种反应机制即铁离子均相反应机制与非均相表面催化反应机制，紫外光对

4、加速这两个过程均具有一定的促进作用。关键词：非均相光催化；PAN光催化纤维；染料废水；羟基自由基；过氧化氢分解率AbstractInordertosolvetheconventionalproblemsoftheFentonReaction，suchasnarrowpHscopeandironloss，thisstudymakesthePANPhotocatalyticfibers，whichispreparedthroughsemi—carbonized(SC．PAN)andamidoximereaction(AO．SC．PAN)，an

5、dthenadsorbingFe(III)．Investigatetheeffectsofsemi．carbonizationtemperature，timeofsemi‘carbonization’Sconstanttemperature，temperatureofchelatingironion，initialironconcentrationontheadsorbedamountofFe(III)．UsingthePANphotocatalyticfiberasaheterogeneousFentoncatalystfortheUV

6、-FentondegradationofReactiveYellowX—Rwastewater。Theexperimentalresultsshowthat：Increasinghydrogenperoxide(H202)dosageandPANphotocatalyticfibercontentisgoodtoadvancethedecolorizationrate．Acidicconditionsandshortwavecanimprovethereactionrate．ApplicationoftheUV—Fentonsystemt

7、odegradationofvariousdyes．Theexperimentalresultsshowthat：Decolorizationofdyesvarieswithdifferentchromatography，theparent一structureofthedyes．Inv__qestigationthemaindegradationproductbasedonUV．Visspectroscopy．Studyingtheimpactofthecycletimesonthecatalyst’stability．Theexperi

8、mentalresultsshowthat：WhenthePANphotocatalyticfiberswerecycledfourtimes，thenumberofcycleshavelit