探索纳米二氧化钛光催化降解典型有机污染物性能的研究

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1、华南理工大学硕士学位论文纳米二氧化钛光催化降解典型有机污染物性能的研究姓名：邓沁申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：肖新颜20040501摘要摘要随着科学技术的迅猛发展，全球性环境污染越来越受到人们的关注，控制和治理环境中有机污染物，对改善空气和水环境质量具有重要的意义。近年来，半导体光催化技术以其可在室温下反应、可将几乎全部有机污染物矿化、无二次污染等特点而成为一种理想的环境污染治理技术。纳米Ti02则具有价廉易得、无毒无害、性质稳定、催化活性高等特性，成为目前最具应用前景的光催化剂。本文以改性及未改性的P25纳米Ti02作为光催化剂，在不同的操作条件下对苯酚、丙

2、酮、乙醇和甲苯等几种典型液相和气相有机污染物进行了光催化降解性能研究。首先，以水环境中常见难降解有机物苯酚为研究对象，系统研究了催化剂用量、溶液初始浓度、光照强度、H202投加以及pH值等各因素对光催化降解反应的影响。以P25纳米Ti02为基础，分别采用浸渍法和光化学沉积法制备了S04Z'／Ti02和Ag／Ti02光催化剂，并进行苯酚的光催化降解性能研究，发现S04。的加入能有效提高了P25的光催化活性；同时还发现，Ag的沉积量为10％(wt)时，Ag／Ti02复合光催化剂的光催化活性最高。其次，以光催化降解苯酚溶液实验为基础，采用Langmuir．Hinshelwood

3、动力学方程对光催化反应过程进行描述，发现苯酚的光催化降解反应符合一级动力学规律，拟合得到L—H方程中光催化反应速率常数k和吸附平衡常数K分别为4．85mg．L-1．min。1和6．3×10一L．mg一。最后，以丙酮、乙醇和甲苯三种气相污染物为对象，在气固相光催化反应器中对其光解过程(无uv辐照)和光催化过程进行了研究，发现丙酮和乙醇可以发生光解反应，而甲苯的光解率很低；光催化反应速率顺序依次为：丙酮>乙醇>甲苯，这种差异与它们的分子结构密切相关；研究还发现，水蒸气的存在能促进乙醇和甲苯的光催化降解反应，而对丙酮的光催化降解反应起抑止作用；同时还发现，02能促进以上三种有机

4、物的光催化反应。关键词：纳米二氧化钛；光催化降解；苯酚；丙酮；乙醇；甲苯华南理工大学硕十学位论文ABSTRACTWiththefastdevelopmentofscienceandtechnology，environmentalpollutionhasbeenpaidmoreandmoreattention．It’sveryimportanttocontrolthepollutionoforganiccompoundandimproveairandwaterenvironmentalquality．Inrecentyearsthesemiconductorphotocat

5、alytictechnologywaswidelyusedtocontrolenvironmentalpollutionbecauseofitsamiablereactionconditionsandcompletemineralizationofcontamination．SinceTi02withhighactivity,goodphysicalandchemicalstabilityisharmlessandcheap，asaphotocatalystitiswidelyusedinphotocatalyticdegradationofvariousorganicc

6、ompounds．Thephotocatalyticdegradationreactionsofphenol，acetone，ethanolandtolueneindifferentoperationconditionsbyusingvariousmodifiedandnot·modifiedTi02catalystswereinvestigated，therelatedreactionmechanismwasanalyzed，andthereactionkineticsmodelwassetupandsolvedinthisstudy．Firstly,photocata

7、lyticdegradationreactionofphenolwasinvestigatedindifferentoperationconditions．suchasphotocatalystquantity，originalconcentrationofsolution，radiationintensityandpHofsolutionetc．ThephotocatalystbaseonP25andmodifiedbyH2S04andAgN03wereprepared．Theexperimentalresultsshowt