tio,2膨润土吸附光催化降解气相甲苯及机理研究

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1、浙江大学环境与资源学院硕士学位论文TiO<,2>/膨润土吸附光催化降解气相甲苯及机理研究姓名：金苏君申请学位级别：硕士专业：环境科学指导教师：沈学优20080601中文摘要本文介绍了室内VOCs的浓度水平、健康危害以及VOCs的治理技术。重点阐述光催化的相关内容。包括光催化的原理，纳米Ti02的制备方法，Ti02光催化VOCs的影响因素、存在问题以及吸附光催化降解水体有机污染物的研究，并对室内VOCs治理领域的研究作了展望。本课题以膨润土作为吸附剂，制备了Ti02与膨润土复合型或混合型催化剂。研究了溶胶法的工艺条件对催化剂光催化甲苯的性能的影响，重点探讨了环境湿度对不同比表面积的

2、Ti02柱撑膨润土活性的影响；研究了有机膨润土与光催化剂组成的混合物的催化活性及降解机理，初探了催化剂降解甲苯的中间产物。主要得到以下结论：(1)在溶胶法制备n02柱撑膨润土的过程中，钛酸丁酯与乙醇的体积比以及层问的阳离子类型会对催化剂的活性产生较大的影响。另外，与酸性溶胶法相比，酸性溶胶法制各催化剂时，需严格控制溶胶的pH值，制备方法较繁琐。而采用溶胶法，不仅简化了制备过程，而且制备的催化剂的活性也没有降低。(2)采用溶胶法制备了Ti02柱撑膨润土作为光催化剂，探讨了湿度对污染物的活性影响与催化剂的自身结构、催化剂的载体、污染物性质之间的关系。研究表明，在相对湿度为25％75％

3、的范围内，气相中的水分子与甲苯竞争Ti02柱撑膨润土光催化剂的吸附点位，因此水蒸气抑制了催化剂的活性。催化剂的比表面积越大，对甲苯的吸附性越强，因而表现为对水蒸气的吸附常数越小，抵抗湿度影响的能力越强；将催化剂负载在不同的载体上，相同湿度条件下，得到不同的降解活性；可能是因为相对于甲苯中的水分子，催化剂更容易吸附丙酮中的水分子，因而对甲苯的吸附力比丙酮的更强，造成丙酮的降解受湿度的影响更大。(3)研究阳离子表面活性剂(CPC)改性的有机膨润土与光催化剂的混合物在高湿度条件下的降解特性。在催化降解的初始阶段，可能是因为初始阶段纳米Ti02(P25)表面的污染物含量较多，降解速率主要

4、取决于P25的含量，有机膨润土的促进作用不明显。随着光催化反应时问的延长，催化剂对甲苯的吸附性会影响催化剂对甲苯的降解率。有机膨润土的比表面积较小，对甲苯的吸附不只是表面吸附引起的，主要由分配作用所致。虽然有机膨润土能有效地吸附废气中的有机污染物，促进催化剂的降解活性，但也会阻挡P25对光的吸收，造成负效应。本实验中，有机膨润土与P25的质量比为5：1时，促进效应最强。采用活性炭(AC)吸附反应气体中的有机物，CS2超声萃取AC，萃取液进GC．MS分析，测出甲苯降解的中间产物苯甲醛。关键词：Ti02柱撑膨润土；有机膨润土；湿度；竞争吸附；结构；活性4ABSTRACTTheconc

5、entrationlevels，healthriskandpurificationtechnologiesofindoorVOCswerein仃oduced．Relevantcontentsofphotodegradationwerefocused，includingtheprincipleofphotocatalytisis，methodsofnanometerTi02preparation，influencingfactorsoftheVOCsphotodegradationbyTi02，problemsforTi02applicationandadsorption—phot

6、ocatalyticdegradationofliquidorganiccompounds．ThetrendsofresearchonindoorVOCspurificationwereproposed．Bentonitewasusedasanadsorbentinthiswork．Compositeandmixed-typecatalysts丽tllTi02andbentonitewereprepared．ThetechnicsofcolloidalmethodforTi02pillaredbentonitepreparationandtheircorrespondingimp

7、actsonthephotocatalyticdegradationoftoluenewerestudied．TheeffectsofhumidityonthephotoactivitiesofthecatalystswithdifferentspecificsurfaceareaSwerefocused．Moreover,amixtureoforganobentoniteandphotocatalystWasappliedasthecatalystandtheactivitya