双掺杂负载型TiO2光催化剂处理染料废水的试验研究

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1、硕士研究生学位论文摘要I摘要光催化氧化技术是一种新兴的处理废水的高级化学氧化技术。它是利用光照射具有能带结构的半导体光催化剂（如TiO2、ZnO、CdS、WO3等）诱发产生强氧化自由基•OH，并且可以无选择的与任何有机污染物反应，并将其彻底氧化成CO2、H2O或矿物盐等。在诸多半导体光催化剂中，TiO2由于无毒、催化活性高、氧化能力强、稳定性好，成为最常用、最具潜力的一种光催化剂。试验采用钛酸正四丁酯Ti（OBu）4为前躯体，无水乙醇为溶剂，以活性炭微粒为载体，硫酸铈、氯化镧、硫脲、氨水为掺杂剂，采用溶胶-凝胶法制备负载型改性TiO2光催化剂。在自制的光催化反应器中以甲基橙为目标降解

2、物模拟染料废水进行活性检验，进行光催化处理染料废水进行试验研究。试验研究负载型改性TiO2光催化剂的制备条件如镀膜次数、煅烧温度、稀土元素和非金属元素掺杂量等对光催化活性的影响。结果表明，镀膜3次、煅烧温度450℃，改性TiO2具有良好的活性。同时研究染料废水pH值、反应时间、催化剂投加量等单因素对负载型改性TiO2光催化处理染料废水的影响，分别确定了不同负载型改性TiO2光催化剂的最佳反应条件。3当染料废水的初始浓度为40mg/L，溶液pH=4.0，调节曝气量0.6m/L，紫外光照射反4+4+应210min时，负载型Ce-S-TiO2光催化剂投加量8g/L，Ce的掺杂浓度为2.5%

3、，S的掺4+4+杂浓度为1.6%，脱色率最高可达82.1%；负载型Ce-N-TiO2光催化剂投加量4g/L，Ce3+的掺杂浓度为2.0%，N的掺杂浓度为1.3%，脱色率最高达到86.6%；负载型La-N-TiO23+光催化剂投加量2.6g/L，La的掺杂浓度为1.1%，N的掺杂浓度为0.8%，脱色率最高达到3+3+90.9%；负载型La-S-TiO2光催化剂投加量1.5g/L，La的掺杂浓度为0.5%，S的掺杂浓度为1.2%，脱色率最高达到96.2%。同时又研究了太阳光照射各种改性催化剂处理染料废水效果。试验结果表明，在太阳4+光条件下，染料废水脱色率由低到高的顺序为：负载型Ce-S

4、-TiO2光催化剂<负载型4+3+3+Ce-N-TiO2光催化剂<负载型La-N-TiO2光催化剂<负载型La-S-TiO2光催化剂，负载型3+La-S-TiO2光催化剂对染料废水的脱色率超过80%。负载型改性TiO2光催化处理染料废水效果显著，操作简单，无二次污染，具有较好的可行性。改性TiO2光催化剂较单纯TiO2光催化剂具有较高的活性，并且在太阳光条件下也能有很高的去除率。所以制备高效、廉价的负载型TiO2光催化剂，寻求更好的TiO2改性技术必将成为研究的热点，从而使之能更好的应用于实际难生物降解废水的处理。关键词：负载型TiO2催化剂；双掺杂；光催化氧化技术；染料废水硕士研究

5、生学位论文摘要ⅢAbstractPhotocatalyticOxidationtechniqueisanewadvancedoxidationoftreatingwastewaterwithahighefficiencyoftreatment.ItusetheUVilluminateonthesemiconductoractivatorswhichhavethebandstructure,suchasTiO2,ZnO,CdS,WO3,whichcanproducethestronglyoxidation·OH,·OHcandegradedanyorganicpollutiontoCO

6、2,H2Oormineralsaltsetal.Inthesomanysemiconductoractivators,TiO2isaphoto-catalysismaterialwithinnocuity,highcatalyticactivity,strongoxidizingpower,stablechemicalreactivityandlow-cost,makeitbecomethemostcommonandpotentialone.WithC2H5OHassolventandTi(OBu)4asprecursor,usingactivatedcarbonparticlesa

7、sthecarrierandCeriumsulfate,ChlorinatedLa,ThioureaorAmmoniaasdopingagent.WeusetheSol-GeltechniquetomaketheimmobilizedmodifiedTiO2photo-catalyst.InthehePhotocatalytic&Oxidationreactorwhichwasmadeanddesignedbymyself,usingthemethylor