TiO2-Ti催化劑改性及光電催化降解水中腐殖酸的研究.pdf

1、由于腐殖酸類有機物質分子量較大、結構復雜，其在水溶液中的存在一直是凈水工業處理，特別是飲用水處理工程中的難題。利用光電催化降解手段消除有機污染物是近年發展起來的一項新技術，在常溫常壓下即可進行，不會產生二次污染，應用范圍相當廣泛。因其具有其它處理方法難以比擬的優越性，該技術也已成為國際上環境治理的前沿性研究課題，備受世界各國重視，因此，本文嘗試將其用于去除水中腐殖酸的研究。
　　本文針對陽極氧化法制備的TiO2/Ti催化劑的特點，

2、對TiO2/Ti光電催化氧化體系中產生羥自由基規律進行了研究，建立了測定 TiO2/Ti光電催化氧化體系產生羥自由基·OH濃度的系統，將陰離子交換膜引入TiO2/Ti光電催化氧化體系中，用 Fe(phen)32+分光光度法測定體系中生成羥自由基·OH的累積濃度，同時對影響體系產生羥自由基·OH濃度的條件進行了優化。結果表明，引入陰離子交換膜后，用Fe(phen)32+分光光度法測定體系中生成羥自由基·OH的累積濃度是可行的，并將其作為測

3、定改性 TiO2/Ti催化劑光電催化活性的一種評價方法。
　　采用陽極氧化法，通過向 H2SO4電解質溶液中添加 H3BO3制備摻硼TiO2/Ti催化劑。利用紫外可見漫反射光譜、AFM、XRD等表征手段并結合腐殖酸的光電催化降解效果的分析，研制出高活性的摻硼TiO2/Ti催化劑。
　　以陽極氧化法制備的TiO2/Ti催化劑為基體，分別通過光浸漬還原和離子濺射法制備 Pt-TiO2/Ti催化劑。采用正交試驗法對光浸漬還原和離子

4、濺射沉積Pt到TiO2/Ti催化劑的條件進行優化，對優化條件下制備的Pt-TiO2（R）和Pt-TiO2（S）催化劑進行比較研究，結果表明，離子濺射法沉積的Pt-TiO2（S）光電催化活性優于Pt-TiO2（R）。對優化條件下制備的摻硼 TiO2/Ti催化劑和Pt-TiO2（S）催化劑進行比較研究。綜合考慮提高有機物降解效率和制備成本，使用摻硼 TiO2/Ti催化劑能夠降低成本，操作工藝簡單，并且這種摻雜與基體結合牢固，機械性能好，使用

5、壽命長，因此，選定摻硼TiO2/Ti作為催化劑用于對腐殖酸的系統研究。
　　以摻硼 TiO2/Ti為催化劑，首先對腐殖酸的吸附規律進行研究，優化出最佳吸附條件，為進一步的光電催化反應提供實驗依據。實驗結果表明，腐殖酸在摻硼TiO2/Ti催化劑上的吸附過程是放熱過程，pH值、初始濃度、外加偏壓是影響吸附的關鍵因素。
　　在光電催化氧化反應系統中，對紫外燈功率、反應物初始濃度、膜催化劑面積、外加偏壓等因素對腐殖酸光電催化降解動力

6、學過程的影響進行了系統研究，并建立了相關的動力學方程。研究結果表明，影響腐殖酸光電催化降解速率的因素由強到弱順序為：紫外燈功率→膜電極面積→外加偏壓→腐殖酸初始濃度。
　　利用離子色譜、三維熒光光譜和GC-MS，通過研究腐殖酸在光電催化降解過程中三維熒光光譜的變化，中間產物和最終產物的結構分析，探討了腐殖酸在光電催化降解過程中的降解機理。實驗結果表明，腐殖酸在光電催化降解過程中，大分子有機物質在羥自由基和紫外光的作用下被活化，逐漸