改性納米TiO2光催化難降解有機廢水的研究.pdf

1、作為高級氧化技術中的重要方法之一，光催化氧化處理技術具有高效、反應條件溫和以及無二次污染等優點。本論文以難降解有機廢水中的目標污染物苯酚為處理對象，自制負載型金屬離子摻雜改性納米TiO2光催化劑，首先通過XRD、SEM、TEM、XPS和UV-Vis等表征分析了Ce和Fe兩種摻雜金屬離子的摻雜量及載體SiO2的負載量等因素對改性納米TiO2催化劑物化性能的影響。其次研究了催化劑的投加量、苯酚初始濃度和初始pH、反應時間和光源類型等操作條件

2、，以及助催化劑H2O2同摻雜金屬離子的協同作用等因素對改性納米TiO2光催化降解苯酚過程的影響；同時對改性納米 TiO2光催化氧化降解苯酚反應動力學和降解機理進行了初步探討。最后結合UV-Vis分析，以活性艷紅X-3B為另一種目標降解污染物，研究了該催化劑的普適性。
　　本研究主要內容包括：⑴采用共沉淀法合成CeO2-TiO2、Fe2O3-TiO2、CeO2-TiO2/SiO2和Fe2O3-TiO2/SiO2等系列改性納米TiO2

3、催化劑，考察了Ce和Fe摻雜量和SiO2負載量對改性納米TiO2催化劑的晶粒尺寸、微觀形貌及元素組成等物化性能的影響。結果表明，當 Ce:Ti摻雜摩爾比為0.01:1，SiO2負載量為0.5的催化劑CeO2-TiO2/SiO2（簡稱C0.01T1S0.5）時；當Fe:Ti摻雜摩爾比為0.1:1，SiO2負載量為0.5時催化劑Fe2O3-TiO2/SiO2（簡稱F0.1T1S0.5）時，這兩種催化劑的晶粒尺寸在10nm左右，球形顆粒分散均

4、勻，催化劑表面 Ti3+濃度最高，光激發響應范圍最大。⑵當苯酚濃度為30mg/L，C0.01T1S0.5催化劑投加量為2.6g/L，溶液反應pH值為4，光催化反應180min時，苯酚降解率分別達到96.7％；當F0.1T1S0.5催化劑投加量為1.5g/L，苯酚降解率達到為93.1%，而且摻雜金屬離子與助催化劑H2O2之間的協同效應使得苯酚的降解率顯著提高，其中反應90min后苯酚降解率達到95%以上，120min后幾乎達到完全降解。⑶

5、通過對改性納米TiO2光催化降解苯酚后的水樣進行UV-Vis分析，同時結合高效液相色譜（HPLC）檢測分析了降解過程中產生的中間產物，改性納米TiO2光催化氧化處理苯酚的降解機理和降解路徑更加明確，為TiO2光催化劑的實際應用提供了理論依據。⑷采用活性艷紅X-3B為偶氮染料研究對象，開展了改性納米TiO2光催化反應降解活性艷紅 X-3B廢水的試驗研究。通過檢測反應前后溶液中的Cl-和NO3-等離子濃度進一步確定活性艷紅X-3B的光催化降