TiO-,2--SiO-,2--累托石納米復(fù)合材料的制備及對廢水凈化研究.pdf

1、光催化氧化技術(shù)是一種先進的水處理技術(shù)，具有處理效率高、能耗低、工藝設(shè)備簡單、操作條件易控制、無二次污染等優(yōu)點，因而是一種很有前途的水處理技術(shù)。但以TiO2為典型代表的光催化劑在傳統(tǒng)方法上的應(yīng)用上存在量子效率低以及回收困難等缺點而限制了其工業(yè)化推廣應(yīng)用，因此國內(nèi)外學(xué)者積極展開了對這方面的系統(tǒng)研究，其中包括TiO2催化劑的表面修飾、固載、重金屬沉積、復(fù)合半導(dǎo)體、摻雜稀土元素等技術(shù)。 針對TiO2光催化劑在使用中存在的上述缺點，本課題

2、研究了塊狀TiO2-SiO2/累托石納米復(fù)合光催化材料的制備工藝條件及其光催化降解有機染料亞甲基藍、吸附銅離子的一般規(guī)律，以期進一步充實光催化劑的負載改性技術(shù)及其在廢水處理方面的應(yīng)用研究。 本研究利用溶膠-凝膠法，以SiO2為修飾物、累托石為載體，首次制備出了塊狀TiO2-SiO2/累托石納米復(fù)合光催化材料，并研究了累托石礦漿濃度、鈦土比(Ti/R)、硅鈦比、pH值、復(fù)合反應(yīng)溫度、煅燒溫度等不同因素對產(chǎn)物的光催化活性的影響及初步

3、機理所在。通過正交實驗確定了四個主要因素影響產(chǎn)物光催化性能的主次順序為：煅燒溫度＞Ti/R＞復(fù)合反應(yīng)溫度＞煅燒時間。其最佳制備工藝條件為：煅燒溫度600℃，Ti/R=10mmol/g，復(fù)合反應(yīng)溫度60℃，煅燒時間2h。 本研究使用X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、紅外光譜(IR)、比表面積測定(BET法)等手段對制備的樣品進行了表征，來分析材料的形貌、界面等微觀特性。測試結(jié)果表明：復(fù)合材料的結(jié)晶程度不高，但其中明顯存在銳

4、鈦礦型TiO2，其顆粒通過Ti-O-Si鍵固定在累托石表面，粒度分布較均勻，平均粒徑在25-30nm之間，而累托石的結(jié)構(gòu)已明顯改變，樣品的比表面積比原料累托石和純TiO2都增大很多，這些都是材料光催化活性增強的主要原因。 為了評價制備的復(fù)合光催化材料的光催化性能，本研究以紫外燈作為光源，在自制的模擬反應(yīng)裝置中用其對模擬污染物亞甲基藍進行了光催化降解試驗，并進一步探討了催化劑用量、反應(yīng)時間、污染物初始濃度、pH值、光照距離、重復(fù)使

5、用等不同條件對材料光催化性能的影響規(guī)律及初步機理。試驗結(jié)果表明：對于初始濃度為8mg/L的亞甲基藍溶液，當催化劑用量為5g/L時，紫外光下降解3h，其脫色率可達90％以上；堿性條件有利于反應(yīng)進行，光照距離為20cm時降解效果最好；重復(fù)使用4次后材料對亞甲基藍仍然具有70％以上脫色效果。 本課題還進行了制備的復(fù)合材料對模擬含銅廢水的吸附試驗。通過對單因素試驗結(jié)果的研究分析，得到的復(fù)合材料對Cu2+的最佳吸附條件為：pH值8左右，材