復(fù)合光催化劑的制備及其在農(nóng)藥廢水中的應(yīng)用研究.pdf

1、農(nóng)藥廢水歷來(lái)以毒性大、成分復(fù)雜、不易降解而成為社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn).近年來(lái),半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)在環(huán)境污染物降解方面的應(yīng)用,已成為當(dāng)今各國(guó)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域科研工作者的研究熱點(diǎn)之一.在眾多半導(dǎo)體光催化劑中,TiO<,2>因其具有穩(wěn)定性好、價(jià)廉、催化效率高、應(yīng)用范圍廣等突出優(yōu)點(diǎn)而倍受關(guān)注.但普通TiO<,2>存在電荷分離效率差、光催化活性低等缺點(diǎn),致使它的應(yīng)用受到限制.為了提高.TiO<,2>的光催化活性,本論文通過(guò)貴金屬Ru和Pt對(duì)TiO<,2>進(jìn)

2、行改性,研究復(fù)合光催化劑的制備方法,并以高效氯氰菊酯(BEC)和溴氰菊酯(DM)為模型反應(yīng)物,評(píng)價(jià)所制催化劑的光催化活性,具體研究工作如下: 1.復(fù)合光催化劑的制備及結(jié)構(gòu)表征以漂珠(FP)作為載體,采用Sol-gel-immersion法制備了復(fù)合光催化劑RuO<,2>/TiO<,2>/FP和Pt(Ⅳ)/TiO<,2>/FP,借助XRD、SEM、IR、XPS和能譜分析等測(cè)試手段進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征,并對(duì)其組成和形貌進(jìn)行了討論.結(jié)果表明

3、,本文所制備的復(fù)合催化劑表面光滑平整,熱處理溫度對(duì)催化劑晶型有影響,升高溫度會(huì)導(dǎo)致TiO<,2>由銳鈦礦相向金紅石相轉(zhuǎn)變.500℃熱處理2h所得催化劑Ru02/Ti02/FP中'ri02主要為銳鈦礦相；250℃熱處理3h所得催化劑Pt(Ⅳ)/TiO<,2>/FP中TiO<,2>主要為無(wú)定型結(jié)構(gòu). 2.光催化降解實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)地研究了復(fù)合光催化劑對(duì)BEC和DM的光催化降解性能,探討了影響光催化反應(yīng)的各種因素,確定了有利于光催化降解反應(yīng)的

4、最佳條件: (1)RuO<,2>/TiO<,2>/FP光催化降解體系:RuO<,2>摻雜量為0.3﹪(摩爾分?jǐn)?shù))、熱處理溫度為500℃、復(fù)合光催化劑投加量為5g/L、通氣量為200mL/min、初始pH6.5、光源為125W高壓汞燈時(shí),60min BEC(45mg/L)的降解率達(dá)到88.1﹪；降解過(guò)程服從Langmuir-Hinshehwood動(dòng)力學(xué)模型.在較低質(zhì)量濃度(≤90mg·L<'-1>)下光催化降解過(guò)程為一級(jí)反應(yīng),并求

5、得Langmuir速率常數(shù)k<,0>=3.48x10<'-3>mg·(L·min)<'-1>,吸附常數(shù)K=17.5L·mg<'-1>；用8W紫外燈照射1h和8W日光燈照射1h時(shí),BEC的降解率分別達(dá)到82.8﹪和75.1﹪. (2)Pt(Ⅳ)/TiO<,2>/FP光催化降解體系: ①降解BEC(45mg/L):初始pH6.5、Pt(Ⅳ)摻雜量為1.8﹪(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、復(fù)合光催化劑投加量為4g/L、熱處理溫度為250℃、鍍膜

6、層數(shù)為5層、通氣量為200mL/min、8W日光燈照射1h時(shí),BEC的降解率接近90﹪.降解過(guò)程服從L-H動(dòng)力學(xué)模型,在較低質(zhì)量濃度(≤90mg·L<'-1>)下光催化降解過(guò)程為一級(jí)反應(yīng),并求得Langmuir速率常數(shù)k<,0>=3.04×10<'-3>mg·(L·min)<'-1>；吸附常數(shù)K=19.5L·mg<'-1>. ②降解DM(2mg/L):初始pH5.5、Pt(Ⅳ)摻雜量為1.8﹪(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、熱處理溫度為250℃、

7、復(fù)合光催化劑投加量為5g/L、通氣量為200mL/min、鍍膜層數(shù)為5層、8W目光燈照射1h時(shí),DM的降解率達(dá)到84.4﹪. (3)模擬實(shí)際農(nóng)藥廢水降解: 分別用兩種復(fù)合光催化劑RuO<,2>/TiO<,2>/FP和Pt(Ⅳ)/TiO<,2>/FP對(duì)模擬農(nóng)藥廢水(組成:BEC45mg/L,DM 2mg/L,50﹪對(duì)硫磷乳油25mg/L)進(jìn)行降解處理,結(jié)果表明兩種催化劑對(duì)混合農(nóng)藥廢水都能起到良好的降解作用.在相同的條件下,