TiO2-SrFe12O19的制備及光催化降解染料廢水的研究.pdf

1、凈化工業(yè)生產(chǎn)所帶來(lái)的環(huán)境污染,是現(xiàn)今很多地方所面臨的首要問題。而二氧化鈦為基的光催化劑產(chǎn)品已被開發(fā)及其機(jī)理在實(shí)驗(yàn)室條件下也已被驗(yàn)證。然而對(duì)于該光催化劑生產(chǎn)的現(xiàn)有方法均為化學(xué)試劑制備方法,其成本較高而難以普及。化學(xué)式為MFe12O19(M=Ba, Sr, Pb)的磁性鐵氧體磁性光催化劑具有保持TiO2高催化活性的同時(shí)賦予粒子一些特性使其易于分離的特性而得到關(guān)注。
　　本研究中,在本課題組前期研究的基礎(chǔ)上,以硝酸鐵、硝酸鍶為原料,利用

2、溶膠-凝膠與自蔓延法相結(jié)合的方法首先制備出磁基體SrFe12O19,然后將TiO2包覆于鍶鐵氧體上制成磁性光催化劑 TiO2/SrFe12O19。并通過(guò)利用 X射線衍射(XRD),紅外光譜(IR),透射電鏡(TEM),振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)以及比表面積孔分析儀對(duì)磁基體SrFe12O19以及光催化劑TiO2/SrFe12O19進(jìn)行了表征。同時(shí),以亞甲基藍(lán)(MB)和甲基橙(MO)為模擬廢水,評(píng)價(jià)了磁性光催化劑TiO2/SrFe12O19在

3、可見光下催化降解有機(jī)物的活性以及對(duì)印染廢水的處理效率。得出如下的結(jié)果:
　　(1)采用溶膠-凝膠法和自蔓延法相結(jié)合的方法制備出了黑棕色粉末狀的鍶鐵氧體 SrFe12O19顆粒,并將鍶鐵氧體作為磁基體,用溶膠-凝膠法在鍶鐵氧體上包覆上TiO2制成光催化劑TiO2/SrFe12O19;
　　(2)XRD,IR和TEM分析了催化劑的結(jié)構(gòu)及包覆情況,結(jié)果說(shuō)明TiO2聚集并包覆在 SrFe12O19表面,且包覆 TiO2為銳鈦礦型,V

4、SM測(cè)試表明溶膠-凝膠與自蔓延法相結(jié)合的方法制備出 SrFe12O19比只用溶膠-凝膠法制備出的磁性能好,TiO2包覆后催化劑仍具有優(yōu)異的磁性能;
　　(3)對(duì)TiO2/SrFe12O19進(jìn)行光催化實(shí)驗(yàn)表明:光催化劑有良好的催化活性,催化效果最好的是 TiO2占催化劑80％,在450℃下焙燒所得的光催化劑TiO2/SrFe12O19;
　　(4)以亞甲基藍(lán)(MB)和甲基橙(MO)為模擬廢水,對(duì) TiO2/SrFe12O19進(jìn)

5、行的光催化實(shí)驗(yàn)表明:催化劑的用量為2g/L時(shí),對(duì)亞甲基藍(lán)和甲基橙的降解率分別為94.5%和30%。光催化劑 TiO2/SrFe12O19對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率明顯高于甲基橙的。在實(shí)驗(yàn)反應(yīng)體系中,光催化劑TiO2/SrFe12O19適合用于降解亞甲基藍(lán)一類的有機(jī)染料廢水;
　　(5)在多次重復(fù)利用后,TiO2/SrFe12O19光催化劑的活性逐漸下降。這可能光催化降解的中間產(chǎn)物或甲基橙富集于催化劑的表面,導(dǎo)致催化劑的有效面積下降,從而影

6、響了其光反應(yīng)歷程進(jìn)而影響其催化活性。但多次重復(fù)使用后 TiO2/SrFe12O19的對(duì)甲基橙仍有較好的降解效果,使用6次之后,降解率仍可達(dá)到80%;
　　(6)采用印染廢水作為降解模型反應(yīng)物,以TiO2/SrFe12O19作為光催化劑,進(jìn)行了印染廢水的COD去除率和脫色率試驗(yàn)表明:光催化劑TiO2/SrFe12O19的投加量為2g/L時(shí),隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)印染廢水的COD和色度均得到了很好降低去除, TiO2/SrFe12O19光

7、催化處理印染廢水反應(yīng)適合在酸性條件下進(jìn)行。故光催化劑TiO2/SrFe12O19的用量為2g/L,光照時(shí)間2h,在酸性條件下,COD去除率和脫色率分別為46.2%和62.2%;
　　(7)由紫外—可見吸收光譜圖分析可知,印染廢水在200-800nm范圍內(nèi)吸光度都將接近零,說(shuō)明將TiO2/SrFe12O19光催化劑用于印染廢水的降解是可行的。
　　綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所制備的光催化劑TiO2/SrFe12O19在可見光條件下