不銹鋼纖維氈負(fù)載納米TiO2光催化劑的制備及染料降解性能研究.pdf

1、國家對紡織染整行業(yè)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，這迫使紡織染整行業(yè)不得不開始關(guān)注廢水的處理及回用。據(jù)國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，TiO2可光催化降解大多有機(jī)物，具有氧化深度強(qiáng)，降解徹底，無二次污染等優(yōu)勢，使其在廢水處理中倍受親睞。但懸浮體系的納米TiO2存在分離回收困難，無法實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用的缺點(diǎn)，同時印染廢水處理環(huán)境苛刻，需要載體基質(zhì)耐高溫、耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿腐蝕。為此，論文選擇一種優(yōu)質(zhì)的新型載體——不銹鋼纖維氈，實(shí)現(xiàn)TiO2高效固定化，并應(yīng)用于光催化降解印染廢水

2、，解決TiO2回收難的問題。論文的具體研究內(nèi)容如下:
　　第一部分:采用溶膠-凝膠法制備納米二氧化鈦。通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化制備二氧化鈦的物料摩爾配比，利用UV-ViS、XRD、TEM、TG、BET等測試方法對所制二氧化鈦的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征和測試分析。采用粉體燒結(jié)法和原位生成法，將二氧化鈦負(fù)載于不銹鋼纖維氈上，利用三維視頻顯微鏡、SEM、UV-ViS、XRD等表征方法，確定負(fù)載工藝及條件。結(jié)果表明:當(dāng)n鈦酸四丁酯∶n無水

3、乙醇∶n鹽酸∶n去離子水=1∶20∶0.6∶1.5時，所制二氧化鈦呈納米級銳鈦礦型，純度高，光催化效果最佳。對比兩種不同的負(fù)載方式，發(fā)現(xiàn)粉體燒結(jié)法負(fù)載的納米TiO2/不銹鋼纖維氈的光催化降解效果好。當(dāng)纖維氈上負(fù)載量為8mg/cm2，在450℃時下，煅燒2小時，所制備的負(fù)載型納米TiO2光催化劑的催化效果最佳。
　　第二部分:以羅丹明B作為模擬染料，研究負(fù)載型納米TiO2/不銹鋼纖維氈光催化劑在紫外光下催化降解影響因素，諸如紫外光照

4、強(qiáng)度、染料初始濃度、染液pH值、無機(jī)鹽含量、雙氧水用量、染料種類、重復(fù)使用次數(shù)。同時研究催化劑對模擬染料羅丹明B的光催化降解動力學(xué)。結(jié)果表明:紫外光強(qiáng)對負(fù)載型光催化劑的光催化效果影響顯著，紫外光強(qiáng)越強(qiáng)，負(fù)載型光催化劑的光催化效果越好。隨著染料初始濃度的增加、染液pH值的增大、體系中無機(jī)鹽含量的增多，光催化效果呈下降趨勢。光催化體系中加入少量的過氧化氫，發(fā)現(xiàn)其對光催化效果有明顯的協(xié)同作用，極大的提高了降解速率。通過對幾種不同結(jié)構(gòu)的工業(yè)染料

5、光催化降解研究，發(fā)現(xiàn)染料的結(jié)構(gòu)對光催化效果有影響，蒽醌型結(jié)構(gòu)染料最難催化降解，銅酞菁結(jié)構(gòu)染料次之，偶氮型結(jié)構(gòu)染料相對容易降解。負(fù)載后的纖維氈具有較好的重復(fù)使用效果。催化劑對羅丹明B的降解動力學(xué)方程符合Langmuir-Hinshelwood模式。
　　第三部分:將負(fù)載型納米TiO2/不銹鋼纖維氈光催化劑應(yīng)用于酸性棕4、直接桃紅12B和活性艷藍(lán)KN-R的實(shí)際染色廢水處理，研究處理后的染色廢水直接循環(huán)染色的可行性。結(jié)果表明:將所制備的

6、負(fù)載型納米TiO2/不銹鋼纖維氈光催化劑用于實(shí)際染色廢水的處理，酸性棕4染色廢水處理后可多次重復(fù)染色—處理——回用——染色，各批次布樣與標(biāo)樣的色差小于1;直接桃紅12B染色廢水第一次處理后可回用染色，之后染色布樣的K/S值減小，色差逐漸增大;活性艷藍(lán)KN-R染色廢水處理后完全不能回用染色，各批次布樣與標(biāo)樣的色差都大于2。
　　研究表明:采用不銹鋼纖維氈載體基質(zhì)，通過粉體燒結(jié)法最終制備了一種耐高溫、耐腐蝕、可循環(huán)使用的負(fù)載型納米Ti