TiO2-AC復(fù)合體系光催化降解染料及體系協(xié)同作用特征的研究.pdf

1、染料是一種在水中很常見的污染物，甚至能用肉眼觀察到。我國(guó)的染料產(chǎn)量居世界首位，但每生產(chǎn)1噸染料，就約有10％~20%的染料釋放到水體中，這些染料廢水如若不經(jīng)處理肆意排放，不但會(huì)污染生態(tài)環(huán)境，而且還會(huì)威脅人體健康。染料廢水成分復(fù)雜、色度大、且可生化性差，因此生物法對(duì)染料廢水處理效果不好，而二氧化鈦（TiO2）光催化氧化技術(shù)能破壞許多結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的染料，活性炭（AC）也被證明能通過吸附的作用去除染料，將 TiO2和AC結(jié)合在一起，可以發(fā)揮吸附和

2、光催化雙效作用，能高效地降解染料廢水。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了懸浮態(tài)納米 TiO2光催化氧化降解橙黃 IV（偶氮染料）以及粉末AC吸附橙黃IV的適宜反應(yīng)條件。研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)TiO2濃度為1 g/L時(shí)，TiO2光催化氧化降解橙黃IV染料具有佳的反應(yīng)速率，當(dāng)pH越靠近TiO2等電點(diǎn)，光催化反應(yīng)速率越低；AC吸附橙黃IV染料4 h后基本達(dá)到吸附平衡且不受溶液pH的影響。⑵采用機(jī)械混合TiO2和AC，考察了TiO2/AC懸浮體系吸

3、附光催化氧化降解橙黃IV染料和甲基橙染料的效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：TiO2和AC之間存在協(xié)同作用，AC的吸附作用幫助聚集染料分子到納米TiO2表面附近，加快了TiO2光催化降解染料的反應(yīng)速率。其中1.0g/L TiO2+0.1g/L AC具有較好的協(xié)同作用。TiO2/AC復(fù)合體系光催化氧化降解橙黃IV的反應(yīng)速率常數(shù)是TiO2的2.5倍，光催化氧化降解甲基橙染料的反應(yīng)速率常數(shù)是TiO2的2.9倍。⑶研究了TiO2光催化、AC吸附、懸浮式TiO

4、2/AC復(fù)合體系光催化氧化降解橙黃IV的TOC值，發(fā)現(xiàn)4 h內(nèi)懸浮式TiO2/AC復(fù)合體系去除橙黃IV的TO C值大于單獨(dú)AC吸附與TiO2光催化氧化橙黃IV兩者TOC之和，再次驗(yàn)證TiO2和AC之間的協(xié)同作用。同時(shí)發(fā)現(xiàn)在光催化降解染料的過程中，染料溶液的色度得到去除，但TOC值仍大于0，說明光催化反應(yīng)存在著無色的中間產(chǎn)物，染料并沒有直接被礦化成CO2和H2O。⑷通過熱固定法將適宜比例的TiO2和AC負(fù)載到PPG上，制備成漂浮式復(fù)合催化

5、劑，研究 TiO2/AC-PPG復(fù)合催化劑的協(xié)同作用。結(jié)果顯示，該復(fù)合催化劑對(duì)橙黃 IV染料具有良好的光催化氧化降解作用，復(fù)合催化劑中的 TiO2和AC具有協(xié)同作用，當(dāng)TiO2與AC比例為10:1時(shí)具有最大的協(xié)同因子，為1.26。⑸TiO2/AC-PPG復(fù)合催化劑由于PPG的存在，密度比水小，能漂浮于溶液表面，創(chuàng)新性的解決了懸浮式 TiO2難以分離回收的缺點(diǎn)。TiO2/AC-PPG經(jīng)4次使用后，光催化效率至少保持70%以上。利用光照和H