摻雜負載型納米二氧化鈦處理難降解有機廢水的研究.pdf

1、采用溶膠-凝膠法制備摻雜Fe(Ⅲ)、Sn(Ⅳ)兩種金屬離子的納米溶膠，通過浸漬-焙燒法將其負載于活性炭(AC)顆粒的表面，制備出了摻雜負載型納米TiO2/AC光催化劑，利用TG-DTA、XRD、SEM等手段對其晶型、粒徑、負載量進行了表征。以脫色率(降解率)和COD的去除率為評價指標，系統(tǒng)研究了光催化降解橙黃G染料廢水、2,4-二硝基苯酚(DNP)及對硝基苯胺(4-NA)廢水的性能和操作條件，并對其動力學進行了分析。從而為Fe(Ⅲ)、S

2、n(Ⅳ)摻雜負載型納米TiO2/AC光催化劑的制備和難降解有機廢水的治理提供了理論依據(jù)。研究結果表明： 1.制備的Fe(Ⅲ)摻雜負載型納米TiO2/AC的晶型為銳鈦礦型，理論粒徑約為20nm，負載量為13wt.％(質量百分數(shù))左右；Sn(Ⅳ)摻雜負載型納米TiO2/AC的晶型為銳鈦礦和金紅石混合型，理論粒徑約為15nm，其中Sn(Ⅳ)的摻雜有助于金紅石相的生成。 2.Fe(Ⅲ)摻雜負載型納米TiO2/AC光催化降解橙

3、黃G染料廢水：催化劑的最佳焙燒溫度為600℃，F(xiàn)e(Ⅲ)的最佳摻雜量為0.5at.％(摩爾百分數(shù)，下同)。在進水濃度為50mg/L，催化劑用量為10g/L，pH值為2.00，H2O2的投加量為1.5mL/L，300W高壓汞燈光照條件下，反應60min，脫色率可達95.2％，反應180min，COD的去除率為60.1％。動力學研究發(fā)現(xiàn)，該光催化降解過程符合一級動力學方程，且催化速率較純負載型納米TiO2/AC提高了約1.5倍。

4、3.Sn(Ⅳ)摻雜負載型納米TiO2/AC光催化降解橙黃G染料廢水：催化劑的最佳焙燒溫度為550℃，Sn(Ⅳ)的最佳摻雜量為2.5at.％，在進水濃度50mg/L，催化劑的用量為12.5g/L，pH值為2.00，H2O2的投加量為1.5mL/L，300W高壓汞燈光照條件下，反應60min，脫色率可達99.1％；該催化劑的光催化活性明顯優(yōu)于Fe(Ⅲ)摻雜負載型和純負載型納米TiO2/AC；水樣中的共存陰離子SO2-4、H2PO4-對橙黃G

5、的光催化降解反應具有一定的抑制作用，其中H2PO4-的抑制作用較為顯著；動力學研究發(fā)現(xiàn)，該光催化降解過程很好的符合Langmuir-Hinshelwood動力學方程，其速控步為吸附反應。 4.Sn(Ⅳ)摻雜負載型納米TiO2/AC光催化降解DNP和4-NA廢水：在進水污染物濃度均為50mg/L，催化劑的用量為10g/L，pH值分別為5.75、5.90，300W高壓汞燈光照條件下，反應5h，DNP和4-NA的降解率分別高達99.