改性納米二氧化鈦光催化處理造紙廢水的研究.pdf

1、造紙廢水排放量大，成分復(fù)雜，處理過程難度較大。其中含有較多威脅人類健康的化學(xué)成分，如帶苯環(huán)的酚類、烷類和酯類物質(zhì)。近年來，環(huán)境污染形勢日益嚴(yán)峻，國家對制漿造紙企業(yè)提出了更高的要求，廢水排放指標(biāo)更加嚴(yán)格，使得污水處理系統(tǒng)必須在現(xiàn)有基礎(chǔ)上繼續(xù)強(qiáng)化。光催化降解造紙廢水是一條可行之路，光催化劑材料種類繁多，其中二氧化鈦因廉價(jià)易得、污染性小、化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，成為半導(dǎo)體光催化劑的最佳選擇。但是二氧化鈦的帶隙較寬(3.2eV)，對可見光的響應(yīng)較低

2、，僅利用太陽光中含量很少的紫外光，使其光降解效率較低。近年來對二氧化鈦的摻雜改性成為了研究熱點(diǎn)，二氧化鈦改性后對可見光有一定程度的響應(yīng)，并且可以提高光生電子和空穴的分離和捕獲能力，彌補(bǔ)光生電子和空穴極易復(fù)合的缺陷，提高二氧化鈦光催化效率。本文制備了鈰(Ce)、氟(F)摻雜納米二氧化鈦光催化劑，并通過降解各種有機(jī)物考察其光催化性能，最后用于造紙廢水深度處理實(shí)驗(yàn)，具體內(nèi)容如下:
　　采用溶膠凝膠法制備鈰氟摻雜納米二氧化鈦光催化劑，其光

3、降解性能由造紙廢水的化學(xué)需氧量(CODCr)和色度降解率體現(xiàn)。正交實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的光催化劑最佳配比為:鈰摻雜量1％，氟摻雜量6％，煅燒溫度550℃。采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、透射電鏡(TEM)、紫外可見分光光度計(jì)(UV-Vis)等，對催化劑進(jìn)行摻雜種類、摻雜量、表面形態(tài)等特性的表征。結(jié)果表明:鈰氟摻雜納米二氧化鈦光催化劑的主晶相為銳鈦礦型;該催化劑較市售納米二氧化鈦顆粒較小，分布更加均勻;從紫外可見分光

4、光度計(jì)表征的結(jié)果來看，鈰氟摻雜納米二氧化鈦的吸收帶邊發(fā)生了明顯紅移，在部分可見光范圍內(nèi)（400-500nm之間）有很強(qiáng)的吸收。
　　對鈰氟摻雜納米二氧化鈦光催化劑降解幾種有機(jī)物（酚類、氨基類、芳香類、酮類、酯類）的性能進(jìn)行測試。結(jié)果表明:鈰氟摻雜納米二氧化鈦對這幾種有機(jī)物均有降解作用，但降解所需時間不同，降解程度不同。
　　探索了鈰氟摻雜納米二氧化鈦顆粒光降解造紙廢水的影響因素，深入研究作用機(jī)理，確定處理造紙廢水過程中的最佳

5、工藝條件:廢水初始pH值為4，催化劑添加量為1.0g/L，光照時間為50min，色度去除率達(dá)到95.5％，CODCr去除率達(dá)到90.3％。采用浸漬提拉法制備鈰氟摻雜納米二氧化鈦薄膜，將其應(yīng)用于造紙廢水深度處理，結(jié)果表明:廢水pH值為4，光照時間為70min時，色度和CODCr去除率達(dá)到最大值。并對其進(jìn)行重復(fù)利用測試實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，光催化劑薄膜重復(fù)利用6次后去除率仍在50％以上。
　　研究結(jié)果表明，鈰氟摻雜納米二氧化鈦光催化劑對造紙