TiO2光催化還原水中硝酸鹽的實驗研究.pdf

1、隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，地下水硝酸污染日益嚴(yán)重。由于硝酸鹽化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，一般的方法很難將其從水中去除。常用的去除硝酸鹽的方法主要有物理化學(xué)法、生物反硝化法、催化還原法和光催化還原法。本文主要采用光催化還原法來進行硝酸鹽的脫除研究，考察了商品TiO2、金屬摻雜商品TiO2以及金屬摻雜自制TiO2光催化還原硝酸鹽的效果，希望通過實驗探索，為硝酸鹽的去除提供更多的方法和經(jīng)驗。
　　通過對商品TiO2催化劑光催化還原硝酸鹽的實驗研究發(fā)現(xiàn)

2、，不管如何改變反應(yīng)條件，光催化還原反應(yīng)的效率都非常低?？偟淖罡呷コ手挥?.29％，且生成氨氮的濃度也不高。
　　采用金屬摻雜的商品TiO2進行硝酸鹽的還原實驗，考察了金屬摻雜方法及摻雜量、光源種類及光照強度、空穴清除劑種類及用量、催化劑用量、TiO2煅燒溫度、溶液起始pH值、溶解氧、金屬陽離子及無機陰離子等對硝酸鹽氮去除效果的影響。結(jié)果顯示，采用化學(xué)還原法摻雜的催化劑具有更高的光催化活性，并且金屬的最佳摻雜量為2%。采用365

3、nm、308nm、254nm三種波長的紫外燈組合光源可以提高硝酸鹽的還原效率，光照強度越大，硝酸鹽的還原效率越高。與其他空穴清除劑相比，甲酸作為空穴清除劑時光催化還原反應(yīng)的效率更好，并且甲酸的最佳濃度為30mmol/L。催化劑的最佳用量是1g/L，最佳煅燒溫度為500℃。酸性條件以及氮氣的通入，更利于反應(yīng)的進行。Fe2+、HCO3—的加入促進了硝酸鹽的還原，F(xiàn)e3+的加入抑制了硝酸鹽的還原，Ca2+、Mg2+使得硝酸鹽的還原效率略有下降

4、，但總體影響不大，氯離子及硫酸根離子的加入也降低了硝酸鹽的還原效率。經(jīng)過摻雜改性后的TiO2活性確實有了一定的提高，Ag摻雜的TiO2將硝酸鹽氮的去除率提高到了20.81%，Pd摻雜的TiO2將硝酸鹽氮的去除率提高到了16.82%。
　　采用四氯化鈦和稀氨水沉淀的方式制備TiO2，經(jīng)金屬Ag摻雜改性后進行硝酸鹽的還原實驗。對催化劑進行了SEM表征，催化劑為銳鈦礦和金紅石混合型，平均粒徑為10~30nm，分散性較差?？疾旖饘贀诫s量、

5、催化劑用量、甲酸濃度、TiO2煅燒溫度、氨水濃度、四氯化鈦和氨水的摩爾比以及四氯化鈦和氨水的滴加順序等對硝酸鹽氮去除效果的影響。結(jié)果表明，該催化劑Ag的最佳摻雜量為1%，催化劑最佳用量為1.5g/L，甲酸的最佳濃度為50mmol/L，最佳煅燒溫度為650℃。制備催化劑所用氨水的濃度不能太大，以濃氨水制備的催化劑活性最差；四氯化鈦和氨水的摩爾比一般以1:（5~6）為宜；四氯化鈦和稀氨水沉淀的方式有正加法和逆加法兩種，逆加法制備的催化劑活性