硅藻土負載TiO-,2-的制備及其染料吸附降解性能的研究.pdf

1、紡織印染工業(yè)每年都產(chǎn)生大量的染料廢水,許多染料為含偶氮鍵、多聚芳香環(huán)的復雜有機物,可致畸、致癌、致突變,因此,去除這類廢水中的染料非常重要。許多染料抗氧化、難降解,采用傳統(tǒng)的處理方法較難將染料有效去除。目前,TiO2光催化技術(shù)作為一種染料削減技術(shù)己引起廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的TiO2光催化技術(shù)主要以人工紫外光作為光源,成本昂貴,太陽光的應用雖然解決了光源問題,但TiO2只能利用不到太陽光能量5％的紫外光部分,效率低,且TiO2懸浮體系存在分離回

2、收困難的問題,這些都限制了光催化技術(shù)的工業(yè)化應用。因此實現(xiàn)TiO2固定化、提高TiO2可見光催化活性成為了光催化領(lǐng)域的重要課題。
　　 本文采用溶膠-凝膠法,以硅藻土礦物為載體,制備了TiO2/硅藻土復合光催化劑,并對TiO2進行Fe3+摻雜改性,從而制備出具有可見光響應的、對染料具備吸附-降解集成處理效果的高效復合光催化劑。由此,本文開展了硅藻土負載TiO2光催化劑的制備工藝、材料性能表征、染料吸附性降解能、染料吸附降解動力學

3、方程及光催化降解機制和途徑等一系列較為系統(tǒng)的研究,主要研究成果如下:
　　 在TiO2前驅(qū)物體積比為V鈦酸丁酯∶V乙醇∶V鹽酸∶V水=1∶5∶0.05∶0.2,TiO2負載量為37.5％,焙烘溫度為500℃,焙烘時間為1h時,制得的TiO2/硅藻土復合光催化劑在紫外光下對染料具備良好的脫色效果。隨著染液初始濃度的線性增加,染液的脫色率隨之呈非線性降低;隨著負載型催化劑用量的線性增加,染液的脫色率也隨之呈非線性增加;染液pH值較低

4、時的脫色效果明顯好于pH值較高時的脫色效果。
　　 適量摻鐵時,Fe3+是以離子形式摻入TiO2晶格中;過量摻鐵時,過量的鐵以游離氧化鐵形式存在,本文中Fe3+較佳摻雜量為0.2％。鐵摻雜二氧化鈦樣品較未摻雜樣品發(fā)生了吸收帶紅移,在400～600mm區(qū)間的光吸收顯著增強。Fe3+-TiO2/硅藻土在日光下對染料的脫色效果優(yōu)于TiO2/硅藻土的脫色效果。
　　 羅丹明B在催化劑上的吸附符合Langmuir吸附模式,催化劑對

5、羅丹明B的降解動力學方程符合Langmuir-Hinshelwood模式。通過HPLC推測了羅丹明B的五種脫乙基同分異構(gòu)體:羅丹明、N-乙基羅丹明、N,N-二乙基羅丹明、N-乙基-N'-乙基羅丹明、N,N-二乙基-N'-乙基羅丹明;GC-MS鑒定了8種小分子有機酸:3-羥基苯甲酸、對苯二甲酸、丁二酸、鄰苯二甲酸、己二酸、丙酸、苯甲酸、辛酸等。結(jié)果推測羅丹明B在日光下可能的降解途徑主要包括四個過程:脫乙基、發(fā)色共軛結(jié)構(gòu)的破壞、開環(huán)、礦化。