TiO-,2-溶膠光催化性能研究及應用.pdf

1、隨著紡織工業(yè)的迅速發(fā)展，印染廢水給環(huán)境帶來的污染也日益加大，對染料廢水的脫色、降解已成為世界性的熱點。其中，二氧化鈦因為其較高的光催化活性、良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、無二次污染、無刺激性、安全無毒、方便易得等特點，成為當前最具有開發(fā)前景的綠色環(huán)保催化劑之一。
　　 在常溫下以鈦酸四正丁酯為前驅體，乙醇為溶劑，鹽酸為催化劑制備含有銳鈦礦晶體、具有優(yōu)良光催化活性的納米TiO2溶膠。主要研究了TiO2溶膠的制備工藝、光催化工藝、添加

2、劑摻雜及TiO2溶膠的性能，并將溶膠應用于工業(yè)印染廢水的降解，通過實驗及理論分析探討了染料的降解機理。
　　 在探討TiO2溶膠制備工藝方面，考察了水的用量、pH值、陳化溫度和陳化時間對TiO2溶膠光催化亞甲基藍溶液的影響。結果表明，水與鈦酸丁酯的摩爾比為200:1時，pH值為1，20℃下陳化7d的溶膠具有較好的光催化活性，在紫外光下催化亞甲基藍，降解率幾乎達到100%。
　　 在研究光催化工藝方面，探討了光照時間、染料

3、初始濃度、染料初始pH值、溶膠用量和染料結構對TiO2溶膠光催化性能的影響。結果表明，染料初始濃度為0.20g/L時，pH值在酸性或弱堿性條件下，溶膠用量為10mL時，紫外光照80min后亞甲基藍完全脫色。對不同結構染料的光催化脫色的結果表明，不同結構染料的降解速率順序大致為:半菁型>偶氮型>蒽醌型。
　　 將Fe3+、H2O2添加到TiO2溶膠中，與純TiO2溶膠光催化處理亞甲基藍進行了對比實驗，結果證明，添加0.001%的F

4、e3+后TiO2溶膠光催化活性有所提高；當H2O2添加濃度為0.03%時，可以有效促進光催化反應，當添加濃度增大時，對光催化反應的促進效果減弱。將TiO2溶膠用于活性染料染色廢水的降解，水樣的脫色率達到86.5%，COD去除率達到78.4%，TOC的去除率達到70.5%。
　　 制備的TiO2溶膠平均粒徑約為18.04nm，為銳鈦礦晶體；TiO2溶膠在紫外光和可見光下對染料均具有光催化脫色作用。反應動力學研究表明，TiO2溶膠光

5、催化亞甲基藍的反應過程，可以分為打散亞甲基藍分子聚集體和破壞亞甲基藍分子結構兩個階段:第一階段為速度較慢的一級反應；第二階段為速度較快的復雜反應。
　　 對納米TiO2在紫外光激發(fā)下對亞甲基藍的光催化降解機理進行了初步研究，通過紅外、紫外-可見光譜等分析手段及理論分析亞甲基藍的反應過程，初步推導出了亞甲基藍光催化反應的歷程為首先是亞甲基藍分子發(fā)色基團被破壞，形成了色度較低的有機中間產物，然后是中間產物的逐漸降解直至完全轉化為小分