稀土改性TiO2光催化降解苯甲羥肟酸的研究.pdf

1、在浮選工藝中，排出的選礦廢水含有大量的浮選藥劑，而很多浮選藥劑本身就有毒性，還有的會(huì)在水體中慢慢富集，給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的危害。苯甲羥肟酸作為一類高效的螯合型氧化礦捕收劑，廣泛用于稀土礦等的浮選。苯甲羥肟酸屬較難降解有機(jī)物，在環(huán)境中累積會(huì)產(chǎn)生生理毒性，給環(huán)境造成危害。因此，尋求一種高效、快速的方法去除選礦廢水中的苯甲羥肟酸，對(duì)選礦廢水的治理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　光催化氧化技術(shù)由于操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)條件溫和、低能耗、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，已

2、在水體污染治理方面得到了大量的應(yīng)用，但對(duì)于選礦廢水中殘留選礦藥劑的處理研究尚少。所以本文旨在以選礦廢水中的浮選藥劑苯甲羥肟酸為研究對(duì)象，制備了稀土元素?fù)诫s二氧化鈦納米光催化劑，并考察所制備催化劑對(duì)苯甲羥肟酸的光催化活性，同時(shí)探討了苯甲羥肟酸的降解機(jī)理。具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　?。?）采用溶膠-凝膠法制備出稀土鑭（La）、鈰（Ce）、釓（Gd）、鐿（Yb）摻雜二氧化鈦納米光催化劑，通過(guò)XRD、XPS、UV-vis DRS、SEM

3、和TEM等多種手段對(duì)制備的催化劑進(jìn)行表征。結(jié)果表明稀土La、Ce、Gd、Yb的摻雜均可以抑制TiO2晶粒的生長(zhǎng)，使得晶粒尺寸減小，比表面積也隨之增大，結(jié)晶度和顆粒分散性也更好，樣品均具有介孔結(jié)構(gòu)。XPS的結(jié)果表明稀土Re摻雜后，均使得Ti2p和O1s的軌道峰位有微弱的偏移，Yb的摻雜使樣品表面存在晶格氧和羥基氧。UV-vis DRS的結(jié)果表明稀土La、Ce、Gd摻雜后，TiO2的光響應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)，吸收邊帶發(fā)生不同程度的紅移，光吸收能力的增

4、強(qiáng)；Yb摻雜后，可能會(huì)有一定的藍(lán)移和紅移。
　?。?）以苯甲羥肟酸為降解對(duì)象，考察了稀土摻雜量、煅燒溫度等對(duì)苯甲羥肟酸的影響，篩選出最優(yōu)催化劑分別為0.75%La/TiO2（500℃）、0.20%Ce/TiO2（500℃）、0.70%Gd/TiO2（500℃）、0.50%Yb/TiO2（450℃）。30 mg·L-1的苯甲羥肟酸原溶液，經(jīng)300W汞燈照射，Re/TiO2的用量均為0.3 g·L-1，四種最優(yōu)催化劑對(duì)苯甲羥肟酸的降解

5、率分別達(dá)94.9%、94.1%、95.1%和95.3%。其中，Yb/TiO2在降解60 min時(shí)，降解率就達(dá)到90%以上。Yb/TiO2對(duì)苯甲羥肟酸的礦化率為89.2%。催化劑的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)表明，La/TiO2、Ce/TiO2、Gd/TiO2、Yb/TiO2在使用較長(zhǎng)的時(shí)間下仍保持較高的催化活性，因而具有較高的穩(wěn)定性。
　?。?）無(wú)機(jī)陰離子，無(wú)機(jī)陽(yáng)離子的加入對(duì) Yb/TiO2光催化降解苯甲羥肟酸具有不同程度的影響。Cl-對(duì)Yb/Ti

6、O2光催化降解苯甲羥肟酸的影響較小，NO3-、HCO3-和SO42-具有不同程度的抑制作用，其中HCO3-能夠與·OH快速反應(yīng)并生成一種氧化性低于·OH的氧化劑碳酸根自由基；Na+、K+、Ca2+和Mg2+均處于最高氧化態(tài)，對(duì)Yb/TiO2光催化降解苯甲羥肟酸的影響比較小。捕獲實(shí)驗(yàn)證明，·OH在光催化降解苯甲羥肟酸反應(yīng)過(guò)程中起主導(dǎo)性作用；Yb/TiO2光催化降解苯甲羥肟酸2 h后，有NO2-和NO3-的檢出，可能生成硝酸鹽類化合物。推測(cè)