活性炭纖維負載二氧化鈦光電協同處理飲用水中砷.pdf

1、本論文以導電性良好的活性炭纖維作為載體，通過硝酸對ACF表面進行處理后，以鈦酸丁酯為前驅體，采用水熱法制備得到活性炭纖維負載型納米TiO2光催化劑，并利用其進行光電催化氧化As(Ⅲ)。
　　 采用過氧化氫、硝酸、氯酸鈉和陽極氧化4種方法對ACF表面進行負載TiO2前預處理，綜合負載率、牢固度和處理后ACF表面形貌等因素得到最佳預處理方法為采用50％硝酸在溫度為40℃處理90min。此時每克ACF負載TiO2質量為0.00942g

2、。
　　 利用水熱法在水熱溫度為180℃，保溫3h時得到的TiO2在紫外光區(qū)有較強的吸收，顆粒細小、分布均勻、為銳鈦礦型，直徑約9nm，量子尺寸效應明顯，催化活性高，TiO2納米顆粒與ACF表面結合牢固，負載薄膜厚度約為9nm。
　　 通過以TiO2/ACF作為吸附劑，吸附水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)，發(fā)現擬一級動力學能更好地描述TiO2/ACF對As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附動力學過程。吸附As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的速率常數

3、分別為1.258×10-2min-1和1.283×10-2min-1，吸附容量分別為81.0μg·g-1和160.0μg·g-1。從吸附速率控制步驟分析結果，表明初始砷濃度較低(200μg/L)時，TiO2/ACF對砷的吸附反應速率控制步驟主要為液膜擴散和吸附反應這2個過程。
　　 利用TiO2/ACF進行光電催化氧化As(Ⅲ)，結果表明，光催化氧化和光電催化As(Ⅲ)反應過程遵循擬一級動力學規(guī)律，催化氧化效率受pH值影響明顯，

4、堿性條件下的反應速度遠遠高于酸性條件。循環(huán)多次使用TiO2/ACF進行光催化As(Ⅲ)，催化效率沒有明顯降低，說明負載的TiO2顆粒與ACF表面結合牢固，長時間攪拌也不容易脫落。反應體系中加入PO43-和SiO32-后顯著降低催化效率，而加入SO42-、Cl-和NO3-對催化效率影響較小。光電催化氧化As(Ⅲ)時，偏壓不能單獨氧化As(Ⅲ)，但可以起到富集As(Ⅲ)和促進光生空穴與電子的分離的作用，顯著提高光催化效率。通過實驗得出最佳偏