ACF負(fù)載納米TiO-,2-的制備及性能研究.pdf

1、納米TiO2(nano-TiO2)在光催化領(lǐng)域已經(jīng)顯示出廣闊的應(yīng)用前景，有選擇性的進(jìn)行摻雜已被證明是一種提高其光催化活性的極其有效的方法。將光催化劑固定化既可以解決催化劑回收難問題，還可以克服懸浮相催化劑穩(wěn)定性差和容易中毒的缺點(diǎn)。采用傳統(tǒng)的固定方法，量子效率往往降低，因而推廣應(yīng)用受到限制；最新的固定化的方法趨向于選擇一些具有特殊性能的載體，利用這些載體的大比表面積，強(qiáng)吸附性能，使被降解物與催化劑接觸機(jī)率增加，從而實(shí)現(xiàn)在同一反應(yīng)器內(nèi)，吸附

2、和催化的有機(jī)結(jié)合，大大提高催化劑光降解效果，因此是非常有發(fā)展前途的新型光催化材料。本文旨在開展對二氧化鈦非金屬離子摻雜改性條件、光催化降解有機(jī)物動力學(xué)及ACF負(fù)載技術(shù)的研究，探索其最佳制備工藝條件，以期進(jìn)一步充實(shí)光催化劑修飾改性技術(shù)、負(fù)載及有機(jī)污水治理方面的研究。 以四氯化鈦、硫酸銨為主要原料，采用溶膠-凝膠法制備了SO42-/TiO2光催化劑，利用XRD、FT-IR進(jìn)行了表征，并將其用于光催化降解水中微量次甲基藍(lán)溶液。實(shí)驗(yàn)表明

3、，SO42-離子的摻雜修飾，使納米二氧化鈦結(jié)構(gòu)明顯改善。與純TiO2比較，改性樣品X-衍射峰明顯變寬。SO42-離子的修飾可能使表面自由能降低或表面物質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)減小，從而抑制了表面的收縮或離子間的聚集，阻止了催化劑晶粒的長大，導(dǎo)致催化劑的比表面積增大。考察了不同降解工藝條件下納米TiO2對次甲基藍(lán)的脫色情況，發(fā)現(xiàn)光反應(yīng)器為石英材質(zhì)，催化劑添加量為1.0～1.5g/L時，對6～9mg/L的次甲基藍(lán)溶液可達(dá)到最佳的降解脫色效果。常溫情況下，

4、對9mg/L的次甲基藍(lán)溶液，納米TiO2添加量為1g/L，在20W紫外燈照射2h后，次甲基藍(lán)脫色率可達(dá)98.4％；可見光照射16h后，次甲基藍(lán)脫色率可達(dá)56.9％。次甲基藍(lán)溶液初始濃度在6～15mg/L的范圍內(nèi)，其光催化降解反應(yīng)遵循表觀一級反應(yīng)動力學(xué)規(guī)律。反應(yīng)的表觀速率常數(shù)隨著溶液初始濃度的增大而減小，半衰期隨溶液初始濃度的增大而增加。 ACF吸附次甲基藍(lán)的實(shí)驗(yàn)表明，ACF是一種很好的染料吸附劑，吸附次甲基藍(lán)的效果很明顯。吸附時

5、，初始吸附速率很大，進(jìn)而速率急劇減小，最后達(dá)到平衡狀態(tài)。吸附符合Freundlich等溫吸附方程，吸附過程符合準(zhǔn)一級動力學(xué)吸附方程。次甲基藍(lán)溶液初始濃度100mg/L，室溫下，吸附方程為q=99.7125[1-exp(-0.18177t)]。吸附過程的熱力學(xué)參數(shù)焓變、標(biāo)準(zhǔn)自由能和熵變分別為106.294KJmol-1、-12.654KJmol-1和0.399KJmol-1K-1。 用ACF負(fù)載TiO2，TiO2顆粒均勻吸附在它的