微球型TiO2的超聲制備、表征及光催化降解內(nèi)分泌干擾素雙酚A的研究.pdf

1、內(nèi)分泌干擾物，又稱環(huán)境激素，主要是指可通過影響生物體和人類體內(nèi)自身天然激素的合成、分泌、代謝等，從而破壞生物體和人類正常的代謝、分泌和生殖等功能的外源性化學(xué)物質(zhì)。
　　 雙酚A作為一種重要的有機化工原料，是一種普遍存在于環(huán)境中的內(nèi)分泌干擾物，對生物體和人類有著極大的危害。而TiO2作為一種半導(dǎo)體光催化材料，因其安全、反應(yīng)速率快、氧化徹底、能耗低、無二次污染等優(yōu)點，而被廣泛應(yīng)用于內(nèi)分泌干擾物的處理。
　　 本工作重點從現(xiàn)有

2、TiO2，如商業(yè)P25在應(yīng)用中難回收或光催化降解效率低的角度出發(fā)，利用超聲輔助-水熱法制備TiO2微球和吸附-加熱法摻雜稀土元素Gd 制備Gd-TiO2微球，并以苯酚為模型有機物，評價光催化活性；測定吸附能力；并對活性較高的TiO2微球和Gd-TiO2微球進(jìn)行了以P25為對比的實際光催化活性評價，利用XRD，BET，SEM和FT-IR 進(jìn)行表征；最后用所獲得的TiO2微球作和Gd-TiO2微球為光催化劑，在課題組研發(fā)的新型光源內(nèi)置氣-液

3、-固循環(huán)流化床漿態(tài)光催化反應(yīng)器中，開展了對內(nèi)分泌干擾素——雙酚A的降解研究，探討建立起能用于實際含雙酚A 廢水的處理技術(shù)與工藝模型。
　　 本課題研究結(jié)論如下：
　　 1、對制備過程中影響TiO2微球光催化活性的因素，如乙醇溶液中水的濃度、n(H2O)/ n(Ti)，n(Ti)/n(P123)、超聲時間和煅燒溫度進(jìn)行了比較研究，其優(yōu)化結(jié)果分別為：乙醇溶液中水的濃度約為10％ (V/V)，n(H2O)/ n(Ti)≈5，n

4、(Ti)/n(P123) ≈46，超聲分散時間為90min，水熱定型處理后煅燒溫度為400℃；在此基礎(chǔ)上通過吸附-加熱法摻雜稀土元素Gd，并考察了材料的煅燒溫度、Gd的摻雜方式和摻雜量n(Gd)/ n(Ti)對其光催化活性的影響，得到最優(yōu)制備條件為：材料為未煅燒的TiO2微球、n(Gd)/ n(Ti)=1.5％、煅燒溫度600℃。
　　 2、TiO2微球和Gd-TiO2微球的實際光催化效率比P25分別高3.5和6.5倍；兩者的吸

5、附性能基本相同；而形貌均為微米和納米級尺度組成的多級結(jié)構(gòu)界面的微球；BET表征顯示摻雜后的Gd-TiO2微球與TiO2微球的比表面積均在185 m2/g；兩者晶型主要是以銳鈦型為主，其比例分別為73％和85％；摻雜后的Gd-TiO2微球比TiO2微球FT-IR 峰型多了O-H 鍵和表面羥基。
　　 3、TiO2微球?qū)?nèi)分泌干擾物—雙酚A的單因素降解研究結(jié)果顯示：當(dāng)催化劑濃度為4 g/L、表觀氣速Ug=8.34×10-3 m/s、

6、表觀液速Ul=8.34×10-3 m/s、處理量1800ml、雙酚A 初始濃度為10mg/L時，降解率高達(dá)94％；通過響應(yīng)曲面法優(yōu)化后的降解模型方程為：y=94.44+5.70x1-0.084x2-0.18x3-2.48x1x2+2.64x1x3-13.64x12-2.42x22-3.99x32進(jìn)一步優(yōu)化得到最佳降解工藝為：催化劑用量Cs=4.5 g/L、表觀氣速Ug=7.83×10-3 m/s、表觀液速Ul=8.62×10-3 m/s

7、，在此條件下TiO2微球?qū)﹄p酚A的降解率達(dá)到95.1％，而同等條件下Gd‐TiO2微球降解雙酚A的降解率高達(dá)99％。
　　 4、Gd‐TiO2微球降解雙酚A的重復(fù)利用實驗顯示：重復(fù)使用三次后催化劑的降解效率變化不大，大致在5％左右，因此該材料具有重復(fù)利用性好，在實際應(yīng)用中有較大的應(yīng)用前景。
　　 因此介孔TiO2微球和Gd-TiO2微球作為光催化劑具有沉降性能好、光催化活性高的優(yōu)點，在氣-液-固循環(huán)漿態(tài)光催化反應(yīng)器中處理