本文關(guān)鍵詞：改性納米二氧化鈦光催化處理造紙廢水的研究

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【摘要】：造紙廢水排放量大,成分復(fù)雜,處理過(guò)程難度較大。其中含有較多威脅人類健康的化學(xué)成分,如帶苯環(huán)的酚類、烷類和酯類物質(zhì)。近年來(lái),環(huán)境污染形勢(shì)日益嚴(yán)峻,國(guó)家對(duì)制漿造紙企業(yè)提出了更高的要求,廢水排放指標(biāo)更加嚴(yán)格,使得污水處理系統(tǒng)必須在現(xiàn)有基礎(chǔ)上繼續(xù)強(qiáng)化。光催化降解造紙廢水是一條可行之路,光催化劑材料種類繁多,其中二氧化鈦因廉價(jià)易得、污染性小、化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn),成為半導(dǎo)體光催化劑的最佳選擇。但是二氧化鈦的帶隙較寬(3.2eV),對(duì)可見(jiàn)光的響應(yīng)較低,僅利用太陽(yáng)光中含量很少的紫外光,使其光降解效率較低。近年來(lái)對(duì)二氧化鈦的摻雜改性成為了研究熱點(diǎn),二氧化鈦改性后對(duì)可見(jiàn)光有一定程度的響應(yīng),并且可以提高光生電子和空穴的分離和捕獲能力,彌補(bǔ)光生電子和空穴極易復(fù)合的缺陷,提高二氧化鈦光催化效率。本文制備了鈰(Ce)、氟(F)摻雜納米二氧化鈦光催化劑,并通過(guò)降解各種有機(jī)物考察其光催化性能,最后用于造紙廢水深度處理實(shí)驗(yàn),具體內(nèi)容如下：采用溶膠凝膠法制備鈰氟摻雜納米二氧化鈦光催化劑,其光降解性能由造紙廢水的化學(xué)需氧量(CODCr)和色度降解率體現(xiàn)。正交實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的光催化劑最佳配比為：鈰摻雜量1%,氟摻雜量6%,煅燒溫度550℃。采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、透射電鏡(TEM)、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(UV-Vis)等,對(duì)催化劑進(jìn)行摻雜種類、摻雜量、表面形態(tài)等特性的表征。結(jié)果表明：鈰氟摻雜納米二氧化鈦光催化劑的主晶相為銳鈦礦型；該催化劑較市售納米二氧化鈦顆粒較小,分布更加均勻；從紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)表征的結(jié)果來(lái)看,鈰氟摻雜納米二氧化鈦的吸收帶邊發(fā)生了明顯紅移,在部分可見(jiàn)光范圍內(nèi)(400-500nm之間)有很強(qiáng)的吸收。對(duì)鈰氟摻雜納米二氧化鈦光催化劑降解幾種有機(jī)物(酚類、氨基類、芳香類、酮類、酯類)的性能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明：鈰氟摻雜納米二氧化鈦對(duì)這幾種有機(jī)物均有降解作用,但降解所需時(shí)間不同,降解程度不同。探索了鈰氟摻雜納米二氧化鈦顆粒光降解造紙廢水的影響因素,深入研究作用機(jī)理,確定處理造紙廢水過(guò)程中的最佳工藝條件：廢水初始pH值為4,催化劑添加量為1.0g/L,光照時(shí)間為50min,色度去除率達(dá)到95.5%,CODCr去除率達(dá)到90.3%。采用浸漬提拉法制備鈰氟摻雜納米二氧化鈦薄膜,將其應(yīng)用于造紙廢水深度處理,結(jié)果表明：廢水pH值為4,光照時(shí)間為70mmin時(shí),色度和CODCr去除率達(dá)到最大值。并對(duì)其進(jìn)行重復(fù)利用測(cè)試實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示,光催化劑薄膜重復(fù)利用6次后去除率仍在50%以上。研究結(jié)果表明,鈰氟摻雜納米二氧化鈦光催化劑對(duì)造紙廢水的處理效果較明顯,對(duì)光催化處理造紙廢水具有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：二氧化鈦光催化劑 改性 溶膠凝膠法 光催化 造紙廢水
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X793;O643.36;O644.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 前言11-21
• 1.1 納米二氧化鈦光催化研究進(jìn)展11-15
• 1.1.1 納米二氧化鈦的特點(diǎn)11
• 1.1.2 納米二氧化鈦光催化原理11-12
• 1.1.3 納米二氧化鈦光催化劑的應(yīng)用12-13
• 1.1.4 納米二氧化鈦的制備方法13
• 1.1.5 影響二氧化鈦光催化降解效率的因素13-14
• 1.1.6 納米二氧化鈦的改性14-15
• 1.2 造紙廢水處理研究進(jìn)展15-17
• 1.2.1 造紙廢水的來(lái)源和特點(diǎn)16-17
• 1.2.2 造紙廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀17
• 1.3 二氧化鈦光催化技術(shù)在造紙廢水處理中的應(yīng)用17-19
• 1.4 本論文研究?jī)?nèi)容和意義19-21
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容19-20
• 1.4.2 研究意義20-21
• 2 鈰氟摻雜納米二氧化鈦光催化劑的制備及其表征21-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器21
• 2.2 溶膠-凝膠法制備鈰氟摻雜納米二氧化鈦光催化劑21-23
• 2.2.1 催化劑制備工藝的優(yōu)化21-22
• 2.2.2 催化劑的制備方法22-23
• 2.3 催化劑光降解造紙廢水性能檢測(cè)23-24
• 2.3.1 光降解造紙廢水裝置23
• 2.3.2 光降解造紙廢水步驟23-24
• 2.3.3 造紙廢水水質(zhì)檢測(cè)24
• 2.4 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果24-29
• 2.4.1 COD_(Cr)去除率的影響因素分析24-27
• 2.4.2 色度去除率的影響因素分析27-29
• 2.4.3 正交結(jié)果分析29
• 2.5 最優(yōu)配方催化劑的制備29
• 2.6 催化劑的表征29-30
• 2.6.1 X射線衍射儀(XRD)29
• 2.6.2 透射電鏡(TEM)29-30
• 2.6.3 掃描電鏡與能譜儀(SEM/EDS)30
• 2.6.4 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(UV-Vis)30
• 2.7 表征結(jié)果分析與討論30-33
• 2.7.1 XRD分析30-31
• 2.7.2 TEM分析31
• 2.7.3 SEM分析31-32
• 2.7.4 EDS分析32-33
• 2.7.5 UV-Vis分析33
• 2.8 本章小結(jié)33-35
• 3 鈰氟摻雜納米二氧化鈦光催化劑降解有機(jī)物性能測(cè)試35-42
• 3.1 降解對(duì)象的選擇35
• 3.2 紫外可見(jiàn)光譜分析35-36
• 3.3 鈰氟摻雜納米二氧化鈦光催化降解有機(jī)物分析36-41
• 3.3.1 光催化降解甲基橙36-37
• 3.3.2 光催化降解苯酚37-38
• 3.3.3 光催化降解二氨基二苯甲烷38
• 3.3.4 光催化降解四氫呋喃38-39
• 3.3.5 光催化降解甲苯39-40
• 3.3.6 光催化降解鄰苯二甲酸二丁酯40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 4 鈰氟摻雜納米二氧化鈦顆粒處理造紙廢水的應(yīng)用42-48
• 4.1 造紙廢水水質(zhì)43
• 4.2 分析方法43
• 4.3 廢水處理實(shí)驗(yàn)步驟43
• 4.4 結(jié)果與討論43-46
• 4.4.1 造紙廢水光降解的對(duì)比實(shí)驗(yàn)43-44
• 4.4.2 催化劑加入量對(duì)廢水處理效果的影響44-45
• 4.4.3 廢水初始pH值對(duì)處理效果的影響45-46
• 4.4.4 光照時(shí)間的影響46
• 4.5 本章小結(jié)46-48
• 5 鈰氟摻雜納米二氧化鈦薄膜處理造紙廢水的研究48-52
• 5.1 鈰氟摻雜納米二氧化鈦薄膜的制備48-49
• 5.2 鈰氟摻雜納米二氧化鈦薄膜處理造紙廢水的應(yīng)用49-51
• 5.2.1 廢水初始pH值對(duì)薄膜處理廢水效果的影響49-50
• 5.2.2 光照時(shí)間對(duì)薄膜處理廢水效果的影響50
• 5.2.3 鈰氟摻雜納米二氧化鈦薄膜重復(fù)利用次數(shù)測(cè)試50-51
• 5.3 本章小結(jié)51-52
• 6 結(jié)論與展望52-54
• 6.1 結(jié)論52-53
• 6.2 前景展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-62
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄62-63

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