發(fā)布時間：2017-05-13 08:09

  本文關(guān)鍵詞：泡沫鎳負載二氧化鈦光電協(xié)同處理飲用水中砷，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本論文以導(dǎo)電性良好的泡沫鎳作為載體,通過用熱堿和硝酸對泡沫鎳表面進行處理后,以硫酸氧鈦為主鹽,采用陰極電沉積制備得到泡沫鎳負載型納米Zn/TiO2光催化劑,并利用其進行光電催化氧化As(Ⅲ)。 在工藝方面,采用預(yù)處理過得泡沫鎳來負載Zn/TiO2,通過單因素實驗方法,確定了Zn/TiO2/泡沫鎳陰極電沉積的影響因素,即主鹽濃度、表面活性劑、穩(wěn)定劑及各工藝條件如攪拌速度、pH值、鍍液溫度、施鍍時間,根據(jù)負載量和催化性能,確定了最佳工藝條件為：電解液成分為0.02mol/L硫酸氧鈦,0.1mmol/L硫酸鋅,0.2mol/L硫酸,0.1mol/L硝酸鉀,0,01mol/L30%的過氧化氫,用氨水調(diào)節(jié)電解液的pH為1.9。在室溫和磁力攪拌速度200r/min條件下,控制電壓2.5V沉積8-30min,'恒電位陰極電沉積制備,得到的電極用二次水清洗后放入馬弗爐中,在500℃煅燒1h,此時每克泡沫鎳負載Ti02質(zhì)量為0.0725g。 利用該方法得到的Zn/TiO2薄膜在紫外光區(qū)有較強的吸收,顆粒細小、分布均勻、為銳鈦礦型,直徑約16.3nm,催化活性高,Ti02納米顆粒與泡沫鎳表面結(jié)合牢固,負載薄膜厚度約為16.3nnm。 通過以Zn/TiO2/Ni作為吸附劑,吸附水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ),發(fā)現(xiàn)擬一級動力學能更好地描述Zn/TiO2/Ni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(shù)分別為1.268×10-2Min-1和1.303×10-2min-1,催化劑對五價砷的吸附比對三價砷的吸附強。 利用TiO2/Ni和Zn/TiO2/Ni進行光電催化氧化As(Ⅲ)實驗,結(jié)果表明,光催化和光電催化As(Ⅲ)反應(yīng)過程都遵循擬一級動力學規(guī)律,催化效率受pH值影響明顯,堿性條件下的反應(yīng)速度遠遠高于酸性條件。循環(huán)多次使用Zn/TiO2/Ni進行光催化As(Ⅲ),催化效率幾乎沒有降低,說明負載的Ti02顆粒與泡沫鎳表面結(jié)合牢固,長時間攪拌也不容易脫落。光電催化氧化As(Ⅲ)時,氧化As(Ⅲ)的主要物質(zhì)為超氧自由基,超氧自由基在光照作用下進一步轉(zhuǎn)化成羥基自由基氧化As(Ⅲ)。顯著提高光催化效率。負偏壓同時起陰極保護作用避免引起基材金屬鎳溶出,通過實驗得出最佳負偏壓電壓為-0.4V,并發(fā)現(xiàn)通入氣體的種類對光電催化氧化As(Ⅲ)的轉(zhuǎn)化率沒有明顯影響。As(Ⅲ)初始濃度為lmg/L,實驗中As(Ⅲ)初始濃度為1mg/L, pH=7±0.05,光催化劑用量為0.50g。固液比為1.0g/L,光照3h,施加-0.4V偏壓,As(Ⅲ)的去除率高達92.6%。
【關(guān)鍵詞】：陰極電沉積法 光電催化 泡沫鎳 負載型Zn/TiO_2 砷
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R123.1;O643.36
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• Contents11-14
• 第一章 緒論14-24
• 1.1 砷的污染與危害14-17
• 1.1.1 砷危害的概述14-15
• 1.1.2 國內(nèi)外的除砷方法15-17
• 1.2 二氧化鈦概述17-21
• 1.2.1 納米TiO_2粉體的制備方法17-18
• 1.2.2 納米TiO_2薄膜的制備方法18-20
• 1.2.3 TiO_2光催化氧化As(Ⅲ)原理20-21
• 1.3 TiO_2光電催化技術(shù)21-23
• 1.3.1 TiO_2光電催化原理22
• 1.3.2 光電催化技術(shù)的應(yīng)用22-23
• 1.4 本課題的提出及意義23-24
• 第二章 陰極電沉積法制備Zn/TiO_2/泡沫鎳24-47
• 2.1 實驗部分24-31
• 2.1.1 實驗方法及儀器設(shè)備24-25
• 2.1.2 實驗藥品25-26
• 2.1.3 工藝流程及實驗裝置26-27
• 2.1.4 基材的預(yù)處理27
• 2.1.5 電沉積鍍液的制備27-28
• 2.1.6 反應(yīng)原理28-29
• 2.1.7 催化劑的表征29-31
• 2.2 結(jié)果與討論31-45
• 2.2.1 電沉積電壓的對催化劑效果的影響31-33
• 2.2.2 沉積時間的影響33-34
• 2.2.3 鍍液pH的影響34-36
• 2.2.4 主鹽(硫酸氧鈦)濃度的影響36-38
• 2.2.5 不同的Zn摻雜比例時光催化活性38-39
• 2.2.6 TiO_2/泡沫鎳和Zn/TiO_2/泡沫鎳的表面形貌39
• 2.2.7 晶型測定39-40
• 2.2.8 XPS40-42
• 2.2.9 紫外-可見UV-Vis測定42-43
• 2.2.10 光催化活性測試43-44
• 2.2.11 光電化學性能測試44-45
• 2.2.12 基材鎳溶出分析45
• 2.3 本章小結(jié)45-47
• 第三章 Zn/TiO_2/泡沫鎳對砷的吸附47-56
• 3.1 實驗部分47-50
• 3.1.1 砷的檢測47-49
• 3.1.2 吸附動力學49-50
• 3.2 結(jié)果與討論50-55
• 3.2.1 標準曲線的繪制50-51
• 3.2.2 動力學曲線51-54
• 3.2.3 pH值對砷吸附的影響54-55
• 3.3 本章小結(jié)55-56
• 第四章 光電協(xié)同作用催化氧化砷56-66
• 4.1 實驗部分56-65
• 4.1.1 光催化時間對氧化As(Ⅲ)的影響56-58
• 4.1.2 催化劑用量對氧化As(Ⅲ)的影響58
• 4.1.3 溶液pH對氧化As(Ⅲ)的影響58-59
• 4.1.4 不同As(Ⅲ)初始濃度的影響59-60
• 4.1.5 催化劑的循環(huán)使用性能60-61
• 4.1.6 TiO_2光催化As(Ⅲ)的機理61-62
• 4.1.7 添加苯甲酸對光催化As(Ⅲ)的影響62-63
• 4.1.8 光電協(xié)同催化氧化As(Ⅲ)63-64
• 4.1.9 不同偏壓和氣體對光催化氧化As(Ⅲ)影響64-65
• 4.2 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻67-72
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文72-74
• 致謝74

【參考文獻】

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本文編號：361993