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纳米TiO2/硅藻土光催化降解蒽醌染料废水的钻研

July 26, 2019 催化剂 343


纳米TiO2/硅藻土光催化降解蒽醌染料废水的钻研 苏营营1,2,催化剂于艳卿1,杨沛珊1,王新亭1,朱校斌1(1.中国科学院海洋钻研所,山东青岛266071;2.中国科学院钻研生院,北京100049)择要:为进步光催化剂的巩固性,拔取硅藻土为载体,以钛酸四异丙酯为先驱物,接纳溶胶-凝胶法制备了TiO2/硅藻土光催化剂,并行使XRD、SEM、FT-IR等手艺对其举行表征.以蒽醌染料弱酸性艳蓝RAW为指标降解物,考查了TiO2/硅藻土的光催化活性、非常佳pH值局限及催化剂重叠应用对光催化活性的影响.后果评释,所制备的TiO2为锐钛矿和金红石混晶型,平衡粒径11nm,经历掌握硅藻土进入量能够获得负载匀称的光催化剂.所制备的TiO2/硅藻土具备较强的光催化活性,对弱酸性艳蓝RAW的降解结果好过商品DegussaP25型TiO2,弹性填料非常佳pH值为4.0.该催化剂性子巩固,重叠应用15次后,催化活性仅低落12.4%.环节词:纳米TiO2;硅藻土;复合物;光催化;弱酸性艳蓝RAW中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:1000-6923(2009)11-1171-06蒽醌染料废水因其色度高、COD浓度高、可生化性差,是化工废水处分的难点[1-3].古代的蒽醌染料废水处分要领要紧有物理法、化学法、生化法[3].物理法只是将玷污物转移,染料分子没有被降解,轻易产生二次玷污.因为蒽醌染料分子巩固性强,化学法和生化法难以完全降解[4].半导体多相光催化手艺处分蒽醌染料废水具备节能、高效、玷污物降解完全、无二次玷污的好处[5].纳米TiO2性子巩固、低价、无毒、光催化活性强,被宽泛用作光催化剂[6-7],不过纳米TiO2在应用历程中存在着易失活、易团圆、难接管的坏处,限定了其在水处分中的运用[8].本钻研以硅藻土为载体,用溶胶-凝胶法制备了TiO2/硅藻土光催化剂,并以典范的蒽醌染料弱酸性艳蓝RAW为指标降解物,考查了TiO2/硅藻土的光催化活性,并钻研了该催化剂的失活与再生.1·质料与要领1.1质料钛酸四异丙酯(钛含量:16.5%~16.8%,淄博市临淄易通化工场),异丙醇(阐发纯,国药团体化学试剂有限公司),弱酸性艳蓝RAW(青岛双桃邃密化工染料有限公司),硅藻土(上海奉贤奉城试剂厂),DegussaP25型纳米TiO2(德国Degussa公司).模仿染料废水为50mg/L的弱酸性艳蓝溶液.1.2催化剂制备1.2.1硅藻土的精制参照文献[9-10],按10:1的液固比取必然量硅藻土和硫酸溶液(浓度40%),在100℃水浴中搅拌反馈4h,而后按15:1的液固比进入必然量的水举行稀释,TiO2含量为14.5%光催化活性非常强,跨越商品P25-TiO2,其缘故为TiO2含量低的复合物无团圆,纳米TiO2匀称笼盖在硅藻土外貌,非常好地发扬了光催化活性;硅藻体外貌有大批硅羟基基团,能更好地完成光生空穴的捕捉,按捺电子-空穴对的连结;负载TiO2的硅藻土连结了优越的孔布局和吸附才气,行使其吸附机能将染料分子有用地吸附至TiO2晶粒外貌,增长催化剂与玷污物的打仗几率.2.3pH值对光催化服从的影响pH值不但影响光催化剂粒子的外貌电荷、能级地位,并且影响光催化剂以及载体的外貌吸附才气.由图8可见,pH值为4时的褪色率非常高(99.1%).硅藻土外貌硅羟基在水溶液中片面电离出H+,是以硅藻土外貌带有负电荷,跟着pH值的抬高,溶液由酸性变为碱性,硅藻土外貌的负电荷增长,染料分子所带电荷也为负,因为相像电荷互相排挤,能够或许打仗到光催化剂的染料分子削减,招致碱性前提下光催化服从低落.在pH8时降到非常低.跟着pH值的连续抬高,褪色率没有低落反而有所抬高,这是因为高pH值下存在大批的OH-,空穴与OH-连结生产·OH的时机增长,·OH是产生光催化氧化感化的要紧基团.酸性前提无益于硅羟基的电离,染料分子轻易吸附到催化剂外貌,以是酸性前提褪色率较高,不过酸性过强,大批的染料分子吸附在催化剂外貌,电子和空穴很难与O2、H2O、OH-等连结生产解放基,以是在pH值很低的环境下,褪色率有所低落.2.4光催化剂失活与再生将应用过的光催化剂粉末举行活化处分:用1mol/L盐酸冲洗,撤除吸附在催化剂外貌的钙镁碳酸盐、HCO3-,而后用去离子水屡次洗濯,过滤,将粉末放于马弗炉中450℃煅烧1h,肃清光催化剂外貌吸附的有机物.在紫外光催化体系中,考查了催化剂重叠应用对光催化机能的影响.TiO2含量为14.5%的光催化剂和商品P25-TiO2,反馈1h后取样划分测定褪色率,而后滤去溶液,将应用过的光催化剂粉末举行活化处分,网络备下次应用,重叠上述试验历程.由图9可见,跟着应用次数的增长,TiO2/硅藻土色度去除率无彰着降落,重叠应用15次往后,色度去除率仍旧高达87.6%.而商品P25-TiO2色度去除率随应用次数的增长快降落,重叠应用5次往后险些没有光催化活性,这是因为悬浮体系中,商品P25-TiO2粉末较小,在水溶液中易于团圆,招致接管后光催化活性大大低落.而附着在硅藻土外貌的TiO2不会产生团圆,以是活化后从新应用,光催化活性险些没有影响.由图10可见,新制催化剂和重叠应用15次后再生光催化剂的红外光谱图非常邻近,再生光催化剂中未发掘有机物吸取峰.可见本要领制备的TiO2/硅藻土巩固性强,活化后能够或许连结较高的活性.3·论断3.1以钛酸四异丙酯为先驱物,以硅藻土为载体,接纳溶胶-凝胶法制备了TiO2/硅藻土光催化剂,所制备的TiO2为锐钛矿和金红石混晶型,平衡粒径11nm.3.2TiO2含量为14.5%的复合物具备较高的光催化活性和较强的吸附性,光催化反馈60min对染料弱酸性艳蓝RAW的褪色率为100%,好过商品P25-TiO2.3.3TiO2/硅藻土光催化降解弱酸性艳蓝RAW的非常佳pH值为4,光催化反馈30min褪色率为99.1%.3.4制备的TiO2/硅藻土巩固性强,应用过的光催化剂经由酸洗和高温活化后,仍旧能够或许连结较高的活性.TiO2含量为14.5%的光催化剂复合物重叠应用15次后,催化活性仅低落了12.4%.参考文献:略



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