泡沫鎳負(fù)載二氧化鈦光電協(xié)同處理飲用水中砷.pdf

1、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(jìn)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(fù)載型納米Zn/TiO2光催化劑，并利用其進(jìn)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(fù)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(fù)載量和催化性能，確定了最

2、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200 r/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(fù)載TiO2質(zhì)量為0.0725g。
　　利用該方法得到的Zn/T

3、iO2薄膜在紫外光區(qū)有較強的吸收，顆粒細(xì)小、分布均勻、為銳鈦礦型，直徑約16.3nm，催化活性高，TiO2納米顆粒與泡沫鎳表面結(jié)合牢固，負(fù)載薄膜厚度約為16.3nm。
　　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(xué)能更好地描述Zn/TiO2/Ni對As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附動力學(xué)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-

4、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(jìn)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(xué)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于酸性條件。循環(huán)多次使用Zn/TiO2/Ni進(jìn)行光催化As(Ⅲ)，催化效率幾乎沒有降低，說明負(fù)載的TiO2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(

5、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(jìn)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(fù)偏壓同時起陰極保護(hù)作用避免引起基材金屬鎳溶出，通過實驗得出最佳負(fù)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1mg/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)