MWCNTs-TiO-,2-復(fù)合光催化劑的制備及其對水中持久性有機污染物的降解研究.pdf

1、持久性污染物如硝基酚和染料廢水是工業(yè)廢水的主要來源，其水量大，濃度高，成分復(fù)雜，色度深，鹽度高，毒性強，難生化降解。近年來環(huán)境凈化中采用的TiO2太陽光催化技術(shù)具有無毒、廉價、活性高等優(yōu)點麗引起人們的關(guān)注。然而TiO2需要紫外光的激發(fā)才能克服其帶隙(Eg=3.2 eV)產(chǎn)生作用，對太陽光的利用率很低。提高光能利用效率的關(guān)鍵在于突破催化劑的禁帶寬度，使其光譜響應(yīng)向可見光擴展。多壁碳納米管(MWCNTs)具有獨特的導(dǎo)電性能和較強的吸附活性，

2、若將MWCNTs和TiO2進行復(fù)合，誘導(dǎo)促使電子轉(zhuǎn)移，有望提高TiO2的可見光活性。課題著眼于制備MWCNTs/TiO2并應(yīng)用于光催化處理持久性有機污染物廢水。論文分以下幾部分： (1)采用溶膠-凝膠法制備了TiO2和MWCNTs/TiO2光催化劑，運用X射線粉末衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、紫外-可見吸收光譜(UV-vis)和熱重-差熱(TG-DTA)等技

3、術(shù)表征了光催化劑。結(jié)果顯示所制樣品均為銳鈦礦結(jié)構(gòu)且平均粒徑在20 nm左右的球形粒子。MWCNTs的加入微弱影響了TiO2的粒徑和團聚情況。和TiO2相比，MWCNTs/TiO2的紫外可見最大吸收波長發(fā)生了明顯的紅移。 (2)利用MWCNTs/TiO2分別對2，4-二硝基苯酚(DNP)、2，6-二硝基對甲基酚(DNPC)和2-仲丁基-4，6-二硝基苯酚(DNBP)進行了太陽光催化降解。MWCNTs/TiO2的光催化活性遠遠高于T

4、iO2；強酸或強堿環(huán)境中處理二硝基酚的效果均不理想；光催化反應(yīng)符合Langmuir-Hinshelwood模型；MWCNTs/TiO2在較高溫度下具有更高的活性；復(fù)合光催化劑中MWCNTs與TiO2的質(zhì)量比為0.05％時降解二硝基酚的活性最高。光催化處理實際硝基酚廢水的結(jié)果顯示廢水的色度和COD去除率分別達到近100％和50-65％。 (3)探討了MWCNTs/TiO2對活性嫩黃K-6G(K-6G)和酸性媒介黑7號(MB7)光催

5、化脫色情況。結(jié)果顯示，MWCNTs/TiO2對K-6G和MB7的暗吸附分別達到31％和42％；光脫色反應(yīng)遵循一級動力學(xué)方程。MWCNTs與TiO2的質(zhì)量比為0.07％時對偶氮染料脫色活性最高。在酸性條件下處理兩種偶氮染料(C[K-6G]=200 mg/L；C[MB7]=100mg/L)，催化劑用量分別為8.0 g/L和12.0 g/L。 此外，MWCNTs/TiO2具有較好的再生性。因此，有望將其應(yīng)用于太陽光催化處理有機污染物，