對(duì)日光強(qiáng)吸收的水處理光催化劑改性研究.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,人類各種活動(dòng)所產(chǎn)生的污染物日益增多,其中一些有機(jī)污染物很難被微生物降解,會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大危害.為了解決此類難微生物降解的有機(jī)污染物所造成的環(huán)境污染問(wèn)題,光催化氧化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于處理大氣及水體環(huán)境的污染物,效果顯著.光催化材料具有廣譜抗菌、除臭等特點(diǎn),同時(shí)能夠?qū)⒖諝饧八杏袡C(jī)污染物分解為無(wú)害物質(zhì),在環(huán)境治理方面顯示了廣闊的應(yīng)用前景.目前,對(duì)光催化材料的研究主要集中在納米TiO2、ZnO、CdS等材料上,但

2、將這些光催化劑應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中還存在一些問(wèn)題,包括催化效率較低、對(duì)日光的利用率低等.
　　本論文研究制備了納米ZnO棒,并分別用CuSO4、葡萄糖等試劑對(duì)納米ZnO進(jìn)行改性,制備出沉積納米Cu顆粒的納米Cu/ZnO以及具有核殼結(jié)構(gòu)的納米ZnO@C;并將亞甲藍(lán)溶液作為模擬污染物,研究納米ZnO棒改性前后對(duì)亞甲藍(lán)溶液的吸附性能、催化降解性能;比較模擬可見(jiàn)光和模擬日光兩種光源下,光催化材料對(duì)亞甲藍(lán)溶液催化降解性能的差異,為實(shí)際應(yīng)用中選擇

3、適當(dāng)?shù)母男苑椒ā⒅苽涓痈咝У墓獯呋瘎┨峁├碚撋系囊罁?jù).
　　本文主要獲得的研究成果如下:
　　以乙酸鋅(Zn(OAc)2·2H2O)、乙醇(CH3CH2OH)、氫氧化鈉(NaOH)等為原料制備出的納米ZnO棒,棒長(zhǎng)約700～800nm,直徑40～50nm,納米ZnO棒之間分散較好,無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象.以亞甲藍(lán)溶液作為模擬污染物進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn),亞甲藍(lán)溶液的起始質(zhì)量濃度為10mg/L,投加的催化劑質(zhì)量濃度為1g/L,進(jìn)行吸附試驗(yàn)1

4、h后亞甲藍(lán)溶液濃度幾乎不變,納米ZnO棒得吸附性能較弱;在模擬日光和模擬可見(jiàn)光下光催化降解效果較好,在模擬日光下光照反應(yīng)150min后,亞甲藍(lán)溶液濃度為0.061mg/L,其降解率達(dá)到99.4％;在模擬可見(jiàn)光下進(jìn)行光照反應(yīng)180min后,亞甲藍(lán)溶液濃度為2.189mg/L,其降解率也達(dá)到了78.1％.
　　采用無(wú)水硫酸銅(CuSO4)試劑對(duì)制備的納米ZnO棒進(jìn)行改性,制備出Cu與ZnO質(zhì)量比為1％、3％、5％、7％、10％的納米C

5、u/ZnO.制備的納米Cu/ZnO材料中,納米ZnO棒長(zhǎng)約700～800nm,直徑40～50nm,沉積在納米 ZnO棒上的Cu顆粒粒徑約為40～60nm.光催化降解實(shí)驗(yàn)采用亞甲藍(lán)溶液作為模擬污染物,亞甲藍(lán)溶液的起始濃度為10mg/L,投加的催化劑濃度為1g/L,進(jìn)行吸附試驗(yàn)1h后亞甲藍(lán)溶液濃度幾乎不變,制備的此種結(jié)構(gòu)的納米Cu/ZnO吸附性較差;在模擬日光和模擬可見(jiàn)光下,制備的不同質(zhì)量比的納米 Cu/ZnO對(duì)亞甲藍(lán)溶液的催化降解效果相差

6、不大,采用質(zhì)量比10％的納米Cu/ZnO作為催化劑,在模擬可見(jiàn)光下照射180min后,亞甲藍(lán)溶液濃度為2.648mg/L;在模擬日光下光照反應(yīng)120min后,亞甲藍(lán)濃度降至0.145mg/L,150min后亞甲藍(lán)濃度為0.019mg/L,幾乎被完全降解.
　　采用葡萄糖作為碳源對(duì)制備的納米ZnO棒進(jìn)行改性,當(dāng)使用0.4g ZnO加入0.7g葡萄糖時(shí),所制備具有核殼結(jié)構(gòu)的納米 ZnO@C形貌較好且較均勻,包覆碳層厚度約為20～30n

7、m.光催化降解實(shí)驗(yàn)采用亞甲藍(lán)溶液作為模擬污染物,亞甲藍(lán)溶液起始濃度30mg/L,投加的催化劑濃度1g/L.進(jìn)行吸附試驗(yàn)1h后,亞甲藍(lán)溶液濃度降至19.412mg/L,制備的此種具核殼結(jié)構(gòu)的納米ZnO@C吸附性較好;在模擬日光下,光照180min后亞甲藍(lán)溶液濃度降至2.715mg/L,具有較好的光催化作用.
　　總體來(lái)說(shuō),沉積質(zhì)量比10％的納米Cu/ZnO,其吸附性能與改性前的納米ZnO棒相比并未得到改善,在模擬日光下光催化作用有小