TiO2-PAN碳化納米纖維的制備及其光催化降解腐殖酸的研究.pdf

1、納米TiO2(nano-TiO2)光催化技術(shù)在廢水處理及空氣凈化方面顯示出廣闊的應(yīng)用前景，負(fù)載型TiO2光催化劑可以解決催化劑回收難的問(wèn)題，還能夠克服懸浮態(tài)體系催化劑穩(wěn)定性差和容易中毒的缺點(diǎn)。靜電紡絲技術(shù)制備的納米纖維直徑小、吸脫附速度快、物化性能穩(wěn)定，將其作為載體，可以使被降解物與催化劑接觸幾率增加，實(shí)現(xiàn)在同一反應(yīng)器內(nèi)，吸附和催化的有機(jī)結(jié)合，大大提高催化效率。
　　 本文將靜電紡絲與溶膠-凝膠相結(jié)合制備出TiO2/PAN碳化納

2、米纖維復(fù)合催化劑，并研究其對(duì)難降解有機(jī)物腐殖酸(HA)的光催化氧化去除效果。本文考察了不同紡絲液濃度、預(yù)氧化溫度、離心時(shí)間、浸漬時(shí)間等條件下制得的復(fù)合催化劑對(duì)HA的光解效果，采用SEM、DSC、XRD等方法對(duì)催化劑的表面形貌、熱性能、TiO2的晶型和晶粒尺寸進(jìn)行了表征，并采用灰分法測(cè)定了TiO2的負(fù)載量。研究了不同反應(yīng)條件下復(fù)合催化劑光催化降解腐殖酸的效果，對(duì)腐殖酸溶液UV254和TOC的去除率進(jìn)行了比較。為了了解TiO2/PAN碳化納

3、米纖維復(fù)合催化劑對(duì)腐殖酸的吸附特性以及更好地控制操作參數(shù)，本文還考察了pH、反應(yīng)液初始濃度對(duì)HA吸附性能的影響，在此基礎(chǔ)上，對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。
　　 研究結(jié)果表明，紡絲液濃度質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％，預(yù)氧化溫度280℃，能得到直徑細(xì)、形態(tài)完整的納米纖維，纖維直徑大部分集中在120nm左右；離心時(shí)間和浸漬時(shí)間分別為1min和2h時(shí)，TiO2負(fù)載量為22％,平均粒徑為10.9nm，具有較小的尺寸，保證了其具有較高的光催化性能。催化劑投加

4、量為1.6g/L，反應(yīng)液初始濃度為5mg/L，光反應(yīng)2h,腐殖酸的UV254值可去除93％;研究發(fā)現(xiàn)，催化劑重復(fù)使用也能夠保持較高的催化活性；采用Langmuir-Hinshelwood(L-H)模型對(duì)TiO2/PAN碳化納米纖維光催化降解腐殖酸的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行模擬，相關(guān)系數(shù)在0.99以上。復(fù)合催化劑對(duì)腐殖酸的吸附研究表明，pH是影響吸附性能的關(guān)鍵因素；本文用Langmuir和Freundlich吸附方程及Lagergren準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程